月: 2023年3月

Was ist ein Blitzableiter?

Ein Blitzableiter ist eine Konstruktion, die elektrische Geräte und den menschlichen Körper vor Blitzeinschlägen schützt. Sie bestehen aus nadelförmigem Metall und werden senkrecht auf dem Boden installiert.

Im Bereich der Stromnetze werden Blitzableiter vor allem in Umspannwerken im Freien usw. installiert und schützen die Geräte vor direkten Blitzeinschlägen, indem sie die Blitzeinschläge stattdessen auf den Blitzableiter lenken.

Blitzableiter verhindern zwar, dass Blitze in Menschen und Gebäude einschlagen, jedoch gibt es auch Blitzableiter die besonders elektrische Geräte vor Fehlfunktionen schützen, wenn sie sich in der Nähe von Blitzeinschlägen befinden.

Anwendungen von Blitzableitern

Blitzableiter werden installiert, um Schäden an elektrischen Anlagen und Personen durch Blitzeinschläge zu verhindern. Im Folgenden sind Beispiele für Gebäude aufgeführt, in denen Blitzableiter installiert sind:

• Bereiche mit Gebäuden, einschließlich niedriger und hoher Gebäude
• Lagerbereiche für Gefahrstoffe und Tanks

Gefahrstofflager und -tanks befinden sich hauptsächlich auf den Dächern von Gebäuden. Gefahrstofftanks werden häufig installiert, um Leckagen und Brände durch Blitzeinschläge zu verhindern. Blitzableiter sind mit hochstromfesten Leitern an Erdungsmasten angeschlossen und sollen in diesem Fall Blitzeinschläge in den Boden ableiten.

Funktionsweise von Blitzableitern

Blitzableiter werden aus rostfreiem Stahl oder Titan hergestellt. Der Grund dafür ist, dass sie hoch leitfähig sind und der Korrosion durch starken Wind und Regen standhalten können.

Blitzwolken haben positive und negative Ladungen, wobei die positiven Ladungen an der Spitze der Wolke und die negativen Ladungen an der Unterseite verteilt sind. Wenn eine positive Ladung an der Spitze eines Blitzableiters verteilt wird, ziehen sich die negative Ladung am Boden der Gewitterwolke und die positive Ladung des Blitzableiters gegenseitig an, und die Blitze werden zum Blitzableiter geleitet.

Da die positive Ladung in Objekten direkt unter der Gewitterwolke gespeichert wird, wird zwangsläufig auch positive Ladung an der Spitze des Blitzableiters gespeichert. Daher sind künstliche Maßnahmen zur Speicherung positiver Ladung im Blitzableiter unnötig.

Außerdem muss der Blitzableiter sicher geerdet sein, da die durch den Blitzableiter induzierte Ladung sicher in den Boden abgeleitet werden muss.

Weitere Informationen zu Blitzableitern

1. Blitzableiter und Blitzdämpfungsstangen

Blitzableiter werden im Allgemeinen auf den Dächern von Gebäuden installiert.

In Fällen, in denen keine hohen Gebäude in der Nähe sind, können Blitzableiter auf einzelnen Häusern installiert werden. Da Blitzableiter jedoch so installiert werden, dass sie vom Blitz getroffen werden, können sie den Schaden an der Struktur zwar begrenzen, aber nicht beseitigen.

In den letzten Jahren wurden Blitzschutz- und Blitzdämpfungsstangen entwickelt, die Blitzeinschläge vermeiden sollen. Sie beruhen auf dem Unterschied der elektrischen Ladung zwischen dem Minuspol der Gewitterwolke und dem Pluspol des Bodens. Indem die Spitze des Blitzableiters auf den Minuspol ausgerichtet wird, können Blitze, die sonst durch den Stab hindurchgehen würden, den Stab umgehen und leichter in den Boden einschlagen.

Was ist Schleifmaschinen?

Eine Schleifmaschine (englisch: grinding machine, grinder) ist eine Werkzeugmaschine zur Präzisionsbearbeitung, bei der ein Werkstück mit einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Schleifscheibe in Kontakt gebracht und die Oberfläche abgetragen wird. Es gibt viele verschiedene Typen, je nach der Kombination der Bewegung der Schleifscheibe und des Werkstücks. Dazu gehören Maschinen für zylindrische Innen- und Außendurchmesser, ebene Flächen und Zahnräder.

Schleifmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass sie auch harte Werkstoffe wie gehärteten Stahl und spezielle legierte Stähle bearbeiten können, die auf normalem Wege schwer zu schneiden sind. Diejenigen, die durch eine präzise Einstellung des Bearbeitungsvolumens durch den Maschinenbetrieb arbeiten, werden als Maschinenschleifmaschinen bezeichnet und von den so genannten Schleifmaschinen unterschieden, bei denen es sich um Freischleifmaschinen handelt.

Freischleifmaschinen werden durch das Arbeitsschutzgesetz geregelt. Für Schleifmaschinen müssen die Arbeitnehmer eine spezielle Schulung absolvieren, wenn sie Schleifscheiben austauschen oder beim Austausch von Schleifscheiben Probearbeiten durchführen.

