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Vakuumtechnik für Handling

Vakuumrechner

Berechnungen für Sauggreifer, Venturisysteme und pneumatische Handlingaufgaben in der industriellen Automatisierung.

10
Rechner
SI
Einheiten
⚠
Wichtiger Hinweis
Alle berechneten Werte sind Richtwerte und dienen ausschließlich zur ersten Orientierung. Für sicherheitsrelevante Auslegungen sind stets die Herstellerangaben, einschlägige Normen (z. B. DIN EN ISO 4414) sowie eine fachkundige Überprüfung durch qualifiziertes Personal heranzuziehen.

Traglastberechnung

Berechnung der maximal zulässigen Traglast eines Vakuumsystems sowie der benötigten Saugkraft.

Haltekraft & Traglast
Berechnet die theoretische Haltekraft eines Saugnapfs bei gegebenem Vakuum und wirksamer Fläche.
F = Δp × A
bar
mm
Zul. Traglast (mit Sicherheit)
—kg
Sicherheitsfaktor-Empfehlung
Ermittelt den empfohlenen Sicherheitsfaktor anhand der Handling-Situation.
m/s²
kg
Empfohlener Gesamt-SF
—

Saugnapf-Auslegung

Berechnung der benötigten Saugnapfgröße und Anzahl für eine gegebene Last.

Benötigte Saugnapffläche
Berechnet die minimal notwendige Saugfläche für eine gegebene Last.
A = (m × g × SF) / Δp
kg
m/s²
bar
Benötigte Gesamtfläche
—cm²
Anzahl Saugnäpfe
Ermittelt die benötigte Anzahl von Saugnäpfen bei bekannter Einzelgröße.
n = ⌈A_ges / A_einzel⌉
cm²
mm
85%
Benötigte Anzahl Saugnäpfe
—Stück

Venturi-Ejektoren

Berechnung von Druckluftverbrauch, erreichbarem Vakuum und Saugvermögen von Venturi-Erzeugern.

Druckluftverbrauch (Venturi)
Schätzung des Druckluftverbrauchs eines Venturi-Ejektors auf Basis der Düsengröße.
Q_L = C_d × A_düse × √(2 × Δp / ρ)
💡 Vereinfachte Faustformel: Q ≈ k × d² (in l/min bei 6 bar, d in mm). Der Faktor k ≈ 1.5 bis 2 je nach Typ.
mm
bar
Druckluftverbrauch
—l/min
Erreichbares Vakuum
Abschätzung des maximal erreichbaren Vakuums in Abhängigkeit vom Versorgungsdruck.
p_vak ≈ p_atm × η_ej × f(p_zu)
💡 Typische Ejektoren erreichen bei 6 bar Versorgungsdruck bis zu 90% Vakuum (ca. 0.9 bar Unterdruck).
bar
75%
l/min
Erreichbarer Unterdruck
—mbar

Evakuierungszeit

Berechnung der Zeit, um ein Volumen auf ein gewünschtes Vakuum zu evakuieren.

Evakuierungszeit berechnen
Berechnet die Evakuierungszeit für ein gegebenes Volumen mit bekanntem Saugvermögen.
t = (V / Q_eff) × ln(p_start / p_end)
l
l/min
mbar
mbar
Evakuierungszeit
—s

Leckageberechnung

Analyse von Leckageströmen und deren Auswirkung auf die Systemleistung.

Leckagerate (Druckabfall)
Berechnet die Leckagerate aus dem gemessenen Druckabfall über die Zeit.
Q_L = V × (Δp / Δt)
l
mbar
mbar
s
Leckagerate
—mbar·l/s
Vakuumhaltedauer
Berechnet wie lange das Vakuum ohne Pumpe gehalten werden kann.
t_hold = V × (p_min – p_max) / Q_L
l
mbar
mbar·l/s
Max. Haltedauer (ohne Pumpe)
—s

Rohrleitung & Druckverlust

Berechnung von Druckverlusten in Vakuumleitungen sowie Auslegung von Rohrdurchmessern für geforderte Saugvolumenströme.

Druckverlust in Rohrleitung
Berechnet den Druckverlust durch Reibung in einer geraden Vakuumleitung (Hagen-Poiseuille / Darcy-Weisbach).
Δp = λ × (L/d) × (ρ × v²/2)
m
mm
l/min
Druckverlust
—mbar
Mindest-Rohrdurchmesser
Ermittelt den benötigten Innendurchmesser, um bei gegebenem Volumenstrom eine maximale Strömungsgeschwindigkeit nicht zu überschreiten.
d = √(4 × Q / (π × v_max))
l/min
Mindest-Innendurchmesser
—mm
Äquivalente Rohrlänge (Formstücke)
Berechnet die Gesamtlänge einer Leitung inkl. Formstücken (Bögen, T-Stücke, Ventile) als äquivalente Rohrlänge für die Druckverlustrechnung.
L_ges = L_gerade + Σ(ζ_i × d / λ)
m
mm
Äquivalente Gesamtlänge
—m

Energieeffizienz & Kosten

Berechnung von Betriebskosten, Energieverbrauch und CO₂-Bilanz des Vakuumsystems.

