CN100443740C - 流量自调式射流真空发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量自调式射流真空发生器。它包括流量自调节部分和真空发生部分，在真空发生部分的喷嘴喉部的前端设置了用于调节的针阀，同时将真空发生器的真空压力反馈到流量自调节部分中的主动缸右腔，使该腔与始终通大气的主动缸左腔产生压力差推动主动活塞运动，并通过磁性驱动推动从动活塞运动，最终推动与从动活塞固连在一起的针阀运动。本发明不仅达到了真空响应速度快和节约能源的双重目的，而且针阀的位置可根据真空度值的大小实时进行调整，从而实现了对供气流量的自动调节。同时，如果真空度值发生变化，针阀可以自动寻求新的平衡点。所以真空发生器具有对供气流量自动调节的功能而适用于多种不同的工况。

Description

流量自调式射流真空发生器

一技术领域

本发明涉及一种真空发生装置，特别是一种流量自调式射流真空发生器。

二背景技术

目前，常用的真空发生装置有真空泵和真空发生器两种。真空发生器由先收缩后扩张的拉瓦尔喷嘴、真空腔和接收管组成，有供气口、排气口和真空口。当供气压力高于一定值时，从拉瓦尔喷嘴射出超声速射流，在气体粘性的作用下，高速射流卷吸真空腔内的气体，使真空腔形成很低的真空度。在供气压力一定的情况下，可以近似认为供气流量的大小与喷嘴的有效截面积成正比。相比于真空泵来说，真空发生器因其真空响应速度快、体积小、安装使用方便等优点在自动化制造生产线、装配生产线、机器人等许多工业生产领域得到了广泛的应用。由于自动化生产线或机器人等在工作时有快速响应的要求，因此要求真空发生器的真空响应时间应尽可能短，即要求真空发生器的抽吸流量应尽可能大，从这个角度考虑，应选用大直径喷嘴的真空发生器，但大直径喷嘴真空发生器的空气消耗量大，在真空发生器将被吸工件吸取后进行搬运的真空保持过程中，由于保持真空所需的抽吸流量并不大，选用大直径喷嘴真空发生器会造成很大的能源浪费。反之，如果从节约能源的角度出发选用小直径喷嘴真空发生器，则可能无法满足快速响应的要求。即现有的射流真空发生器存在着快速响应要求和节约能源要求之间的矛盾。

为了解决这一问题，许多国家的研究人员作了相关的研究，如DE20001033212、昭61-55399、CN200510050203等专利申请的设计思想基本上是相同的，即都是将两个喉部直径不同的真空喷嘴并联，在真空产生阶段，利用两个真空喷嘴同时(或喉部直径较大的喷嘴)抽取真空，从而达到真空快速响应的目的；在真空保持阶段，利用切换控制阀进行切换，使喉部直径较小的真空喷嘴进行工作，从而达到节约能源的目的。但这种并联式的真空发生装置由于只有两种尺寸的喷嘴，无法适应生产中各种各样的复杂工况。虽然专利申请CN200510050203中提出了一种可重构模块化设计，提出通过更换喷嘴与扩张管得到同一系列不同规格的真空发生器，但这种方法增加了使用者的成本。同时，这种双喷嘴并联式真空发生器无法根据真空度值的大小实时调整真空喷嘴的流量。

