真空发生器原理

真空发生器原理

真空元件以真空压力为动力源,作为实现自动化的一种手段,已在电子、半导体元件组装、汽车组装、自动搬运机械、轻工机械、食品机械、医疗机械、印刷机械、塑料制品机械、包装机械、锻压机械、机器人等许多方面得到广泛的应用.

真空发生装置有真空泵和真空发生器两种。真空泵是吸入口形成负压,排气口直接通大气,两端压力比很大的抽除气体的机械。真空发生器是利用压缩空气的流动而形成一定真空度的气动元件,与真空泵相比,它的结构简单、体积小、质量轻、价格低、安装方便,与配套件复合化容易,真空的产生和解除快,宜从事流量不大的间歇工作,适合分散使用。

随着自动化生产中,精密控制的要求日趋严格,需要比较精确地知道真空发生器动作后吸

盘处的吸附响应时间,而以往对真空系统中吸附响应时间的预估,是由经验公式T=V×60/Q 得到的,其中V为吸管容积(L); Q 为平均吸入流量(NL/ min) ,由经验方法确定。该经验公式有三大不足之处:一是没有考虑真空发生器本身的吸附响应时间;二是稀疏波在配管中的

传播;三是没有考虑供气压力对流量的影响。因此使用该经验公式常常会与实际情况有很大的出入。本文的目的是建立更为精确的真空发生器及其配管在各种运行工况下的吸附响应时间的计算模型,为自动化中的精密控制奠定理论基础。

典型的真空发生器的结构原理及其图形符号如图1 所示,它是由先收缩后扩张的拉瓦尔

喷管1、压腔2 和接收管3 等组成。有供气口、排气口和真空口。当供气口的供气压力高于一定值后,喷管射出超声速射流。

图1 真空发生器的结构原理图

由于气体的粘性,高速射流卷吸走负腔内的气体,使该腔形成很低的真空度。在真空口处接上配管和真空吸盘,靠真空压力便可吸起吸吊物。图2 为真空系统的示意图,该系统由气源1,调压阀2,电磁阀3,真空发生器4,消声器5,配管6和吸盘7组成。

（a）

（b）

图2 真空发生器系统示意图

2、真空发生器的主要性能参数

由原理图可以看出真空发生器的性能主要由真空度—吸入流量特性与排气特性两部分组成。真空度—吸入流量特性是指供给压力为0.5MPa的条件下，真空口处于变化的不封闭状态下，吸入流量与真空度之间的关系。排气特性则表示最大真空度、空气耗气量和最大吸入流量(真空流量)与供给压力之间的关系。如图3所示。

其中最大真空度是指真空口被完全封闭时，真空口的真空度。空气消耗量是指喷管流出的流量(标准状态下)。最大吸入流量是指真空口向大气敞开时，从真空口吸入的流量(标准状态下)。

图3 真空发生器的排气特性和真空度-吸入流量特性曲线示意图