Fastholdelse via vakuum, bliver normalt brugt indenfor træbearbejdning som en sikker og let metode til fastspænding af emner på CNC maskiner eller andre maskiner. Uanset om fastspænding udføres med hjælp af et gitter borde, løftebordssystem med vakuum blokke, eller via sug gennem et MDF panel så har alle fastspændingssystemer med vakuum, én ting til fælles.
De kræver alle en vakuumpumpe til at opbygge vakuum. Forskellige typer af vakuumpumper er tilgængelige på markedet, alle er mere eller mindre egnet til denne type applikation.
Vi vil her sammenligne de forskellige vakuumteknologier og deres omkostnings effektiviteten.

De 3 parametre
Bortset fra design, er vakuumpumper grundlæggende karakteriseret ved tre tekniske parametre:
1. Ultimativt vakuum
Ultimativt vakuum er det laveste niveau af vakuum en vakuumpumpe kan nå.

2. Suge kapacitet
Dette tal angiver mængden af luft, en vakuumpumpe kan levere eller udlede i en vis periode.
Jo højere sugeevne, jo hurtigere kan luften udledes, og jo hurtigere opnås det ultimative vakuum. Dette betyder at en vakuumpumpe med høj sugeevne, hurtigere vil opnå det nødvendige niveau, nødvendigt for at fastspænde emnet. Desuden kan en høj sugeevne hjælpe med at kompensere for lækager i spændesystem.

3. Effektbehov
Mekaniske vakuumpumper er drevet af elektriske motorer. De bruger forskellige mængder energi, afhængigt af design og effektiviteten af vakuumpumpen. For at opnå maksimal effektivitet, er det vigtigt at designe vakuumpumperne præcis efter de specifikke krav. Samtidig med man holder energiforbruget på et minimum.


De følgende vakuumpumper bliver brugt til fastholdelse via vakuum
Oliesmurte lamelvakuumpumper
Disse vakuumpumper (Figur 1.) er blevet anvendt indenfor træbearbejdningsapplikationer i flere årtier. De kan opnå et meget højt vakuum på <1 hPa (mbar). De garanterer derfor en stor suge kapacitet, og er kendetegnet ved hurtig fastspænding samt ved at være mindre følsomme over for større lækager i fastspændingssystemet. Den interne oliesmøring kræver en vis vedligeholdelse, såsom olieskift og filterskift hvert halve år.

Tørtløbende lamelvakuumpumpe
Drift princippet bag en tørtløbende lamelvakuumpumpe (figur 2.) er det samme som ved en oliesmurt version beskrevet ovenfor, men uden den nødvendige oliesmøring. Fordelene ved drift uden driftsvæsker modsvarer ulempen ved lavt vakuum, og slitage på lamellerne. Vakuum- og suge kapaciteten er reduceret under drift, grundet det større slitage.
Efter 2.000 driftstimer, vil en tørtløbende lamelvakuumpumpe kun opnå 85-90 % af den originale suge kapacitet. Dette skal tages med i overvejelserne, når pumpen designes.
Hvis lamellerne ikke udskiftes i go tid, kan de pludselig brække over, grundet slidtage.
Dette vil medføre vakuumpumpen øjeblikkelig stopper, og resulterer i nedetid i produktionen. På trods af disse ulemper, er disse vakuumpumper stadig almindeligt anvendt.

Væskeringsvakuumpumpe
Væskeringsvakuumpumper (figur 3.) arbejder normalt med vand som drift væske. Dette bliver pumpet i et lukket kredsløb. Disse vakuumpumper er meget robuste, og modstandsdygtige over for optagelsen af fugt og damp. Men deres afgivende effekt afhænger af temperaturen af driftsvæsken. Hvis vandet fordamper, vil saltet i vandet sætte sig i systemet. Støv fra MDF panelet, som kommer ind i vandkredsløbet, kan også samle sig i vakuumpumpen som slam. Derfor skal vandet i væskeringspumpen kontrolleres og genopfyldes regelmæssigt. Ved fastholdelse med et MDF panel, er det nødvendigt regelmæssigt at erstatte vandet, og rengøre vakuumpumpen.

