月: 2023年4月

Was ist ein Magnetometer?

Ein Magnetometer ist ein Gerät, das die Stärke eines Magnetfeldes messen kann. Es kann die Stärke und die Richtung eines Magnetfelds messen, und es gibt verschiedene Magnetometer-Typen, je nach der Umgebung, in der sie eingesetzt werden. Es gibt verschiedene Arten von Magnetometern, je nachdem, in welchem Umfeld sie eingesetzt werden, z. B. solche, die den Hall-Effekt nutzen, oder solche, die die elektromagnetische Induktion verwenden. Die Messung von Magnetfeldern wird seit langem bei der Suche nach Mineralvorkommen eingesetzt und wird auch heute noch in vielen Situationen verwendet. Manchmal werden sie auch zur Prüfung des Magnetismus bei der Herstellung von Produkten eingesetzt oder in medizinische Geräte eingebaut und als Testgeräte verwendet.

Anwendungen von Magnetometern

Magnetometer werden in verschiedenen Situationen eingesetzt, in denen Magnetfelder gemessen werden. Sie können insbesondere in den folgenden Situationen eingesetzt werden.

• Aufspüren von vergrabenem Magnetismus unter der Erde
  Zum Aufspüren von Erzadern oder zum Abbau von unterirdischen Minen
• Medizinische Geräte für Tests
  Durch die Messung des Magnetfelds des Körpers wird es auch für die Magnetokardiographie und Magnetoenzephalographie verwendet.
• Geräte zur zerstörungsfreien Prüfung
  Durch die Untersuchung von ferromagnetischen Materialien wie Metallen können Schäden und Defekte festgestellt werden.

Funktionsweise von Magnetometern

Es gibt verschiedene Arten von Magnetometern, je nach dem Umfeld, in dem sie eingesetzt werden. Hier werden die Prinzipien von drei typischen Methoden vorgestellt.

• Magnetometer mit schwingender Probe
  Ein Magnetometer, bei dem das Magnetfeld durch Vibration der zu messenden Probe gemessen wird. Die Probe befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld und wird einer konstanten Vibration ausgesetzt. Eine in der Nähe der Probe installierte Spule erzeugt eine induzierte elektromotorische Kraft, die zur Messung der Magnetkraft abgelesen werden kann.
• Magnetfeld-Gradienten-Magnetometer
  Ein Magnetometer, das das Magnetfeld einer Probe misst, indem es einen Magnetfeldgradienten erzeugt. Die Probe wird in ein gleichmäßiges Magnetfeld gesetzt und ein magnetisches Wechselfeld wird an die Probe angelegt. Durch die Magnetisierung erfährt die Probe eine frequenzabhängige Kraft. Diese Kraft wird in Form eines elektrischen Signals abgeleitet.
• Fluxgate-Magnetometer
  Dieses Magnetometer nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Zwei verschiedene Spulen, die in entgegengesetzte Richtungen weisen, sind um einen Eisenkern gewickelt. Von außen wird ein Magnetfeld erzeugt, indem ein Strom durch die eine Seite fließt, und durch die elektromagnetische Induktion fließt auch ein Strom durch die Spule auf der anderen Seite. Diese Stromkomponente wird extrahiert und das Magnetfeld gemessen.

Was ist eine Zerkleinerungsmaschine?

Zerkleinerungsmaschinen werden hauptsächlich bei Polierverfahren wie der Oberflächenbearbeitung eingesetzt.

Es gibt verschiedene Polierverfahren, für die geeignete Schleifscheiben und Schleifmittel erforderlich sind. Je nach Polierverfahren kann das Werkstück nahe an eine mit hoher Geschwindigkeit rotierende Schleifscheibe gehalten werden, so dass Vorsicht geboten ist, um Verbrennungen durch Funken oder das Einklemmen in die Maschine während des Betriebs zu vermeiden.

Einsatzgebiete von Zerkleinerungsmaschinen

Obwohl sie hauptsächlich für die Oberflächenbearbeitung von Teilen eingesetzt werden, können sie auch für das Grobschleifen zum Entgraten von Teilen verwendet werden, und für jede Anwendung gibt es die am besten geeigneten Bearbeitungsmethoden und Maschinen. Neben der Oberflächenbearbeitung wird das Polieren auch für die Innenbearbeitung zylindrischer Teile eingesetzt. Der Grund dafür ist, dass das Schleifen eine glattere Oberfläche und bessere Gleiteigenschaften bietet.

Das Schleifen wird auch bei vielen gleitenden Teilen wie Zylindern und Schienengleitern eingesetzt. Da es heute viele Tischpoliermaschinen gibt, werden sie zunehmend auch außerhalb von Fabriken eingesetzt, zum Beispiel zum Polieren von Silberschmuck zu Hause oder zum Entgraten von Kunststoffmodellen.

Prinzip der Zerkleinerungsmaschinen

Die Schleifkörner der zum Polieren verwendeten Schleifscheiben und Schleifmittel wirken wie kleine Klingen und schaben das Werkstück allmählich ab. Die typischste Art des Schleifens ist das Scheibenschleifen, bei dem das Werkstück durch Anlegen an eine mit hoher Geschwindigkeit rotierende Schleifscheibe poliert wird.

Dies ist eine sehr einfache Methode des Schleifens, die jedoch ein gewisses Maß an Geschicklichkeit erfordert, da das Ergebnis von kleinen Unterschieden in der Kraft und dem Winkel abhängt, mit denen das Werkstück gegen die Schleifscheibe gedrückt wird. Außerdem nutzt sich die Schleifscheibe mit fortschreitender Bearbeitung ab und wird abgenutzt, so dass es notwendig ist, die Maschine zu betreiben und dabei die Abnutzung der Schleifscheibe zu überwachen und sie zu gegebener Zeit durch eine neue Scheibe zu ersetzen. Im Prinzip kann derselbe Feilvorgang mit Schleifpapier durchgeführt werden, jedoch ist ein effizienteres Polieren möglich.

