投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist eine Biegemaschine?

Biegemaschinen sind Bearbeitungsmaschinen, die zum Biegen von dünnen Blechen verwendet werden.

Biegemaschinen haben verschiedene Bezeichnungen, wie z. B. Abkantpressen, Bieger und Biegemaschinen. Der Mechanismus der Maschine selbst ist einfach: Wie bei einer Presse werden das Stanzwerkzeug (Oberwerkzeug) und die Matrize (Unterwerkzeug) auf und ab bewegt, um Druck auszuüben und das Blech zu biegen.

Wenn eine Matrize vorbereitet wird, die dem Druck der Auf- und Abwärtsbewegung, der Härte und Dicke des Materials und dem Biegewinkel entspricht, ist es möglich, es im gewünschten Winkel zu biegen.

Anwendungen von Biegemaschinen

Biegemaschinen werden zur Herstellung von Formen verwendet, die sich nur schwer durch Schneiden herstellen lassen oder um die Kosten zu senken. Mit Biegemaschinen wird eine breite Palette von Produkten hergestellt, die von Haushaltsgeräten über Automobilteile und Industrieprodukte bis hin zu Bauteilen aus Baumaterialien wie Aluminiumfensterflügeln reicht.

Die mit diesen Maschinen hergestellten Produkte bestehen aus dünnen Metallwerkstoffen, was bedeutet, dass sie leicht sind und in großen Mengen hergestellt werden können. In den meisten Fällen werden Biegemaschinen zum Biegen von dünnen Metallwerkstoffen eingesetzt.

Funktionsweise von Biegemaschinen

Wie bereits erwähnt, ist der Mechanismus der Biegemaschine an sich einfach: Wie bei einer Presse werden das Stanzwerkzeug (Oberwerkzeug) und die Matrize (Unterwerkzeug) auf und ab bewegt, um Druck auszuüben und das Blech zu biegen. Derzeit sind hydraulische Abkantpressen die wichtigsten Verarbeitungsmaschinen.

Bei dieser Maschine ist der Hydraulikzylinder die Antriebsstruktur für die vertikale Bewegung. Die Belastung und die Verarbeitungsgeschwindigkeit können kontrolliert werden, da das Kurbelteil nicht so weit herausragt.

Der Nachteil des Biegens besteht darin, dass die Rückfederung, die durch die plastische Verformung entsteht, aufgrund der Art des Biegens von Metall unter Druck Schwankungen in der Biegegenauigkeit verursacht. Unter Rückfederung versteht man das Phänomen der Rückkehr in die ursprüngliche Form.

Weitere Informationen zu Biegemaschinen

Arten von Biegeverfahren

Bei der Verwendung einer Biegemaschine ist es notwendig, die möglichen Biegearten zu kennen. Es gibt eine Vielzahl von Ober- und Unterwerkzeugtypen und durch die Kombination von Teilen können komplexe Biegevorgänge erzielt werden.

Die wichtigsten Biegeverfahren sind:

1. V-Biegen
Das V-Biegen ist eine Bearbeitungsmethode, bei der buchstäblich ein V-förmiger Stempel verwendet wird, um Bleche zu drücken und zu biegen. Die Matrize ist einfach und wird für eine Vielzahl von Biegeverfahren verwendet. Das V-Biegen wird je nach dem Grad des Stanzdrucks in drei Kategorien eingeteilt: V-Biegen (unteres Stanzen), V-Biegen (unteres Stanzen) und V-Biegen (unteres Stanzen).

• Bombieren
  Das ist eine 90-Grad-Biegung, bei der die Biegung bis zum Boden des Stempels gedrückt wird.
• Teilweises Biegen (freies Biegen)
  Das ist eine Methode zur Einstellung des Biegewinkels durch Anhalten der V-Biegung in der Mitte des Stempels.
• Prägebiegung (Druckbiegung)
  Das ist eine Methode, bei der der Stempel wie bei einer Senkbiegung bis zum Boden gedrückt wird und dann weiterer Druck ausgeübt wird.

Im Allgemeinen gilt: Je mehr Druck beim V-Biegen ausgeübt wird, desto kleiner ist die Biegung R und die Rückfederung. Prägebiegungen sind daher am genauesten, erfordern aber den fünffachen Druck einer Senkbiegung, was zu einer höheren Abnutzung des Werkzeugs führt.

2. L-förmiges Biegen
Das L-förmige Biegen ist eine Bearbeitungsmethode zum rechtwinkligen Biegen von Blechen, bei der die Ober- und Unterseite des Blechs eingespannt und die überstehenden Teile mit einem Stempel gepresst werden. Es wird auch als „Niederhalterbiegen“ bezeichnet und da das Blech gebogen wird, während es niedergehalten wird, ist der Umformprozess stabiler als beim V-förmigen Biegen. Es ist auch möglich, lange Bleche zu biegen, die beim V-förmigen Biegen nicht gebogen werden können.

3. U-förmiges Biegen
Das U-förmige Biegen ist eine Bearbeitungsmethode, bei der Druck auf das Blech ausgeübt wird, während es von oben durch einen Stempel und von unten durch eine bewegliche Unterlage gehalten wird und das Blech während der Bearbeitung in einer U-Form in einer Linie mit den festen Plattformen auf beiden Seiten gebogen wird. Da die Biegegenauigkeit nur geringfügig variiert und die Umformung in einer einzigen Biegung möglich ist, kann die Anzahl der für das Biegen erforderlichen Arbeitsstunden reduziert werden.

Allerdings sind für jede Form beim Umformen spezielle Werkzeuge erforderlich, was die Installationskosten erhöht.

4. Z-förmiges Biegen
Z-förmiges Biegen ist ein Verfahren zum Biegen von Blechen in eine Z-Form, entweder durch zweimaliges L-Biegen (einmal gebogen, wird die Rückseite des Blechs umgedreht und erneut gebogen) oder durch Aufsetzen auf einen speziellen Stempel beim L-förmigen Biegen und einmaliges Pressen und Biegen des Blechs.

Das einmalige Formen der L-förmigen Biegung ist genauer als das zweimalige Biegen, aber die Einführungskosten sind natürlich höher.

Was ist ein Kugellager?

Ein Kugellager ist ein Lager, in dem Kugeln als Wälzkörper verwendet werden.

Sie werden auch als Kugellager bezeichnet. Ein Lager ist ein mechanisches Element, das eine sich drehende Welle unter Last stützt und dafür sorgt, dass sich die Welle reibungslos drehen kann, wodurch Energieverluste und Wärmeentwicklung verringert werden.
Lager werden grob in Wälzlager und Gleitlager eingeteilt, wobei Kugellager zu den Wälzlagern zählen. Zu den Gleitlagern gehören Buchsen.

Anwendungen von Kugellagern

Kugellager werden hauptsächlich in Fahrzeugen wie Autos, Zügen, Maschinen und Flugzeugen eingesetzt. Weitere Anwendungen sind rotierende Wellen in großen Industriemaschinen wie Generatoren, Haushaltsgeräten wie Klimaanlagen, Kühlschränken und Waschmaschinen, Fahrrädern, ferngesteuerten Autos und ferngesteuerten Hubschraubern.

Das Prinzip von Kugellagern

Ein Kugellager besteht aus drei Elementen.

1. Den Laufringen oder Laufbahnen

Die Laufbahnen oder Laufringe bilden die Laufbahn, auf der die Kugeln rollen, indem sie die Wälzkörper, die Kugeln, sandwichartig aufnehmen. Bei Radialkugellagern heißen sie Laufbahnen, bei Axialkugellagern werden sie als Laufringe bezeichnet.