三发明内容

本发明的目的在于提供一种流量自调式射流真空发生器，它能根据真空度的大小自动调整喷嘴的有效截面积，满足实际生产中对真空发生器快响应速度和节约能源的双重要求。

实现本发明目的的技术解决方案：一种流量自调式射流真空发生器，包括流量自调节部分和真空发生部分，该流量自调节部分位于真空发生部分的前端，该真空发生部分包括喷嘴、接收管以及连接该喷嘴和接收管的连接管，该连接管上设置与真空吸盘连接的真空口，所述的喷嘴、接收管和连接管的内壁构成真空腔室，流量自调节部分包括主动缸和从动缸，该主动缸由端盖、主动缸筒、主动活塞、大磁环、薄壁缸筒、复位弹簧和密封圈组成，所述的主动缸筒的左端设置端盖，在该主动缸筒内设置薄壁缸筒，该端盖的内孔孔径大于薄壁缸筒的外径，在所述的薄壁缸筒的左端面上设置供气口，该薄壁缸筒的右端伸出主动缸筒位于主动缸筒右端面与连接管之间，该主动缸筒的右端、薄壁缸筒的右端和连接管左端面贴合密封且固定连接；在薄壁缸筒外壁上依次设置主动活塞、复位弹簧，该主动活塞内壁上设置的环形凹槽与薄壁缸筒外壁之间设置大磁环，所述的主动活塞与端盖、薄壁缸筒和主动缸筒之间的腔室为主动缸左腔室，该主动活塞与薄壁缸筒和主动缸筒右端之间的腔室为主动缸右腔室，所述的主动活塞的内、外壁与薄壁缸筒、主动缸筒之间分别设置使主动缸左、右腔室之间密封的密封圈，并在位于主动缸右腔室的主动缸筒上设置真空反馈口；所述的从动缸由从动活塞、小磁环、针阀托架、针阀和喷嘴的左侧阶梯端面组成，中间设置成通孔的从动活塞设置在所述的薄壁缸筒内，该薄壁缸筒的内壁被从动活塞分隔成从动缸的左、右两个腔室，并在从动活塞上设置平衡从动缸左、右两个腔室压力的平衡气孔；该从动活塞外壁上设置的环形凹槽与薄壁缸筒内壁之间设置小磁环，该小磁环与大磁环为磁极性相反的高磁性磁环；该从动活塞的右端内孔固定连接设置有气流孔的针阀托架的一端，该针阀托架固定连接针阀，该针阀前端为圆锥面，所述的针阀的锥面最大直径不大于喷嘴喉部的直径，该针阀、从动活塞、针阀托架、喷嘴和接收管在同一轴心线上；可在喷嘴的导向孔中作自由相对运动的针阀托架另一端的外径与该喷嘴的导向孔内径为间隙配合；所述的薄壁缸筒的供气口、从动活塞的中间通孔、针阀托架的气流孔、喷嘴和接收管构成气流通道。

本发明流量自调式射流真空发生器的喷嘴与薄壁缸筒的接触面处设置调整针阀的锥形端部与喷嘴喉部左端面之间初始相对位置的调整垫片。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：在工作之初，由于喷嘴的有效截面积大，真空响应速度快；当达到一定的真空度后，针阀进入喷嘴的喉部，减小了喷嘴的有效截面积，从而减小了空气消耗量。这样不仅达到了真空响应速度快和节约能源的双重目的，而且针阀的位置可根据真空度值的大小实时进行调整，从而实现了对供气流量的自动调节。同时，如果真空度值发生变化，针阀可以自动寻求新的平衡点。所以，所述的真空发生器具有对供气流量自动调节的功能，并且适用于多种不同的工况。