Druckluftkosten (Venturi)
Ermittelt die jährlichen Betriebskosten eines Venturi-Ejektors im Vergleich zu einer elektrischen Vakuumpumpe.
K = Q × t × p_dl × c_kWh
l/min
h/a
60%
€/m³
Jährl. Druckluftkosten
—€/Jahr
Spezifischer Energieverbrauch
Vergleich des spezifischen Energieverbrauchs von Venturi-Ejektor vs. elektrischer Vakuumpumpe.
SER = P_el / Q_sаug [kW/(m³/h)]
m³/h
bar
€/kWh
Spez. Energieverbrauch
—kWh/m³
Taktzeit & Saugnapf-Einschaltdauer
Analysiert die effektive Nutzungszeit des Vakuums im Produktionstakt und optimiert den Energieeinsatz.
s
s
s
s
l/min
Einschaltdauer / Druckluftverbrauch pro Takt
—l/Takt

Greifer-Systemauslegung

Ganzheitliche Auslegung von Vakuum-Greifersystemen: Saugnapfanordnung, Momentenausgleich und Greifergeometrie.

Kippmoment & Saugnapfverteilung
Prüft, ob die Saugnapfanordnung das entstehende Kippmoment aufnehmen kann (z.B. bei exzentrischer Last).
M_kipp = F × e ≤ Σ(F_i × r_i)
N
mm
mm
N
Kippmoment vs. Haltemoment
—N·m
Saugnapf-Anordnung (Raster)
Berechnet optimale Abstände für gleichmäßige n×m Saugnapf-Rasteranordnung auf einem Werkstück.
Raster: a = L/(n-1), b = B/(m-1)
mm
mm
mm
Rasterabstände
—
Bernoulli-Greifer (Non-Contact)
Berechnung der Tragkraft eines berührungslosen Bernoulli-Greifers (Levitationsgreifer) für empfindliche Teile wie Wafer, Glasscheiben oder Leiterplatten.
F_lift = (p_stat_außen – p_stat_innen) × A_wirk
💡 Bernoulli-Greifer erzeugen durch hohe Strömungsgeschwindigkeit einen Unterdruck ohne direkten Kontakt. Typisch: Abstand 0.5–2 mm, Luftverbrauch 10–100 l/min.
mm
mm
bar
mm
Tragkraft (Bernoulli)
—N

Strömungstechnik

Berechnung strömungstechnischer Größen: Strömungsgeschwindigkeit, Reynolds-Zahl und Durchflussmessung.

Strömungsgeschwindigkeit
Berechnet die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in einer Rohrleitung aus Volumenstrom und Querschnitt.
v = Q / A = 4Q / (π × d²)
l/min
mm
Strömungsgeschwindigkeit
—m/s
Reynolds-Zahl & Strömungsregime
Bestimmt ob die Strömung laminar oder turbulent ist — wichtig für die Druckverlustberechnung.
Re = v × d / ν
m/s
mm
Reynolds-Zahl
—
Volumenstrom aus Druckdifferenz
Berechnet den Volumenstrom durch eine Blende oder Düse (Durchflussmessung / Drosselstellen).
Q = α × A × √(2 × Δp / ρ)
mm
mbar
Volumenstrom
—l/min
Schallgeschwindigkeit & krit. Druck
Berechnet, ob kritische (Schall-)Strömung vorliegt — wichtig für Ejektoren und Ventilauslegung.
p_krit = p_1 × (2/(κ+1))^(κ/(κ-1))
mbar
mbar
Kritischer Gegendruck
—mbar

Referenzwerte & Kenndaten

Typische Kennwerte und Materialeigenschaften für die Vakuumtechnik im Handling.

Druckeinheiten Umrechner
Schnelle Umrechnung zwischen gängigen Druckeinheiten.
Standardsaugnäpfe (Richtwerte)
Typische Haltekräfte bei 0.6 bar Unterdruck.
Ø (mm)Fläche (cm²)F bei 0.6 bar
100.794.7 N / 0.48 kg
203.1418.8 N / 1.9 kg
307.0742.4 N / 4.3 kg
4012.675.4 N / 7.7 kg
6028.3170 N / 17.3 kg
8050.3302 N / 30.8 kg
10078.5471 N / 48 kg
150176.71060 N / 108 kg
Typische Vakuum-Klassen (Handling)
Übliche Betriebsbereiche nach Anwendung.
AnwendungVakuumUnterdruck
Leichte Kartons20–40%0.2–0.4 bar
Metallteile (glatt)50–70%0.5–0.7 bar
Glasscheiben60–80%0.6–0.8 bar
Poröse Oberflächen30–50%0.3–0.5 bar
Folienbeutel40–60%0.4–0.6 bar
Sicherheitskrit.70–90%0.7–0.9 bar
Saugnapf-Materialien
Häufige Materialien und ihre typischen Anwendungen.
MaterialTemp.Anwendung
NBR (Buna)–30…+80°CStandardteile, Metall
Silikon–60…+200°CLebensmittel, Hitze
EPDM–40…+120°CAußenbereich, UV
Viton (FKM)–20…+200°CChemikalien, Öle
PU (Urethan)–30…+60°CFolien, Oberflächen
PEEKbis +260°CHochtemp., Reinraum

Rohrleitung & Strömungswiderstand

Druckverluste in Vakuumleitungen und Ermittlung des optimalen Rohrdurchmessers.

