CN110206768B - 一种二段式真空产生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二段式真空产生器，包括真空供气气路与真空破坏气路，真空供气气路上依次设有真空度控制电磁阀、拉瓦尔喷管、第一段扩张管、第二段扩张管，真空度控制电磁阀设于进气口与拉瓦尔喷管之间，拉瓦尔喷管、第一段扩张管、第二段扩张管同轴设置且依次连接；拉瓦尔喷管与第一段扩张管连接处设有第一真空负压腔，第一段扩张管与第二段扩张管连接处设有第二真空负压腔，第一真空负压腔、第二真空负压腔、真空破坏气路均与真空吸入气路连接，真空吸入气路上设有真空入口。本发明缩短真空产生与破坏的反应时间，同时增加了真空度调节阀和破坏流量调节阀，使真空产生器的真空度和破坏流量可以根据实际需求进行灵活调节，适用性更广。

Description

一种二段式真空产生器

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，尤其是利用空气动力实现的工业自动化技术领域，具体涉及一种二段式真空产生器。

背景技术

目前，在塑料产品的生产流水线上抓取制品的过程中，很大一部分生产流水线采用取出机代替了人力劳动，而每台取出机需配备最少1台真空产生器，面对产品多样性的增加，生产效率的要求日益提高，同时要求产品取放周期进一步缩短，而现有的真空产生器没有高效的真空度调节和破坏流量调节功能、吸入流量较低，其在复杂的工业生产环境中具有一定的局限性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种二段式真空产生器，其采用两个真空负压腔来增加吸入总流量，从而缩短真空度达到需求真空度的反应时间，以此缩短产品取放周期；同时增加了真空度调节阀和破坏流量调节阀，使真空产生器的真空度和破坏流量可以根据实际需求进行调节，调节灵活，增强了本发明对产品多样性的适应性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种二段式真空产生器，包括壳体以及依次设置在所述壳体内的进气口、真空供气气路，所述进气口、所述真空供气气路分别贯穿所述壳体，所述真空供气气路上设有真空吸入气路，所述真空供气气路上依次设有真空度控制电磁阀、拉瓦尔喷管、第一段扩张管、第二段扩张管，所述真空度控制电磁阀一端连接所述进气口、另一端连接所述拉瓦尔喷管的进气端，所述拉瓦尔喷管、所述第一段扩张管、所述第二段扩张管依次同轴设置，所述拉瓦尔喷管的出气端伸入所述第一段扩张管的进气端内，所述拉瓦尔喷管的外壁沿气路方向设有依次降低的第一台阶与第二台阶，所述第一段扩张管的进气端与所述拉瓦尔喷管的外壁上所述第一台阶密闭连接，所述拉瓦尔喷管的出气端与所述第一段扩张管的进气端之间的间隙形成第一真空负压腔，所述第一段扩张管的进气端设有第一通孔，所述第一通孔导通所述第一真空负压腔与所述真空吸入气路；所述第一段扩张管的出气端伸入所述第二段扩张管的进气端内，所述第一段扩张管的出气端的外壁沿气路方向设有依次降低的第三台阶与第四台阶，所述第二段扩张管的进气端与所述第一段扩张管的外壁上所述第三台阶密闭连接，所述第一段扩张管的出气端与所述第二段扩张管的进气端之间的间隙形成第二真空负压腔，所述第二段扩张管的进气端设有第二通孔，所述第二通孔导通所述第二真空负压腔与所述真空吸入气路；所述壳体上设有气孔，所述第二段扩张管的出气端与所述壳体的气孔配合。所述真空吸入气路上设有真空入口。

本发明采用两个真空负压腔来增加空气吸入总流量，吸入总流量等于两个真空负压腔的吸入流量之和，可显著提升真空产生器的吸入流量，从而缩短真空度达到需求真空度的反应时间，以此缩短产品取放周期；同时增加了真空度控制电磁阀，使真空产生器的真空度可以根据实际需求进行调节，调节灵活，增强了本发明对产品多样性的适应性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述第一段扩张管通过第一固定座安装在所述壳体内的内部结构件上，所述第一段扩张管的外壁、所述第一固定座、所述内部结构件相互配合形成密闭空腔，所述密闭空腔导通所述第一真空负压腔与所述真空吸入气路。

