Hvad er et vakuum?

Ordet vakuum er afledt af latin for “lufttomt rum”, men i den virkelige verden er det ikke helt sådan. Selv rummets vakuum indeholder små mængder stof, og et perfekt vakuum eksisterer kun i teorien. I alle praktiske formål er et vakuum tilstanden af et rumvolumen med betydeligt undertryk sammenlignet med atmosfæren. Et kunstigt vakuum skabes ved at fjerne stof, normalt luftmolekyler, fra et begrænset rum.

Hvad er et lavt, medium eller højt vakuum?

I et vakuumsystem er mindre mere. Da et vakuum skabes ved at minimere mængden af luftmolekyler i et lukket miljø, betyder færre molekyler en højere grad af vakuum. Når luft fjernes, vil du opnå et undertryk i forhold til andelen af fjernede molekyler. Afhængigt af kravene til en specifik applikation varierer de metoder, der bruges til at skabe et vakuum en del.

Målt i mbar tryk er forskellige typer vakuumniveauer opdelt i følgende områder:

• Lavt vakuum – Atmosfærisk tryk til 1 mbar. Anvendes i adskillige applikationer, herunder industriel håndteringsteknologi. I dette interval omtales niveauet af vakuum ofte som en procentdel, f.eks. 80 % vakuum.
• Mellem (eller fint) vakuum – 1 til 10^-3 (0,001) mbar. Anvendes i f.eks. frysetørring af fødevarer, stålafgasning, elpæreproduktion.
• Høj vakuum (HV) – 10^-3 til 10^-8 mbar. Anvendes i f.eks. elektronrørsfremstilling, smeltning af metaller.
• Ultrahøjt vakuum (UHV) – 10^-8 til 10^-11 mbar. Anvendes i f.eks. metalbelægning, elektronstrålesmeltning.

For at nå højere trykområder stiger kompleksiteten og energiomkostningerne eksponentielt. Mens mange af de mest almindelige anvendelser er i det lave område, kræver en hel del fremstillingsprocesser og videnskabelige anvendelser de højere områder. Alle områder ud over det lave område bliver stadig sværere at måle.

Sådan laver du et vakuum

Niveauet af vakuum, der kræves i forskellige industrielle applikationer, varierer meget, og det samme gælder for det udstyr, der bruges til at generere det. En række forskellige pumper – som i nogle tilfælde arbejder i flere trin – er dog altid involveret i at skabe og vedligeholde et vakuumsystem. Et par eksempler på forskellige typer vakuumpumper:

• Kryopumper: Industrier, der arbejder i et ultrahøjt vakuumområde, såsom fremstilling af optiske film eller halvledere, bruger kryogene pumper, der “fanger” molekyler på en ekstremt kold overflade. Kryopumper bruges også ofte i videnskabelige forskningsområder som partikelacceleratorer og rumsimuleringskamre.
• Rødpumper: Ved metalrensning og forskellige typer belægningsapplikationer kan flertrins rodpumper anvendes. Disse pumper komprimerer gas mellem modsat roterende lapper for at nå ind i mellem- eller højvakuumområdet.
• Skruepumper: Ved frysetørring af fødevarer bruges skruepumper, der bruger asymmetrisk roterende skruer, almindeligvis til at fremskynde sublimering under tørreprocessen.
• Rotorvingepumper: Sidst men ikke mindst er rotorvingepumper, som bruger rotorer til kontinuerligt at komprimere og udsuge luft, de mest almindelige vakuumpumper. Roterende vingepumper anvendes universelt i lav- og mellemvakuumområderne til, blandt talrige andre applikationer, vakuumløfteteknologi.

Vakuumløftets mekanik

Vakuumløfteteknologi fungerer i det grove vakuumområde, som kan måles ved hjælp af mekaniske målere i millimeter eller tommer kviksølv (mmHg eller inHg) og/eller kilopascal (kPa). Disse enheder er altid negative og angivet med et minus (-) på måleren.