Ein ähnliches Verfahren gibt es beim Schwabbeln, wobei anstelle eines Schleifsteins ein “Schwabbel” aus weichem Material wie Baumwolle oder Filz zum Polieren verwendet wird. Es glättet die Oberfläche effektiver als das Polieren mit einer Schleifscheibe und wird zum Hochglanzpolieren verwendet. Andererseits dauert das Polieren länger und ist nicht für Anwendungen geeignet, bei denen die Dicke des Werkstücks verringert werden muss.

Da bei Zerkleinerungsmaschinen das Werkstück in die Nähe eines sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Objekts gebracht wird, muss bei der Arbeit Vorsicht geboten sein, um Verletzungen zu vermeiden. Insbesondere beim Polieren mit Handschuhen besteht die Gefahr, dass sich ausgefranste Fäden in den hochtourig rotierenden Teilen verfangen. Selbst bei kleinen Zerkleinerungsmaschinen ist die Kraft des Einklemmens so groß, dass sie gefährlich ist und zu schweren Verletzungen führen kann. Je nach Material des Werkstücks können bei der Berührung mit der Schleifscheibe auch Funken entstehen, so dass Vorsicht geboten ist, um Verbrennungen zu vermeiden.

Weitere Informationen über Zerkleinerungsmaschinen

1. Oberflächenbehandlung von rostfreiem Stahl durch elektrolytische Zerkleinerungsmaschinen

Nichtrostender Stahl ist ein metallischer Werkstoff mit Rost- und Korrosionsschutz sowie Hitzebeständigkeit aufgrund der mehrere Nanometer dicken Passivschicht, die sich auf seiner Oberfläche durch die Bindung mit dem Sauerstoff der Atmosphäre bildet. Wenn jedoch der richtige Oberflächenzustand aufgrund von Bearbeitung, Oberflächenveredelung, Transport oder Lagerung nicht aufrechterhalten wird, bildet sich der Passivfilm nicht gleichmäßig aus, was zu fehlerhaften Produkten und anderen Problemen führt.

Das Elektropolieren ist ein Verfahren, das darauf abzielt, Verunreinigungen und Unebenheiten von der Oberfläche des rostfreien Stahls zu entfernen und eine Passivschicht mit hohen Eigenschaften zu bilden. In Zerkleinerungsmaschinen für rostfreien Stahl wird die Oberfläche elektrochemisch aufgelöst und im Mikrometerbereich gereinigt, indem ein Gleichstrom durch den zu polierenden rostfreien Stahl als Anode in einer Elektropolierlösung geleitet wird.

Raue Oberflächenkonvexitäten werden bevorzugt aufgelöst, so dass die Oberflächenrauheit verringert wird und Defekte, die durch normales Polieren nur schwer zu entfernen sind, wie z. B. Gratbeläge und darunter liegende Hohlräume, die durch Schleifen oder Bearbeitung entstanden sind, geglättet werden können. Außerdem ist es sehr produktiv, da die Bearbeitungsmethode einfach ist und je nach Größe des Elektrolytbehälters große Mengen an Polierarbeiten durchgeführt werden können.

Passive Schichten haben einen ausgezeichneten Korrosionsschutz und eine hohe Wärmebeständigkeit, sind aber dünn und schwach, mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern. Je glatter die Edelstahloberfläche, desto gleichmäßiger und haftender ist die Schicht. Das Elektropolieren ist ein wichtiges Verfahren zur Maximierung der Eigenschaften von nichtrostendem Stahl.

2. Elektrolytische kombinierte Zerkleinerungsmaschinen

Das kombinierte elektrolytische Polieren, bei dem physikalisches Polieren mit Schleifmitteln kombiniert wird, ist wirksam, wenn eine noch glattere Oberfläche als beim Elektropolieren erforderlich ist. Eine rotierende Polierscheibe wird als Kathode verwendet, und die Oberfläche des Werkstücks wird mit Elektrolytlösung und elektrischem Strom beaufschlagt, während es bewegt und poliert wird.

Die Passivschicht auf der konvexen Oberfläche wird mechanisch entfernt und das Metall wird von ihr abgelöst, was zu einer glatteren Politur führt, als wenn elektrolytisches und mechanisches Polieren unabhängig voneinander durchgeführt würden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es Rauheiten in der Größenordnung von Nanometern erreichen kann.

Da es sowohl gekrümmte Oberflächen wie Rohre als auch flache Oberflächen polieren kann, wird es häufig für Teile aus der Halbleiterfertigung, Rohrleitungen, Ventile und medizinische Geräte verwendet, die Präzision und Haltbarkeit erfordern.

Was ist ein Vakuumtrockner?

Ein Vakuumtrockner ist ein Gerät, das Gegenstände im Vakuum oder im dekomprimierten Zustand in einem geschlossenen Raum trocknet. Er macht sich das Prinzip zunutze, dass ein reduzierter Druck die Temperatur senkt, bei der die in einem Gegenstand enthaltene Feuchtigkeit verdampft. Da er bei einer niedrigeren Temperatur trocknen kann als ein normaler Heißlufttrockner, hat er den Vorteil, dass er in kürzerer Zeit trocknen kann und die Oberfläche des Gegenstandes weniger beschädigt.

Wenn Feuchtigkeit verdunstet, wird Verdampfungswärme erzeugt, die die Umgebungstemperatur senkt. Um eine effiziente Trocknung zu gewährleisten, muss im Vorfeld eine Vortrocknung durchgeführt werden.

Anwendungen für Vakuumtrockner

Vakuumtrockner werden hauptsächlich für folgende Anwendungen eingesetzt.

• Wenn Objekte, die große Mengen an Feuchtigkeit enthalten, schnell getrocknet werden sollen.
• Beim Trocknen von Materialien wie z. B. porösen Materialien, die dazu neigen, Feuchtigkeit im Inneren zu enthalten.
• Bei der Trocknung ohne Beschädigung der Oberfläche.