优选地，所述第二段扩张管通过第二固定座安装在所述壳体内的内部结构件上，所述第二段扩张管的外壁、所述第二固定座、所述内部结构件相互配合形成密闭空腔，所述密闭空腔导通所述第二真空负压腔与所述真空吸入气路。

优选地，所述第一段扩张管的进气端的内壁、所述第二段扩张管的进气端的内壁均呈渐缩状，所述第二段扩张管的出气端的内壁呈渐扩状。根据拉瓦尔喷管原理，气体运动遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流不断加速。当到达窄喉时，流速可能已经超过了音速，而跨音速的流体在运动时却不再遵循“截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。在第一段扩张管的进气端、所述第二段扩张管的进气端，压缩空气分别各进行一次加速，若是压缩空气流经第二段扩张管的出气端时流速超过音速，则其在第二段扩张管的出气端再一次加速，第一段扩张管与第二段扩张管形状的设计实际上起到了一个"流速增大器"的作用。再根据文丘里原理，将第一真空负压腔与第二真空负压腔的空气吸入第一段扩张管以及第二段扩张管中，在第一真空负压腔与第二真空负压腔形成负压，负压越大，真空度越高。

优选地，所述拉瓦尔喷管的出气端管径小于所述第一段扩张管的进气端管径，所述第一段扩张管的出气端管径小于所述第二段扩张管的进气端管径。此方案使压缩空气流经拉瓦尔喷管、第一段扩张管、第二段扩张管时尽量减少阻力，同时也利于将第一真空负压腔与第二真空负压腔的空气吸出，与压缩空气一起排出真空产生器。

优选地，所述真空供气气路上还设有真空调节用节流阀，所述真空调节用节流阀设置于所述真空度控制电磁阀与所述拉瓦尔喷管之间。真空调节用节流阀在真空度控制电磁阀接通时，可对压缩气体的流量进行调节，从而平缓地调节真空度。

优选地，所述第二真空负压腔与所述真空吸入气路之间还设有气体防逆流装置，所述气体防逆流装置只允许气体从所述真空吸入气路流向所述第二真空负压腔。气体防逆流装置允许气体进行单向运动，防止空气从第一扩张管与第二扩张管的连接处流向真空吸入气路，使真空度下降，造成真空度达不到所需真空度。

优选地，该真空产生器还包括真空破坏气路，所述真空破坏气路一端连接所述进气口、另一端连接所述真空吸入气路，所述真空破坏气路上设有破坏流量控制电磁阀，所述破坏流量控制电磁阀一端连接所述进气口、其另一端连接所述真空吸入气路。当不再需要真空或者真空出口需要吹出气体时，可控制破坏流量控制电磁阀接通真空破坏气路，压缩空气通过真空破坏气路进入真空吸入气路，从而迅速对真空度进行破坏。

优选地，所述真空破坏气路还包括破坏流量调节用节流阀，所述破坏流量调节用节流阀设置于所述进气口与所述破坏流量控制电磁阀之间。破坏流量调节用节流阀用于在破坏流量控制电磁阀接通时，对通过真空破坏气路进入真空吸入气路的压缩空气流量进行调节，从而对真空度破坏速度或者真空出口吹出气体流速进行调节。

优选地，所述第二段扩张管外嵌套设有消音器，所述第二段扩张管的出气端伸入所述消音器，所述消音器一端与所述壳体固定连接，所述消音器另一端密封；所述消音器侧壁设有多个气孔。消音器阻止压缩空气的声音传播而允许气流通过，消除空气动力性噪声，使频谱中的可听声成分明显降低，从而减少对人的干扰和伤害。