Einsatzbereiche von Schleifmaschinen

Schleifmaschinen werden hauptsächlich für die Oberflächenbearbeitung von Werkstücken eingesetzt. Nach der primären und sekundären Form- und Genauigkeitsbearbeitung durch Zerspanung wird das Schleifen eingesetzt, um die Abmessungen und Oberflächeneigenschaften auf einen höheren Genauigkeitsgrad zu bringen.

Beispiele sind Kurbelwellen, Nockenwellen, Zahnräder, Schrauben, Verzahnungen, Werkzeuge, Lehrenschleifen und Walzen. Sie werden auch bei der Bearbeitung von Glas, Schmuck und Keramik eingesetzt.

Prinzip einer Schleifmaschine

Schleifmaschinen verwenden Schleifscheiben, um die Oberfläche des Werkstücks für die Präzisionsbearbeitung abzutragen. Die verwendete Schleifscheibe besteht aus mit einem Bindemittel verfestigten Schleifkörnern und weist im Inneren zahlreiche Poren auf. Die Schleifkörner wirken bei der Bearbeitung als Schneiden und lösen sich während der Bearbeitung vom Bindemittel ab und werden zusammen mit den Spänen ausgeworfen.

In einer Schleifmaschine wird der Ablöse- und Auswurfvorgang ständig wiederholt und es werden immer wieder neue Schleifkörner eingesetzt, so dass eine sehr saubere bearbeitete Oberfläche entsteht. Schleifmaschinen ermöglichen eine hochpräzise Bearbeitung mit sehr kleinen Zustellungen. Die wiederholte Bearbeitung mit Schleifscheiben bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten erzeugt viel Wärme.

Aus diesem Grund wird die Schleifscheibe durch kontinuierliches Auftragen einer Arbeitsflüssigkeit oder Ähnlichem ständig gekühlt. Schleifmaschinen erfordern eine geringe Schnitttiefe, was den Nachteil hat, dass die Bearbeitungszeiten länger sind als bei anderen Bearbeitungsmethoden.

Arten von Schleifmaschinen

Es gibt verschiedene Arten von Schleifmaschinen, je nach dem Zweck des Schleifvorgangs und der Form des Werkstücks.

1. Flachschleifmaschinen

Das Werkstück ist auf einem Tisch befestigt, der sich von vorne nach hinten und von links nach rechts bewegt. Der flache Teil des Werkstücks wird dann mit einer rotierenden Schleifscheibe geschliffen. 

2. Rundschleifmaschinen

Die Peripherie des zylindrischen Werkstücks wird geschliffen. Das Werkstück wird von links nach rechts bewegt, und die Schleifscheibe wird auf und ab bewegt. Sowohl die Schleifscheibe als auch das Werkstück werden beim Schleifen des Außenumfangs mit hoher Geschwindigkeit gedreht.

3. Innenschleifmaschine

Die Innenfläche eines zylindrischen Werkstücks wird geschliffen. Das feststehende Werkstück wird mit hoher Geschwindigkeit gedreht, und das Schleifen erfolgt mit einer Schleifscheibe, die in ein Loch im Werkstück eingeführt wird.

4. Spitzenlose Schleifmaschine

Diese Maschinen schleifen zylindrische oder zylinderförmige Werkstücke. Sie werden auch als spitzenlose Schleifmaschinen bezeichnet und schleifen, indem sie das Werkstück zwischen zwei Schleifscheiben mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten einspannen. Da das Werkstück in axialer Richtung bewegt werden kann, ohne fixiert zu sein, und kontinuierlich gearbeitet werden kann, hat dies den Vorteil, dass die Produktivität erhöht wird.

Weitere Informationen über Schleifmaschinen

1. Schleifscheiben auf Schleifmaschinen

Beim Schleifen mit einer Schleifmaschine wird ein Werkzeug, die Schleifscheibe, benötigt. Die Schleifscheibe besteht aus drei Elementen: Schleifkörner, Bindemittel und Poren. Die Schleifkörner dienen dazu, die Schleifkörner abzuschaben, wobei abgenutzte Schleifkörner natürlich abfallen und neue Schleifkörner auf der Oberfläche erscheinen.

Die Schleifkörner dienen dazu, den Gegenstand abzuschleifen. Das Bindemittel bindet die Schleifkörner aneinander und reguliert die Leistung der Schleifscheibe. Die Poren dienen zur Ableitung der Späne, um ein Verstopfen zu verhindern und die von der Schleifscheibe erzeugte Wärme zu verringern.

Schleifkörner sind Partikel aus hartem Material zum Schleifen von Metallen und schwer zu schneidenden Materialien. Üblicherweise werden Aluminiumoxid und Siliziumkarbid verwendet. Aluminiumoxid wird zum Schleifen von Stahl und Nichteisenmetallen verwendet, während Siliziumkarbid für Nichteisenmetalle eingesetzt wird. Für schwer zu schneidende Materialien werden Diamant- oder CBN-Schleifkörner (kubisches Bornitrid) verwendet.