Im Folgenden werden auch spezifische Anwendungsbereiche vorgestellt.

• Lebensmittel
  Ein typisches Beispiel ist die Gefriertrocknung. Durch die Vakuumtrocknung von Lebensmitteln in gefrorenem Zustand ist es möglich, Geschmack und Frische in ihrem ursprünglichen Zustand zu erhalten.
• Gießen
  Harze sind hygroskopisch, und die Verarbeitung in einem hygroskopischen Zustand kann zu Formfehlern führen. Daher ist vor der Verarbeitung eine Trocknung erforderlich. Die Vakuumtrocknung wird eingesetzt, weil sie bei niedrigen Temperaturen trocknen kann, ohne die Oberfläche zu verbrennen.

Prinzip von Vakuumtrocknern

Ein Vakuum wird durch Absenken des Luftdrucks in einem geschlossenen Raum mit Hilfe einer Vakuumpumpe erzeugt.

Es gibt zwei Haupttypen von Vakuumpumpen: gasfördernde und gashaltende. Bei der Gasförderung wird das Gas im Raum nach außen abgeführt. Bei der Gasspeicherung wird das im Raum befindliche Gas in der Pumpe gespeichert.

Gasübertragungssysteme werden weiter unterteilt in volumetrische Übertragungssystemen und Impulstransfersystemen. Bei volumetrischen Fördersystemen wird periodisch ein festes Gasvolumen zum Auslass befördert. Bei Impulstransportsystemen wird dem Gas ein Impuls verliehen und es wird kontinuierlich zum Auslass befördert.

Typische Pumpen des volumetrischen Transfertyps sind Ölkreiselpumpen und trockene Pumpen.

• Ölgedichtete Kreiselpumpen
  Schmieröl gelangt in die gleitenden Teile der Pumpe und sorgt für hervorragende Beweglichkeit und Dichtungseigenschaften. Dies ist die effizienteste Art des Pumpens. Der Nachteil ist, dass das Schmieröl regelmäßig gewechselt werden muss und zeitaufwändig in der Handhabung ist.
• Trockene Pumpen
  Ein dreiblättriger Rotor befindet sich in der Pumpe, und die Luft im Behälter wird durch die Hochgeschwindigkeitsrotation des Rotors ausgestoßen. Da kein Schmieröl verwendet wird, ist die Abluft umweltfreundlich.

Was ist ein Vakuum-Flansche?

Ein Vakuum-Flansch ist ein Bauteil, das zur Abdeckung von Geräten verwendet wird, um das Austreten von Gas zu verhindern, wenn im Inneren des Geräts eine Vakuumumgebung erforderlich ist.

Es gibt verschiedene Normen, wie NW, KF, ICF und JIS, die je nach Anwendung verwendet werden.

Die NW- und KF-Normen werden für Rohrleitungen und Verbindungselemente verwendet, die in Bereichen mit niedrigem bis hohem Vakuum eingesetzt werden.
Zur Befestigung des Flansches wird eine Vorrichtung, die sogenannte Kupplung, eingesetzt.

Bei den Normen ICF und JIS hingegen werden die Flansche mit Schrauben befestigt, wodurch weniger Gase austreten und ein höheres Vakuum aufrechterhalten werden kann.

Verwendungszwecke von Vakuum-Flanschen

Vakuum-Flansche werden zum Abdichten von Rohren und Armaturen verwendet, um eine Vakuumumgebung in bestimmten Anlagen aufrechtzuerhalten.

Sie kommen in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz und werden häufig in Situationen verwendet, in denen Vakuumgeräte zum Einsatz kommen, von der akademischen Forschung bis zur Fertigung.

Vakuum-Flansche sind unverzichtbar für die Halbleiter-, Flüssigkristall- und organische EL-Produktion, wo eine Hochvakuumumgebung erforderlich ist.

In der akademischen Forschung werden Vakuum-Flansche auch für verschiedene Experimente benötigt, bei denen ein Vakuum verwendet wird (z. B. Experimente mit verdünnten Gasen oder festen Oberflächen oder Experimente in Niedrigtemperaturumgebungen).

Das Prinzip der Vakuum-Flansche

JIS-Flansche werden hauptsächlich aus rostfreiem Stahl hergestellt und verwenden einen elastischen O-Ring als Dichtungsmaterial.
O-Ringe können mehrfach verwendet werden, was Kosten spart, und sie können bis zum Hochvakuum eingesetzt werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass Kratzer an den Flanschkanten zu Gasaustritt führen können; stellen Sie daher sicher, dass sie frei von Kratzern und Ablagerungen sind.

Ziehen Sie die Schrauben nach dem Übereinanderlegen der Flansche schrittweise und diagonal an.
Dadurch wird ein gleichmäßiges und allmähliches Anziehen der Flansche gewährleistet. Nach dem Anziehen wird das Vakuum abgesaugt, um sicherzustellen, dass sich die Flansche nicht lockern.

Im Gegensatz zu den JIS-Flanschen werden die ICF-Flansche durch Einlegen einer Kupferdichtung als Dichtungsmaterial befestigt.
Der Rand des Flansches drückt sich in die Dichtung und hält das Vakuum.

Dies hat bessere Dichtungseigenschaften als ein O-Ring und wird verwendet, wenn ein Ultrahochvakuum erzeugt werden soll.

Das Verschraubungsverfahren ist das gleiche wie bei JIS-Flanschen, jedoch muss auf jede Schraube ein gleichmäßiges Drehmoment mit einem Drehmomentschlüssel oder ähnlichem aufgebracht werden.

NW/KF-Flansche haben einen Ring (Mittelring) mit einem dazwischen liegenden O-Ring. Im Gegensatz zu den JIS/ICF-Flanschen werden die Flansche mit einer Vorrichtung, der sogenannten Kupplung, befestigt.
Sie sind einfach und ohne Werkzeug zu montieren und können wiederholt verwendet werden.