本发明的有益效果是：本发明的一种二段式真空产生器采用两个真空负压腔来增加空气吸入总流量，吸入总流量等于两个真空负压腔的吸入流量之和，可显著提升真空产生器的吸入流量，从而缩短真空达到需求真空度的反应时间，以此缩短产品取放周期；同时增加了真空度调节阀和破坏流量调节阀，使真空产生器的真空度和破坏流量可以根据实际需求进行调节，调节灵活，增强了本发明对产品多样性的适应性。

附图说明

图1为本发明外观示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明拉瓦尔喷管、第一段扩张管、第二段扩张管细节示意图；

图4为本发明真空产生状态示意图；

图5为本发明真空破坏状态示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、进气口，2、真空供气气路，3、真空破坏气路，4、真空度控制电磁阀，5、破坏流量控制电磁阀，6、拉瓦尔喷管，7、第一段扩张管，701、第一通孔，702、第一固定座，8、第二段扩张管，801、第二通孔，802、第二固定座，9、消音器，10、第一段真空负压腔，11、第二段真空负压腔，12、第一段真空气路，13、第二段真空气路，14、真空吸入气路，15、真空调节用节流阀，16、破坏流量调节用节流阀，17、气体防逆流装置，18、挡板，19、壳体，20、真空入口，21、真空吸盘，22、真空表。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1～3所示，一种二段式真空产生器，包括壳体19以及依次设置在所述壳体19内的进气口1、真空供气气路2，所述进气口1、所述真空供气气路2分别贯穿所述壳体19，所述真空供气气路2上设有真空吸入气路14，所述真空供气气路2上依次设有真空度控制电磁阀4、拉瓦尔喷管6、第一段扩张管7、第二段扩张管8，所述真空度控制电磁阀4采用二位五通双控电磁阀，所述真空度控制电磁阀4一端连接所述进气口1、另一端连接所述拉瓦尔喷管6的进气端，所述拉瓦尔喷管6、所述第一段扩张管7、所述第二段扩张管8依次同轴设置，所述拉瓦尔喷管6的出气端伸入所述第一段扩张管7的进气端内，所述拉瓦尔喷管6的外壁沿气路方向设有依次降低的第一台阶与第二台阶，所述第一段扩张管7的进气端与所述拉瓦尔喷管6的外壁上第一台阶密闭连接，所述拉瓦尔喷管6的出气端与所述第一段扩张管7的进气端之间的间隙形成第一真空负压腔10，所述第一段扩张管7的进气端设有第一通孔701，所述第一通孔701导通所述第一真空负压腔10与所述真空吸入气路14；所述第一段扩张管7的出气端伸入所述第二段扩张管8的进气端内，所述第一段扩张管7的出气端的外壁沿气路方向设有依次降低的第三台阶与第四台阶，所述第二段扩张管8的进气端与所述第一段扩张管7的外壁上第三台阶密闭连接，所述第一段扩张管7的出气端与所述第二段扩张管8的进气端之间的间隙形成第二真空负压腔11，所述第二段扩张管8的进气端设有第二通孔801，所述第二通孔801导通所述第二真空负压腔11与所述真空吸入气路14；所述壳体19上设有气孔，所述第二段扩张管8的出气端与所述壳体19的气孔配合。所述真空吸入气路14上设有真空入口20。所述真空入口20上设有真空吸盘21以及真空表22，真空吸盘21用于吸取待取走的工件，真空表22用于即时监控真空度。

本实施例采用两个真空负压腔来增加空气吸入总流量，吸入总流量等于两个真空负压腔的吸入流量之和，可显著提升真空产生器的吸入流量，从而缩短真空达到需求真空度的反应时间，以此缩短产品取放周期；同时增加了真空度控制电磁阀4，使真空产生器的真空度可以根据实际需求进行调节，调节灵活，增强了本发明对产品多样性的适应性。