四附图说明

附图是本发明流量自调式射流真空发生器的结构示意图。

五具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

结合附图，本发明的流量自调式射流真空发生器，包括流量自调节部分和真空发生部分，该流量自调节部分位于真空发生部分的前端。其中，该真空发生部分包括喷嘴10、接收管11以及连接该喷嘴10和接收管11的连接管12，该连接管12上设置可与真空吸盘连接的真空口18，所述的喷嘴10和接收管11构成了真空发生部分的气流通道，而喷嘴10、接收管11和连接管12的内壁构成真空腔室。所述的流量自调节部分包括主动缸和从动缸，主动缸套在从动缸的外面，该主动缸由端盖1、主动缸筒2、主动活塞3、大磁环5、薄壁缸筒7、复位弹簧14和密封圈6、15、16组成，所述的主动缸筒2的左端设置端盖1，在该主动缸筒2内设置薄壁缸筒7，该端盖1的内孔孔径大于薄壁缸筒7的外径(该薄壁缸筒7的左端既可以与端盖1对齐，也可以伸出端盖1的内孔)，在所述的薄壁缸筒7的左端面上设置供气口17，该薄壁缸筒7的右端伸出主动缸筒2位于主动缸筒2右端面与连接管12之间，该主动缸筒2的右端、薄壁缸筒7的右端和连接管12左端面贴合密封且固定连接。所述的主动缸筒2、薄壁缸筒7、喷嘴10和连接管12用螺钉紧固。所述的主动活塞3与端盖1、薄壁缸筒7和主动缸筒2之间的腔室为主动缸左腔室，该主动活塞3与薄壁缸筒7和主动缸筒2右端之间的腔室为主动缸右腔室，在薄壁缸筒7外壁上依次设置主动活塞3、复位弹簧14，该主动活塞3内壁上设置的环形凹槽与薄壁缸筒7外壁之间设置大磁环5，使大磁环5可以随主动活塞3一起沿薄壁缸筒7的外壁运动，端盖1的内孔直径大于薄壁缸筒7的外径，使主动缸左腔室始终与大气连通。所述的复位弹簧14设置在主动缸的右腔室中，使主动活塞3在非工作状态下处于主动缸的左侧。所述的主动活塞3的内、外壁与薄壁缸筒7、主动缸筒2之间分别设置使主动缸左、右腔室之间密封的密封圈6、15、16，如O型密封圈，并在位于主动缸右腔室的主动缸筒2上设置真空反馈口19，同时通过外接的气管道与真空发生部分的真空口18连通。所述的从动缸由从动活塞8、小磁环4、针阀托架9、针阀13和喷嘴10的左侧阶梯端面组成，中间设置成通孔的从动活塞8设置在所述的薄壁缸筒7内，薄壁缸筒7的内壁被从动活塞8分隔成从动缸的左、右两个腔室，该从动活塞8上设置有平衡气孔21，连通从动缸的左、右两腔，以平衡该两腔的压力。该从动活塞8外壁上设置的环形凹槽与薄壁缸筒7内壁之间设置小磁环4，使小磁环4可以带动从动活塞8一起沿薄壁缸筒7的内壁运动。该小磁环4与大磁环5为磁极性相反的高磁性磁环，在大、小磁环5、4的磁性耦合作用下，可实现主动活塞3对从动活塞8的磁性驱动。当主动活塞3运动，带动大磁环5运动，磁力线穿过薄壁缸筒7作用在小磁环4上，带动小磁环4运动，从而带动从动活塞8运动。该从动活塞8的右端内孔固定连接针阀托架9的一端，该针阀托架9的中央设置有镂空的气流孔，该针阀托架9固定连接针阀13，该针阀13前端为圆锥面，所述的针阀13的锥面最大直径不大于喷嘴10喉部的直径，该针阀13、从动活塞8和针阀托架9以及真空发生部分中的喷嘴10、接收管11在同一轴心线上。该针阀托架9的另一端外径与该喷嘴10的导向孔22的内径为间隙配合，使该针阀托架9可在该喷嘴10的导向孔22中作自由相对运动。所以，当从动活塞8运动，则可带动针阀13做轴向运动，从而改变喷嘴10喉部的有效截面积，达到调节流量的目的。其中，喷嘴10与薄壁缸筒7的接触面处装有调整垫片23，以调整针阀13的锥形端部与喷嘴10喉部左端面的初始相对位置。所述的薄壁缸筒7的供气口17、从动活塞8的中间通孔、针阀托架9的气流孔、喷嘴10和接收管11构成了整个流量自调式射流真空发生器的气流通道。所述的流量自调式射流真空发生器的全部零件均采用铝合金材料，大小磁环5、4及标准件除外。

本发明的流量自调式射流真空发生器的工作过程为：在流量自调式射流真空发生器处于非工作状态时，针阀13处于最左端位置，喷嘴10喉部的有效截面积最大。当流量自调式射流真空发生器工作时，具有一定压力的压缩气体通过薄壁缸筒7的供气口17经过上面所述的气流通道流向喷嘴10，从喷嘴10射出时形成超声速射流，卷吸真空腔内的气体，经接收管11从排气口20排向大气，从而在真空腔室中形成一定的真空度。由于主动缸右腔室与真空腔室通过外部的气管道连通，此时主动缸右腔室也产生真空。由于主动缸左腔室与大气连通，因此在主动活塞3的两侧产生了压力差，当该压力差大于复位弹簧14的弹簧力和摩擦力的合力时，主动活塞3向右运动。由于主动活塞3和从动活塞8上均安装有磁环，在磁力的作用下，从动活塞8亦向右运动，从而带动针阀13向右运动。当针阀13进入喷嘴10的喉部后，减小了喷嘴的有效截面积，从而减少了流过喷嘴的空气流量，达到了节约能源的目的。随着针阀13向右运动，复位弹簧14的压缩量增大，弹簧力增大，当气压力、弹簧力和摩擦力达到平衡时，针阀13稳定在某一位置上。如果真空腔内的真空度值在某些原因的影响下发生变化，主动缸两腔的合力发生变化，针阀13动作，直至运动到新的平衡点。