Was ist eine Vakuum-Spannvorrichtungen?

Eine Vakuum-Spannvorrichtung ist eine Vorrichtung, die aufgrund des durch ein Vakuum erzeugten Unterdrucks Gegenstände ansaugt.

Sie wird manchmal auch als Vakuumspannvorrichtung bezeichnet. Die meisten Vakuum-Spannvorrichtungen für Werkstücke sind tischförmig. Die Oberfläche hat eine Reihe von kleinen Löchern, die mit dem internen Vakuum verbunden sind, und der Unterdruck in diesen kleinen Löchern saugt den Gegenstand an.

Da jedes Objekt mit einer flachen, luftundurchlässigen Oberfläche angesaugt werden kann, können Vakuumspannvorrichtungen für viel mehr Materialarten verwendet werden als Spannvorrichtungen mit Magneten, die nur magnetische Materialien spannen können.

Einsatzmöglichkeiten von Vakuum-Spannvorrichtungen

Vakuum-Spannvorrichtungen werden verwendet, um Materialien und Produkte zu fixieren, z. B. beim Schleifen und Verpacken. Sie werden insbesondere zur Aufnahme von empfindlichen Präzisionsteilen verwendet, die nicht physisch fixiert werden können, von Lebensmittelbehältern, bei denen die Einhaltung von Hygienevorschriften wichtig ist, von nichtmagnetischen Materialien wie Edelstahl und Aluminium, für die magnetische Spannvorrichtungen nicht verwendet werden können, und von elektrischen Bauteilen, die durch Magnetfelder beschädigt werden können.

Vakuum-Spannvorrichtungen sind vor allem bei der Bearbeitung und Beschichtung von Halbleitermaterialien unverzichtbar, die bei Krafteinwirkung leicht beschädigt werden, in Reinräumen gehandhabt werden, um das Anhaften von Staub zu verhindern, und anfällig für Störungen durch Magnetfelder sind. Die Vakuum-Spannvorrichtung kann auch als Trägerplattform für schwebende Werkstücke verwendet werden, indem Luft aus dem Inneren der Vakuum-Spannvorrichtung unter Überdruck statt unter Unterdruck in die kleinen Löcher geleitet wird.

Prinzip der Vakuum-Spannvorrichtungen

Eine Vakuum-Spannvorrichtung ist ein System, bei dem der Raum im Inneren des Tisches vakuumiert wird und das Objekt durch Unterdruck durch die kleinen Löcher in der Tischoberfläche angesaugt wird. Wenn die Unterseite des Objekts mit dem Vakuumraum im Inneren des Tisches in Berührung kommt, wird das Objekt durch den atmosphärischen Druck von anderen Oberflächen als der Unterseite relativ stark unter Druck gesetzt und somit durch die Kraft, die ausgeübt wird, um das Objekt auf den Tisch zu drücken, auf den Tisch gesaugt.

Wenn das Vakuum aufgehoben wird, wird auch die Saugkraft aufgehoben. Das Vakuum kann entweder mit einer Vakuumpumpe oder mit einem Gerät erzeugt werden, das mit Hilfe eines Vakuumejektors und werkseitig gelieferter Druckluft ein Vakuum erzeugt.

Die erforderliche Leistung der Vakuumpumpe oder des Vakuumejektors hängt von der Grundfläche und dem Material des zu vakuumierenden Objekts sowie von der erforderlichen Saugkraft ab, so dass die Größe des Systems von dem zu vakuumierenden Objekt abhängt.

Aufbau der Vakuum-Spannvorrichtungen

Vakuum-Spannvorrichtungen fixieren das zu bearbeitende Werkstück durch Unterdruck. Je nach Anordnung und Größe der kleinen Löcher in der Spannvorrichtung kann es jedoch sein, dass das Werkstück aufgrund seiner Struktur nicht fixiert werden kann.

Wenn der Unterschied zwischen der Größe des Spannfutters und der Größe des flachen Fixierbereichs des Werkstücks gering ist, wird der Druck im Unterdruckbereich wahrscheinlich nicht hoch sein, da es nur wenige kleine Löcher gibt, durch die Luft strömen kann. Wenn jedoch die flache Befestigungsfläche des Werkstücks im Vergleich zur Größe des Futters relativ schmal ist, neigt die Luft dazu, durch die kleinen Löcher zu strömen, und es ist notwendig, Maßnahmen zu ergreifen, um eine sichere Befestigung zu gewährleisten.

Wenn das Werkstück dünn ist, wird nur der Teil in der Nähe des kleinen Lochs weitgehend durch den atmosphärischen Druck festgehalten, so dass es zu Beulen und Verformungen kommen kann.

Arten von Vakuum-Spannvorrichtungen

Vakuum-Spannvorrichtungen aus Keramik können den Nachteil der partiellen Ansaugung durch ihre hochpräzisen kleinen Bohrungen ausgleichen. Die hochpräzise Anordnung der kleinen Löcher von wenigen Mikrometern ermöglicht die Aufrechterhaltung des Unterdrucks auch in Bereichen, in denen sich kein Werkstück befindet. Außerdem lassen sich dünne Gegenstände aufgrund des geringeren Abstands zwischen den kleinen Löchern und der sehr kleinen Poren leichter handhaben.

Je nach Produkt können diese keramischen Hochpräzisions-Vakuum-Spannvorrichtungen auch auf bestehende Vakuum-Spannvorrichtungen aufgesetzt werden, um eine Teilabsaugung zu ermöglichen. Die Vakuum-Spannvorrichtungen haben hauptsächlich die Form von flachen Tischen, können aber auch als zylindrische Saugwalzen mit ähnlicher Funktion ausgeführt werden.