在上述技术方案的基础上，本实施例还可以做如下改进。

如图3所示，所述第一段扩张管7通过第一固定座702安装在所述壳体19内的内部结构件上，所述第一段扩张管7的外壁、所述第一固定座702、所述内部结构件相互配合形成密闭空腔，所述密闭空腔一端通过第一通孔701连通第一真空负压腔10，所述密闭空腔另一端通过第一段真空气路12连通真空吸入气路14，所以实际上所述密闭空腔导通了所述第一真空负压腔10与所述真空吸入气路14。

如图3所示，同理，所述第二段扩张管8通过第二固定座802安装在所述壳体19内的内部结构件上，所述第二段扩张管8的外壁、所述第二固定座802、所述内部结构件相互配合也形成密闭空腔，所述密闭空腔通过连通第二通孔801与第二段真空气路13，导通了所述第二真空负压腔11与所述真空吸入气路14。

本实施例中，所述第一段扩张管7的进气端的内壁、所述第二段扩张管8的进气端的内壁均呈渐缩状，所述第二段扩张管8的出气端的内壁呈渐扩状。根据拉瓦尔喷管原理，气体运动遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流不断加速。当到达窄喉时，流速可能已经超过了音速，而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。在第一段扩张管7的进气端、所述第二段扩张管8的进气端，压缩空气分别各进行一次加速，若是压缩空气流经第二段扩张管8的出气端时流速超过音速，则其在第二段扩张管8的出气端再一次加速，第一段扩张管7与第二段扩张管8形状的设计实际上起到了一个"流速增大器"的作用。再根据文丘里原理，将第一真空负压腔10与第二真空负压腔11的空气吸入第一段扩张管7以及第二段扩张管8中，在第一真空负压腔10与第二真空负压腔11形成负压，负压越大，真空度越高。

本实施例中，所述拉瓦尔喷管6的出气端管径小于所述第一段扩张管7的进气端管径，所述第一段扩张管7的出气端管径小于所述第二段扩张管8的进气端管径。此方案使压缩空气流经拉瓦尔喷管6、第一段扩张管7、第二段扩张管8时尽量减少阻力，同时也利于将第一真空负压腔10与第二真空负压腔11的空气吸出，与压缩空气一起排出真空产生器。

本实施例中，所述真空供气气路2上还设有真空调节用节流阀15，所述真空调节用节流阀15设置于所述真空度控制电磁阀4与所述拉瓦尔喷管6之间。真空调节用节流阀15在真空度控制电磁阀4接通时，可对压缩气体的流量进行调节，从而平缓地调节真空度。

本实施例中，所述第二真空负压腔11与所述真空吸入气路14之间还设有气体防逆流装置17，本实施例中所述气体防逆流装置17安装在第二段真空气路13上。所述气体防逆流装置17只允许气体从所述真空吸入气路14流向所述第二真空负压腔11。气体防逆流装置17允许气体进行单向运动，防止空气从第一扩张管7与第二扩张管8的连接处流向真空吸入气路14，使真空度下降，造成真空度达不到所需真空度。

本实施例中，该真空产生器还包括真空破坏气路3，所述真空破坏气路3一端连接所述进气口1、另一端连接所述真空吸入气路14，所述真空破坏气路3上设有破坏流量控制电磁阀5，破坏流量控制电磁阀5采用二位五通双控电磁阀，所述破坏流量控制电磁阀5一端连接所述进气口1、其另一端连接所述真空吸入气路14。当不再需要真空或者真空出口需要吹出气体时，可控制破坏流量控制电磁阀5接通真空破坏气路3，压缩空气通过真空破坏气路3进入真空吸入气路14，从而迅速对真空度进行破坏。

本实施例中，所述真空破坏气路3还包括破坏流量调节用节流阀16，所述破坏流量调节用节流阀16设置于所述进气口1与所述破坏流量控制电磁阀5之间。破坏流量调节用节流阀16用于在破坏流量控制电磁阀5接通时，对通过真空破坏气路3进入真空吸入气路14的压缩空气流量进行调节，从而对真空度破坏速度或者真空出口吹出气体流速进行调节。