2. Kugeln

Die Kugeln rollen zwischen zwei Laufbahnen oder Laufringen. Die Größe und Anzahl der benötigten Kugeln hängt von der Belastung des Lagers ab.

3. Käfig

Der Käfig hat die Aufgabe, die einzelnen Kugeln in ihrer Position zu halten, damit sie bei der Drehung des Lagers nicht aneinander reiben. Wenn benachbarte Kugeln sich gegenseitig stören, erhöht sich der Reibungswiderstand, da sie sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Dies hat auch den Effekt, dass die Montage des Lagers erleichtert wird, aber der Käfig kann weggelassen werden, wenn z. B. die Drehgeschwindigkeit niedrig ist.

Um eine stabile Rotation zu gewährleisten, ist es wichtig, die Reibung bei der Rollbewegung der Kugeln zu verringern. Zur Schmierung wird daher Fett verwendet. Schmiermittel verringern nicht nur die Reibung, sondern tragen auch dazu bei, die im Inneren des rotierenden Lagers entstehende Wärme abzuführen, wodurch die Lebensdauer des Lagers verlängert wird.

Abgedichtete Typen verhindern auch, dass Staub und Fremdkörper, die im Schmieröl enthalten sind, in die Wälzkörper und Laufbahnen der Laufbahnen eindringen und diese beschädigen. Sie verhindern auch sehr effektiv, dass das versiegelte Schmierfett ausfließt.

Arten von Kugellagern

Kugellager lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen. Radialbelastungen, bei denen die Belastungsrichtung senkrecht zur axialen Richtung der rotierenden Welle verläuft, und Axialbelastungen, die in die gleiche Richtung wie die axiale Richtung der rotierenden Welle wirken.

1. Radial-Kugellager

Radialkugellager nehmen hauptsächlich Radiallasten auf. Sie sind hohl und haben eine flache zylindrische Form. Rillenkugellager und Schrägkugellager sind bei Radialkugellagern weit verbreitet. Rillenkugellager können eine gewisse Axiallast aufnehmen, während Schrägkugellager größere Axiallasten in nur einer Richtung aufnehmen können. Andere Typen sind Vierpunkt-Kugellager und selbstausrichtende Wellenkugellager.

2. Axial-Kugellager

Axialkugellager sind hauptsächlich für die Aufnahme von Axiallasten ausgelegt. Axialkugellager haben im Allgemeinen die Form von zwei sich überlappenden Scheiben mit Löchern darin. Es gibt auch Radial- und Axialkugellager, die sowohl Radial- als auch Axiallasten gleichzeitig aufnehmen können. Sie werden als Schrägkugellager oder zweireihige Kugellager bezeichnet.

Weitere Informationen zu Kugellagern

Unterschiede zu Wälzlagern

Zu den Wälzlagern gehören neben den Kugellagern auch die Rollenlager (Wälzlager). Bei Rollenlagern sind die Wälzkörper keine Kugeln, sondern Rollen.

Während Kugellager Lasten durch einen Punktkontakt aufnehmen, nehmen Rollenlager Lasten durch einen linearen Kontakt auf. Da sich der Kontakt zwischen den Laufbahnen und den Wälzkörpern von einem Punkt auf eine Linie ausdehnt, können sie höheren Belastungen standhalten als Kugellager.

Die Lagerabmessungen sind aufgrund der höheren Tragfähigkeit größer. Auch die Belastungsrichtung der Welle muss berücksichtigt werden. Müssen gleichzeitig radiale und axiale Belastungen aufgenommen werden, können mehrere Kegelrollenlager in Kombination eingesetzt werden.

Was ist ein Optische Steckverbinder?

Optische Steckverbinder sind Steckverbindungen für den Anschluss von Glasfaserkabeln. Sie ermöglichen die vollständige Verbindung von Glasfaserkabeln zur optischen Signalübertragung.

Optische Steckverbinder ermöglichen eine einfache Verbindung von Glasfaserkabeln, was die Installations- und Wartungsarbeiten vereinfacht. Optische Steckverbinder gewährleisten eine schnelle und zuverlässige Verbindung von Glasfaserkabeln.

Darüber hinaus sorgen das Präzisionsdesign und die Fertigungstechnologie der Optischen Steckverbinder für minimale optische Verluste auf dem Weg zum und vom Glasfaserkabel. Dadurch wird die Effizienz der Signalübertragung verbessert und die Signale können über größere Entfernungen übertragen werden.

Optische Steckverbinder sind jedoch sehr präzise Bauteile, und die Kontaktfläche mit dem Lichtwellenleiter muss sauber sein. Wenn der Stecker mit Schmutz oder Fingerabdrücken verunreinigt ist, können sich die Signalqualität und die Übertragungseffizienz verringern. Beim Umgang mit Optischen Steckverbindern ist es wichtig, in einer sauberen Umgebung zu arbeiten und Schutzkappen für die Stecker zu verwenden.

Verwendung von Optischen Steckverbindern

Optische Steckverbinder sind aktive Komponenten in einer Vielzahl von Branchen. Ein typisches Beispiel für die Verwendung ist die Telekommunikationsindustrie.

Optische Steckverbinder werden in der Telekommunikationsbranche häufig zum Aufbau von Glasfasernetzen für die Fernkommunikation und die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung verwendet. Optische Steckverbinder werden häufig für den Anschluss von Glasfaserkabeln und optischen Verteilern verwendet.

Auch Rechenzentren benötigen eine Hochgeschwindigkeitsübertragung großer Datenmengen und geringe Latenzzeiten. Glasfasernetze mit Optischen Steckverbindern können eine hohe Bandbreite und Signalqualität bieten. Sie verbinden die Server und Speichersysteme innerhalb des Rechenzentrums miteinander.

Weitere weit verbreitete Anwendungen sind Fernsehübertragungen sowie medizinische und industrielle Geräte. Auch in der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie sind sie nützlich. Sie werden häufig dort eingesetzt, wo eine schnelle und stabile Datenübertragung wichtig ist.

Prinzip der Optischen Steckverbinder

Ein typischer Optischer Steckverbinder besteht aus einem Gehäuse und einer Ferrule, die das Ende einer optischen Faser fixiert. Bei Glasfaserleitungen besteht das Prinzip der Steckverbindung darin, diese Spitzen direkt aneinander zu stoßen. Wenn die Verbindung auch nur geringfügig abweicht, erhöht sich der Verbindungsverlust, so dass eine Struktur erforderlich ist, die eine hochpräzise Verbindung ermöglicht.

Die Vorrichtung, an die ein Optischer Steckverbinder angeschlossen wird, wird als Optischer Adapter bezeichnet. Hochpräzise Verbindungen können erreicht werden, weil der optische Adapter eine eingebaute geteilte Hülse hat, die der Form des Steckers entspricht.

Die Anschlussfläche (Endfläche) ist oft PC-poliert, auch bekannt als sphärisches Polieren. Die kugelförmigen Endflächen werden durch Federn im Stecker so aneinander gestoßen, dass die Scheitelpunkte konkav sind. Dadurch wird verhindert, dass sich eine Luftschicht zwischen den optischen Fasern bildet, was eine Verbindung mit minimalen Verlusten ermöglicht.

Arten von Optischen Steckverbindern

Es gibt verschiedene Arten von Optischen Steckverbindern. Im Folgenden sind die am häufigsten verwendeten Optischen Steckverbinder aufgeführt. 

1. SC (Subscriber Connector)

SC-Steckverbinder sind übliche Optische Steckverbinder mit zylindrischen Präzisionsklemmen. Diese Stecker haben einen mechanischen Verriegelungsmechanismus, der durch Drücken und Ziehen gelöst wird und eine einfache und sichere Verbindung ermöglicht. Sie werden in der Regel für Singlemode-Lichtwellenleiter verwendet.

