流量自調式射流真空發(fā)生器技術(shù)方案
針對目前使用的真空發(fā)生器存在的耗能大的局限性，提出一種流量自調式射流真空發(fā)生器的總體技術(shù)方案。該方案采用磁性驅動(dòng)方案和真空反饋自適應控制方案，通過(guò)控制噴管喉部的有效流通斷面積調節真空發(fā)生器的供氣流量，以滿(mǎn)足快速響應和節能的要求。建立流量自調式射流真空發(fā)生器的氣體流動(dòng)模型和運動(dòng)模型并進(jìn)行仿真，同時(shí)，研究彈性系數這一主要設計參數對流量自調式射流真空發(fā)生器工作性能的影響規律，為優(yōu)化設計提供理論依據。對所設計的真空發(fā)生器進(jìn)行試驗研究表明，該真空發(fā)生器具有真空響應速度快和空氣消耗量低的特性。
1、前言
真空吸取技術(shù)作為自動(dòng)化操作的一種方式，已在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。但是，作為局部真空發(fā)生裝置，目前使用的射流式真空發(fā)生器在工作時(shí)須要連續供氣和排氣，空氣消耗量很大。因此，如何解決真空發(fā)生器在使用中的節能問(wèn)題，同時(shí)又能滿(mǎn)足自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)動(dòng)作節拍對真空發(fā)生器快速響應提出的越來(lái)越高的要求，是真空發(fā)生器研制中迫切需要解決的技術(shù)難題。
近年來(lái)，針對這一問(wèn)題，國內外學(xué)者作了一些研究。如日本妙德株式會(huì )社開(kāi)發(fā)的一種集真空噴嘴、單向閥和真空開(kāi)關(guān)于一體的真空發(fā)生器，當達到設定的真空度值時(shí)，真空開(kāi)關(guān)發(fā)出信號，控制電磁閥關(guān)閉氣源，真空發(fā)生停止，由單向閥阻止空氣向真空回路泄漏，使真空繼續保持。利用這種方法，在搬運氣密性材料的工件時(shí)，一個(gè)運送周期內，與相同尺寸單一噴嘴的真空發(fā)生器相比，空氣消耗量可減少左右。但這種方法對木板、紙板等材質(zhì)疏松工件的搬運并不適用。另一方面，德國、日本和中國的研究人員分別提出了節能型并聯(lián)式真空發(fā)生方案，其設計思想基本相同，即將兩個(gè)喉部直徑不同的真空噴嘴并聯(lián)，在真空產(chǎn)生階段，利用兩個(gè)真空噴嘴同時(shí)或喉部直徑較大的噴嘴抽取真空，從而達到真空快速響應的目的在真空保持階段，利用切換控制閥進(jìn)行切換，使喉部直徑較小的真空噴嘴進(jìn)行工作，從而達到節約能源的目的。但這種方法屬于對流量的有級控制，適應范圍受到一定的限制，且由于額外增加了一些元件，從而增加了使用者的成本。因此研究開(kāi)發(fā)一種能夠根據實(shí)時(shí)工況自適應調節供氣流量，從而滿(mǎn)足生產(chǎn)中節能和快速響應的雙重要求的真空發(fā)生裝置是十分必要的。
本文將提出可實(shí)現流量自調節的射流式真空發(fā)生器總體技術(shù)方案和結構，建立該流量自調式真空發(fā)生器的氣體流動(dòng)模型和運動(dòng)模型，研究主要設計參數對該真空發(fā)生器工作性能的影響規律。
2、流量自調式真空發(fā)生器技術(shù)方案
為了滿(mǎn)足對真空發(fā)生器節能和快速響應的雙重要求，提出了流量自調式射流真空發(fā)生器的總體技術(shù)方案，根據該方案設計和制造了樣機，該結構已申請了國家發(fā)明專(zhuān)利專(zhuān)利申請號(200610040832.1)。下面對其結構和原理進(jìn)行說(shuō)明。
2.1、流量自調式真空發(fā)生器的流量自調節原理
普通的射流式真空發(fā)生器的工作原理如圖所示。它主要由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管、被引射腔和混流管等組成，有供氣口、排氣口和真空口。當供氣壓力與噴管喉部壓力的比值大于一定值時(shí)，噴管射出超聲速射流，在氣體粘性的作用下，高速射流卷吸被引射腔內的氣體，使該腔中形成一定的真空度。
圖1 普通射流式真空發(fā)生器工作原理示意圖
限于篇幅，文章第二章節的部分內容省略，詳細文章請郵件至作者索要。
3、結論
1、提出了利用磁性驅動(dòng)方案和真空反饋自適應控制方案對真空發(fā)生器噴管的有效流通斷面積進(jìn)行自適應調節從而控制真空發(fā)生器供氣流量的流量自調式真空發(fā)生器的總體結構，并對其進(jìn)行了試驗研究。試驗結果證明了該結構方案在滿(mǎn)足較短的真空響應時(shí)間的前提下可以有效地減少空氣消耗量，達到了預期的設計基本要求，從原理上證明了該方案的可行性。
2、建立了流量自調式真空發(fā)生器的數學(xué)模型，并進(jìn)行了仿真研究。通過(guò)真空度和供氣流量的仿真和試驗對比結果，表明了所建立的數學(xué)模型是可信的。
3、研究了彈性系數這一主要設計參數對流量自調式真空發(fā)生器工作性能的影響規律。研究結果表明，彈性系數的選取對真空發(fā)生器工作性能的影響很大，較小的彈性系數容易引起閥芯位移的波動(dòng)，但真空發(fā)生器的極限真空度較高，較大的彈性系數會(huì )使系統運動(dòng)比較平穩，但系統的極限真空度較低，且節能效果較差。因此，設計時(shí)應合理確定彈性系數值。
本文的研究結果對于該型真空發(fā)生器進(jìn)一步優(yōu)化設計和深入研究打下了很好的基礎。