Bindemittel sind Klebstoffe, die verwendet werden, um die Schleifkörner miteinander zu verbinden. Es gibt drei Arten: auf Keramikbasis, auf Harzbasis und auf Metallbasis. Schleifscheiben aus verschiedenen Materialien werden je nach Bearbeitungszweck ausgewählt, z. B. “keramisch” für das Präzisionsschleifen, “Kunstharz” für eine breite Palette von Schleif- und Endbearbeitungsvorgängen und “Metall” für das Grobschleifen und Trennen.

2. Spannfutter der Schleifmaschine

Das Spannfutter, mit dem das Werkstück an der Schleifmaschine befestigt wird, hängt von der Art der Schleifmaschine ab. Flachschleifmaschinen bearbeiten rechteckige Werkstoffe, daher ist das Futter ein Tischfutter. Das Werkstück wird von einer magnetischen Spannvorrichtung wie einem Magneten oder einer Vakuumspannvorrichtung gehalten.

Bei Schleifmaschinen für das Rundschleifen werden beide Mittelpunkte des Materials fixiert, um das zylindrische Werkstück so zu bearbeiten, dass sein Durchmesser verringert wird. Bei Schleifmaschinen zum Innenschleifen wird das Materialende zur Bearbeitung in einem Drei- oder Vierbackenfutter wie bei einer Drehmaschine befestigt.

Was ist ein Nebelabscheider?

Ein Nebelabscheider ist ein Gerät, das Ölnebel, der bei Schneidvorgängen an Werkzeugmaschinen entsteht, absaugt, das Öl aus der Luft abscheidet und auffängt.

Ölnebel ist Öl, das sich in Rauch verwandelt und in die Luft diffundiert hat. Der meiste Ölnebel ist eine giftige Substanz und muss zuverlässig entfernt werden, da er für den menschlichen Körper schädlich ist und zu Störungen führen kann, wenn er sich an anderen Maschinen festsetzt.

Derzeit können Nebelabscheider den Ölnebel mit Hilfe von Filtern, durch Elektrifizierung des Nebels und durch Zentrifugalkraft entfernen.

Anwendungen von Nebelabscheidern

Nebelabscheider werden eingesetzt, um Ölnebel aufzufangen, der beim Einsatz von NC-Drehmaschinen, Bohrmaschinen und Bearbeitungszentren entsteht.

Ölnebel tritt vor allem bei der Zerspanung auf, insbesondere bei der Hochdruckschmierung, beim Schleifen und bei der Hochgeschwindigkeitszerspanung, wo das Schneidöl einer hohen Scherung ausgesetzt ist. In Verbindung mit solchen Werkzeugmaschinen werden Nebelabscheider eingesetzt.

Funktionsweise des Nebelabscheiders

Es gibt drei Haupttypen von Nebelabscheidern: Filter, elektrostatische Abscheider und Zentrifugalabscheider. Die Prinzipien der einzelnen Typen werden im Folgenden erläutert.

1. Filtertyp

Filternebelabscheider entfernen Ölnebel durch Filtration mit Hilfe eines Filters. Dies ist der häufigste Typ von Nebelabscheidern und die Filter werden in der Regel in Schichten eingesetzt.

Die Vorteile des Filtertyps sind die einfache Konstruktion, die kostengünstige Installation, die einfache Handhabung vor Ort und die Sicherheit. Zu den Nachteilen gehören die Notwendigkeit regelmäßiger Wartung, wie z. B. der Austausch der Filter, der erhöhte Stromverbrauch des Elektromotors aufgrund des Belüftungswiderstands der Filter und die Tatsache, dass die Filter nach dem Austausch als Industrieabfall entsorgt werden müssen.

2. Elektrostatischer Abscheider

Der elektrostatische Abscheider ist ein Ölabscheider mit einem Mechanismus, bei dem der Ölnebel durch Koronaentladung unter Hochspannung elektrisch aufgeladen wird und das Öl durch die elektrostatische Kraft der negativen Elektrode, der unter Spannung stehenden Abscheideelektrodenplatte, adsorbiert und abgeschieden wird. Die Koronaentladung ist ein Phänomen, bei dem ein Teil eines Gases, der normalerweise keine Elektrizität leitet, ionisiert wird, wenn eine Hochspannung angelegt wird, wodurch Elektronen sowie positive und negative Ionen erzeugt werden, die sich in einem elektrischen Feld bewegen, wodurch ein elektrischer Strom in dem Gas fließt.

Die Vorteile von Elektrofiltern sind, dass selbst sehr feine Ölnebelpartikel von 1 µm oder weniger aufgefangen werden können, dass keine Filter verwendet werden, so dass kein Filterwechsel oder keine Entsorgung von Filtern erforderlich ist, und dass die Elektroden durch Reinigung wiederverwendet werden können. Nachteilig sind dagegen die hohen Installationskosten, die Notwendigkeit eines vorsichtigen Umgangs mit hohen Spannungen sowie der Zeit- und Kostenaufwand für die Wartung und Reinigung der Elektroden.

3. Zentrifugalabscheidung

Der Zentrifugalabscheider ist ein Ölnebelabscheider, der die Zentrifugalkraft nutzt, um die Luft, die den gesammelten Ölnebel enthält, in Luft und Ölnebel zu zerlegen. Der Vorteil der Zentrifugalabscheidung ist, dass sie einfacher zu warten und zu installieren ist als andere Methoden. Sie eignen sich jedoch nicht für das Auffangen von Ölnebelpartikeln, die feiner als 1 µm sind.

