Bild: Busch Dienste
Vakuum in der Holzbearbeitung, Teil 2

Nachdem sich Teil 1 der Artikelreihe mit grundlegenden Themen der Vakuumtechnik beschäftigt hat, wendet sich Teil 2 den verschiedenen Arten der Vakuumerzeugung zu. Der Beitrag konzentriert sich im Wesentlichen auf das Thema ,Vakuumspannen auf Bearbeitungsmaschinen‘, das mit der Automatisierung in der Möbelindustrie und anderen Bereichen der Holzbearbeitung maßgeblich an Bedeutung gewonnen hat.

Grundsätzlich gibt es mehrere Möglichkeiten, Vakuum zu erzeugen. Zum Spannen unter Vakuum lassen sich verschiedene mechanische Vakuumpumpen einsetzen, die in der Folge vorgestellt werden.

 

Ölgeschmierte Drehschiebervakuumpumpen


Ölgeschmierte Drehschiebervakuumpumpen sind die Klassiker zum Spannen auf Bearbeitungsmaschinen. Vor Jahrzehnten fast ausschließlich eingesetzt, stehen sie für Betriebssicherheit, Robustheit und einen niedrigen Enddruck von unter einem Millibar, was einem Vakuumniveau von 99,9 Prozent entspricht. Bei diesem hohen Vakuum garantieren sie genügend Leistungsreserven beim Saugvermögen und stehen deshalb für schnelles, sicheres Spannen. Das hohe Vakuumniveau ermöglicht zudem die permanente Ölzufuhr im Verdichtungsraum. Das Öl wird in einem internen Kreislauf durch die Vakuumpumpe gefördert, wo es abdichtet, schmiert und die Kompressionswärme abführt. Das Öl sollte, zusammen mit dem Ölfilter, alle 2000 Betriebsstunden erneuert werden.


Ölgeschmierte Drehschiebervakuumpumpen wurden bei Bearbeitungsmaschinen mit einem Saugvermögen von mehr als 160 m3/h inzwischen durch trockene Vakuumtechnologien ersetzt. Bei kleineren Bearbeitungsmaschinen oder Spannvorrichtungen, die mit kleinerem Saugvermögen auskommen, arbeiten ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen nach wie vor wirtschaftlich und mit hoher Zuverlässigkeit.

 

Flüssigkeitsringvakuumpumpen


Flüssigkeitsringvakuumpumpen, die mit Wasser als Betriebsmittel Vakuum erzeugen, arbeiten nach einem Prinzip, das bereits 1890 entwickelt wurde. Sie konnten sich allerdings für das Vakuumspannen nicht durchsetzen, weil das Wasser als Betriebsmittel einen gewissen Wartungsaufwand mit sich bringt, der vom täglichen Auffüllen des Wassers bis hin zur regelmäßigen Reinigung des Wasserkreislaufs reicht. Das Vakuumniveau dieser Vakuumpumpen ist abhängig von der Wassertemperatur. Mit steigender Wassertemperatur verschlechtert sich der erreichbare Enddruck und somit die Saugleistung. Die höchste Saugleistung wird bei Temperaturen bis 15° C erreicht. Bereits bei einer Wassertemperatur von 40° C reduziert sich das Saugvermögen auf 40 Prozent des ursprünglichen Wertes.


Der große Vorteil der Flüssigkeitsringvakuumtechnologie liegt in der hohen Wasserdampf- und Feuchtigkeitsverträglichkeit. Ein Vorteil, der beim Spannen auf Bearbeitungsmaschinen nicht ausgespielt werden kann, der diese Vakuumpumpen aber geradezu für die Holztrocknung oder -imprägnierung prädestiniert.

 

Trockenlaufende Drehschiebervakuumpumpen


Drehschiebervakuumpumpen, die ohne Betriebsmittel arbeiten, also weder Öl noch Wasser zur Verdichtung der abgesaugten Luft benötigen, werden als trockenlaufend bezeichnet. Diese Vakuumpumpen werden sehr häufig zum Vakuumspannen eingesetzt, weil ihre Investitionskosten verhältnismäßig niedrig sind. Das Verdichtungsprinzip ist dasselbe wie bei ölgeschmierten Drehschiebervakuumpumpen. Allerdings werden, bedingt durch die fehlende Ölschmierung, sogenannte selbstschmierende Schieber oder Lamellen aus einem Kohlegrafitwerkstoff eingesetzt. Diese haben den Nachteil, dass sie sich abnutzen und regelmäßig ersetzt werden müssen, um der Gefahr eines Schieberbruchs vorzubeugen und damit einen Totalausfall zu vermeiden.


