真空发生器研究现状在国内外对于真空发生器的研究中,遇到的最大难题是真空发生器耗气量过大导致能耗很大,随之成本较高。例如,2毫米喷嘴直径的真空发生器工作时,设其工作压力为0。5MPa,其空气流量消耗大约为180L/min,产生压缩空气的压缩机消耗的电能可达到1。2Kw。若一公司的一条生产线上安装50个真空发生器,日工作两班,每班工作6个小时,那么,这条生产线每年消耗的电能将达到210,000度,再加上对气源地过滤机干燥处理,耗气量造成的使用成本约为18。8万元/年。可见,耗气量非常影响能源消耗和使用成本,节能型的真空发生器是非常重要的研究方向之一。世界各大气动元件生产公司如美国、日本、德国等的研究所都将节能划分为重要研究方向[2]。83831
传统的射流式真空发生器如图1。1所示,利用正压压缩空气在真空口产生负压,从而产生真空。由于使用的是固定喷嘴,经典的射流式真空发生器在工作时,喷嘴截面积不发生变化。采用喷嘴直径较小的真空发生器虽然空气消耗量有所降低,但小的喷嘴直径会延长真空响应时间,从而影响系统的时间节拍。因此,想要通过减小喷嘴直径的方法来降低真空发生器的空气消耗量是不科学的。因此,传统的真空发生器由于喷嘴固定,其不能达到响应又快又节能两项技术指标和性能要求,未解决此问题需要研究新型的节能型真空发生器,改变传统设计方案,在结构上有新的突破。我国南京理工大学就此问题提出了可自调流量的射流发生器新构想,其结构可以控制真空喉管的流道截面积,在不同的工作条件下适时地改变截面积的大小,并不断改进,总体上减少了空气消耗量。经过仿真结果和实验结果的分析,验证了新型气动元件的空气消耗量显著降低。论文网
射流式真空发生器结构
我国近年的研究中,对真空发生器的节能问题有了创新设计。在结构上,有新型节能活塞式的创新设计,此设计采用新结构的样机,对真空发生器内部系统结构的参数进行了优化,并提出阶梯式供给流量控制技术,在真空发生器中增添了内嵌流量控制阀,实现了对流量供给的控制。经过实验验证,新型的活塞式节能元件不仅降低了空气消耗量,节约了能源,而且响应速度较快,可以迅速达到要求的真空度。
以SMC公司ZH10L型号真空发生器为例,其排气特性和流量特性如图1。2所示。从图中可以发现,真空发生器的最大真空度存在最大值,真空度先随供给气压的增加而线性增加,随后增加速率减慢并达到最大值,再增加供给气压会使真空口的真空度缓慢降低,不能继续得到更高的真空度。供给压力与供给流量的关系是一条直线,为线性关系,供给压力越高,供给流量也随之线性增加。最大吸入流量随着供给流量的增加先增加,随后不再增加,并有下降的趋势。此型号真空发生器的最大真空度在90kPa左右,工作压力低于0。7MPa[3]。