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Nachricht vom 24.07.2021    

Das Vakuum - Ein nützliches Hilfsmittel bei vielen Produktionsprozessen

Die Magdeburger Halbkugeln waren ein wichtiger Wendepunkt in der Erforschung der Vakuumtechnik. Bereits im 17. Jahrhundert demonstrierte der Pionier in Sachen Vakuum Otto von Guericke die beeindruckende Kraft des Vakuums. Seitdem hat sich viel getan und aktuell setzen in der Industrie die Bereiche Lebensmittel, Medizin, Chemie und auch Physik auf die besonderen Eigenschaften, die mit dem Vakuum einhergehen.

Foto Quelle: pixabay.com

Wann entsteht ein Vakuum?
Umgangssprachlich wird das Vakuum auch als Unterdruck bezeichnet. Ein Vakuum entsteht, wenn jegliche Materie aus einem Raum abgezogen wird. Der Druck bei einem absoluten Vakuum beträgt entsprechend 0 mbar. Im Vergleich dazu liegt der Normaldruck bei 1013 mbar. Wird das Vakuum als Relativdruck angegeben, dann steht es in Relation zum Atmosphärendruck, der bei 0 mbar liegt. Das Vakuum liegt demzufolge bei -1013 mbar. In der Industrie wird jedoch vorrangig mit dem absoluten Vakuum gearbeitet.

Warum ist das Vakuum in der Industrie nützlich?
In vielen Industriezweigen werden Gase als Brennstoffe oder als Kühlmittel eingesetzt. Die Lagerung, der Transport und die Verwendung finden meist in flüssiger Form statt. Jedes Gas besitzt dabei unterschiedliche Siedepunkte. Während sich Sauerstoff bereits bei - 183 Grad Celsius verflüssigt, geschieht dies bei Wasserstoff erst bei -253 Grad Celsius. Wärmeisolierung ist folglich einer der wichtigsten Punkte für die effektive Nutzung von Gasen. Genau hier kommt die Vakuumtechnologie zum Einsatz. Denn es hat sich gezeigt, dass Vakuum 15-mal besser isoliert als andere gängige Isolierstoffe wie Foamglas, PUR (Polyurethan) oder PIR (Polyisocyanurat).

Dabei beschränkt sich der Einsatz der Vakuumtechnologie jedoch nicht nur auf Gase. Beim Transport von Sand, Stäuben und Schuttlebensmittel wie Mehl oder Zucker wird ebenfalls die Technik des Unterdrucks angewendet. Mithilfe des Unterdrucks findet hier etwa die Entladung der Materialien vom Lkw in die Lagerbehälter statt.

Wie funktioniert diese Technologie des Vakuums?
Wie im vorangegangenen Absatz beschrieben, werden bei der Vakuumtechnologie vor allem die isolierenden Eigenschaften des luftleeren Raums ausgenutzt. In der Industrie bedeutet dies, dass Transferleitungen oder ganze Anlagen mit einem Vakuum umgeben werden. Leitungen und Kammern werden doppelwandig konzipiert. Zwischen den beiden Wänden wird die Luft entfernt und die sogenannte Vakuumisolierung hergestellt. Der unterschiedliche Druck, der zwischen Außenwelt und der Vakuumschicht besteht, sorgt dafür, dass fast jegliche Umgebungswärme von den Leitungssystemen und Kammern ferngehalten wird.

Zwei Prinzipien, wie Vakuum erzeugt werden kann
Zwei Prinzipien werden für die Herstellung eines Vakuums implementiert. Zum einen werden Ejektoren als Vakuumerzeuger verwendet. In diesem Fall wird pneumatisch nach dem Venturi-Prinzip das Vakuum erzeugt. Die Ejektoren sind klein, leicht und sehr kompakt. Sie können bei Druckluftsystemen mit einem stabilen Betriebsdruck verwendet werden. Zum anderen setzten Hersteller auf die Erzeugung des Vakuums via Pumpen, Gebläsen oder Verdrängerpumpen. Dieses Prinzip ist etwas komplizierter als das der Ejektoren. Das Vakuum wird mithilfe von kinetischer Energie erzeugt, die wiederum durch Drehkolben zustande kommt. Das entstehende Vakuum ist verhältnismäßig gering, doch es verfügt über ein sehr starkes Saugvermögen.

In welchen Bereichen wird diese Technik eingesetzt?
Die Vakuumtechnik ist sehr vielfältig einsetzbar. So findet sie Anwendung im Bereich der Automobilbranche, bei Elektronik-Konzernen oder in der Nahrungsmittelindustrie. Die Nahrungsmittelindustrie setzt dabei auf die isolierenden Fähigkeiten des Vakuums, denn viele Gefrierprodukte werden mit flüssigem Stickstoff schockgefroren. Bei den Autobauern werden hingegen andere Mechanismen benötigt. Hier wird zum Beispiel beim Zusammenbau der Motoren ein Teil so stark abgekühlt, dass er sich ein wenig zusammenzieht, gerade genug, um in den anderen Bauteil geschoben zu werden. Danach dehnt sich das Metall wieder aus und sitzt fest im Motorblock. Zur Kühlung wird natürlich flüssiges Gas verwendet, dass über entsprechende Leitsysteme im Vakuum transportiert werden.

Fazit
Die Vakuumtechnologie ist in vielen Branchen entscheidend für effiziente Produktionsprozesse. Egal, ob Pharmazeutik, Autobau, Nahrungsmittelbranche oder die Wissenschaften alle Industriezweige setzen auf die isolierenden Fähigkeiten des Vakuums, welche den Transport von Flüssiggasen erleichtern, die in einer Reihe von Herstellungsprozessen Verwendung finden. (prm)

Agentur Autor:
Jay Han



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