2. Lucifer-Stecker (LC)

LC-Stecker sind Optische Steckverbinder mit einem kleinen Formfaktor. Sie sind insgesamt kompakt und eignen sich für Verkabelungsumgebungen mit hoher Packungsdichte. Sie werden in der Regel sowohl für Singlemode- als auch für Multimode-Lichtwellenleiter verwendet.

3. ST (gerade Röhre)

ST-Steckverbinder sind Optische Steckverbinder mit einem Bajonettverschluss. Dieser Steckertyp ist relativ groß und robust und wird in der Regel für Multimode-Lichtwellenleiter verwendet. Sie werden häufig in Netzwerkausrüstungen und Datenkommunikationsanwendungen eingesetzt.

4. FC (Faserstecker)

FC-Steckverbinder sind Optische Steckverbinder mit einem Gewindekupplungsmechanismus. Diese Steckverbinder bieten eine hohe Haltbarkeit und Signalqualität und werden daher häufig in industriellen Umgebungen und im Verteidigungssektor eingesetzt. Sie werden in der Regel für Singlemode-Lichtwellenleiter verwendet.

Was ist ein Optische Schalter?

Optische Schalter, auch optische Leitungsschaltgeräte genannt, sind optische Kommunikationsgeräte, die das Ziel eines bestimmten Signals verzweigen oder ändern können, ohne es von einem optischen Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Da die Signale nicht in elektrische Signale umgewandelt werden müssen, ist das Umschalten möglich, wobei die hohe Geschwindigkeit, die ein Merkmal der optischen Kommunikation ist, beibehalten wird.

Optische Schalter können in drei Haupttypen unterteilt werden, je nach Schaltmethode.

Die mechanische Methode schaltet den optischen Pfad, indem ein Eingangs-/Ausgangselement oder ein optisches Element auf einem elektrischen Aktuator montiert und bewegt wird, die MEMS-Methode schaltet, indem die Position eines winzigen optischen Elements mit schwachen Kräften wie statischer Elektrizität gesteuert wird, und die Biegemethode schaltet, indem Heizelemente auf beiden Seiten des Lichtwellenleiters auf einem Substrat angebracht werden und das Heizelement auf einer Seite erhitzt wird, um einen Temperaturunterschied zwischen der linken und der rechten Seite des Wellenleiters zu erzeugen. Der Temperaturunterschied zwischen der linken und der rechten Seite des Wellenleiters bewirkt, dass sich der Brechungsindex im Wellenleiter ändert, wodurch sich der Lichtausbreitungsweg verändert.

Anwendungen von Optischen Schaltern

Optische Schalter werden in der optischen Kommunikation zur Umschaltung des Lichtweges und zum Ein- und Ausschalten verwendet, was für die Hochgeschwindigkeitskommunikation nicht mehr unerlässlich ist.

Wenn die optische Kommunikation vor dem Schalten in elektrische Signale umgewandelt wird, wird die Zeit von der Umwandlung bis zum Schalten zu einem Engpass. Optische Schalter wurden entwickelt, um dieses Problem zu lösen, indem sie als Licht schalten.

In der Praxis werden sie eingesetzt, um kontinuierlich eine stabile optische Zugangsumgebung zu schaffen, indem sie auf andere Pfade umschalten, wenn ein optischer Pfad aufgrund eines Geräteausfalls oder aus anderen Gründen unbrauchbar wird.

Prinzip der Optischen Schalter

Die mechanische Methode hat eine sehr einfache Struktur und schaltet durch das Verschieben optischer Elemente wie Prismen. Das Steuersystem ist einfach zu bedienen, der Verlust ist gering und der Stromverbrauch ist niedrig, da die Stromversorgung nur dann erfolgt, wenn der optische Pfad geschaltet wird.

Das MEMS-System ist ein optischer Schalter, der einen Mikrospiegel verwendet, der dank der Fortschritte in der Mikrofabrikationstechnologie hergestellt werden kann, und durch Reflexion mit zwei Spiegeln schaltet. Sie lassen sich auf kleinstem Raum integrieren und können mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten, so dass sie sich für das Schalten von mehreren Kanälen eignen. Obwohl die Vorrichtung ständig mit Strom versorgt werden muss, ist die zum Betrieb der einzelnen Elemente erforderliche Leistung gering, so dass der Stromverbrauch reduziert werden kann.

Optische Wellenleitersysteme werden mit Hilfe der Lichtwellenleitertechnik realisiert, bei der ein optischer Wellenleiter auf einer ebenen Fläche erzeugt wird und der optische Pfad durch Änderung des Brechungsindexes oder auf andere Weise durch externe Eingaben wie Wärme, Licht oder Strom verändert wird. Obwohl die Verluste hoch sind, können planare Oberflächen gestapelt werden, wodurch sie kompakt und leicht zu integrieren sind.

Was ist ein Photomultiplier?

Ein Photomultiplier (PMT) ist einer der empfindlichsten optischen Sensoren, die Licht (Photonen) in Elektrizität umwandeln können.

Er besteht aus einer Glasröhre im Vakuum mit einem Einfallfenster, einer Photokathode und einer Dynode. Das Prinzip beruht auf dem externen photoelektrischen Effekt, bei dem Elektronen von der Oberfläche eines Metalls emittiert werden, wenn es im Vakuum Licht ausgesetzt wird.

Da bereits ein einziges Photon mit hoher Geschwindigkeit (etwa 10-9 s) in ein großes elektrisches Signal umgewandelt werden kann, werden Photomultiplier als Photodetektoren in Elektronenmikroskopen, Geräten zur Umweltanalyse, medizinischen Instrumenten, Spektralphotometern und Geräten zur Spektralanalyse eingesetzt.

Anwendungen von Photomultipliern

Photomultiplier werden als Sekundärelektronendetektoren in Elektronenmikroskopen und in Fotoanalysegeräten wie UV-Spektralphotometern und Emissionsspektrometern verwendet. Sie werden auch in Staubzählern zur Messung von Partikeln in der Luft, im Laserradar (LiDAR) zur Erkennung von Licht, das von Schwebeteilchen in der Luft gestreut wird und in medizinischen Geräten wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und der Computertomographie (CT) für die Krebsvorsorge eingesetzt.

LiDAR ermöglicht die Erkennung der Position und Bewegung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs und wird voraussichtlich auch eine Schlüsseltechnologie für das vollautomatisierte Fahren sein. Die Super-Kamiokande, die weltweit fortschrittlichste Einrichtung für Neutrinoforschung, verwendet 13 000 Photomultiplier mit einem Durchmesser von 20 Zoll, um das Cherenkov-Licht (Licht, das entsteht, wenn Elektronen die Lichtgeschwindigkeit in Wasser überschreiten) einzufangen, das in einem 50 000 Tonnen schweren Wassertank erzeugt wird.

Photomultiplier sind sehr empfindlich und können schwaches Licht in eine ausreichende Menge elektrischer Signale umwandeln. Andererseits haben sie auch Nachteile: Sie benötigen eine hohe Spannung und neigen dazu, durch thermische Elektronen verursachtes Rauschen aufzufangen. Die Stromversorgung für Photomultiplier muss daher extrem rauscharm und sehr stabil sein.

Funktionsweise der Photomultiplier

Photomultiplier sind optische Sensoren, die das Licht eines einzelnen Photons erkennen und in ein elektrisches Signal umwandeln können. 