Claims (2)

1、一种流量自调式射流真空发生器，包括流量自调节部分和真空发生部分，该流量自调节部分位于真空发生部分的前端，该真空发生部分包括喷嘴[10]、接收管[11]以及连接该喷嘴[10]和接收管[11]的连接管[12]，该连接管[12]上设置与真空吸盘连接的真空口[18]，所述的喷嘴[10]、接收管[11]和连接管[12]的内壁构成真空腔室，其特征在于：流量自调节部分包括主动缸和从动缸，该主动缸由端盖[1]、主动缸筒[2]、主动活塞[3]、大磁环[5]、薄壁缸筒[7]、复位弹簧[14]和密封圈[6，15，16]组成，所述的主动缸筒[2]的左端设置端盖[1]，在该主动缸筒[2]内设置薄壁缸筒[7]，该端盖[1]的内孔孔径大于薄壁缸筒[7]的外径，在所述的薄壁缸筒[7]的左端面上设置供气口[17]，该薄壁缸筒[7]的右端伸出主动缸筒[2]位于主动缸筒[2]右端面与连接管[12]之间，该主动缸筒[2]的右端、薄壁缸筒[7]的右端和连接管[12]左端面贴合密封且固定连接；在薄壁缸筒[7]外壁上依次设置主动活塞[3]、复位弹簧[14]，该主动活塞[3]内壁上设置的环形凹槽与薄壁缸筒[7]外壁之间设置大磁环[5]，所述的主动活塞[3]与端盖[1]、薄壁缸筒[7]和主动缸筒[2]之间的腔室为主动缸左腔室，该主动活塞[3]与薄壁缸筒[7]和主动缸筒[2]右端之间的腔室为主动缸右腔室，所述的主动活塞[3]的内、外壁与薄壁缸筒[7]、主动缸筒[2]之间分别设置使主动缸左、右腔室之间密封的密封圈[6，15，16]，并在位于主动缸右腔室的主动缸筒[2]上设置真空反馈口[19]；所述的从动缸由从动活塞[8]、小磁环[4]、针阀托架[9]、针阀[13]和喷嘴[10]的左侧阶梯端面组成，中间设置成通孔的从动活塞[8]设置在所述的薄壁缸筒[7]内，该薄壁缸筒[7]的内壁被从动活塞[8]分隔成从动缸的左、右两个腔室，并在从动活塞[8]上设置平衡从动缸左、右两个腔室压力的平衡气孔[21]；该从动活塞[8]外壁上设置的环形凹槽与薄壁缸筒[7]内壁之间设置小磁环[4]，该小磁环[4]与大磁环[5]为磁极性相反的高磁性磁环；该从动活塞[8]的右端内孔固定连接设置有气流孔的针阀托架[9]的一端，该针阀托架[9]固定连接针阀[13]，该针阀[13]前端为圆锥面，所述的针阀[13]的锥面最大直径不大于喷嘴[10]喉部的直径，该针阀[13]、从动活塞[8]、针阀托架[9]、喷嘴[10]和接收管[11]在同一轴心线上；可在喷嘴[10]的导向孔[22]中作自由相对运动的针阀托架[9]另一端的外径与该喷嘴[10]的导向孔[22]内径为间隙配合；所述的薄壁缸筒[7]的供气口[17]、从动活塞[8]的中间通孔、针阀托架[9]的气流孔、喷嘴[10]和接收管[11]构成气流通道。

2、根据权利要求1所述的流量自调式射流真空发生器，其特征在于：喷嘴[10]与薄壁缸筒[7]的接触面处设置调整针阀[13]的锥形端部与喷嘴[10]喉部左端面之间初始相对位置的调整垫片[23]。

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