真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負(fù)壓的一種新型,高效,清潔,經(jīng)濟(jì),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(tǒng)中同時(shí)需要正負(fù)壓的地方獲得負(fù)壓變得十分容易和方便.真空發(fā)生器廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化中機(jī)械,電子,包裝,印刷,塑料及機(jī)器人等領(lǐng)域.真空發(fā)生器的傳統(tǒng)用途是吸盤(pán)配合,進(jìn)行各種物料的吸附,搬運(yùn),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.在這類應(yīng)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(rèn)為對(duì)真空發(fā)生器的抽吸機(jī)理和影響其工作性能因素的分析研究,對(duì)正負(fù)壓氣路的設(shè)計(jì)和選用有著不可忽視的實(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噴射壓縮空氣,在噴管出口形成射流,產(chǎn)生卷吸流動(dòng).在卷吸作用下,使得噴管出口周圍的空氣不斷地被抽吸走,使吸附腔內(nèi)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(duì)于不可壓縮空氣氣體(氣體在低速進(jìn),可近似認(rèn)為是不可壓縮空氣)的連續(xù)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(duì)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(yīng)的壓力,Pa

        v₁,v₂----截面A₁,A₂處相應(yīng)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(dāng)v₂>>v₁時(shí),P₁>>P₂.當(dāng)v₂增加到一定值,P₂將小于一個(gè)大氣壓務(wù),即產(chǎn)生負(fù)壓.故可用增大流速來(lái)獲得負(fù)壓,產(chǎn)生吸力.

    按噴管出口馬赫數(shù)M₁(出口流速與當(dāng)?shù)芈曀僦��?分類,真空發(fā)生器可分為亞聲速器管型(M₁<1),聲速噴管型(M₁=1)和超聲速噴管型(M₁>1).亞聲速噴管和聲速噴管都是收縮噴管,而超聲速噴管型必須是先收縮后擴(kuò)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(shè)計(jì)成超聲速噴管型.