Auf einer zylindrischen Vakuum-Spannvorrichtung können folienartige Gegenstände für den Transport angesaugt werden. Umgekehrt kann man auch Luft ausstoßen, um sie schweben zu lassen. Neben der Kontrollfunktion der Vakuum-Spannvorrichtungen gibt es auch Produkte mit einer Funktion zur Erleichterung der Bewegung von Gegenständen durch Luftblasen und einer Funktion zur Verhinderung des Eindringens von Fremdkörpern in die kleinen Löcher durch kontinuierliches Ausstoßen eines kleinen Luftstroms.

Was ist eine Vakuum-Dichtung?

Eine Vakuum-Dichtung ist ein Dichtungsgerät, das die Eigenschaften einer Flüssigkeit, der sogenannten magnetischen Flüssigkeit, nutzt, die von einem Magneten angezogen wird.

Die magnetische Flüssigkeit, die noch flüssig ist, wird von dem Magneten wie Eisensand angezogen. Die Magnete in den Vakuum-Dichtungen halten die magnetische Flüssigkeit fest und dichten eventuelle Lücken in der Verbindung zum Gerät ab. Eine Vakuumumgebung kann aufrechterhalten werden, indem das Eindringen von Luft, Gasen und Partikeln in das abgedichtete Objekt verhindert wird.

Die Haltekraft der magnetischen Flüssigkeit wird durch die Stärke des Magneten (Magnetkraft) bestimmt, d. h. je stärker die Magnetkraft, desto größer ist der Druckwiderstand des magnetischen Flüssigkeitsrings.

Verwendungszwecke von Vakuum-Dichtungen

Vakuum-Dichtungen werden zur Qualitätserhaltung bei der Herstellung von Produkten eingesetzt, bei denen Verunreinigungen, Luft oder Feuchtigkeit streng verboten sind. Aufgrund ihrer hohen Sperrwirkung durch Flüssigkeitsmagnetismus werden sie häufig in Fertigungsindustrien mit Hochvakuum eingesetzt, zum Beispiel bei der Herstellung von Halbleitern, Solarzellen oder OLED-Panels für Smartphones.

Unter diesen Fertigungsbedingungen sind Energieeinsparungen und kompaktere Fertigungsanlagen erforderlich, und Vakuum-Dichtungen haben ein sehr breites Anwendungsspektrum.

1. Halbleiter

In der Halbleiterfertigung werden Vakuumdichtungen in Sputtering-, CVD- und Ionenimplantationsanlagen eingesetzt. Diese erfordern eine Hochvakuumumgebung mit Vakuum-Dichtungen, um gleichmäßige dünne Schichten zu bilden und die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern durch Ionenimplantation zu steuern.

2. Solarzellen

Diese werden auch in monokristallinen Ziehanlagen für die Herstellung von Siliziumblöcken verwendet, die für die Herstellung von Solarzellen unerlässlich sind. Die Siliziumblöcke werden vakuumiert, um Verunreinigungen durch Staub und Schmutz sowie Oxidation durch Luft während des Herstellungsprozesses zu verhindern. Vakuum-Dichtungen werden eingesetzt, um die Vakuumumgebung in der Anlage aufrechtzuerhalten.

3. Organische EL

Bei OLED sind Vakuum-Dichtungen bei der Vakuumabscheidung für die Bildung dünner Schichten von OLED-Elementen erforderlich. In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Vakuum-Dichtungen mit der wachsenden Nachfrage nach OLEDs aus LCDs gestiegen.

Prinzip der Vakuum-Dichtungen

Vakuum-Dichtungen verwenden eine Flüssigkeit, die als magnetische Flüssigkeit bezeichnet wird. Eine magnetische Flüssigkeit besteht aus drei Komponenten: magnetische Partikel in Nanogröße (Magnetpartikel), ein Tensid und eine Basisflüssigkeit wie Wasser oder Öl.

Magnetische Partikel agglomerieren in der Regel miteinander wie Magnete (Spiking-Phänomen), und um dies zu verhindern, werden üblicherweise Tenside verwendet. Tenside haben eine Polarität, was bedeutet, dass sich gleiche Pole gegenseitig abstoßen. Dadurch ist es möglich, eine stabile magnetische Flüssigkeit als kolloidale Lösung ohne Agglomeration zu erzeugen.

Neben der magnetischen Flüssigkeit werden bei Vakuum-Dichtungen ein Dauermagnet und eine rotierende Welle verwendet. Die Vakuum-Dichtung verfügt über einen Mechanismus zur Abdichtung während der Rotation mit hoher Geschwindigkeit, verhindert jedoch den Kontakt zwischen der rotierenden Welle und dem magnetischen Polmaterial oder dem Permanentmagneten. Da die Feststoffe nicht miteinander in Berührung kommen, wie es bei Ölplatten der Fall ist, besteht keine Gefahr der Reibung.

Aufbau der Vakuum-Dichtungen

Es wird eine breite Palette von Dichtungswellenformen hergestellt, von kleinen Produkten von wenigen Millimetern bis hin zu großen Produkten von mehreren Metern Größe. Vakuum-Dichtungen bestehen aus einer rotierenden Welle und einem Polstück mit starken magnetischen Eigenschaften, wobei in dem Spalt zwischen den beiden Materialien ein Magnetfeld erzeugt wird.

Durch die Führung der magnetischen Flüssigkeit durch den Spalt in diesem Magnetfeld bildet die magnetische Flüssigkeit einen O-Ring und haftet eng an der Struktur, wodurch ein Eindringen von außen verhindert wird.

Merkmale von Vakuum-Dichtungen

Aufgrund des Kontakts zwischen der rotierenden Welle und der Flüssigkeit kann die rotierende Welle ohne Abrieb beliebig gedreht werden. Da die magnetische Flüssigkeit den Spalt entlang der magnetischen Kraftlinien abdichtet, fließt sie außerdem nicht aufgrund von Druckunterschieden aus, so dass eine Vakuumumgebung aufrechterhalten werden kann.

Je größer die magnetische Kraft ist, desto höher ist der Druckwiderstand des durch die magnetische Flüssigkeit gebildeten Rings. Durch die Bildung des Rings in mehreren Stufen entsteht eine druckfeste Vakuum-Dichtung, die auch höheren Drücken standhalten kann.

