Vakuum och pneumatik är två sidor av samma mynt när det gäller hantering av gaser och luftflöde inom teknik och industri. Medan pneumatik i sin grundform handlar om trycksatt luft, så utgör vakuum den motsatta änden av spektrumet – ett område där trycket är lägre än det omgivande atmosfärstrycket. I pneumatiska system används vakuum främst för att skapa sugkraft, flytta objekt, eller hålla fast föremål på plats under exempelvis produktionsprocesser. Men för att förstå detta samspel måste vi först besvara frågan: vad betyder vakuum egentligen?
Vi kör igång: Vad är vakuum och vad betyder det?
Vakuum är ett område där trycket är betydligt lägre än atmosfärstrycket, vilket skapar en nästan tom miljö utan (eller med mycket få) gaspartiklar. Enkelt uttryckt kan vakuum definieras som ett tillstånd där mängden luftmolekyler är så låg att det nästan är helt tomt, ett tomrum som uppe i rymden. Vakuum uttrycks i olika trycknivåer, där absolut vakuum teoretiskt sett innebär en fullständig frånvaro av partiklar – något som i praktiken inte kan uppnås på jorden. I tekniska termer anges vakuum oftast i enheten Pascal (Pa) eller millibar (mbar), där ett fullständigt vakuum skulle vara 0 Pa.
Men ett vakuum kan variera beroende på hur lågt trycket är. Generellt klassificeras vakuum i tre huvudkategorier: låg-, medel- och högvakuum. Dessa nivåer används för att bestämma hur mycket av gaserna som har avlägsnats från ett system och har olika användningsområden inom industrin.
Lågvakuum
Detta är den lägsta formen av vakuum, där trycket fortfarande är högre än vad som kan uppnås med konventionell pumpteknik. Används främst för enklare sugapplikationer och i vissa pneumatiska system.
Medelvakuum
Vanligt inom industrin för att hantera material eller hålla föremål på plats.
Högvakuum
Används i tekniska och vetenskapliga tillämpningar som kräver extremt ren miljö, som i elektronmikroskopi och ytvetenskap.
Hur fungerar då ett vacuum?
För att skapa ett vakuum avlägsnas gaspartiklar från ett utrymme tills det uppnår ett tryck lägre än det omgivande atmosfäriska trycket, vilket i princip betyder ett tomrum. Detta sker med hjälp av vakuumpumpar som suger ut luftmolekyler och därmed minskar det totala trycket i systemet. Beroende på vilket vakuum som eftersträvas används olika typer av pumpar:
Mekaniska pumpar
Dessa använder roterande blad eller kolvar för att fysisk suga ut luftpartiklar.
Diffusionspumpar
Används för högre vakuumnivåer och arbetar med en kombination av värme och olja för att avlägsna gasmolekyler.
Turbomolekylära pumpar
Tillhandahåller extremt låga tryck för laboratoriebruk och kräver hög hastighet för att avlägsna varje kvarvarande molekyl.
Kan detta kombineras med pneumatik?
Ja absolut, vakuum kombineras allt som oftast med pneumatik för att skapa mer avancerade system som både använder trycksatt luft och vakuum för att utföra olika uppgifter. Vanliga exempel på detta är vakuumgripare, sugkoppar och ejektorer som används inom industrin för att hantera objekt med precision. I dessa applikationer skapas vakuumet genom att trycksatt luft strömmar genom en begränsad passage, vilket i sin tur skapar ett undertryck. När luften effektivt avlägsnas från sugkoppen eller gripverktyget, uppstår en tryckskillnad mellan insidan och utsidan av verktyget. Denna skillnad genererar en stark sugkraft som kan lyfta, flytta eller hålla fast ett objekt, även om det har en ojämn eller känslig yta. Detta samspel mellan vakuum och pneumatik möjliggör snabba och exakta automatiserade processer, särskilt i tillverkningslinjer där produkthantering måste ske på ett skonsamt men effektivt sätt.
Sugkoppar i alla dess former; såsom flata-, sfäriska-, djupa-, koniska- och bälgsugkoppar finner du hos Airtec.se.
Hur skapas egentligen vakuum med pneumatik, det tillsätter väl istället luft?
Inom pneumatiska system används som tidigare nämnt en så kallad ejektor för att skapa vakuum. En ejektor fungerar genom att tryckluft strömmar genom en smal passage, vilket ökar luftens hastighet kraftigt. Enligt Bernoullis princip innebär den ökade hastigheten att trycket sjunker, vilket betyder att ett vakuum skapas i en intilliggande kammare. Detta vakuum kan sedan användas för att skapa sugkraft i olika applikationer, till exempel för att lyfta eller hålla fast objekt under tillverkningsprocesser.
Ejektorer är särskilt populära i industriella vakuumsystem eftersom de är enkla att integrera, har få rörliga delar och kräver minimalt underhåll. Eftersom de utnyttjar befintlig tryckluft, som ofta redan finns tillgänglig i verkstadsmiljöer, är de även kostnadseffektiva att installera. Däremot kan deras kontinuerliga drift bli energikrävande över tid, vilket kan öka driftskostnaderna om de används konstant. Det gör dem bäst lämpade för applikationer där vakuum endast behövs periodvis eller under kortare tid.
