Vakuumtechnik
Die Vakuumtechnik befasst sich mit Geräten und Verfahren zur Erzeugung, Aufrechterhaltung und Messung eines Vakuums sowie dessen technischen Anwendungen.
Der Begriff „Vakuum“ bezieht sich dabei auf die physikalische Situation, die in einer Umgebung auftritt, in der der Gasdruck niedriger ist (Unterdruck) als der Atmosphärendruck (Patm ≙ 1013,25 mbar (=1bar) bei 0 Meter Höhenlage)
Abhängig vom Druck, der etwas oder viel niedriger als der Atmosphärendruck (1.013,25 mbar ≙ 10.1325 Pa) ist, können die auftretenden Phänomene sehr unterschiedlich sein, ebenso wie die Mittel, um diesen Druck zu erhalten und zu messen, sehr unterschiedlich sein können. In der Regel werden verschiedene Vakuumgrade unterschieden und mit einem spezifischen Namen in Bezug auf die verschiedenen subatmosphärischen Druckbereiche versehen, wie die folgende Tabelle zeigt:
| Niedervakuum (Rough vacuum, RV): | von 100.000 bis 100 Pa |
| Mittelvakuum (Medium vacuum, MV): | von 100 bis 0,1 Pa |
| Hochvakuum (High vacuum, HV): | von 0,1 bis 0,00001 Pa |
| Ultrahochvakuum (Ultra-high vacuum, UHV): | von 0,00001 bis 10^(-9) Pa |
| Extrem hohes Vakuum (Extremely-high vacuum, EHV): | unter 10^(-9) Pa |
Das höchste auf der Erde erreichte Vakuumniveau unterscheidet sich erheblich vom absoluten Vakuumwert, der ein rein theoretischer Wert bleibt. Selbst im Kosmos und damit in Abwesenheit der Atmosphäre gibt es eine minimale Anwesenheit von Atomen.
In der Industrie wird das Vakuum viel einfacher in drei Anwendungsbereiche unterteilt, die vom gewünschten Vakuumniveau abhängen.
| Niedervakuum: | Wird normalerweise in allen Anwendungen eingesetzt, in denen ein hoher Luftstrom am Einlass und ein Vakuumniveau von weniger als - 20 KPa erforderlich ist. |
| Industrielles Vakuum: | Der Begriff "industrielles Vakuum" bezeichnet ein Vakuumniveau zwischen - 20 und - 99,9 KPa. Diese Baureihe deckt die meisten Anwendungen ab. |
| Prozessvakuum: | Dies ist ein Vakuumwert größer als - 99,9 KPa |
Haupteigenschaften des Vakuums
Wenn wir zum Beispiel eine Glasglocke nehmen und eine brennende Kerze, eine Glocke und ein Glas Wasser in sie einsetzen, werden wir folgendes feststellen, wenn wir den Hohlraum schaffen:
- Die Kerze erlischt langsam.
- Der Klang der Glocke verklingt, bis sie verschwindet.
- Das im Glas enthaltene Wasser beginnt zu erstarren, wenn der Hohlraum unter 6,1 mbar absolut (P_ass) fällt.
Gleichzeitig drückt der atmosphärische Druck, der auf die gesamte Oberfläche der Glocke und auch auf den unteren Teil der Stützfläche wirkt, diese mit einer Kraft, die direkt proportional zum Grad des in ihr erreichten Vakuums ist.
Das Aussterben der Kerze zeigt, dass ohne Luft keine Lebensform möglich ist. Diese Eigenschaft wird in der Lebensmittelindustrie für die Verpackung von Lebensmitteln verwendet: Das Vakuum schützt sie tatsächlich vor Sporen, Bakterien und Schimmelpilzen. Das Phänomen der Glocke bedeutet, dass Schallwellen nicht in das Vakuum übertragen werden und somit kann diese Eigenschaft in der Industrie zur Verbesserung der Schalldämmung genutzt werden. Das im Glas enthaltene Wasser neigt zur Abkühlung, da seine Siedetemperatur mit dem Umgebungsdruck variiert, bis es unter 6 mbar absolut gefriert. Diese Eigenschaft des Vakuums wurde beispielsweise auch bei der Kühlung von Obst- und Gemüseprodukten genutzt. Schließlich ist die Kraft, die durch den atmosphärischen Druck auf die Vakuumkammer ausgeübt wird, die gleiche Kraft, die von den Sauggreifern für die Vakuumbehandlung verwendet wird.
Anwendungsbereiche für die Vakuumtechnik in der Industrie
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