Die Inertheit der magnetischen Flüssigkeiten und ihr niedriger Dampfdruck wirken sich auch auf die Lebensdauer der Vakuum-Dichtungen aus. Der Vorteil der Verwendung nicht reaktiver magnetischer Flüssigkeiten besteht darin, dass sie zersetzungsbeständig sind und über einen langen Zeitraum hinweg verwendet werden können.

Was ist eine Kugelförmige Unterlegscheiben?

Eine kugelförmige Unterlegscheibe ist eine Unterlegscheibe, die paarweise verwendet wird: eine konkave Unterlegscheibe mit einer flachen und kugelförmigen Oberfläche auf einer Seite und eine konkav-konvexe Unterlegscheibe mit einer flachen und konvexen kugelförmigen Oberfläche auf der anderen Seite.

Kugelförmige Unterlegscheiben werden verwendet, um den Winkel des Schafts eines Gewindebohrers oder einer Schraube auszugleichen, der/die schräg angezogen wurde und nicht entfernt werden kann.

Wenn die Schraube abgewinkelt und schräg angezogen wird, wird nur ein Teil der auf die Schraube wirkenden Axialkraft auf das Grundmetall übertragen, wodurch die Axialkraft auf das Grundmetall verringert und die verbleibende Kraft als Reibungskraft im Spalt verbraucht wird.

Der Winkel, der mit kugelförmigen Unterlegscheiben ausgeglichen werden kann, beträgt nur etwa 3 Grad, und wenn der Winkel zu groß ist, ist ihre Verwendung nicht effektiv, so dass ein möglichst starkes Anziehen der Schrauben den Kraftabfluss verbessert.

Verwendung von Kugelförmigen Unterlegscheiben

In diesem Abschnitt werden die Verwendungsmöglichkeiten von Kugelförmigen Unterlegscheiben beschrieben.

Kugelförmige Unterlegscheiben werden verwendet, um den Winkel einer schräg angezogenen Schraube oder Gewindebohrerwelle zu absorbieren und auszugleichen.

Die Kugelförmigen Unterlegscheiben werden so positioniert, dass die konkave Seite der Kugelförmigen Unterlegscheibe in Kontakt mit dem Grundmetall und die konvexe Seite in Kontakt mit der Oberseite der Schraube ist. Durch das Anziehen der Schraube in dieser Position wird der Winkel der in einem Winkel befestigten Schraube verringert und die Schraube kann so angezogen werden, dass die Sitzfläche nicht schwimmt.

Es ist zu beachten, dass die Axialkraft reduziert wird, da nicht genügend Kraft von der Schraube übertragen wird.

Prinzip der Kugelförmigen Unterlegscheiben

Das Prinzip der Kugelförmigen Unterlegscheiben wird im Folgenden beschrieben.

Kugelförmige Unterlegscheiben verwenden zwei Paare von konkaven und konvexen Kugelflächen auf jeder Seite, um die Neigung zu verringern, die sich zwischen der Schraube und dem Grundmetall gebildet hat, und um das Anziehen von Schrauben zu korrigieren, die schräg angezogen wurden.

Wenn sich die Neigung vergrößert, hat die Schraube eine kleinere Kontaktfläche mit dem Grundmetall, was dazu führen kann, dass sie einbricht oder abrutscht, weil die Axialkraft nicht mehr auf das Grundmetall übertragen wird.

Die kugelförmige Unterlegscheibe wird so platziert, dass sie zwischen dem abgewinkelten Bolzen und dem Grundmetall liegt und dann angezogen wird, so dass beim Anziehen des Bolzens die konvexe kugelförmige Oberfläche über die konkave kugelförmige Oberfläche gleitet und die konvexe kugelförmige Unterlegscheibe auf natürliche Weise in den gleichen Winkel wie die Bolzenachse korrigiert wird, was ein Aufschwimmen der Sitzfläche verhindert. Dies verhindert ein Aufschwimmen der Sitzfläche.

Was ist ein Heißlufttrockner?

Ein Heißlufttrockner ist ein Gerät, das Heißluft zum Trocknen von Stoffen oder Produkten verwendet.

Sie werden häufig in industriellen Prozessen und in der Fertigung eingesetzt. Sie entziehen Stoffen und Produkten Feuchtigkeit, indem sie die Luftfeuchtigkeit reduzieren und sie trocknen lassen. Dies kann die Produktqualität verbessern und die Haltbarkeit verlängern.

Heißlufttrockner werden zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie zum Trocknen von Obst, Gemüse, Getreide und Fleischprodukten eingesetzt. Durch die Steuerung von Trocknungszeit und -temperatur können verschiedene Arten von Stoffen behandelt werden. Außerdem gibt es eine breite Palette von Trocknerausführungen und -funktionen, die auf die jeweilige Branche und Anwendung abgestimmt sind.

Verwendungszwecke von Heißlufttrocknern

Heißlufttrockner werden in einer Vielzahl von Branchen und Sektoren eingesetzt. Im Folgenden sind einige der häufigsten Anwendungen aufgeführt.

1. Lebensmittelverarbeitende Industrie

Sie werden zum Trocknen von Lebensmitteln wie Obst und Gemüse, Getreide, getrockneten Fleischprodukten und Meeresfrüchten verwendet. Durch die Trocknung wird die Haltbarkeit von Lebensmitteln verbessert und ihre Qualität bewahrt. Auch bei der Herstellung von Trockenfrüchten und Snacks wird sie häufig eingesetzt.

2. Pharmazeutische Industrie

In der pharmazeutischen Industrie werden sie manchmal bei der Herstellung von Arzneimitteln und pharmazeutischen Produkten eingesetzt. Es entzieht den Arzneimitteln Feuchtigkeit und verbessert die Produktstabilität und Haltbarkeit.