Weitere Informationen zu Nebelabscheidern

1. Einbau von Nebelabscheidern

Bei der Installation von Nebelabscheidern ist je nach der Maschine, an der sie installiert werden, Vorsicht geboten. Wird der Ölnebel nicht ordnungsgemäß aufgefangen, kann dies zu Gesundheitsgefahren für den Bediener und zu Funktionsstörungen in der Klimaanlage und anderen Geräten führen. Nebelabscheider können auf drei verschiedene Arten installiert werden, und es ist wichtig, diejenige zu wählen, die am besten für die Werkzeugmaschine und die Fabrikumgebung geeignet ist.

Direkte Ansaugmethode
Bei Werkzeugmaschinen mit abgetrennten Bearbeitungsbereichen, wie z. B. Bearbeitungszentren und NC-Drehmaschinen, erfolgt die Direktabsaugung in einem geschlossenen Bereich. Ölnebel kann am effizientesten aufgefangen werden.

Methode der lokalen Luftansaugung
Bei Werkzeugmaschinen, deren Bearbeitungsbereich ein offener Raum ist, wie z. B. Dreh- und Schleifmaschinen, wird der Ölnebel durch die lokale Absaugmethode erfasst. Eine Haube oder ein Schlauch wird in der Nähe des Teils der Werkzeugmaschine angebracht, an dem Ölnebel entsteht, und der Ölnebel wird abgesaugt.

Weiträumige Absaugmethode
Bei der großflächigen Absaugung wird Luft aus der gesamten Anlage angesaugt. Dieses Absaugverfahren wird in Kombination mit dem Direktabsaugverfahren und dem lokalen Absaugverfahren eingesetzt. 

2. Unterschied zwischen Nebelabscheidern und Staubabscheidern

Ein ähnliches Gerät wie ein Nebelabscheider ist ein Staubabscheider. Staubabscheider sind Geräte, die zum Auffangen von Staub und anderen Personen aus dem Schneidprozess verwendet werden. Während Nebelabscheider bei Schneidprozessen eingesetzt werden, bei denen Schneidflüssigkeit verwendet wird, werden Staubabscheider bei trockenen Prozessen eingesetzt, bei denen keine Schneidflüssigkeit verwendet wird.

Beachten Sie, dass sich Staub im Allgemeinen auf alle in der Luft schwebenden Feinstaubpartikel bezieht. Feinstaub, insbesondere kleine Partikel, werden dagegen als Feinstaub (PM2,5) bezeichnet, der tief in die Lunge eindringen und das Atmungs- und Kreislaufsystem beeinträchtigen kann.

Was ist Werkzeugwechsler?

Werkzeugwechsler sind Werkzeugwechselmechanismen und -systeme, mit denen Knickarmroboter und Bearbeitungsmaschinen (z. B. Bearbeitungszentren) um Werkzeug- und Werkzeugwechselfunktionen erweitert werden.

Werkzeugwechsler sind so konstruiert, dass die Werkzeuge mit Hilfe eines Pneumatikzylinders angebracht und abgenommen werden können, und die Werkzeuge können durch Betätigung eines Pneumatikventils automatisch angebracht und abgenommen werden.

Einige Werkzeugwechsler sind zusätzlich zum Be- und Entladen der Werkzeuge mit einer Luftblasfunktion ausgestattet, um den Staub aus dem Werkzeugspannbereich zu entfernen. Einige Werkzeugwechsler können das Werkzeug mit Druckluft, Wasser oder elektrischen Signalen versorgen.

Einsatzbereiche von Werkzeugwechslern

Traditionell wurden die meisten Werkzeugwechsler zum Wechseln von Werkzeugen auf Bearbeitungszentren verwendet, aber mit der zunehmenden Einführung von Gelenkrobotern werden auch Werkzeugwechsler für Gelenkroboter immer häufiger eingesetzt.

Werkzeugwechsler werden auf Bearbeitungszentren eingesetzt, um verschiedene Bearbeitungsvorgänge automatisch durchzuführen, ohne dass ein manueller Werkzeugwechsel erforderlich ist. Die Werkzeugwechselprogramme werden im Voraus im Bearbeitungsprogramm eingestellt, und der Werkzeugwechsel, die Messung der Werkzeughöhe und die Rundlaufmessung erfolgen automatisch. Dadurch wird der Bedarf an menschlichen Mitarbeitern für den Werkzeugwechsel, die Überprüfung der Werkzeughöhe und des Rundlaufs nach dem Werkzeugwechsel verringert, und durch die Automatisierung des Be- und Entladens von Teilen ist es außerdem möglich, die Bearbeitung von Teilen vollständig zu automatisieren.

Bei Knickarmrobotern wird dieses System im Allgemeinen für den Wechsel der Hand am Ende des Roboters verwendet. Die Roboterhände haben verschiedene Funktionen, wie z. B. das Greifen mit einem Druckluftfutter, das Drehen mit einem Motor, das Saugen mit Vakuum usw. Für Gelenkroboter gibt es daher Werkzeuge, die mit Druckluft, Wasser, Vakuum oder elektrischen Signalen versorgt werden können. Werkzeugwechsler ermöglichen es, mehrere Aufgaben mit einem einzigen Roboter auszuführen und tragen dazu bei, die Effizienz des Einsatzes von Knickarmrobotern zu erhöhen.