Die Glasröhre im Vakuum ist ausgestattet mit einem Fenster, durch das Licht eintritt, einer Photokathode, die Photonen durch den externen Photostromeffekt in Elektronen umwandelt (der Effekt, dass Elektronen in ein Vakuum emittiert werden), einer Fokussierungselektrode, die die Photoelektronen sammelt, etwa 10 Dynoden, die Sekundärelektronen vervielfachen und einer Anode, die das Elektronensignal erzeugt. An das gesamte System von der Photokathode bis zur Anode wird eine Gleichspannung von etwa 1 000 V angelegt.

1. Fenstermaterial

Als Fenstermaterialien werden Borosilikatglas, Quarzglas, UV-durchlässiges Glas und MgF2-Kristalle verwendet, je nach Wellenlängenbereich des Lichts, hauptsächlich auf der kurzwelligen Seite.

2. Photokathode

Photokathoden bilden auf der Oberfläche, die mit dem Hochvakuum in Berührung kommt, eine quanteneffiziente aktive Schicht (Photoelektronen-Erzeugungseffizienz). Im sichtbaren Bereich wurden Bialkalimetall-Photokathoden, Multialkalimetall-Photokathoden aus drei oder mehr Typen mit einer Empfindlichkeit bis in den Infrarotbereich, Alkalihalogenid-Photokathoden für die UV-Detektion und III-V-Verbindungshalbleiter mit hoher Empfindlichkeit im UV- bis nahen Infrarotbereich entwickelt.

3. Dynoden

Die Photoelektronen werden durch fokussierende Elektroden beschleunigt und in Dynoden gesammelt. Die Dynode bildet eine aktive Schicht auf einem Trägermetall wie Nickel oder rostfreiem Stahl, wodurch das Verhältnis der Sekundärelektronenemission erhöht wird. Üblicherweise werden Schichten aus Alkalimetall-Antimon (z. B. SbCs), Berylliumoxid und Magnesiumoxid verwendet.

Wenn Elektronen auf die Dynode treffen, wird eine große Anzahl von Sekundärelektronen emittiert. Die emittierten Sekundärelektronen stoßen dann mit der nächsten Dynode zusammen, wo weitere Sekundärelektronen emittiert werden. Dieser Vorgang wird wiederholt, so dass sich die Anzahl der Elektronen schließlich um das Millionenfache oder mehr erhöht und eine ausreichende Menge an Elektronen als elektrisches Signal erfasst wird.

Weitere Informationen zu Photomultipliern

Aufbau des Sekundärelektronenvervielfachers

Der Sekundärelektronenvervielfacher setzt sich aus einer Dynode und anderen Bauteilen zusammen. Für den Sekundärelektronenvervielfacher wurden verschiedene Strukturen entwickelt wie z. B. kreisförmiger Käfig, Linienfokus, Box-and-Grid-Typ, feinmaschiger Typ und Metallkanal, abhängig von der Anordnung und Form der Dynoden und anderer Komponenten.

Das optimale Elektrodendesign für jede Struktur basiert auf einer Elektronenorbitalanalyse. Da sich die Elektronen in einem Hochvakuum bewegen, können schnelle Zeitcharakteristiken erzielt werden. Die hohe Empfindlichkeit und das schnelle Ansprechverhalten, die es ermöglichen, Licht als Körnchen zu zählen, sind die Gründe, warum PMTs an vorderster Front eingesetzt werden.

Was ist eine Werkzeugschleifmaschine?

Eine Werkzeugschleifmaschine ist eine Maschine, die zum Nachschleifen und Wiederherstellen der Schärfe von Schneidwerkzeugen verwendet wird, die nach einer bestimmten Anzahl von Schnitten ihre Schärfe verloren haben.

Werkzeugschleifmaschinen werden auch als Schleifmaschinen bezeichnet. Zu den Schneidwerkzeugen gehören in diesem Fall Bohrer, Schaftfräser, Fräser und Wälzfräser.

Je nach Art des zu schleifenden Werkzeugs gibt es verschiedene Arten von Schleifmaschinen, die jeweils auf eine spezielle Weise eingesetzt werden. Dazu gehören insbesondere Bohrer-, Fräserschleifmaschinen und Wälzfräsmaschinen. Andere Typen sind universelle Werkzeugschleifmaschinen, mit denen viele Arten von Werkzeugen geschliffen werden können. Dank einer breiten Palette von Zusatzausrüstungen können sie für viele verschiedene Arten von Werkzeugen verwendet werden.

Anwendungen von Werkzeugschleifmaschinen

Werkzeugschleifmaschinen werden zum Nachschleifen von Schneidwerkzeugen eingesetzt. Die auf einer Werkzeugschleifmaschine zu schleifenden Werkzeuge dienen der Metallbearbeitung und werden als Schneidwerkzeuge bezeichnet.

Werkzeugschleifmaschinen, die universell eingesetzt werden können, sind unter Umständen nicht in der Lage, Schaftfräser und andere Werkzeuge mit komplexen Geometrien nachzuschleifen. Außerdem müssen sie im Allgemeinen von Hand geschliffen werden, was Geschicklichkeit erfordert.

Andererseits ist es dank technologischer Innovationen heute möglich, Werkzeuge mit komplexen Geometrien automatisch zu schleifen, da die CNC-Werkzeugschleifmaschinen mehrere Achsen über eine numerische Steuerung kontrollieren. Durch die Wahl der geeigneten Suchbedingungen und Schleifscheiben kann ein stabiles Schleifen erreicht werden. Durch das freie Schwenken der Schleifscheibenspindel kann ein breites Spektrum von Werkzeugen in einer einzigen Aufspannung geschliffen werden, um eine hohe Qualität zu erzielen.

Funktionsweise der Werkzeugschleifmaschinen

Werkzeugschleifmaschinen schleifen die Oberfläche von Werkzeugen, die ihre Schärfe verloren haben, indem sie das Werkzeug schrittweise an eine mit hoher Geschwindigkeit rotierende Schleifscheibe anlegen. Diese Verfahren ermöglichen es, die Schärfe wiederherzustellen.

Werkzeuge mit gebräuchlichen Geometrien wie Schaftfräser, Fräser, Reibahlen und Gewindebohrer können auf universellen Werkzeugschleifmaschinen schnell geschliffen werden, da keine komplizierte Programmeinstellung erforderlich ist und das Schleifen manuell durchgeführt werden kann. Für das gleichmäßige Schleifen einer großen Anzahl von Werkzeugen mit komplexen Geometrien sind jedoch CNC-Werkzeugschleifmaschinen im Vorteil.

Bei universellen Werkzeugschleifmaschinen müssen zwei oder drei Achsen manuell und gleichzeitig bedient werden, was Geschicklichkeit erfordert. Es gibt auch vereinfachte NC-Werkzeugschleifmaschinen, die den Schleifprozess durch die NC-Steuerung nur einer Achse vereinfachen. Wenn nur die Hauptspindel NC-gesteuert ist, kann das Schleifen ohne Fachpersonal durchgeführt werden, z. B. die Spiralform der Frei- und Spanflächen am Außenumfang eines Schaftfräsers oder die Spiralform der Span- und Freiflächen eines R-Kugelfräsers.

Arten von Werkzeugschleifmaschinen

Die drei gängigsten Typen von Werkzeugschleifmaschinen sind:

1. Universelle Werkzeugschleifmaschinen

Werkzeugschleifmaschinen werden zum Schleifen gängiger Bohrer und Schaftfräser eingesetzt. Werkzeugschleifmaschinen verfügen über eine Reihe von Einstellachsen, die es ermöglichen, die Struktur und Form des zu schleifenden Werkzeugs an unterschiedliche Formen, Durchmesser, Längen und Schneidebedingungen anzupassen. Allerdings sind Kenntnisse über das zu suchende Werkzeug erforderlich. Außerdem muss man sich mit der korrekten Bedienung der zahlreichen Einstellachsen auskennen.