3. Holzverarbeitung und Keramiken

Auch bei der Holztrocknung kann es in großem Umfang eingesetzt werden. Durch den Entzug von Feuchtigkeit werden Schrumpfung und Verformung des Holzes verringert und seine Haltbarkeit verbessert.

Die Geräte werden auch häufig bei der Herstellung von Keramik und keramischen Erzeugnissen eingesetzt. Indem sie die Feuchtigkeit reduzieren, machen sie die Trocknungs- und Brennvorgänge der Produkte effizienter.

4. Chemieanlagen

In chemischen Anlagen werden Heißlufttrockner zur Trocknung von Chemikalien und Pulvern eingesetzt. Pulverförmige Brennstoffe wie Kohle und Erz werden in Verbrennungsöfen eingesetzt, aber ein hoher Feuchtigkeitsgehalt führt direkt zu Brennstoffverlusten. Daher werden sie als Vorbehandlung Heißlufttrocknern zugeführt, um die Feuchtigkeit zu entfernen.

Heißlufttrockner werden auch zur Trocknung von Farben und zur Synthese von chemischen Produkten eingesetzt. Chemikalien wie Pigmente und Katalysatoren fallen unter chemische Produkte.

Prinzip von Heißlufttrocknern

Heißlufttrockner bestehen aus einer Trockenkammer, einer Heizeinheit und einem Abluftsystem.

1. Trockenkammer

Die Trocknungskammer ist der Ort, an dem die zu trocknenden Gegenstände platziert werden. Sie hat in der Regel eine kasten- oder zylinderförmige Struktur und bietet Platz für die Trocknung im Inneren.

Die Innenwände sind je nach Temperatur mit geeigneten Materialien wie z. B. Schamottesteinen verkleidet, um eine wirksame Kontrolle von Wärme und Feuchtigkeit zu gewährleisten.

2. Heizgeräte

Zur Erzeugung von Heißluft werden Heizgeräte verwendet. Elektroheizungen, Gasbrenner und Dampfheizungen sind gängige Heizquellen.

Die Heizvorrichtungen dienen dazu, die Temperatur der heißen Luft zu regeln und die Trockenkammer auf der erforderlichen und ausreichenden Temperatur zu halten.

3. Abluftsystem

Das Abluftsystem ist das Element, das die Feuchtigkeit und die Abgase nach außen abführt. Es wird durch einen Ventilator oder ein Gebläse gespeist, und die Abluft wird nach außen abgeführt, während die Heißluft in die Trockenkammer geleitet wird.

Gebläse können erzwungene oder induzierte Gebläse sein und werden normalerweise oben oder an der Seite der Trockenkammer installiert.

Arten von Heißlufttrocknern

Es gibt zwei Haupttypen von Heißlufttrocknern: den Einzug (Single-Pass) und die Umluft (Recycle).

1. Typ mit einem Durchgang

Dies ist ein Heißlufttrockner, bei dem die erwärmte Luft nur einmal durch die Trockenkammer strömt. Die erwärmte Luft strömt in einer Richtung durch die Trockenkammer. Normalerweise verläuft der Luftstrom von der Heizeinheit zum Gebläse in einer geraden Linie.

Der thermische Wirkungsgrad ist relativ hoch, da das Material in der Trockenkammer in einem einzigen Durchgang getrocknet wird. Die Temperaturgleichmäßigkeit in der Trockenkammer hängt von der Platzierung des Gebläses und der Struktur der Trockenkammer ab. Die richtige Platzierung des Gebläses und die Steuerung der Windverteilung sind wichtig, um die Gleichmäßigkeit zu gewährleisten.

Der Typ mit einem Durchgang ist geeignet, wenn der Trocknungsprozess relativ einfach ist und eine effiziente Trocknung erforderlich ist.

2. Zirkulationstyp

Hierbei handelt es sich um einen Heißlufttrockner, bei dem die Luft in der Trockenkammer umgewälzt wird. Die erwärmte Luft zirkuliert durch die Trockenkammer und zurück zum Heizsystem. Die Luft durchströmt die Trockenkammer wiederholt, wodurch die Wärme effizient genutzt wird.

Da die heiße Luft wiederverwendet wird, ist der Wärmewirkungsgrad höher als bei Systemen mit einem Durchgang, was zu einem geringeren Wärmeverlust führt. Darüber hinaus wird die Luft wiederholt umgewälzt, was zu einer hohen Temperaturgleichmäßigkeit führt. Dies zeichnet sich durch geringe Temperaturunterschiede in der Trockenkammer aus.

Der Zirkulationstyp hat einen hohen thermischen Wirkungsgrad und eignet sich für Trocknungsprozesse, bei denen eine gleichmäßige Temperaturverteilung erforderlich ist, oder für lange Zeiträume.

Was ist ein Kalorimeter?

Ein Kalorimeter, auch Kalorimeter genannt, ist ein Gerät zur Messung der Reaktionswärme und anderer Faktoren. Es kann die Wärmemenge messen, die bei chemischen Reaktionen entsteht, die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, und die Wärmemenge, die bei Phasenübergängen entsteht. Kalorimeter lassen sich in drei Typen unterteilen: isothermische Kalorimeter, isothermische Wandkalorimeter und adiabatische Kalorimeter.

In der verarbeitenden Industrie, wo Rohstoffe erhitzt, Chemikalien gemischt und Reaktionen in sehr großem Maßstab durchgeführt werden, ist es aus Sicherheitsgründen wichtig, die während des Prozesses erzeugte Wärmemenge zu kennen. Daher werden Kalorimeter eingesetzt, um die Wärmemenge in jedem Prozess zu analysieren.