Prinzip von Werkzeugwechslern

Es gibt viele verschiedene Arten von Werkzeugwechslern, jeder mit seiner eigenen Methode zum Anbringen und Abnehmen von Werkzeugen, aber die meisten verwenden Druckluft, um das Werkzeug an seinen Platz zu klemmen oder zu ziehen.

Bei Bearbeitungszentren werden die Werkzeuge hauptsächlich mit Hilfe eines Druckluftzylinders und eines Knopfes an der Werkzeughalterung befestigt. Viele Werkzeugaufnahmeteile sind kegelförmig (mit Standards wie BT), und die Werkzeugposition wird durch den Kontakt mit dem Kegel reproduzierbar gehalten.

Auf Bearbeitungszentren wird der Werkzeughalter auch als ATC (Auto Tool Changer) bezeichnet und als ein einziges System behandelt. Es gibt verschiedene Arten von Werkzeughaltern, darunter scheiben- und kettengetriebene Typen.

Bei Knickarmrobotern sind sie mit druckluftbetriebenen Klemmmechanismen ausgestattet, die je nach Unternehmen unterschiedlich sind und oft Nocken verwenden. Teile der Fluidversorgung wie Druckluft, Wasser und Vakuum verwenden Dichtungen wie O-Ringe, um Leckagen zu verhindern. Für elektrische Signale werden Kontaktstifte verwendet.

Die Roboterhände werden von den Automatenherstellern für die jeweilige Anwendung entworfen, und die Strümpfe und anderen Komponenten werden entsprechend hergestellt, so dass nur wenige als Standardprodukte verkauft werden.

Was ist Stromkreisunterbrecher?

Ein Stromkreisunterbrecher ist ein elektrisches Gerät, das in der Lage ist, einen Stromkreis zu unterbrechen, durch den ein unbeabsichtigter Strom fließt.

Zu den Stromkreisunterbrechern für Niederspannung gehören Leitungsschutzschalter zur Erkennung von Überströmen und Fehlerstromschutzschalter zur Erkennung von Leckströmen. Stromkreisunterbrecher für Hochspannung werden in Verbindung mit Schutzrelais eingesetzt, da sie nicht in der Lage sind, zufällige Ströme zu erkennen.

Verwendungszwecke von Stromkreisunterbrechern

Stromkreisunterbrecher werden auch als Sicherheitsschalter in normalen Haushalten verwendet. Ein Stromkreisunterbrecher ist im Wesentlichen ein Gerät, das einen Stromkreis im Allgemeinen unterbricht, aber die in den Schalttafeln der Haushalte installierten Stromkreisunterbrecher werden als Sicherheitsunterbrecher bezeichnet.

Stromkreisunterbrecher dienen dazu, Stromkreise und Menschen vor unbeabsichtigten Strömen wie Kurz- und Erdschlüssen zu schützen. Sie können Stromschläge und Brände verursachen und werden daher immer in elektrischen Geräten und Schalttafeln eingebaut.

Das Prinzip der Stromkreisunterbrecher

Stromkreisunterbrecher sind in der Regel thermodynamische, elektromagnetische Schalter, die sich die durch Überströme verursachte Verformung von Bimetallen zunutze machen. Wenn ein Überstrom fließt, erzeugt das Bimetall Wärme und verformt sich, so dass die Klinke herausgezogen und der Stromkreis unterbrochen wird.

Thermodynamische, elektromagnetische Stromkreisunterbrecher können wiederhergestellt werden, indem die Verriegelung manuell zurückgestellt wird, nachdem das Bimetall abgekühlt ist und seine ursprüngliche Form wieder angenommen hat. Stromkreisunterbrecher überwachen den Strom im Stromkreis und unterbrechen ihn, wenn es zu einer Abweichung kommt. Der Grund dafür ist, dass die Werte des eintretenden und des austretenden Stroms gleich sind, wenn der Stromkreis normal isoliert ist.

Die Differenz zwischen dem abgehenden und dem ankommenden Strom wird als Ableitstrom bezeichnet und durch das Magnetfeld des im Stromkreisunterbrecher eingebauten Nullphasenstromwandlers erfasst. Vakuumstromkreisunterbrecher werden hauptsächlich als Stromkreisunterbrecher für Hochspannung eingesetzt. Vakuumstromkreisunterbrecher sind Stromkreisunterbrecher, die durch Anlegen eines Vakuums an die öffnenden und schließenden Teile der Kontakte abgeschaltet werden.

Wenn ein stromführender Stromkreis geöffnet wird, kommt es zu einer Entladung, die als Lichtbogen bezeichnet wird. Bei hohen Spannungen kann die Bogenentladung nicht unterbrochen werden und der Kontaktbereich verbrennt. Das Löschen der Lichtbogenentladung wird als Löschung bezeichnet, und jeder Stromkreisunterbrecher für hohe Spannungen verfügt über eine Funktion, mit der Hochspannungslichtbogenentladungen gelöscht werden können.