2. CNC-Werkzeugschleifmaschinen

CNC-Werkzeugschleifmaschinen, die über ein Metallverfahren verfügen, bei dem mehrere Achsen gleichzeitig oder im Tandem verfahren werden können, werden derzeit am häufigsten für die Bearbeitung gängiger Werkzeuge eingesetzt. Einige dieser modernen CNC-Werkzeugschleifmaschinen verfügen über Funktionen zur Messung der Form des geschliffenen Werkzeugs und zur Feststellung der Verformung der Schleifscheibe durch die Bearbeitungswärme und zur Anpassung der Bearbeitungszugabe.

3. Spezialschleifmaschinen

Spezialisierte Schleifmaschinen gibt es für Wälzfräser und Ritzel für die Bearbeitung von Zahnrädern mit besonderer Geometrie sowie für Räumnadeln für die Bearbeitung von Keilnuten, etc.

Weitere Informationen zu Werkzeugschleifmaschinen

1. Bearbeitungsunterschiede zwischen Schleifen und Polieren

Schleif- und Polierverfahren sind insofern identisch, als sie dazu dienen, die Schärfe eines Werkzeugs zu regenerieren, aber sie unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie diese regenerieren. Beim Schleifen werden Schleifkörner verwendet, um die Werkzeugklinge zu rasieren und die Form selbst zu verändern, während beim Polieren Druck auf die Werkzeugklinge ausgeübt wird, um die Oberfläche mit Schleifkörnern glatt zu polieren.

Zerspanungsarbeiten werden häufig nicht mit Schleifkörnern, sondern mit Reibahlen, Schaftfräsern usw. durchgeführt, um die Form des Werkstücks abzutragen, die dann durch Schleif- oder Polierarbeiten verfeinert wird.

2. Schleifscheiben auf Werkzeugschleifmaschinen

Schneidwerkzeuge bestehen aus Werkstoffen, die härter sind als gewöhnlicher Stahl, wie z. B. Schnellarbeitsstahl und Hartmetall. Sie werden außerdem wärmebehandelt und oberflächenbehandelt, um ihre Härte zu erhöhen.

Andererseits hat die Genauigkeit der Schneidenabmessungen des Schneidwerkzeugs einen erheblichen Einfluss auf die Genauigkeit der Fertigmaße bei der Bearbeitung. Daher werden zum Schleifen Schleifscheiben mit Diamant- oder CBN-Beschichtung (Kohlenstoff-Bornitrid) sowie Schleifscheiben verwendet, die hochpräzise sind und harte Materialien suchen können. Während des Schleifvorgangs wirkt sich die bei der Bearbeitung entstehende Wärme auf die Abmessungen der Schleifscheibe oder der Diamantscheibe sowie auf die Abmessungen des zu schleifenden Werkzeugs aus, was wiederum die fertigen Abmessungen des Werkzeugs erheblich beeinflusst.

Einige moderne CNC-Werkzeugschleifmaschinen nutzen diese Wärme, um die Abmessungen zu kompensieren, aber da sie sich auf die Härte und die Materialzusammensetzung des geschliffenen Werkzeugs auswirkt, ist es unerlässlich, Schleifflüssigkeiten zu verwenden, die den Temperaturanstieg kontrollieren und die Temperatur steuern. Die Auswahl des Schleifmittels und der Werkzeugschleifmaschine ist wichtig.

Was ist ein Härteprüfgerät?

Härteprüfgeräte messen die Härte verschiedener Materialien und Produkte.

Je nach ihren Grundprinzipien lassen sich die Härteprüfverfahren grob in die Eindringprüfung und die dynamische Prüfung einteilen. Bei der Eindruckprüfung wird ein harter Eindringkörper in die Oberfläche eines Prüfkörpers gedrückt und die Größe der Oberfläche oder die Tiefe des Eindrucks gemessen. Je kleiner die Eindringfläche und je geringer die Eindringtiefe, desto härter wird das Material bewertet.

Bei der dynamischen Prüfmethode wird ein Hammer aus einer bestimmten Höhe fallen gelassen und seine Rückprallhöhe gemessen. Diese Prüfmethode wird als Shore-Härteprüfung bezeichnet und nutzt die Eigenschaft, dass die Probe umso höher zurückfedert, je härter sie ist.

Für die Durchführung der oben genannten Prüfverfahren werden verschiedene Härteprüfgeräte verwendet, je nach Eindringkörper, der auf den Eindringkörper ausgeübten Kraft und der Art der Messung des Eindrucks. Bei der Bewertung der Härte kommt es darauf an, je nach Größe, Form und Verwendungszweck des Probekörpers sowie je nach Vereinbarung zwischen dem Empfänger und dem Prüfer das geeignete Prüfverfahren und -gerät auszuwählen.

Anwendungen von Härteprüfgeräten

Prüfverfahren zur Messung der Oberfläche des Eindrucks

Die Härteprüfung nach Vickers und die Härteprüfung nach Brinell werden zur Messung des Oberflächenbereichs des Eindrucks verwendet.

Vickers-Härteprüfgerät

Vickers-Härteprüfgeräte werden zur Prüfung verschiedener Materialien, einschließlich metallischer Werkstoffe, verwendet. Es zeichnet sich durch eine geringe Prüfkraft aus und bewertet die Härte in einem engen Bereich. Es wird auch verwendet, um die Härteschichttiefe verschiedener Oberflächenbehandlungen, wie Aufkohlung, Induktionshärtung und Nitrierschichten, sowie die Härteverteilung von Schweißnähten zu beurteilen.

Brinell-Härteprüfgerät

Das Brinell-Härteprüfgerät prüft Guss- und Schmiedeteile sowie andere metallische Werkstoffe mit rauen Oberflächen und heterogenen Kornstrukturen. Es zeichnet sich durch eine große Prüfkraft und einen großen Eindruck aus, was eine Bewertung der durchschnittlichen Härte über einen relativ großen Bereich ermöglicht.

1. Prüfverfahren zur Messung der Eindringtiefe

Die Rockwell-Härteprüfung ist ein Prüfverfahren zur Messung der Eindringtiefe. Das Rockwell-Härteprüfgerät wird hauptsächlich für gehärtete Metallwerkstoffe verwendet. Bei der Bewertung der Härte der gehärteten Schicht in gehärteten Metallwerkstoffen müssen die geeigneten Prüfbedingungen (als Skala festgelegt) entsprechend der Härte und der Tiefe der gehärteten Schicht ausgewählt werden.

Die Shore-Härteprüfung, ein dynamisches Prüfverfahren, wird zur Prüfung der Härte von großen Teilen und Walzen verwendet und ist ein gängiges Prüfverfahren, das in der Praxis in Maschinenwerkstätten eingesetzt wird. Die Vorteile des Shore-Härteprüfgeräts liegen darin, dass es für die Produktinspektion verwendet werden kann, da der Eindruck weniger auffällig ist, und dass das Gerät klein und tragbar ist.

Funktionsweise der Härteprüfgeräte

Die Funktionsweisen von Härteprüfgeräten sind je nach Typ unterschiedlich:

1. Vickers-Härteprüfgerät

Beim Vickers-Härteprüfgerät wird ein Diamanteindringkörper mit einem quadratischen Flächenwinkel von 136 ° unter einer Prüfkraft in eine Probe gedrückt. Die diagonale Länge des quadratischen Eindrucks, der durch diese Belastung entsteht, wird mit einem am Prüfgerät angebrachten metallografischen Mikroskop gemessen.

