Vakuum s Venturiho principem: Jak funguje, jeho limity a kdy jej zvolit

Stavač kartonu ztrácí uprostřed cyklu vakuum a linka se zasekává. Tým údržby zatáhne vakuové čerpadlo a najde opotřebené lopatky, film olejové mlhy na podlaze a pracovní cyklus, který ve skutečnosti vyžaduje sání asi 1,5 sekundy z každých 6. Tento vzorec, přerušované sání s krátkou dobou výdrže a mírnou úrovní vakua, je přesně to, kam patří princip Venturiho trubice.

Zde je krátká odpověď. Pro přerušované, decentralizované sání, které nikdy nemusí jít hlouběji než zhruba -60 kPa, je Venturiho vakuový generátor obvykle jednodušší, čistší a dlouhodobější volbou. Pro vakuum udržované nepřetržitě po dobu minut, pro hladiny pod -80 kPa nebo pro centrální sběrač napájející mnoho stanic bude mechanický zdroj podtlaku, jako je rotační lamelové čerpadlo nebo Rootsova vakuová jednotka, obvykle levnější na vlastnictví po dobu deseti let. Zbytek tohoto článku ukazuje, odkud tyto dělicí čáry pocházejí a jak je před objednávkou otestovat reálnými čísly.

Venturiho princip v prostém inženýrství

Protlačit tekutinu zužujícím se kanálem a stejná hmota musí každou sekundu projít menším průřezem. Rychlost stoupá, statický tlak klesá. To je Bernoulliho vztah ve své pracovní formě a uvnitř vakuového generátoru je to celý produkt: nízkotlaká zóna u hrdla je to, co vtahuje vzduch bočním portem.

Stlačený vzduch vstupuje do trysky při, řekněme, 0,5 MPa, asi 5 barů. Tryska převádí tento tlak na rychlost a proudění se dusí v hrdle, což je důvod, proč se sání přestane zlepšovat, jakmile přívodní tlak překročí určitý bod. O dosaženém výkonu rozhodují dva rozměry: průměr trysky, který nastavuje spotřebu vzduchu a dostupný průtok sání, a profil difuzoru, který nastavuje maximální podtlak, který jednotka pojme.

Typické údaje pro dobře vyrobený ejektor na 5 bar vzduchu: jednostupňová jednotka dosahuje asi -40 až -60 kPa, zatímco vícestupňová jednotka se dvěma nebo třemi tryskami v sérii dosahuje zhruba -80 až -90 kPa. Pod -90 kPa přestává být princip Venturiho trubice praktický, protože zůstává příliš malý tlakový rozdíl pro zajištění užitečného sacího průtoku.

Venturiho vakuum a mechanické vakuum: přímé srovnání

Většina chyb při výběru pochází z porovnání pořizovací ceny ejektoru s pořizovací cenou čerpadla a tam se zastaví. Užitečné srovnání porovnává pracovní cyklus s celkovými náklady a níže uvedená tabulka je verze, kterou používáme, když se zákazník ptá, zda stačí Venturiho generátor.

Čtěte tabulku jedním směrem: ejektor vítězí v době odezvy, pohyblivých částech a toleranci špinavého nebo vlhkého plynu, zatímco mechanické stroje vítězí v nepřetržitém provozu a nákladech na energii na jednotku vakua.

Kde Venturiho vakuové generátory získávají své místo

• Přerušovaná manipulace. Hlavy pro nabírání a umísťování, stavěče kartonů, otvíráky sáčků a aplikátory štítků, které potřebují vakuum na zlomek každého cyklu.
• Decentralizovaná instalace. Generátor se montuje na přísavku, takže neexistuje žádné dlouhé podtlakové potrubí, které by mohlo unikat, a žádný pokles tlaku, který by bylo třeba kompenzovat.
• Mokrý, prašný nebo korozivní plyn. S vhodným materiálem tělesa nejsou žádné lopatky nebo ložiska v cestě plynu, která by se mohla opotřebovat.
• Nebezpečné oblasti. Práci vykonává stlačený vzduch, takže v místě sání není umístěn žádný elektromotor ani rozvaděč.
• Rychlá, opakovaná jízda na kole. Odezva se měří v milisekundách, což vyhovuje vysokorychlostním indexovacím linkám.

Profil údržby vyplývá ze stejného seznamu: filtr, tlumič a příležitostně tryska jsou jedinými položkami opotřebení a výměna trysky trvá minuty.

Kde je Venturiho princip nedostatečný a co to stojí

Stlačený vzduch je nejdražší utilita ve většině zařízení. Výroba jednoho metru krychlového stlačeného vzduchu při tlaku 7 barů obvykle spotřebuje kolem 0,1 kWh elektrické energie před ztrátami v distribuci a ejektor přemění pouze malý podíl této pneumatické energie na užitečnou vakuovou práci. Generátor dodávající sací průtok 300 Nl/min může odebírat 200 až 400 Nl/min stlačeného vzduchu za každou sekundu, kdy je uveden do provozu.

Nepřetržitá služba je druhá past. Ejektor běžící 100 % času platí za stlačený vzduch každou sekundu, zatímco mechanické čerpadlo se stejnou sací kapacitou běží na motor, který je mnohem levnější za provozní hodinu. Nad zhruba 50% zatížením se energetické srovnání obvykle během jednoho nebo dvou let obrátí.

Konečné vakuum je třetí limit a hluk je čtvrtý. Ejektory běžně sedí na 70 až 90 dB(A) na jeden metr a potřebují vhodně dimenzovaný tlumič spíše než zátku s dírou, protože tlumiče, které přidávají zpětný tlak, tiše kradou sací průtok.