本实施例中，所述第二段扩张管8外嵌套设有消音器9，所述第二段扩张管8的出气端伸入所述消音器9，所述消音器9一端与所述壳体19固定连接，所述壳体19上设有与所述消音器9垂直设置的挡板18，所述消音器9另一端与挡板18密闭连接；所述消音器9侧壁设有多个气孔，所述第二段扩张管8的出气端流出的气体经过所述消音器9上的气孔排出本发明的真空产生器。消音器9阻止压缩空气的声音传播而允许气流通过，消除空气动力性噪声，使频谱中的可听声成分明显降低，从而减少对人的干扰和伤害。

工作原理：

如图4所示为真空产生状态示意图，即产生真空时的状态，适用于真空吸盘21抓取工件时。当需要产生真空度时，真空度控制电磁阀4接通真空供气气路2，同时破坏流量控制电磁阀5关闭，压缩气体从进气口1进入，依次流经真空度控制电磁阀4、真空调节用节流阀15、拉瓦尔喷管6、第一段扩张管7、第二段扩张管8，然后通过消音器9排出本真空产生器。第一真空负压腔10与第二真空负压腔11的空气被吸走产生负压，逐渐趋向于真空，此处负压对真空吸入气路14产生吸力，从而对真空吸盘21产生吸力，真空吸盘21接触到工件时，此吸力将工件吸取。真空调节用节流阀15可对压缩空气流量进行调节，从而调节真空度。面对不同的工件时，如果需要不同的吸力可通过调节真空调节用节流阀15，以减少压缩空气进入拉瓦尔喷管6的方式降低真空度，从而减小真空吸盘21的吸力，来达到适应不同工况的目的。

如图5所示为真空破坏状态示意图，即破坏已经产生的真空度时的状态，适用于真空吸盘21放下工件时，尤其是需要快速地放下工件时，以及工件需要采用吹气方式来冷却且吹气速度需要控制等情况也即是已有真空度需要被快速破坏、破坏气体流速需要调节的情况，此种情况适用于高效率运转的生产流水线。当真空吸盘21放下工件时，破坏流量控制电磁阀5接通真空破坏气路3，同时真空度控制电磁阀4关闭，真空供气气路2关闭，压缩空气依次流经破坏流量调节用节流阀16、破坏流量控制电磁阀5、真空吸入气路14，从而抵消真空吸入气路14内的负压，降低真空度，从而减小真空吸盘21的吸力，使真空吸盘21吸取的工件脱落。破坏流量调节用节流阀16可用于调节压缩空气进入真空吸入气路14的流量从而调节降低真空度的速度。