Der Verschleiß der Schieber wirkt sich auch auf die Leistung dieser Vakuumpumpen aus. Bereits nach einer Betriebszeit von 2000 Stunden kann das Saugvermögen einer trockenlaufende Drehschiebervakuumpumpe nur noch 85 bis 90 Prozent des ursprünglichen Saugvermögens betragen. Die Standzeit der Schieber ist unter anderem vom zu bearbeitenden Material abhängig. Abrasiver MDF-Staub etwa beschleunigt den Schieberverschleiß, sodass bei Dreischichtbetrieb die Schieber mindestens halbjährlich kontrolliert und gegebenenfalls erneuert werden müssen. Neben den nicht zu unterschätzenden Kosten für die Beschaffung dieser Spezialschieber ist gerade bei diesem Pumpentyp auch der Energieverbrauch in Abhängigkeit mit dem Saugvermögen kritisch zu betrachten.


Durch die Wartungs- und Energiekosten sind trockenlaufende Drehschiebervakuumpumpen nur bis zu einer Baugröße beim Saugvermögen von etwa 100 m3/h zu empfehlen. Je kleiner die Baugrößen, umso geringer ist der Schieberverschleiß, da sich der Durchmesser des Verdichtungsraumes verkleinert. Dadurch verringern sich die Umfangsgeschwindigkeit der Schieber und die Distanz, die der einzelne Schieber beim Gleiten in und aus den Rotorschlitzen zurücklegen muss.

 

Mink Klauenvakuumpumpen


Mitte der 1990er Jahre entwickelte die Firma Busch Vakuumpumpen und Systeme ein neues Prinzip der Vakuumerzeugung: die Mink Klauenvakuumtechnologie. Diese Technik, die ständig verfeinert wurde, hat seitdem Einzug in die Holzverarbeitung gehalten. Heute wird die dritte Generation dieser Vakuumpumpen bereits von mehreren führenden Herstellern von CNC-Bearbeitungsmaschinen eingesetzt. Mink Klauenvakuumpumpen arbeiten ebenfalls ohne Betriebsmittel wie Öl oder Wasser. Im Gehäuse drehen sich zwei klauenförmige Rotoren. Diese berühren sich weder gegenseitig noch das Gehäuse. Folglich treten weder Reibung noch Verschleiß auf. Dadurch ist eine annähernd wartungsfreie Vakuumerzeugung möglich. Die Wartungsarbeiten beschränken sich auf einen zweijährigen Getriebeölwechsel. Die berührungsfreie Verdichtung der abgesaugten Luft hat zudem den Vorteil, dass die Stromaufnahme gegenüber anderen Vakuumpumpen drastisch reduziert ist und die Mink Klauenvakuumpumpe die energieeffizienteste Art der Vakuumerzeugung beim Vakuumspannen darstellt.


Technisch bedingt, ist die Mink-Klauenvakuumpumpe die einzige der hier besprochenen Vakuumerzeuger, die vollumfänglich bedarfsabhängig gesteuert werden kann. Das heißt, der Pumpe kann ein bestimmter Sollwert (Enddruck) vorgegeben werden, bei dessen Erreichen die Drehzahl automatisch reduziert wird oder die Pumpe selbstständig abschaltet. Dadurch sind weitere Energieeinsparungen möglich. Deshalb bietet Busch alle Baugrößen von 40 bis 900 m3/h Saugvermögen sowohl mit Energiesparmotoren als auch mit frequenzgeregelten Motoren an.

 

Zusammenfassung


Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Vakuum zum Spannen zu erzeugen. Prinzipiell muss im Einzelfall abgewogen werden, welche Vakuumpumpe die beste Lösung darstellt. Grundsätzlich ist zu empfehlen, bei der Auswahl und Dimensionierung einen Spezialisten hinzuzunehmen. Busch Vakuumpumpen und Systeme bietet sogenannte Vakuumaudits an, bei denen ein Vakuumexperte vor Ort eine Bestandsaufnahme durchführt und danach Verbesserungsvorschläge die Technik, Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit betreffend macht. In der nächsten Ausgabe: Vakuumspannen – Kniffe und Tricks zum effektiven und sicheren Spannen.


www.buschvacuum.com

 

 

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