Die Prüfung, die bei einem kgf oder weniger durchgeführt wird, wird als Mikro-Vickers-Härteprüfung bezeichnet. Das Prüfgerät ist sowohl für die Vickers- als auch für die Mikro-Vickers-Härteprüfung identisch. Beide Prüfungen können durch Änderung der Prüfkraft durchgeführt werden. Die Änderung der Prüfkraft ändert den Härtewert nicht, solange keine Unregelmäßigkeiten im Material vorhanden sind.

Für die Vickers-Härteprüfung sollte die Probe nicht größer als eine Handfläche sein. Die zu prüfende Oberfläche muss außerdem hochglanzpoliert sein, so dass es fast immer erforderlich ist, den Teil der Probe, dessen Härte bestimmt werden soll, auszuschneiden.

2. Brinell-Härteprüfgerät

Das Brinell-Härteprüfgerät verwendet einen Kugeleindringkörper, eine Stahl- oder Hartmetallkugel mit einem Durchmesser von 10 mm. Häufig wird eine Prüfkraft von 3 000 kgf verwendet. Die Kraft wird berechnet, indem die auf eine kugelförmige Vertiefung in der Prüffläche ausgeübte Kraft durch die Fläche der permanenten Vertiefung geteilt wird.

3. Rockwell-Härteprüfgerät

Das Rockwell-Härteprüfgerät wendet die Kraft in drei Stufen an. Zunächst wird eine Referenzlast verwendet, dann wird eine höhere Prüflast aufgebracht, und anschließend wird die Last auf die Referenzlast zurückgeführt. Die Härtebewertung basiert auf der Differenz der Eindringtiefen zwischen den beiden vor und nach der Prüfung aufgebrachten Referenzlasten.

Bei der Rockwell-Härteprüfung wird die Skala durch die Kombination mehrerer Prüfkräfte und Eindringkörpertypen bestimmt. Wenn beispielsweise ein Diamantkegel mit einem Spitzenradius von 0,2 mm und einem Spitzenwinkel von 120 ° verwendet wird und die Primärlast 10 kgf beträgt, wird die Skala A verwendet, wenn die Prüflast 60 kgf beträgt, die Skala D, wenn 100 kgf und die Skala C, wenn 150 kgf.

Eine Prüfung mit einer 1/16 Zoll (1,5875 mm) Stahlkugel mit einer Grundlast von 10 kgf und einer Prüflast von 100 kgf fällt unter die Skala B. Prüfungen, die mit einer Grundlast von 3 kgf und Prüflasten von 15, 30 und 45 kgf durchgeführt werden, nennt man Rockwell-Oberflächenhärtetests. Sie wird insbesondere für die Härteprüfung von dünnen Stahlplatten verwendet.

Bei den heutigen Rockwell-Härteprüfgeräten ist der Eindringkörper austauschbar und kann auf verschiedene Grund- und Prüfkräfte eingestellt werden. Der Vorteil ist, dass die Belastungen und Tiefenmessungen automatisch durchgeführt werden.

4. Shore-Härteprüfgerät

Bei der Shore-Härteprüfung wird ein Diamanthammer mit einer bestimmten Form und Masse aus einer bestimmten Höhe auf einen Probekörper fallen gelassen, und die Rückprallhöhe wird gemessen. Im Gegensatz zu anderen Prüfgeräten ist das Shore-Härteprüfgerät sehr klein und verbraucht keinen Strom.

Weitere Informationen über Härteprüfgeräte

Kalibrierung von Härteprüfgeräten

Härteprüfgeräte müssen in regelmäßigen Abständen kalibriert werden, um sicherzustellen, dass sie korrekt funktionieren. In der Regel übernimmt dies der Hersteller der Prüfmaschine.

Auch im täglichen Betrieb ist die Überprüfung der Genauigkeit anhand von Prüfkörpern unerlässlich. Es wird ein Standardprüfkörper mit garantierter Härte vorbereitet, und bevor die eigentliche Prüfung durchgeführt wird, wird überprüft, ob mit dem Standardprüfkörper korrekte Ergebnisse erzielt werden können. Diese Vorprüfung kann Ihnen auch helfen, Fehler bei der Wahl der Prüfkraft oder des Eindringkörpers zu erkennen.

Was ist ein Differenzdruck-Durchflussmesser?

Ein Differenzdruck-Durchflussmesser ist ein Durchflussmessgerät, das die Durchflussmenge anhand der Druckdifferenz misst, die entsteht, wenn eine Flüssigkeit durch eine Leitung fließt.

Die Durchflussmenge wird berechnet, indem die Druckdifferenz gemessen wird, die entsteht, wenn die Flüssigkeit durch eine Zwangsstruktur (z. B. eine Blende) fließt, die an der Leitung angebracht ist, in der die Flüssigkeit fließt. Diese Zwangsstruktur verändert die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und liefert Informationen, anhand derer die Durchflussrate geschätzt werden kann.

Im Vergleich zu anderen gängigen Durchflussmessern sind sie zu relativ geringen Kosten erhältlich. Sie eignen sich daher für Projekte und Anwendungen mit eingeschränktem Budget. Durch ihre einfache Konstruktion sind sie langlebig und können hohen Temperaturen und hohem Druck standhalten, insbesondere wenn sie aus Metall gefertigt sind. Allerdings haben sie oft einen hohen Druckabfall.

Außerdem haben sie oft einen eingeschränkten Messbereich und liefern möglicherweise keine genauen Messungen für zu hohe oder zu niedrig angesetzte Durchflussmengen. Es ist wichtig, den richtigen Typ für die jeweilige Anwendung auszuwählen. Die Messung erfolgt mit Hilfe von Membranen, Blenden, dem Bernoulli-Theorem usw. Sie zeichnet sich durch niedrige Kosten und eine breite Palette von Anwendungen aus. Darüber hinaus ist keine Kalibrierung des tatsächlichen Durchflusses erforderlich.

Anwendungen von Differenzdruck-Durchflussmessern

Differenzdruck-Durchflussmesser können Gase, Flüssigkeiten und Dämpfe erfassen und zeichnen sich durch ihre geringen Kosten aus. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie einfach aufgebaut und leicht zu warten sind. Aufgrund dieser Vorteile werden sie in den folgenden Bereichen eingesetzt:

1. Umweltmessung

Differenzdruck-Durchflussmesser spielen eine wichtige Rolle bei der Umweltüberwachung. So werden sie beispielsweise häufig zur Messung der Abgasdurchflussmengen in Industrieöfen eingesetzt. Da die Abgase von Industrieöfen oft große Rauchgasdurchsätze in Schornsteinen mit großem Durchmesser haben, werden kostengünstige Differenzdruck-Durchflussmesser eingesetzt.

2. Kraftwerke

In Wasserkraftwerken ist es wichtig, die Durchflussmenge des Wassers genau zu messen. Differenzdruck-Durchflussmesser werden zur Messung des Wasserdurchflusses eingesetzt. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Stromerzeugung optimiert und der effektive Betrieb von Wasserkraftwerken sichergestellt.

Differenzdruck-Durchflussmesser werden auch häufig in Dampfkessel- und Turbinenanlagen von Wärmekraftwerken eingesetzt. Differenzdruck-Durchflussmesser werden zur Überwachung der Dampferzeugung und zur Steuerung der Turbinenversorgung eingesetzt.

3. Freizeiteinrichtungen

Freizeiteinrichtungen wie Thermen und öffentliche Badehäuser werden häufig mit Dampf beheizt. Differenzdruck-Durchflussmesser werden manchmal zur Erfassung dieses Dampfdurchsatzes eingesetzt. Die Regelung des Dampfdurchsatzes trägt dazu bei, den Brennstoffverbrauch des Kessels zu senken und den Betrieb der Anlage zu optimieren.

