真空發(fā)生器抽吸機理與性能的分析研究
真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負壓的一種新型,高效,清潔,經(jīng)濟,小型的真空元器件,這使得在有壓縮空氣的地方,或在一個(gè)氣動(dòng)系統中同時(shí)需要正負壓的地方獲得負壓變得十分容易和方便.真空發(fā)生器廣泛應用在工業(yè)自動(dòng)化中機械,電子,包裝,印刷,塑料及機器人等領(lǐng)域.真空發(fā)生器的傳統用途是吸盤(pán)配合,進(jìn)行各種物料的吸附,搬運,尤其適合于吸附易碎,柔軟,薄的非鐵,非金屬材料或球型物體.在這類(lèi)應用中,一個(gè)共同特點(diǎn)是所需的抽氣量小,真空度要求不高且為間歇工作.筆者認為對真空發(fā)生器的抽吸機理和影響其工作性能因素的分析研究,對正負壓氣路的設計和選用有著(zhù)不可忽視的實(shí)際意義.
1、真空發(fā)生器的工作原理
真空發(fā)生器的工作原理是利用噴管高速?lài)娚鋲嚎s空氣,在噴管出口形成射流,產(chǎn)生卷吸流動(dòng).在卷吸作用下,使得噴管出口周?chē)目諝獠粩嗟乇怀槲?使吸附腔內的壓力降至大氣壓以下,形成一定真空度。
由流體力學(xué)可知,對于不可壓縮空氣氣體(氣體在低速進(jìn),可近似認為是不可壓縮空氣)的連續性方程
A1v1= A2v2
式中A1,A2----管道的截面面積,m2
v1,v2----氣流流速,m/s
由上式可知,截面增大,流速減小;截面減小,流速增大.
對于水平管路,按不可壓縮空氣的伯努里理想能量方程為
P1+1/2ρv12=P2+1/2ρv22
式中P1,P2----截面A1,A2處相應的壓力,Pa
v1,v2----截面A1,A2處相應的流速,m/s
ρ----空氣的密度,kg/m2
由上式可知,流速增大,壓力降低,當v2>>v1時(shí),P1>>P2.當v2增加到一定值,P2將小于一個(gè)大氣壓務(wù),即產(chǎn)生負壓.故可用增大流速來(lái)獲得負壓,產(chǎn)生吸力.
按噴管出口馬赫數M1(出口流速與當地聲速之比)分類(lèi),真空發(fā)生器可分為亞聲速器管型(M1<1),聲速?lài)姽苄?M1=1)和超聲速?lài)姽苄?M1>1).亞聲速?lài)姽芎吐曀賴(lài)姽芏际鞘湛s噴管,而超聲速?lài)姽苄捅仨毷窍仁湛s后擴張形噴管(即Laval噴嘴).為了得到最大吸入流量或最高吸入口處壓力,真空發(fā)生器都設計成超聲速?lài)姽苄?