Kilopascal er særlig nyttig som en tilnærmelse af procentdelen af vakuum. 50 % vakuum er omkring -50 kPa i forhold til atmosfærisk tryk. Adskillige ekstra enheder og skalaer bruges også til vakuummålinger, men procentskalaen er den mest anvendelige i det grove område, da den er universelt forståelig.

Vakuumsystemkomponenter

Vakuumsugekopper og -løfteslanger

En almindelig misforståelse om sugekopper/fødder er, at indersiden af koppen griber læsset og trækker det opad på grund af vakuummet. I virkeligheden er det det højere atmosfæriske tryk uden for koppen, der udøver tryk nedad, mod genstanden, der frembringer klemeffekten.

Af denne grund har højden af en vakuumkop ingen som helst indflydelse på vakuumniveauet eller dets løfteevne. Mængden af overfladeareal, der kommer i kontakt med belastningen, har dog betydning. Det er grunden til, at du skal justere koppens overflade, så den passer til de tilsigtede belastninger. Selvom det kan være muligt at løfte tunge genstande med en forholdsvis lille kop, skal du også tage højde for forskydningskræfter, når genstande flyttes, og tilføje en sikkerhedsmargin.

Estimering af sugekopholdekraft

For at estimere det sugeareal, der er nødvendigt for at holde en flad, ikke-porøs last ved hjælp af et hejsemonteret vakuumåg såsom TAWI’s Pladeløfter, dette er en måde at beregne:

Holde- eller løftekraften er cirka 1 kg pr. 1 cm² ved 100 % vakuum (2,2 lbs. pr. 0,155 in²). Som vi allerede har fastslået, er der ikke sådan noget som et 100 % vakuum, men det er et nyttigt referencepunkt.

Ved faktisk brug kan du betjene en løfter ved 60 % vakuum. 60 % af 1 kg er 0,6 kg, hvilket betyder, at vi kan løfte 0,6 kg pr. 1cm² sugekopareal (1,32 lbs. pr. 0,155in²). Derefter divideres resultatet med en sikkerhedsfaktor på 2, som typisk bruges.

Eksempel: En sugekop med en diameter på 300 mm (11,8″) (706 cm² eller 109,4 tommer²) har en holdekraft på 212 kg (467 lbs. ) ved 60 % vakuum og en sikkerhedsfaktor på 2.

nbsp;

Estimering af løfteslangeskapacitet

Med løftere, der anvender en separat hejs til løft, og ågmonterede sugefødder, der fastgøres til lasten, er en forenklet fastgørelse af sugeføddernes kontaktareal nyttig. Situationen er anderledes, når både greb og løft udføres ved hjælp af vakuumteknologi, såsom med TAWI Multifunktionel Vakuumløfter.

I et løfteslange baseret vakuumløftesystem fungerer selve røret ved et undertryk på et sted mellem 0-60 % på grund af rørets fleksibilitet. For at kompensere for dette skal holdekraften altid være større end løfteslangens areal. Derfor sikrer vi altid, at sugekopsarealet er mindst 2,5 gange større end arealet af slangen.

Resultatet er, at du med garanti aldrig taber lasten, før den er sænket til jorden, og du er i stand til at holde 2,5 gange så meget, som du er i stand til at løfte. Med andre ord er sugekopområdet, selvom det stadig er vigtigt, sekundært til løfteslangeområdet i dette tilfælde.

Tilpasning af et vakuumsystem

Bortset fra selvstændige systemer såsom TAWI Mobile Order Picker, er vakuumløftesystemer ofte skræddersyet i vid udstrækning til at opfylde kravene i hver enkelt brugssag. Nogle af de faktorer, der bestemmer valget af komponenter, er:

• Vægt, form og overflade af emnerne.
• Rejseafstand til håndtering.
• Krav til rotation eller vipning.
• Ønsket hastighed eller cyklustid.

En bred vifte af sugefødder, åg, kraner og skinner kan vælges og kombineres til en specifik anvendelse for at sikre optimal opstilling og udnyttelse.