Vad betyder vakuum inom bygg, industri och liknande?
Vakuum används inom många olika sektorer för att uppnå specifika funktioner och processer:
Materialhantering
Vakuumgripare och sugkoppar är så gott som oersättliga inom automatiserade tillverkningslinjer där precision och hastighet är avgörande. Dessa system möjliggör att ömtåliga material som glas, metallplåtar och plastkomponenter kan hanteras snabbt och säkert, utan risk för skador eller repor. Vakuumteknikens anpassningsförmåga gör den perfekt för hantering av både små och stora föremål.
Förpackning
Inom livsmedels- och läkemedelsindustrin används vakuumförpackning för att skydda produkter från oxidation och förlänga deras hållbarhet. Genom att avlägsna syre och andra gaser från förpackningen minskar man risken för bakterietillväxt och produkterna kan förvaras längre, vilket är särskilt viktigt för känsliga varor som mat och medicin.
Byggnation
Vid byggprojekt används vakuum för att hålla fast byggmaterial under bearbetning eller montering. Ett exempel är vakuumlyftar som håller fasadelement, glasrutor eller stora paneler på plats medan de monteras, vilket ger en säkrare och mer precis installation.
Transport och lyft
Stora vakuumsystem används även för att lyfta tunga objekt som stenblock, stålkomponenter eller träpaneler. Denna teknik minimerar behovet av konventionella gripverktyg och ger en mer flexibel och effektiv hanteringslösning för stora, tunga eller otympliga objekt.
Vad används vakuum till inom hem och fritid?
Även inom hem och fritid har vakuumteknik blivit en självklarhet och används i en mängd praktiska tillämpningar:
Dammsugare
Den mest välkända användningen av vakuum är i dammsugare, där vakuumkraften används för att skapa ett luftflöde som effektivt suger upp damm, smuts och små partiklar från golv och andra ytor. Genom denna teknik kan hushåll snabbt och enkelt rengöras, vilket förbättrar inomhusmiljön och minskar mängden allergener i hemmet.
Förvaringspåsar
Vakuumpåsar för kläder och sängkläder är ett utmärkt sätt att minska volymen av förvarade textilier. Genom att suga ut all luft ur påsen kan stora och skrymmande objekt komprimeras kraftigt, vilket gör det lättare att förvara dem på trånga utrymmen som garderober eller källare. Detta är särskilt användbart vid säsongsbyte av kläder eller för förvaring av sängkläder och täcken.
Vakuumförseglare
I köket har vakuumförseglare blivit ett populärt verktyg för att förlänga hållbarheten på livsmedel. Genom att suga ut syret från en förpackning och försegla den hermetiskt, minskar risken för bakterietillväxt och oxidation. Detta gör det möjligt att konservera mat längre, och vakuumförpackade livsmedel håller sig färska och smakrika under längre tid, vilket är särskilt viktigt för kött, fisk och grönsaker.
När uppfanns vakuum som verktyg?
Vakuum som fenomen har studerats ända sedan antiken, men det var inte förrän på 1600-talet som man på allvar började förstå dess potential. Den tyske fysikern Otto von Guericke uppfann den första effektiva vakuumpumpen 1650. Han använde den för att utföra det berömda Magdeburgska halvklotsexperimentet, där två kopparhalvor pressades ihop av omgivande lufttryck när vakuum skapades inuti. Experimentet visade den enorma kraft som uppstår när ett vakuum skapas och lade grunden för vidare forskning inom området.
Det var dock först under den industriella revolutionen på 1800-talet som vakuumteknik började tillämpas inom tillverkning och industri. Sedan dess har tekniken utvecklats och förfinats, särskilt inom elektronik, läkemedel och livsmedelsindustrin. I dag är vakuum en kritisk komponent i allt från halvledartillverkning till förpackningsprocesser.
Vakuum inom modern pneumatik
I dagens industri används vakuum tillsammans med pneumatik för att skapa allt från automatiserade robotar till gripverktyg som kan plocka och placera produkter med hög precision. Det möjliggör snabbare produktionslinjer, minskade skador på ömtåliga objekt och en högre nivå av automatisering.
Sammanfattning – Vakuum och vad det betyder ihop med tryckluft
Sammanfattningsvis är vakuum och pneumatik två närbesläktade teknologier som båda utnyttjar luftrörelser för att utföra specifika uppgifter. Medan pneumatik arbetar med övertryck, är vakuum dess motsats och utnyttjar undertryck. Tillsammans utgör de grunden för många moderna applikationer inom tillverkning, byggnation och teknik.
Vakuumets tillämpningar sträcker sig över allt från att lyfta tunga material till att packa matvaror och möjliggöra precisa laboratorieexperiment. Det är en osynlig men kraftfull teknik som, trots sitt till synes enkla koncept, har potential att revolutionera flera industrisektorer.
Visste du att det finns särskilda föreskrifter när det innefattar användning av tryckluft och trycksatta anordningar på arbetsplatser? Läs mer om detta på AV.se, dvs. Arbetsmiljöverket.