Kalorimeter werden zur Erfassung von Sicherheits- und Katastrophenschutzdaten während der Herstellung und zur Analyse von Phasenübergängen und Pyrolysetemperaturen von Materialien eingesetzt

Kalorimeter werden zur Ermittlung von Sicherheits- und Katastrophenschutzdaten bei der Herstellung von chemischen Reaktionen eingesetzt. Da in den Produktionsstätten der Hersteller chemische Reaktionen in sehr großem Maßstab ablaufen, können große Wärmemengen, die während des Prozesses entstehen, zu Durchbruchsreaktionen führen. Die Kalorimetrie wird daher bei bedenklichen Reaktionen und Prozessen durchgeführt, um die Gefahren zu bewerten.

Weitere Beispiele sind Phasenübergänge in Polymeren und anorganischen Materialien sowie die bei der thermischen Zersetzung entstehenden Kalorimeterwerte, die mit Hilfe der Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) bewertet werden können. Die Phasenübergangstemperaturen variieren je nach chemischer und kristalliner Struktur der Verbindung, weshalb Kalorimeter in Forschung und Entwicklung zur Messung der Phasenübergangstemperaturen eingesetzt werden.

Kalorimeter messen die Wärme, die durch die Veränderung von Stoffen entsteht, und das verwendete Gerät hängt von der jeweiligen Anwendung ab

Ein Kalorimeter ist ein Gerät, das die Wärmemenge misst, die bei einer Reaktion entsteht. Neben chemischen Reaktionen entsteht im Reaktionssystem auch exotherme oder endotherme Wärme beim Lösen, Mischen und bei Phasenübergängen von Verbindungen. In kleinen Maßstäben, z. B. in Reagenzgläsern, stellt die bei solchen chemischen Reaktionen entstehende Wärme kaum ein Problem dar. Wenn jedoch in Fabriken Reaktionen in Größenordnungen von Dutzenden oder Hunderten von Litern oder mehr durchgeführt werden, besteht die Gefahr von Durchbruchsreaktionen oder Explosionen, wenn große Wärmemengen erzeugt werden. Daher werden Kalorimeter verwendet, um die bei jedem Prozess erzeugte Wärmemenge zu analysieren.

Es gibt verschiedene Kalorimeter für unterschiedliche Anwendungen. Kalorimeter zur Bewertung der Prozesssicherheit messen die Wärmemenge, die während eines Reaktionsprozesses in einem System erzeugt wird, das einen Fabrikreaktionskessel simuliert. Bei der Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) zur Materialbewertung wird eine kleine Menge einer Probe in das System gegeben und die Temperatur verändert, wobei die bei jeder Temperatur erzeugte Wärmemenge gemessen wird. Die Temperatur, bei der ein Phasenübergang oder eine Zersetzung stattfindet, wird anhand des Wendepunkts oder der Spitze der Wärmemenge in Abhängigkeit von der Temperatur analysiert. Zu den Kalorimetern gehört auch ein Gerät, das zur Analyse von Durchbruchsreaktionen eingesetzt wird. Dieses Gerät, ARC genannt, misst den Heizwert und den Druck, der von einer Verbindung erzeugt wird, die bei der Zersetzung exotherm wird und eine Durchgangsreaktion verursacht.

Was ist ein thermoplastisches Elastomer?

Thermoplastische Elastomere sind polymere Werkstoffe, die bei Raumtemperatur die Elastizität von Gummi aufweisen und bei hohen Temperaturen fließfähig sind. Wie Thermoplaste können sie durch Erhitzen frei geformt werden. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Elastomere als Zwischenprodukt zwischen synthetischem Kautschuk und Thermoplasten angesehen. Die Elastizität von Elastomeren ist darauf zurückzuführen, dass sich die Hauptketten der Polymere untereinander vernetzen, wodurch eine Kraft entsteht, die versucht, in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Im Vergleich zu synthetischen Kautschuken werden sie aufgrund ihrer besseren Formbarkeit und Wiederverwendbarkeit in verschiedenen Bereichen eingesetzt.

Anwendungen von thermoplastischen Elastomeren

Thermoplastische Elastomere werden aufgrund ihrer hervorragenden Formbarkeit und Elastizität in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Sie werden nicht nur in Haushaltsprodukten wie Handyhüllen und Küchenutensilien verwendet, sondern auch in Automobilteilen, Elektrowerkzeugen und anderen Produkten, bei denen Abriebfestigkeit und Elastizität gefragt sind. Auch die Tatsache, dass sie leicht sind und sich leicht einfärben lassen, ist einer der Gründe, warum sie in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet sind. Thermoplastische Elastomere werden auch in Gummihandschuhen verwendet, da sie keine allergenen Stoffe enthalten, die in Natur- und Synthesekautschuken vorkommen.

Eigenschaften von thermoplastischen Elastomeren

In diesem Abschnitt werden die Grundlagen und die wichtigsten Materialien beschrieben, aus denen sich die Elastizität der thermoplastischen Elastomere entwickelt. Elastomere sind Polymere und haben daher lange Hauptketten. Diese langen Moleküle sind in harte und weiche Segmente unterteilt, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften haben. Die harten Segmente vernetzen sich und bilden bei Abkühlung auf Raumtemperatur eine Netzwerkstruktur. Die weichen Segmente hingegen können sich frei bewegen und entwickeln dadurch Elastizität. Umgekehrt werden bei Erwärmung die Vernetzungen zwischen den harten Segmenten aufgebrochen und das Elastomer wird flüssig.

Beispiele für thermoplastische Elastomere werden im Folgenden vorgestellt. Zu den häufig verwendeten Elastomeren gehören Styrolkunststoffe, Urethane, Ester, Amide und Olefine. Bei den Styrolen beispielsweise besteht der Hartsegmentteil aus Polystyrol und der Weichsegmentteil aus Polybutadien. Sie werden in bekannten Produkten verwendet, da sie leicht sind und sich ähnlich wie Naturkautschuk anfühlen. Andere Olefine werden aufgrund ihrer ausgezeichneten Witterungs- und Hitzebeständigkeit in Automobilteilen verwendet. Da die Eigenschaften je nach verwendetem Polymer sehr unterschiedlich sind, müssen die Moleküle je nach Anwendung entwickelt werden.