Kontrola velikosti a převzetí před objednávkou

1. Cílový podtlak upevněte na šálek, ne na generátor. Z minus 50 kPa na portu se může stát -30 kPa na obrobku v důsledku netěsností a ztrát hadice.
2. Uveďte objem k evakuaci a povolený čas. Přemístění 0,5 l na -60 kPa za 200 ms je jiný produkt než přemístění 20 l na -40 kPa za 5 sekund.
3. Uveďte napájecí tlak v nejhorším případě. Katalogové hodnoty sání jsou obvykle měřeny při 6 barech a sběrač, který se během změny směny propadne na 4,5 baru, dodává znatelně méně.
4. Rozpočet na únik. Porézní nebo nerovný obrobek může unikat více vzduchu, než jaký byl kdy ejektor dimenzován.
5. Vzduchové hadice udržujte krátké a tlusté. Hadice o průměru 10 mm a délce 10 m může stát více vstupního tlaku, než tryska regeneruje.

Přijetí by se mělo měřit, nikoli předpokládat. Spusťte stroj na nejnižší normální přívodní tlak, změřte vakuum pomocí kalibrovaného měřidla na nádobce a načasujte cyklus pomocí počítadla PLC. Hluk měřte také na jeden metr, protože tvrzení dodavatele o „tichosti“ znamená jen málo bez čísla.

Pokud se konečné rozhodnutí přesune na mechanický zdroj podtlaku, regulace hluku se obvykle stane samostatnou položkou, protože stroj s rotačním lalokem v otevřené provozní místnosti není tichým sousedem. Výběr krytu je mnohem snazší, když je plánován společně se strojem než po první stížnosti z noční směny.

Zvukový kryt pro Roots Dmychadlo Dnes existuje mnoho zákonů, které se snaží regulovat hluk produkovaný průmyslovými produktovými řadami. Mnoho pracovníků navíc podalo žaloby na poškození sluchu v důsledku ... Zobrazit produkt →

Když pracovní cyklus vyžaduje mechanický zdroj vakua

Některé povinnosti prostě stlačenému vzduchu nevyhovují. Centrální sběrač zásobující dvacet stanic, proces, který udržuje vakuum několik minut, vakuová dopravní linka nebo papírenský stroj, který potřebuje stabilní podtlak po celou směnu, to vše potřebuje rotační stroj, který vytváří podtlak tak dlouho, dokud se motor otáčí.

Rootsovy vakuové jednotky jsou obvyklou volbou na suché straně této řady. Dva protiběžné lamely, synchronizované rozvodovými koly, pohybují plynem bez vzájemného dotyku a bez oleje v cestě plynu, což vyhovuje procesnímu vzduchu plnému páry, pokud je vstup filtrován. Stejná konstrukce je standardním přídavným stupněm, když proces potřebuje hlubší vakuum, než jaké může dosáhnout jeden stroj sám.

Rootsova vakuová pumpa Průtok: 0,6 ～ 713,8 m³ / min Zobrazit produkt →

Jak se Rootsova vývěva srovnává s rotační vývěvou při skutečném výrobním zatížení je otázka, na kterou často odpovídáme; krátká verze spočívá v tom, že lamelová jednotka sama dosáhne hlubšího podtlaku, zatímco Rootsova jednotka zvládá vyšší průchodnost a větší vlhkost bez plánu výměny oleje.

Dvoustupňové přístupy na obou stranách plotu

Stupňování není jedinečné pro mechanické stroje. Dvoustupňový ejektor umístí druhou trysku po proudu za první a využívá středního tlaku k přidání větší hybnosti proudu, což je způsob, jak kompaktní jednotka dosáhne -80 kPa, kde se jednostupňová zastaví kolem -55 kPa. Kompromisem je zhruba dvojnásobná spotřeba stlačeného vzduchu při stejném sacím průtoku, takže se vyplatí pouze tehdy, když je skutečně potřeba hlubší hladina.

Na stejném principu funguje i mechanické nastavování. Dva stupně rotačních laloků v sérii dosahují vyššího tlakového poměru než jeden pár rotorů, a proto se dvoustupňové jednotky objevují všude tam, kde by jeden stupeň byl zatlačen na své tepelné limity: větší rozdílový tlak pro stejnou stopu a lepší měrný výkon v provozním bodě.

Dvoustupňový ventilátor řady Roots Průtok: 0,6 ～ 120 m³/min Zobrazit produkt →

Rozhodněte se se třemi čísly a jedním výpočtem: úroveň vakua, kterou skutečně potřebujete na obrobku, objem, který musíte odsát, a zlomek cyklu, ve kterém je vakuum udržováno. Přerušované a mělké body směrem k principu Venturiho trubice; souvislé a hluboké body směrem k rotujícímu stroji; a uprostřed rozmezí je místo, kde srovnání provozního cyklu nákladů na stlačený vzduch a nákladů na elektřinu vyřeší argument.

Ať už vaše aplikace spadá na kteroukoli stranu, hardware stále musí odpovídat médiím, prostředí a schématu ovládání, spíše než samotnému katalogovému toku. Tam, kde je řešením suchý rotační pístový stroj, vyplatí se před zadáním objednávky zkontrolovat výběr proti servisním zkušenostem ve stejné službě. Naše výrobní zázemí zahrnuje dvoulaločné stroje na úpravu vody, pneumatickou dopravu a vakuový provoz, spolu s tlumiči hluku, ovládacími skříněmi a chladicími sadami, které promění stroj v pracovní instalaci.