Druckverlust in der Leitung
Berechnet den Druckverlust in einer Rohrleitung nach Hagen-Poiseuille (laminare Strömung) für viskose Gase.
ΔpV = (128 × η × L × Q) / (π × d⁴)
m
mm
l/min
Druckverlust
—mbar
Optimaler Rohrdurchmesser
Ermittelt den Mindest-Innendurchmesser damit der Druckverlust einen Grenzwert nicht überschreitet.
d_min = ⁴√(128 × η × L × Q / (π × Δp_max))
m
l/min
mbar
Mindest-Innendurchmesser
—mm
Strömungsgeschwindigkeit & Reynolds-Zahl
Prüft ob die Strömung laminar oder turbulent ist — wichtig für die Wahl des Berechnungsmodells.
Re = (ρ × v × d) / η  |  v = Q / A
mm
l/min
Reynolds-Zahl
—

Energiekosten & Effizienz

Betriebskosten von Vakuumsystemen und Vergleich zwischen Ejektoren und Vakuumpumpen.

Druckluftkosten Ejektor
Berechnet die jährlichen Energiekosten eines Venturi-Ejektors auf Basis des Druckluftverbrauchs.
P_komp = Q_L × p_zu / η_komp
l/min
h/a
60%
€/m³
Jährliche Druckluftkosten
—€/Jahr
Vakuumpumpe — Stromkosten
Berechnet die Stromkosten einer elektrisch betriebenen Vakuumpumpe.
W = P × t × ESD
kW
h/a
40%
€/kWh
Jährliche Stromkosten
—€/Jahr
Ejektor vs. Vakuumpumpe — Kostenvergleich
Direkter Vergleich der Betriebskosten beider Systeme. Werte aus den obigen Rechnern werden automatisch übernommen.

Greifer-Systemauslegung

Gesamtauslegung für Vakuumgreifer inkl. Schaltventilanforderungen, Druckspeicher und Taktzeit-Analyse.

Schaltventil-Dimensionierung (Kv-Wert)
Berechnet den benötigten Kv-Wert (Durchflusskoeffizient) für ein Schaltventil im Vakuumkreis.
Kv = Q / (514 × √(Δp / ρ))
💡 Der Kv-Wert beschreibt den Volumenstrom in m³/h bei 1 bar Druckdifferenz und ρ=1000 kg/m³.
l/min
mbar
Benötigter Kv-Wert
—m³/h
Vakuumspeicher (Pufferbehälter)
Berechnet das benötigte Speichervolumen, um das Vakuum während der Taktpause aufrechtzuerhalten.
V_sp = Q_L × t_pause / Δp_max
mbar·l/s
s
mbar
Benötigtes Speichervolumen
—l
Taktzeit-Analyse
Gesamtanalyse des Vakuumzyklus: Evakuierung → Halten → Belüftung. Prüft ob die Auslegung zur gewünschten Taktzeit passt.
t_zyklus = t_evak + t_halt + t_belüft
l
l/min
mbar abs.
s
s
Berechnete Gesamt-Taktzeit
—s

Strömung & Bernoulli

Strömungsberechnungen rund um Vakuumdüsen, Saugdüsen und den Bernoulli-Greifer.

Bernoulli-Greifer Traglast
Berechnet die Haltekraft eines berührungslosen Bernoulli-Greifers über den dynamischen Unterdruck.
F = ΔpB × A_wirk  |  ΔpB = ½ρv²
💡 Bernoulli-Greifer erzeugen Unterdruck ohne direkten Kontakt — ideal für empfindliche oder heiße Oberflächen.
l/min
mm
mm
Haltekraft (Bernoulli)
—N
Freie Ausblasung / Düsenstrahl
Berechnet die Ausströmgeschwindigkeit und den Massenstrom aus einer Vakuum-Ansaugdüse.
v = √(2 × Δp / ρ)  |  ṁ = ρ × A × v
mbar
mm
Ausströmgeschwindigkeit
—m/s
Ansaugvolumenstrom (Saugdüse)
Berechnet den maximal möglichen Ansaugvolumenstrom einer Vakuumsaugdüse bei bekanntem Unterdruck und Düsenquerschnitt.
Q_sug = Cd × A × √(2 × Δp / ρ)
bar
mm
0.82
Ansaugvolumenstrom
—l/min
Schallgeschwindigkeit & kritisches Druckverhältnis
Prüft ob Schallgeschwindigkeit an einer Drossel erreicht wird (kritische Strömung = max. Massenstrom).
p_krit = p_1 × (2/(κ+1))^(κ/(κ-1))
mbar
mbar
Kritischer Druck p_krit
—mbar