Arten von Stromkreisunterbrechern

Stromkreisunterbrecher, die gegen Kurzschlussströme bei Hoch- oder Höchstspannung schützen, haben, wie oben beschrieben, die Funktion, Lichtbögen zu löschen. Nach ihrem Lichtbogenlöschungsmechanismus werden folgende Typen unterschieden

1. Stromkreisunterbrecher (ACBs)

Luftstromkreisunterbrecher werden im Allgemeinen für Niederspannungsstromkreisunterbrecher verwendet, da sie problemlos in der Luft gelöscht werden können. Gängige Niederspannungsstromkreisunterbrecher wie z. B. Sicherheitsschalter fallen in die Kategorie der Luftstromkreisunterbrecher.

2. Gasbetriebene Stromkreisunterbrecher (GCBs)

Ein Stromkreisunterbrecher, der den Lichtbogen löscht, indem er beim Ausschalten des Stromkreises ein inertes Gas auf die Kontakte sprüht. Als Inertgas wird Schwefelhexafluorid (SF6) verwendet, aber da SF6 auch ein Treibhausgas ist, ist dieser Stromkreisunterbrecher mit Vorsicht zu genießen.

3. Stromkreisunterbrecher mit Öl (OCBs)

Diese Stromkreisunterbrecher verwenden Isolieröl zur Löschung von Lichtbögen. Sie werden heute kaum noch verwendet, da ihre Durchschlagfestigkeit geringer ist als die eines Vakuums. In der Vergangenheit wurden polychlorierte Biphenyle (PCB) und andere Stoffe als Isolieröl verwendet, aber die Herstellung von PCB ist inzwischen verboten worden.

4. Vakuum-Stromkreisunterbrecher (VCBs)

Ein Stromkreisunterbrecher, der einen Lichtbogen durch Anlegen eines Vakuums an die Öffnungs- und Schließkontakte löscht. Vakuumstromkreisunterbrecher sind der wichtigste Typ kleiner Stromkreisunterbrecher für Hochspannung. Sie haben nur wenige Betätigungselemente und sind einfach zu warten.

Weitere Informationen über Stromkreisunterbrecher

Unterschiede zwischen Stromkreisunterbrechern und Leistungsschaltern

Es gibt keinen Unterschied zwischen Stromkreisunterbrechern und Leistungsschaltern. Das englische Wort für Stromkreisunterbrecher ist breaker. Breaker ist eine Abkürzung und im Englischen wird ein Stromkreisunterbrecher als circuit breaker bezeichnet. Die wörtliche Übersetzung lautet Stromkreisunterbrecher.

In Japan bezieht sich der Begriff breaker jedoch im Allgemeinen auf Stromkreisunterbrecher für Niederspannung oder Fehlerstromschutzschalter für Niederspannung. Wenn Elektroingenieure von Stromkreisunterbrechern sprechen, meinen sie meist Hochspannungs- oder spezielle Hochspannungsunterbrecher.

Was ist eine Zentrifugalpumpe?

Zentrifugalpumpen sind eine Art von Kreiselpumpen mit einem laufradähnlichen Flügelrad im Pumpengehäuse. Das Gehäuse hat eine Spiralform und wird auch als Spiralpumpe bezeichnet.

Die Flüssigkeit tritt durch die zentrale Ansaugöffnung in das Laufrad ein und wird durch die Zentrifugalwirkung der Rotation mit hoher Geschwindigkeit nach außen geschleudert. Beim Durchströmen des Spiralgehäuses wird sie allmählich abgebremst und in Druck umgewandelt.

Es gibt zwei Arten von Zentrifugalpumpen: einstufige mit einem Laufrad und mehrstufige mit zwei oder mehr Laufrädern. Das mehrstufige System erhöht den Druck mit jeder Stufe und wird eingesetzt, wenn hohe Drücke erforderlich sind.

Einsatzgebiete von Zentrifugalpumpen

Zentrifugalpumpen werden häufig eingesetzt, wenn hohe Fördermengen und niedriger Druck erforderlich sind. Sie sind weit verbreitet in industriellen Anwendungen wie Entwässerung, Kesselwasserversorgung, Wasserversorgung und Abwasserentsorgung sowie im Bergbau und in der chemischen Industrie. Sie werden auch in der Landwirtschaft, z. B. zur Bewässerung, und zur Versorgung und Entleerung von Klimaanlagen eingesetzt.

Zentrifugalpumpen werden häufig für Lösungen mit einer Feststoffvolumenkonzentration von weniger als 20 % in der Flüssigkeit und relativ niedriger Viskosität eingesetzt. Darüber hinaus werden verbesserte Flügelformen und verschleiß- und korrosionsbeständige Werkstoffe für die Förderung von Schlammwasser, Abwasser, Schlämmen und Zellstoffgemischen, Sand und Kies, Kohle usw. verwendet. Eine weitere Anwendung ist die Förderung von Fisch und Orangen mit Wasser, wobei die Anzahl der Schaufeln verringert wird, um den Strömungsweg zu vergrößern.