Funktionsweise von Differenzdruck-Durchflussmessern

Das Messfunktionsweise von Differenzdruck-Durchflussmessern lässt sich anhand des Satzes von Bernoulli erklären. Differenzdruck-Durchflussmesser messen den Durchfluss durch eine Blende oder eine andere Zwangskonstruktion in der Rohrleitung. Die Flüssigkeit, die durch das Hindernis fließt, nimmt an Geschwindigkeit zu und gleichzeitig an Druck ab. Der Differenzdruck wird von Drucksensoren gemessen, die an den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Anschlüssen der Drosselstelle angebracht sind.

Der Differenzdruckwert steht in engem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit des Fluids, so dass eine Schätzung der Durchflussmenge des Fluids möglich ist. In der Regel ist der Differenzdruckwert proportional zur Quadratwurzel der Durchflussmenge. Anhand der Kenndaten des Differenzdruck-Durchflussmessers und der eingestellten Koeffizienten lässt sich aus diesem Differenzdruck die tatsächliche Durchflussmenge des Fluids berechnen.

Vor der Messblende muss ein relativ langes gerades Rohr installiert werden, da der Durchfluss vor der Messblende bei der Messung stabil sein muss. Die Länge der geraden Rohrleitung muss das 5- bis 10-fache des Rohrdurchmessers betragen.

Arten von Differenzdruck-Durchflussmessern

Es gibt verschiedene Arten von Differenzdruck-Durchflussmessern. Nachstehend sind Beispiele für Differenzdruck-Durchflussmessern aufgeführt:

1. Blenden-Durchflussmessgeräte

Blenden-Durchflussmesser sind Differenzdruck-Durchflussmesser, die eine Platte mit kreisförmigen oder ovalen Löchern verwenden, um den Durchfluss einer Flüssigkeit zu messen. Diese Platte wird als Messblende bezeichnet. Der Druckunterschied, der beim Durchgang der Flüssigkeit durch die Blende entsteht, wird gemessen, um die Durchflussmenge zu ermitteln.

Sie ist einfach aufgebaut und wird häufig zu relativ geringen Kosten verwendet. Es wird häufig zur Kontrolle des Dampfverbrauchs und zur Messung der Abgasmengen verwendet.

2. Venturi-Durchflussmesser

Venturi-Durchflussmesser sind röhrenförmige Differenzdruck-Durchflussmesser mit einer konischen Einschnürung. Wenn die Flüssigkeit durch den Venturi-Zähler fließt, nimmt die Geschwindigkeit zu und der Druck sinkt gleichzeitig. Durch Messung der Druckdifferenz kann die Durchflussmenge geschätzt werden.

Sie haben eine hohe Messgenauigkeit und eignen sich für die Durchflussmessung in einem weiten Bereich.

3. Pitotrohr-Durchflussmesser

Ein Pitotrohr ist ein röhrenförmiges Gerät, an dem eine konische Sonde angebracht ist. Änderungen der Flüssigkeitsgeschwindigkeit führen zu einer Druckdifferenz an der Spitze des Pitotrohrs. Durch Messung des Druckunterschieds an der Spitze des Pitotrohrs können die Geschwindigkeit und die Durchflussmenge der Flüssigkeit geschätzt werden.

Weit verbreitet für die Messung von Durchflussmengen, insbesondere von Gasen.

Was ist ein Kristallisator?

Kristallisatoren sind Geräte, die feste Kristalle aus Flüssigkeiten oder Gasen ausfallen lassen.

Die Kristallisation ist eine Technik, die seit der Antike angewandt wird und aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken ist, zum Beispiel bei der Herstellung von Salz. Sie macht sich die Tatsache zunutze, dass die Löslichkeit eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel von der Temperatur abhängt. Der Zustand der maximalen Auflösung des gelösten Stoffes wird als Sättigung bezeichnet.

Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der gelöste Stoff nicht vollständig auflösen kann und als Kristalle ausfällt, wenn die Löslichkeit aufgrund von Abkühlung, Verdampfung, Lösungsmittelwechsel oder Reaktion abnimmt und den Sättigungszustand überschreitet. Kristallisatoren werden in vielen Bereichen eingesetzt, u. a. in der Chemie, der Pharmazie und der Lebensmittelindustrie und dienen der Qualitätskontrolle und der Entwicklung neuer Substanzen.

Es gibt verschiedene Arten von Kristallisatoren und es ist wichtig, für jeden Zweck und jede Bedingung den richtigen auszuwählen. Ein genaues Verständnis der Kristallisatoren und ihrer Funktionsweise gewährleistet eine effiziente Kristallproduktion und Forschung.

Anwendungen von Kristallisatoren

Kristallisatoren werden für die Kristallherstellung verwendet und erzeugen je nach Geometrie unterschiedliche Kristalle. Es gibt zwei Haupttypen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften und Verwendungszwecken:

Kristallisatoren sind in der chemischen, pharmazeutischen, Lebensmittel- und anderen Industrien weit verbreitet und die Wahl der geeigneten Ausrüstung gewährleistet eine effiziente Kristallproduktion.

1. Kristall-Oslo-Typ

Bei Kristall-Oslo-Kristallisatoren sind der Bereich der Lösungsmittelverdampfung und der Bereich der Kristallzüchtung getrennt. Das Lösungsmittel wird verdampft und die Kristalle werden durch Wärmezufuhr von außen abgeschieden. Der Vorteil besteht darin, dass im Kristallwachstumsteil keine Pumpenzirkulation stattfindet, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Kristallbruchs geringer ist.

Der Nachteil ist jedoch, dass die Konzentration der Lösung verringert werden muss und die Anlage größer wird. Es entstehen Stoffe, die in Galvanisierungsprozessen verwendet werden, wie z. B. Natriumcyanid.

2. Umgekehrter Konustyp

Umkehrkegel-Kristallisatoren haben die Form eines umgekehrten Kegels und nutzen die langsamere Sedimentationsrate größerer Kristalle zur Abtrennung von Lösungsmitteln. Es können Kristalle mit einer größeren Korngröße und einer geringeren Korngrößenverteilung hergestellt werden.

Funktionsweise der Kristallisatoren

Ein Kristallisator ist ein Instrument zur Kristallbildung, und der Kristallisationsmechanismus besteht aus zwei Prozessen: der Bildung und dem Wachstum von Kristallkeimen.

1. Kristallkeimbildung

Druck- und Temperaturänderungen können dazu führen, dass der feste Phasenzustand energetisch stabil wird. Es bilden sich Mikrokristalle von Nanogröße, die als Kristallkeime bezeichnet werden.

Es gibt zwei Arten der Kristallkeimbildung: die primäre Keimbildung, die spontan erfolgt und die sekundäre Keimbildung, bei der der Kern durch eine angewandte Kraft von einem größeren Kristall abgelöst wird. Die primäre Keimbildung ist im Labor vorherrschend, während die sekundäre Keimbildung in der Industrie vorherrschend ist.

2. Kristallwachstum

Kristalle wachsen durch die Anlagerung von Atomen und Molekülen an der Oberfläche des Kristallkerns. Die Kristalloberfläche weist Stufen auf, und die Atome und Moleküle werden in die gekrümmten Teile der Stufen (Knicke) eingebaut, wobei der kontinuierliche Einbau in die Knicke zur Verdickung der Kristallschicht und zum Wachstum führt.

Das Kristallwachstum ist ein komplexer Prozess und der vollständige Mechanismus ist noch nicht in Gänze erforscht.