Klovakuumpumper
Klovakuumpumper fra Busch (figur 4.) arbejder uden olie eller vand som drift væske, de er derfor tørtløbende vakuumpumper. Den eneste betydelige forskel fra de tørtløbende lamelvakuumpumper, til de tørtløbende klovakuumpumper, er i klovakuumpumper er der ingen bevægelige dele, som rør hinanden. Med dette berøringsfri drift, er der ingen friktion, og derfor ingen slitage. Det betyder i praksis, at pumperne kun har brug for minimal vedligeholdelse eller slet ingen, og der derfor ingen omkostninger er for sliddele. Klovakuumpumper er de mest effektive pumper, på grund af deres berøringsfri drift. Klovakuum er den eneste vakuumteknologi indenfor træbearbejdning, som kan udstyres med motorer med variable hastigheder. Disse vakuumpumper kan derfor tilpasses den ønskede applikation 100 %. Dette giver et stort energibesparelses potentiale, og gør det muligt at øge suge kapaciteten med 20 %.

Sammenligning af vakuumpumpernes ydelse ved fastholdelse på CNC borde
Diagrammet nedenunder (figur 5.) viser de forskellige vakuumpumpers ydeevne karakteristika sammenligning med hinanden. Dette diagram viser oliesmurte lamelvakuumpumper stadig kan producerer 100 % af dens maksimale suge kapacitet i området 200-400 (hPa) mbar, hvorimod tørtløbende lamelvakuumpumper kun producerer 45-75 % af deres maksimale suge kapacitet.
Hvis man sammenligner de 2 mest anvendte vakuumpumper efter 2.000 driftstimer (figur 6.) kan det ses at den tørtløbende lamelvakuumpumpe falder betydelig i ydeevne. Dette tab af ydeevne, kan kun opvejes ved brug af en større pumpe, men dette giver en negativ effekt på energi forbruget.

Energiomkostningsberegning
Bortset fra den ren tekniske sammenligning, har den økonomiske effektivitet af produktion også afgørende betydning. Energiomkostninger udgør den støre del af omkostninger, dette vil blive demonstreret i eksemplet nedenunder.
Motorens interval danner grundlag for beregningen, dvs. de data der er anført på typeskiltet af vakuumpumpen.

Eksempel:
Vakuumpumpe med 250 m3/h suge kapacitet
Energipris: 0,67 DKK/kW/h
Kapacitet: 2. holds skift, med kontinuerlig drift.

Oliesmurt lamelvakuumpumpe: 5.5 kW
Tørtløbende lamelvakuumpumpe*: 11 kW
Væskeringsvakuumpumpe: 8,2 kW
Klovakuumpumpe: 4,5 kW

*Den næst højere pumpestørrelse blev valgt for at tage hensyn til en tørtløbende lamelvakuumpumpe når et ultimativ tryk på 200 hPa (mbar), og at suge kapacitet aftager som følge af slid under drift.


Energiomkostninger for Oliesmurt lamelvakuumpumpe:
5.5 kW x 0,67 DKK/kW/h x 16 timer x 240 dage= 14.150,4 DKK

Energiomkostninger for Tørtløbende lamelvakuumpumpe:
11 kW x 0,67 DKK/kW/h x 16 timer x 240 dage = 28.300,8 DKK

Energiomkostninger for Væskeringsvakuumpumpe:
8.2 kW x 0,67 DKK/kW/h x 16 timer x 240 dage = 21.096,96 DKK

Energiomkostninger for Klovakuumpumpe:
4.5 kW x 0.09 euros x 16 timer x 240 dage = 11.577,6 DKK

Konklusion:
I mange tilfælde er vakuumpumper kun en mindre del af en større maskine, og modtager ikke tilstrækkelig opmærksomhed. I princippet kan alle vakuumpumper nævnt her, blive brugt til fastholdelse af emner, på en CNC maskine, da alle typer kan nå det nødvendige niveau af vakuum. Men vælger man den rigtige teknologi, og med energiomkostningerne i tankerne, kan man spare på ens omkostninger, og samtidig få en mere effektiv produktion.

Hvis du har nogle spørgsmål til din egen vakuumforsyning,
eller gerne vil høre mere om dine muligheder hvad angår vakuum.

Kontakt Busch Vakuumteknik for en uforpligtende samtale