Funktionsweise der Zentrifugalpumpen

In einer Zentrifugalpumpe wird durch die Zentrifugalkraft Druck- und Geschwindigkeitsenergie auf das Fördermedium übertragen, indem ein Laufrad in einem Gehäuse rotiert. Anschließend wird die Flüssigkeit in dem volutenförmigen Gehäuse abgebremst und die Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie umgewandelt. Dieses Phänomen ist als Bernoulli-Theorem bekannt.

Laufräder gibt es in radialer Form, d. h. als zweidimensionale gekrümmte Flächen, bei denen die Flüssigkeit in radialer Richtung strömt, und in gemischter Form, d. h. als dreidimensionale gekrümmte Flächen, bei denen sich die Strömungsrichtung inkrementell von axialer zu radialer Richtung ändert. Dies ist ein wichtiges Element für die effiziente Umwandlung von Geschwindigkeitsenergie in Druck.

Das Gehäuse wird so eingebaut, dass es außerhalb des Laufrads eine spiralförmige Kammer bildet. Durch eine allmähliche Vergrößerung der Querschnittsfläche in Drehrichtung wird das durch die Zentrifugalkraft aus dem Laufrad ausgestoßene Hochgeschwindigkeitsfluid allmählich abgebremst und der Druck (statischer Druck) erhöht.

Der von einem einzelnen Laufrad erzeugte Druck ist begrenzt, daher wird eine mehrstufige Pumpe verwendet, wenn höhere Drücke erforderlich sind. In einer mehrstufigen Pumpe wird die Flüssigkeit, die das erste Laufrad verlässt, in das zweite Laufrad gesaugt, um den Druck weiter zu erhöhen. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, um einen höheren Druck zu erzielen.

Konstruktion der Zentrifugalpumpe

Die Konstruktion der Pumpe steht in engem Zusammenhang mit der Fördermenge und der Förderhöhe und ist ein wichtiges Auswahlkriterium bei der Auswahl einer Pumpe. Zentrifugalpumpen bestehen aus einem Laufrad und einem Spiralgehäuse sowie einer Welle, Lagern, Antriebs-, Saug- und Druckkupplungen, einer Wellendichtung und gegebenenfalls einem Manometer, Drucksensor oder Druckschalter.

Es gibt Pumpen mit nicht rotierenden, feststehenden Leitschaufeln, die um den Umfang des Laufrads herum angeordnet sind. Diese werden als Diffusorpumpen oder Turbinenpumpen bezeichnet und gehören zur Familie der Zentrifugalpumpen. Der Mechanismus ähnelt dem einer Zentrifugalpumpe, jedoch wird die Flüssigkeit, die das Laufrad verlässt, beim Durchgang durch die Leitschaufeln effizient verlangsamt, was den statischen Druck und damit den Gesamtwirkungsgrad erhöht.

Weitere Informationen zu Zentrifugalpumpen

Zentrifugalpumpen und Kavitation

Da die Pumpenkonstruktion darauf ausgelegt ist, Flüssigkeit in Druck umzuwandeln, können Probleme auftreten, wenn Gase in die Pumpe eingeleitet werden oder wenn Gase entstehen. Eines dieser Probleme ist die Kavitation.

Kavitation in Pumpen ist ein Phänomen, bei dem der Druck der Flüssigkeit in der Pumpe schnell abfällt und die Flüssigkeit schnell verdampft, wenn sie den Sättigungsdampfdruck erreicht. Kavitation in Zentrifugalpumpen tritt auf, wenn der statische Druck der Flüssigkeit aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit der in das Laufrad eintretenden Flüssigkeit abnimmt und der statische Druck in der Nähe des Einlasses unter den Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit fällt.

Wiederholte Kavitation führt zu einer Beschädigung des Laufrads und damit zu Kavitationserosion. Außerdem werden Vibrationen und Geräusche erzeugt, und die Leistung wird verringert. Dies führt zu einer vorzeitigen Verschlechterung und Zerstörung der Ausrüstung, nicht nur in der Zentrifugalpumpe, sondern auch in den Rohren und Ventilen.

Kavitation kann verhindert werden, indem man die Betriebsbedingungen ändert, den Widerstand auf der Saugseite verringert und Form und Fläche des Laufrads so verbessert, dass der Flüssigkeitsdruck nicht unter den Sättigungsdampfdruck fällt.

Was sind automatisierte Pipettiersysteme?

Automatisierte Pipettiersysteme sind Geräte, die automatisch dosieren.

Unter Dispensieren versteht man das Abmessen und Abgeben von Flüssigkeiten (z. B. Proben oder Chemikalien) in festgelegten Mengen. Dieser Vorgang kann automatisch, z. B. von Robotern, durchgeführt werden, um einen effizienten und genauen Betrieb zu gewährleisten.

Automatisierte Pipettiersysteme werden auch als automatisierte Flüssigkeitsabgabesysteme, automatisierte Pipettiersysteme oder Dispensierarbeitsplätze bezeichnet.

