Grundwissen
Atmosphäre und Atmosphärendruck
Unsere Erde ist von einer mehrere Kilometer dicken Luftschicht umgeben. Das Gewicht dieser Luftmasse drückt auf die Erdoberfläche und erzeugt einen Druck, der Atmosphärendruck genannt wird.
Eine Luftsäule mit einer Querschnittsfläche von 1 m² hat eine Masse von ca. 10.000 kg. Der atmosphärische Druck beträgt in Meereshöhe 101,3 kPa (1013 mbar). Je höher man kommt, desto dünner wird die Luft und damit sinkt auch der atmosphärische Druck.
Bis 2000 m über dem Meeresspiegel sinkt der atmosphärische Druck um 12,5 mbar pro 100 m. Somit ergibt sich beispielsweise für den Standort der AERO-LIFT Vakuumtechnik GmbH in Geislingen-Binsdorf (590 m über dem Meeresspiegel) ein atmosphärischer Druck von knapp 940 mbr.
Das gilt natürlich bei der Konfiguration von Vakuumhebegeräten zu berücksichtigen, da ja bei zunehmender Höhe die maximal erreichbare Druckdifferenz und damit eben auch die maximal erreichbare Haltekraft der Vakuumsauger bzw. Vakuum-Saugplatten abnimmt.
Vakuum und Vakuumniveau
Vakuum wird definiert als ein absolut leerer Raum. Durch Evakuieren der Luft in einem geschlossenem Gefäß wird ein Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck erzeugt. Das Vakuumniveau ist ein Maß für diesen Unterdruck. Bei absolutem Vakuum ist der Druck 0, und hier ist der Ausgangspunkt für den Begriff absoluter Druck. In der Regel wird mit der Skalierungseinheit bar bzw. mbar (Millibar) gearbeitet.
Unterdruck / Vakuum
Bei Unterdruck ist der Atmosphärendruck eine potentielle Energiequelle. In einem gewöhnlichen Staubsauger wird die Luft evakuiert, so dass der Druck niedriger als der atmosphärische Druck ist. Der Staubsauger saugt also nicht. Er ist der umgebende höhere atmosphärische Druck, der Luft und Staub in den Staubsauger hinein drückt.
Genau so verhält es sich auch bei Vakuumsaugern bzw. Vakuumsaugplatten. Nicht diese saugen sich am Werkstück fest. Es ist der Umgebungsdruck (Atmosphärendruck), der die Vakuumsauger gegen das Werkstück drückt, sobald eben der bewusst geschaffenen "Kammer" Sauger - Werkstück Luft entzogen wird.
Vakuumsaugkraft in der Anwendung
Seitdem Otto von Guericke im Jahre 1654 seinen berühmten Versuch mit den "Magdeburger Halbkugeln" durchgeführt hat, weiß man von der beachtlichen Druckkraft der uns umgebenden Atmosphäre. Wir haben uns diese alte Erkenntnis bei der Konstruktion moderner Vakuum-Spann und Transportgeräte zu Nutze gemacht.
Mit ihnen können alle nahezu dichten Werkstoffe, also Stahl, Holz, Leichtmetall, Glas, Hartgummi, Kunststoffe usw. angesaugt und festgehalten werden, wobei aber keine Magnetisierung von Werkstücken und Werkzeugen eintritt. Erforderlich ist lediglich eine gewisse Fläche, die gegenüber der Atmosphäre abgegrenzt werden kann. Spezialgeräte ermöglichen heute sogar das Ansaugen von porösem Material wie Spanplatten, Dämmplatten, Schaumstoffen usw.
Für die Tragfähigkeit der Saugplatten ist die Saugfläche und die Druckdifferenz zwischen der Saugfläche und der Atmosphäre ausschlaggebend. Mit zunehmender Höhe sinkt der Luftdruck und damit auch die Tragfähigkeit eines Saugers. Auf Meereshöhe entsprechen 80 % Vakuum einer Druckdifferenz von 810 mbar, in 1000 m Höhe sind 80 % Vakuum nur noch 710 mbar Druckdifferenz.
Die Tragfähigkeit nimmt bis i. H. v. 2.000 m um 1,23 % pro 100 m ab.
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