Der Fachbegriff Vakuumkammer

Technische Fachbegriffe
Die Artikelreihe zum Thema Fachbegriffe befasst sich heute mit dem Begriff Vakuumkammer.
Per Definition ist eine Vakuumkammer ein hermetisches Behältnis aus der Luft oder andere Gasgemische per Vakuumpumpe entfernt werden können. Anwendung finden Vakuumkammern beispielsweise in der Materialprüfung und der Aufschäumtechnik. Verschiedene Gegenstände aus Technik, wie Sensoren oder alltägliche Gegenstände wie Batterien müssen heutzutage einen Transport im Flugzeug überstehen. Die Vakuumkammer kann eine sogenannte Höhensimulation erzeugen.

Bei einer solchen Simulation wird über mehrere Stunden ein Druck von bis zu 116 mbar erzeugt, diesem muss das getestete Bauteil standhalten. Auch Druckschwankungen können getestet werden. Die hochsensiblen Güter können so vorab auf ihre Flugtauglichkeit geprüft werden.
Bei ganz besonders empfindlichen Bauteilen ist eine Materiallagerung in einer Vakuumkammer empfehlenswert. Durch das hier herrschende Vakuum ist das empfindliche Bauteil völlig unabhängig von den gegebenen Umwelteinflüssen, so kann beispielsweise eine Kontamination mit Partikeln oder Luftfeuchtigkeit vermieden werden. Auch in der Aufschäumtechnik werden Vakuumkammern eingesetzt. Ebenfalls enthält jeder Teilchenbeschleuniger eine Vakuumkammer.
Die größte Vakuumkammer der Welt befindet sich im Glenn Research Center der NASA in den USA.
Die Vakuumkammer ist das Herzstück einer jeden Vakuumanlage. Sie ist jeweils auf die Anwendung speziell zugeschnitten und umhüllt die Anwendung und trennt sie zuverlässig vom Außenbereich oder schützt die Umgebung vor den Prozessen im Inneren. Hierbei wird nicht unterschieden, ob ein Grobvakuum für Trocknungsprozesse benötigt wird, ein Fein- oder Hochvakuum für Plasmaprozesse oder ein Ultrahochvakuum für Oberflächenuntersuchungen. Die Vakuumkammer muss stets die Druckdifferenz von einer Atmosphäre mechanisch tragen.
Unsere Ingenieure beschäftigen sich in verschiedenen Bereichen mit Vakuumkammern. Typische Fachbereiche für den Einsatz einer Vakuumkammer sind Verfahrenstechnik, Energietechnik, Versorgungstechnik, Produktionstechnik sowie Maschinenbau und Elektrotechnik.
Für jede Anwendung muss individuell abgewogen werden, welche Art der Vakuumerzeugung am geeignetsten ist. Dabei sind Drehschieber-Vakuumpumpen (trockenlaufend oder ölgeschmiert), Vakuumpumpen (Betriebsflüssigkeit = Wasser), Schrauben-Vakuumpumpen (trocken) und Klauen-Vakuumpumpen (trocken) die am häufigsten eingesetzten.
Vakuumbehälter unterliegen innerhalb der EU keiner speziellen Richtlinie, auf deren Grundlage eine Auslegung und Berechnung zu erfolgen hat. Sie sind auch keine Druckgeräte, da die Druckgerätrichtlinie 2014/68/EU für Bauteile mit einem inneren Überdruck von mehr als 500 hPa gilt. Ebenfalls sind es keine Maschinen im Sinne der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Dennoch oder gerade deswegen müssen sie sicher und zuverlässig ausgelegt, berechnet, gefertigt und geprüft werden bevor eine Inbetriebnahme erfolgen kann.
Die Vorteile dieser Vakuumerzeuger liegen auf Hand. Metalle können unter Vakuum mit höherer Reinheit und Qualität hergestellt werden. Der Einsatz dieser Metallerzeugungsprozesse in modernen, effizient arbeitenden Produktionssystemen reduziert die Kosten erheblich. Das Recycling von Rückständen aus der Verarbeitung teurer Materialien trägt zur Wirtschaftlichkeit bei. Bei Vakuum- Anwendungen muss sowohl die erzeugende als auch die verbrauchende Seite in den Blick genommen werden. Die Technik der Maschinen bietet vielfältige Möglichkeiten, Ressourcen und Kosten zu sparen sowie zum Schutz des Klimas beizutragen. Dabei darf man den Blick nicht auf den Energieverbrauch der einzelnen Maschinen verengen. Erst eine ganzheitliche Betrachtung der zahlreichen Faktoren, welche die Gesamteffizienz beeinflussen, fördert mögliche Synergien zutage.
Erhebliche Nachteile dieses Pumpentyps sind lange Aufheiz- und Abkühlzeiten. Um diese im Chargenbetrieb (wenn Behälter wiederholt geöffnet und geschlossen werden) zu umgehen, wird mit einer Umgehungsleitung (Bypass) der Rezipient vorevakuiert, bevor die Öldiffusionspumpe zugeschaltet wird.
Wir hoffen, wir konnten Ihnen die Einsatzgebiete und Aufgabenbereiche von Vakuumkammern etwas näherbringen. In den nächsten Beiträgen werden wir Schmelzkammern näher beleuchten. Sollten Sie Interesse an bestimmten Begriffen haben, schreiben Sie uns an, wir sind gespannt auf Ihre Vorschläge.
Quellen:
ALD Vacuum Technologie, Pfeifer Vacuum GmbH, Wikipedia, chemie.de/Lexikon