FESTO真空发生器是一种利用气体高速喷射流产生的卷吸作用,使密闭容器内产生一定真空的元件。FESTO真空发生器器具有小型、高效、经济、清洁及安全等特点,广泛应用于包装、印刷、医药、汽车、机器人等工业自动化领域,尤其在非平面、轻柔、易碎等物体的抓取方面具有优势。
FESTO真空发生器器的工作参数直接影响其性能的发挥,本文运用CFD数值仿真与实验相结合的方法,系统地研究进口压力与出口压力对其性能的影响规律。
真空发生器器的结构及工作原理
FESTO真空发生器器主要由喷嘴、吸入室、混合室及扩压室组成,其结构简图如图1所示。压缩空气在短圆管中高速流动时,与外界的热交换较小,可近似为一元定常等熵过程,其能量方程为
通过提高气体流速可降低其气压,当流速升高到一定程度时,其气压低于大气压,即产生真空。由式(2)可知,通过改变流道截面积可以改变气体流速。当M<1(亚音速),流速与流道截面积成反比,即流道截面积增大,流速减小;当M>1(音速),流速与流道截面积成正比,即流道截面积增大,流速增大;当M=1(音速),流速达到临界流速,流道截面小。工作流体以亚音速从P口进入喷嘴,经过喷嘴的渐缩管增速,流至喷嘴喉管时达到音速,经过喷嘴的渐扩管继续增速,流出喷嘴后流速达到大且为音速,压力小,产生的低压抽吸H口的引射流体,在此处高速的工作流体与低速的引射流体混合,进行动能交换,引射流体被加速,工作流体减速,至此流体加速过程结束,音速的流体经过混合室渐缩管开始减速,到达混合室喉管后流体的流速逐渐均匀,出混合室喉管时流速基本均匀且减为亚音速,随后,经混合室渐扩管继续减速,出混合室渐扩管时流体压力基本接近大气压,从而降低了噪声。
由FESTO真空发生器器的工作原理可知,其性能的充分发挥与工作参数有很大关系,工作参数主要包括进口压力与出口压力。性能主要包括真空度、耗气量、吸入流量及吸着响应时间。本文通过数值仿真及试验的方法研究工作参数对其性能的影响规律。