For eksempel kan massive kasser løftes ved hjælp af en løfeteslange som vores multifunktionelle løfter, med et passende størrelse håndtag og sugekop. Hvis belastningerne har en porøs eller ujævn overflade, som det er almindeligt med poser, kan der tilføjes et gummiskørt rundt om sugekopperne for at maksimere kontaktområdet og samtidig kompensere for luftlækage med et højere flow fra vakuumpumpen.

Plader kan kræve brugerdefinerede åg, roterende egenskaber og muligvis lodret skinnetransport, som alle passer godt til vores arkgreb.

Selvom et hvilket som helst af disse systemer udfører den samme grundlæggende funktion med løft og håndtering, vil konfigurationen og komponentvalget være ret forskelligt i hvert brugstilfælde.

Slanger, konnektorer og filtre

For at fuldende vakuumsystemet skal du fastgøre slanger tilpasset til vakuum ved hjælp af slangeklemmer, tætningsringe og skruesamlinger. Det er vigtigt at sikre, at alle disse dele er perfekt monteret og forseglet for at sikre sikker drift af ethvert system. Disse komponenter skal tilpasses det enkelte system, med særlig omhu med hensyn til tolerancer og holdbarhed.

Et eller flere filtre bruges også for at beskytte vakuumpumpen mod støv og andre forurenende stoffer, der kan forkorte dens levetid eller forårsage driftsfejl.

Vakuumpumper

Vakuumpumper, der bruges i vakuumløftesystemer, er normalt gasfortrængningspumper, også kendt som gasoverførselspumper. Grundprincippet for en fortrængningspumpe er at trække luft ind i et ekspanderende volumen via en indsugningsventil, komprimere det til et mindre volumen og derefter udstøde den komprimerede luft tilbage i atmosfæren.

Driftsprincippet for alle fortrængningspumper er det samme, men den type, der anvendes i vakuumløftesystemer, er typisk tørløbende (oliefri) roterende vingepumper. Som navnet antyder, bruger disse pumper en intern rotor med flere skovle, der optager, komprimerer og udstøder luften kontinuerligt.

Der er flere fordele ved denne pumpetype. Den er kompakt i størrelsen, kræver begrænset vedligeholdelse sammenlignet med andre varianter, og den kan fungere med en konstant sugehastighed.

Fordele ved vakuumløftesystemer

Mange aspekter gør, at vakuumløft skiller sig ud i forhold til alternativerne. Nogle af de mere vigtige fordele er:

Øget produktivitet – Operatørens fysiske statur er aldrig et problem. Alle kan trænes i at bruge en vakuumløfter eller griber sikkert og løfte tunge byrder uden at miste energi. Resultatet er væsentligt mere effektive arbejdsgange, der ikke efterlader medarbejderne udmattede.

Ergonomisk sundhed – Fordi der kræves meget lidt indsats i løft og håndtering, reduceres den fysiske belastning betydeligt sammen med risikoen for arbejdspladsrelaterede skader. Udover at holde personalet sundere og gladere, skulle dette også føre til færre sygedage, der ellers kan sætte et indhug i produktiviteten.

Fleksibilitet i arbejdsstyrken – Da alle kan løfte, har virksomheder meget større fleksibilitet med hensyn til rekruttering og medarbejderrotation. De effektive arbejdsgange er også mindre arbejdskrævende, hvilket giver mulighed for en mindre arbejdsstyrke.

Forebygger skader – Sammenlignet med forskellige typer mekaniske løft sænker vakuumløft typisk risikoen for beskadigelse af materialer, såsom ridser eller deformation.

Sikkerhed – Vakuumløftesystemer er i sagens natur sikre af flere årsager. Den ene er, at løft slet ikke kan påbegyndes, hvis vakuumsystemet ikke fungerer. Og i tilfælde af kritiske problemer såsom strømafbrydelse, vil fejlsikre ventiler sikre, at belastningen ikke straks falder.

Hvis du har yderligere spørgsmål om, hvordan vores vakuumløftesystemer fungerer, og på hvilke måder de kan skræddersyes til dine specifikke behov og arbejdsgange, så tøv ikke med at kontakte os for en gratis konsultation.