Verwendungszwecke von Automatisierten Pipettiersystemen

Automatisierte Pipettiersysteme werden eingesetzt, um Zeit und Mühe zu sparen und menschliche Fehler bei einfachen Aufgaben zu vermeiden, z. B. bei der Entnahme der erforderlichen Menge einer Flüssigkeits- oder Pulverprobe und deren Abgabe in den gewünschten Behälter. Sie werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, u. a. in der Forschung, in der Lebensmittelindustrie, im klinischen Bereich (Medizin und Labor) und in der Arzneimittelforschung.

1. Medizinische und pharmazeutische Wissenschaften

Automatisierte Pipettiersysteme spielen im medizinischen und pharmazeutischen Bereich eine wichtige Rolle. Die Abgabe von Arzneimitteln und Reagenzien erfordert die schnelle Bereitstellung genauer Mengen. Aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und Stabilität sind automatisierte Pipettiersysteme in der pharmazeutischen Produktion und Forschung unverzichtbar.

2. Chemie und Biochemie

Automatisierte Pipettiersysteme sind auch in der chemischen und biochemischen Forschung weit verbreitet. Die genaue Dosierung kleinster Mengen von Reagenzien gewährleistet, dass die Ergebnisse von Reaktionen und Analysen zuverlässig sind. Die hohe Arbeitseffizienz ermöglicht es den Forschern außerdem, mehr Proben zu verarbeiten und effektivere Experimente durchzuführen.

3. Lebensmittel und getränke

Auch in der Lebensmittel- und Getränkeherstellung ist viel los. Sie werden für genaue Dosier- und Mischvorgänge bestimmter Zutaten verwendet, wodurch Produkte von gleichbleibender Qualität hergestellt werden können. Darüber hinaus wird die Produktivität durch die Beschleunigung von Produktionslinien und die Automatisierung von Aufgaben erhöht.

4. Umweltanalyse

Die Umweltanalytik erfordert die genaue Dosierung kleinster Mengen von Proben, z. B. für die Untersuchung der Wasserqualität und von Luftschadstoffen. Die hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Automatisierten Pipettiersysteme gewährleisten genaue Analyseergebnisse.

5. Medizinische Tests und Diagnosen

Automatisierte Pipettiersysteme sind auch bei medizinischen Tests und Diagnosen unverzichtbar. Bei der Abgabe von biologischen Proben wie Blut und Urin müssen genaue Mengen schnell bereitgestellt werden. Wie auch in der Umweltanalytik schließt eine genaue Bedienung menschliche Fehler und Zeitverluste aus.

Grundsätze der Automatisierten Pipettiersysteme

Automatisierte Pipettiersysteme funktionieren durch eine Kombination von Mechanismen und Kontrollsystemen. Im Großen und Ganzen bestehen automatisierte Pipettiersysteme aus drei Komponenten: einem Behälter zur Aufnahme der Probe, Versorgungskomponenten wie Spritzen und Röhrchen für die Abgabe und einem Computer, der diese Bewegungen steuert.

In das Gerät ist ein Steuersystem eingebaut, das die Dosierung auf der Grundlage voreingestellter Parameter vornimmt. Das Steuersystem arbeitet mit einem hochpräzisen Messmechanismus zusammen, um das Probenvolumen genau zu messen und zu steuern.

Die Motoren, Pumpen und anderen Mechanismen des Geräts werden durch die Komponenten des Dosiersystems aktiviert, um die erforderliche Probenmenge anzusaugen und in das gewünschte Gefäß abzugeben. In diesem Prozess werden auch Ventile und Sensoren eingesetzt, um die Geschwindigkeit der Probe, die Durchflussmenge usw. zu steuern. Dadurch wird sichergestellt, dass der Dispensiervorgang mit einem sehr hohen Maß an Genauigkeit durchgeführt wird, was sich hervorragend auf die Effizienz auswirkt.

Außerdem können Automatisierte Pipettiersysteme mehrere Proben und mehrere Gefäße gleichzeitig bearbeiten. Das Gerät ist mit mehreren Kanälen ausgestattet, von denen jeder einzelne die Möglichkeit hat, Proben zu dispensieren. Dies erhöht die Arbeitseffizienz erheblich, da mehrere Proben gleichzeitig bearbeitet werden können.

Wie wählt man ein Automatisiertes Pipettiersystem aus?

Es gibt verschiedene Arten von Automatisierten Pipettiersystemen, die sich in ihren Leistungen und Eigenschaften unterscheiden. Es ist daher ideal, das für Ihre Anwendung geeignete Gerät auszuwählen.

Die drei wichtigsten Punkte, die es zu berücksichtigen gilt, sind der Dosiervolumenbereich, die Eigenschaften der zu verwendenden Probe sowie die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit. Legen Sie fest, wie viel dosiert werden muss, und prüfen Sie den Bereich, den das Gerät bewältigen kann.

Es ist auch wichtig festzustellen, ob das Gerät die Probe richtig handhaben kann, wobei ihre Viskosität, Korrosivität, Temperatur und andere Eigenschaften zu berücksichtigen sind, da das geeignete Gerät von den Eigenschaften der zu verwendenden Probe abhängt. Daher wird die Leistung des Geräts anhand der Spezifikationen und Bewertungswerte des Herstellers überprüft, um sicherzustellen, dass das Gerät genau ist und die Dosierergebnisse konsistent reproduziert werden.