本实施例的一种二段式真空产生器采用两个真空负压腔来增加空气吸入总流量，吸入总流量等于两个真空负压腔的吸入流量之和，可显著提升真空产生器的吸入流量，从而缩短真空达到需求真空度的反应时间，以此缩短产品取放周期；同时增加了真空度调节阀和破坏流量调节阀，使真空产生器的真空度和破坏流量可以根据实际需求对真空度进行调节，从而实现吸取与放下工件的目的，调节灵活，增强了本发明对产品多样性的适应性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种二段式真空产生器，包括壳体(19)以及依次设置在所述壳体(19)内的进气口(1)、真空供气气路(2)，所述进气口(1)、所述真空供气气路(2)分别贯穿所述壳体(19)，所述真空供气气路(2)上设有真空吸入气路(14)，其特征在于，所述真空供气气路(2)上依次设有真空度控制电磁阀(4)、拉瓦尔喷管(6)、第一段扩张管(7)、第二段扩张管(8)，所述真空度控制电磁阀(4)为二位五通双控电磁阀，所述真空度控制电磁阀(4)一端连接所述进气口(1)、另一端连接所述拉瓦尔喷管(6)的进气端，所述拉瓦尔喷管(6)、所述第一段扩张管(7)、所述第二段扩张管(8)同轴依次设置，所述拉瓦尔喷管(6)的出气端伸入所述第一段扩张管(7)的进气端内，所述拉瓦尔喷管(6)的外壁沿气路方向设有依次降低的第一台阶与第二台阶，所述第一段扩张管(7)的进气端与所述拉瓦尔喷管(6)的外壁上所述第一台阶密闭连接，所述拉瓦尔喷管(6)的出气端与所述第一段扩张管(7)的进气端之间的间隙形成第一真空负压腔(10)，所述第一段扩张管(7)的进气端设有第一通孔(701)，所述第一通孔(701)导通所述第一真空负压腔(10)与所述真空吸入气路(14)；所述第一段扩张管(7)的出气端伸入所述第二段扩张管(8)的进气端内，所述第一段扩张管(7)的出气端的外壁沿气路方向设有依次降低的第三台阶与第四台阶，所述第二段扩张管(8)的进气端与所述第一段扩张管(7)的外壁上所述第三台阶密闭连接，所述第一段扩张管(7)的出气端与所述第二段扩张管(8)的进气端之间的间隙形成第二真空负压腔(11)，所述第二段扩张管(8)的进气端设有第二通孔(801)，所述第二通孔(801)导通所述第二真空负压腔(11)与所述真空吸入气路(14)；所述第一段扩张管(7)通过第一固定座(702)安装在所述壳体(19)内的内部结构件上，所述第一段扩张管(7)的外壁、所述第一固定座(702)、所述内部结构件相互配合形成密闭空腔，所述密闭空腔导通所述第一真空负压腔(10)与所述真空吸入气路(14)；所述壳体(19)上设有气孔，所述第二段扩张管(8)的出气端与所述壳体(19)的气孔配合。

2.根据权利要求1所述一种二段式真空产生器，其特征在于，所述第二段扩张管(8)通过第二固定座(802)安装在所述壳体(19)内的内部结构件上，所述第二段扩张管(8)的外壁、所述第二固定座(802)、所述内部结构件相互配合形成密闭空腔，所述密闭空腔导通所述第二真空负压腔(11)与所述真空吸入气路(14)。

3.根据权利要求1所述一种二段式真空产生器，其特征在于，所述第一段扩张管(7)的进气端的内壁、所述第二段扩张管(8)的进气端的内壁均呈渐缩状，所述第二段扩张管(8)的出气端的内壁呈渐扩状。

4.根据权利要求3所述一种二段式真空产生器，其特征在于，所述拉瓦尔喷管(6)的出气端管径小于所述第一段扩张管(7)的进气端管径，所述第一段扩张管(7)的出气端管径小于所述第二段扩张管(8)的进气端管径。

5.根据权利要求1所述一种二段式真空产生器，其特征在于，所述真空供气气路(2)上还设有真空调节用节流阀(15)，所述真空调节用节流阀(15)设置于所述真空度控制电磁阀(4)与所述拉瓦尔喷管(6)之间。

6.根据权利要求1所述一种二段式真空产生器，其特征在于，所述第二真空负压腔(11)与所述真空吸入气路(14)之间还设有气体防逆流装置(17)。

7.根据权利要求1所述一种二段式真空产生器，其特征在于，该真空产生器还包括真空破坏气路(3)，所述真空破坏气路(3)一端连接所述进气口(1)、另一端连接所述真空吸入气路(14)，所述真空破坏气路(3)上设有破坏流量控制电磁阀(5)，所述破坏流量控制电磁阀(5)一端连接所述进气口(1)、其另一端连接所述真空吸入气路(14)。

8.根据权利要求7所述一种二段式真空产生器，其特征在于，所述真空破坏气路(3)还包括破坏流量调节用节流阀(16)，所述破坏流量调节用节流阀(16)设置于所述进气口(1)与所述破坏流量控制电磁阀(5)之间。

9.根据权利要求1所述一种二段式真空产生器，其特征在于，所述第二段扩张管(8)外嵌套设有消音器(9)，所述第二段扩张管(8)的出气端伸入所述消音器(9)，所述消音器(9)一端与所述壳体(19)固定连接，所述消音器(9)另一端密封；所述消音器(9)侧壁设有多个气孔。

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