Weitere Informationen zu Kristallisatoren

Verwendung von Maschinen in Verbindung mit Kristallisatoren 

Kristallisatoren sind Spezialgeräte für die Kristallbildung, werden jedoch in Kombination mit anderen Maschinen wie Auflösetanks, Filtrationsanlagen, Temperaturregelungsanlagen und Zentrifugen eingesetzt, um eine effiziente Kristallbildung, -gewinnung und -reinigung zu gewährleisten.

1. Auflösetank
Auflösetanks werden in der Vorbehandlung von Kristallisatoren eingesetzt. Es handelt sich dabei um ein Gefäß zum Auflösen des gelösten Stoffes, das für die Einstellung der richtigen Konzentration der Lösung wichtig ist. Im Lösebehälter werden der gelöste Stoff und das Lösungsmittel gemischt, erhitzt und gerührt, um eine homogene Lösung zu erhalten.

2. Filtrationsanlagen
Die Filtrationsanlage dient dazu, Verunreinigungen aus der Lösung zu entfernen. Der vor der Kristallisation durchgeführte Filtrationsprozess hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der erzeugten Kristalle. Die Filtrationsanlagen verwenden Filterpapier oder Membranen, um Partikel und Verunreinigungen abzufangen.

3. Geräte zur Temperaturregelung
Thermoregulatoren werden zur Temperaturregelung im Kristallisatoren eingesetzt. Die Temperatur ist ein wichtiger Faktor im Kristallisationsprozess, und eine angemessene Temperaturregelung kann die Geschwindigkeit und Qualität der Kristallbildung erheblich beeinflussen. Zu den Temperaturreglern gehören Heizelemente und Kühlsysteme.

4. Zentrifugen
Zentrifugen werden verwendet, um die in Kristallisatoren erzeugten Kristalle zu sammeln. Die Zentrifugalkraft wird genutzt, um die Kristalle von der Lösung zu trennen, wodurch die Effizienz der Kristallgewinnung erhöht wird. Bei den Zentrifugen kann es sich um kontinuierliche oder diskontinuierliche Systeme handeln.

Was ist eine Vakuumausrüstung?

Vakuumausrüstungen sind Geräte, die mithilfe einer bestimmten Energiequelle ein Vakuum erzeugen.

Es gibt drei Haupttypen von Vakuumausrüstungen: Ejektoren, Vakuumpumpen und Vakuumgebläse. Jedes dieser Geräte wird für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Die Hauptanwendungen von Vakuum sind die Adsorption durch Sauggreifer und die Entgasung durch Druckreduzierung im System.

Unter den Vakuumausrüstungen sind Ejektoren sehr nützliche Geräte, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden können, da sie mit Luft betrieben werden. Vakuumpumpen und Vakuumgebläse hingegen sind motorisiert und können effizient ein Vakuum erzeugen.

Anwendungen von Vakuumausrüstungen

Eine Anwendung von Vakuumausrüstungen ist das Saugen mit Sauggreifern. Dies wird zum Anheben eines Werkstücks durch Ansaugen verwendet, wenn es beispielsweise von einem Roboter transportiert wird.

Es wird auch zum Entgasen verwendet, indem der Druck im System reduziert wird. Es verhindert die Oxidation leicht oxidierbarer Stoffe, indem es Luft (Sauerstoff) entfernt. Sie können auch zum Trennen und Konzentrieren von Flüssigkeiten verwendet werden, indem unerwünschtes Wasser aus Mischungen und Chemikalien verdampft wird.

Ejektoren sind die gebräuchlichste Art der Vakuumausrüstung, da sie Luft verwenden und klein, einfach und kostengünstig zur Vakuumerzeugung eingesetzt werden können. Vakuumpumpen werden zum Erreichen hoher Vakuumniveaus eingesetzt, während Vakuumgebläse zum Absaugen von belüfteten Werkstücken verwendet werden.

Funktionsweise der Vakuumausrüstung

Ejektoren erzeugen ein Vakuum mit Hilfe des Venturi-Effekts. Das Innere des Ejektors ist teilweise verengt, so dass die Luft, das Antriebsmedium, mit hoher Geschwindigkeit hindurchströmt. Dort, wo die Luft mit hoher Geschwindigkeit hindurchströmt, entsteht ein Teilvakuum. Aufgrund dieses Prinzips ist die Antriebsquelle ein Fluid, das variiert werden kann. Es können verschiedene Flüssigkeiten verwendet werden, wie Dampf, Luft, Wasser usw.

Bei Vakuumpumpen werden durch die Drehung des Motors die Schaufeln in Rotation versetzt und das Gas im Gehäuse wird unter Abdichtung ausgestoßen. Da das Gas kontinuierlich ausgestoßen wird und der Motor als Energiequelle genutzt werden kann, lassen sich ein hohes Vakuum und ein hohes Saugvermögen erzielen. Sie werden auch als Druckminderer eingesetzt, um den Siedepunkt zu senken.

Vakuumgebläse verwenden einen Motor, um die eingebauten Schaufeln zu drehen. Während sich die Schaufeln drehen, werden Gase angesaugt. Das angesaugte Gas komprimiert das Gas und erzeugt ein Vakuum. Die Besonderheit des Vakuumgebläses ist sein großes Saugvolumen. Aufgrund seines Prinzips kann es jedoch effizienter eingesetzt werden, wenn das anzusaugende Werkstück atmungsaktiv ist.

Aufbau der Vakuumausrüstung

Die Vakuumausrüstung hat je nach Gerät unterschiedliche Funktionen, aber die gemeinsame Einheit besteht aus einer Vakuumpumpe (Ejektor, Vakuumgebläse), einer Vakuumkammer, einem Vakuumventil und einem Vakuummeter.

1. Vakuumpumpe

Eine Vakuumpumpe ist eine Maschine, die die Luft in der Vakuumkammer nach außen entlässt und den verbleibenden Unterdruck unter dem Atmosphärendruck, d.h. ein Vakuum, aufrechterhält. Welche Art von Vakuumpumpe verwendet wird, hängt von der Höhe des erforderlichen Vakuums und der Zusammensetzung des zu evakuierenden Gases ab. Die gebräuchlichste Art von Vakuumpumpe ist die Rotationspumpe, die in Bezug auf Verdrängungsvolumen, Druckgrenzen und Kosten überlegen ist.

2. Vakuumkammer

Eine Vakuumkammer ist ein Behälter, in dem ein Vakuum erzeugt wird. Die Vakuumkammer wird durch eine Vakuumpumpe evakuiert, wodurch der Druck im Inneren des Behälters sinkt. Wenn der Druck abfällt, wird die Vakuumkammer von außen mit Druck beaufschlagt, da der äußere Luftdruck größer ist als der Luftdruck im Inneren der Vakuumkammer. Daher muss bei der Auswahl der Vakuumkammer auf deren Festigkeit geachtet werden, denn wenn die Vakuumkammer selbst dem erzeugten Druck nicht standhalten kann, wird sie ihre Form nicht beibehalten können.

3. Vakuumventile

Vakuumventile sind Einheiten, die die unterschiedlichen Drücke, die zwischen der Vakuumkammer und der Vakuumpumpe auftreten, absperren. Es gibt verschiedene Arten von Vakuumventilen, wie Schieberblasen, L-förmige Ventile und gerade Blasen, und das verwendete Vakuumventil muss je nach Druck unterschieden werden.

4. Vakuummeter

Vakuummessgeräte sind Geräte, die den Druck in einer Vakuumkammer messen. Verschiedene Arten von Vakuummessgeräten können unterschiedliche Drücke messen, daher ist es notwendig, ein Vakuummessgerät zu verwenden, das für den Druck der verwendeten Vakuumausrüstung geeignet ist.