活塞式气动真空发生器的节能控制研究

为了减少真空吸盘吸取工件后在真空维护阶段活塞式气动真空发生器的空气消耗，提出了三种节能控制电路进行对比试验。结果表明，分步流量控制方法具有明显的节能效果，适应范围广。为此，研究了供应流量，运行条件​​参数和结构参数之间的深入关系。基于此，设计了由真空压差致动的阶梯式流量控制阀。测试结果表明，与同等水平的喷射真空发生器相比，改进后的活塞式真空发生器不仅可以快速达到要求的真空度，而且在60s的工作时间内可将燃气消耗量降低约71％，实现了节能。气动真空抽吸技术已越来越广泛地应用于工业自动化的各个领域。它主要用于抽吸易碎且难以固定的工件以完成处理，夹紧或包装。目前，常用的气动真空元件是喷射真空发生器。在真空抽吸过程中，系统的响应过程可以分为真空产生阶段和真空维持阶段。通常，真空维护阶段的工作时间相对较长。当使用喷射真空发生器产生真空时，如果要保持一定程度的真空，则必须进行恒定的定量气体供应。在一定规模的气动控制系统中，真空发生器的数量通常是可观的，并且能量消耗也很大。因此，减少真空维持阶段的空气消耗，实现气动负压吸引技术的节能具有重要的研究意义和经济价值。在此应用背景下，提出了一种新型的节能双活塞式小型真空发生器技术方案。该技术解决方案使用压缩空气来驱动活塞移动，并通过真空室中的部分体积膨胀产生真空。尽管它与普通的往复活塞式真空泵相似，但在驱动方法和结构上有很大的不同。活塞式气动真空发生器体积小，结构简单，由气压驱动，可在本地用作独立的气动真空发生元件。 1.活塞式气动真空发生器的工作原理和性能性能活塞式真空发生器的整体结构是基于体积膨胀产生真空的原理设计的。工作时，气源气体通过进气换向阀进入驱动腔Ograve，推动活塞组件向左移动，驱动腔Ntilde，介质气体通过进气换向阀排放到大气中，同时，真空腔Ograve扩大了体积，在真空口形成一定的真空，真空室Ntilde被压缩并通过止回阀排出。当活塞移至冲程末尾时，进气门和排气门的反向触发，活塞开始向右移动。此时，真空室Ntilde连接到真空端口并继续产生一定的真空。当活塞移动到冲程的另一端时，换向阀再次被触发，并且重复该循环，并且在真空口处连续产生一定的真空。活塞式真空发生器样机的初步实验研究表明，极限真空度为93kPa，略高于同类喷射式91kPa的水平，当供给流量为50L / min时，真空度为1L真空容器为80kPa。响应时间为3.70s，比相同水平的喷射器4.80s低约22.9％。低供气压力为0.21MPa，低于相同水平的喷射型0.4〜0.5MPa。主要性能指标优于同等水平喷嘴类型。真空。 2.真空维护阶段节能控制的实验研究2.1。供给压力切换控制活塞真空发生器的真空响应速度和供给流量随着供给压力的增加而增加。因此，在真空产生阶段，为了减少真空响应时间，系统可以在较高的供应压力下工作，而在吸盘安全地吸住工件之后的真空维护阶段，可以适当降低供应压力减少供应流量并实现真空维护该阶段的目的是减少空气消耗。是当高压为0.30MPa且低压为0.21MPa且设定的切换真空度为80kPa时系统的响应特性。当供应压力切换到0.21 MPa的低压时，系统真空继续缓慢上升。此时，平均供给流量从0.30 MPa时的约80 L / min降低到约54 L / min。因此，整个工作过程可以减少一定量。耗气量。 2.2。间歇供应控制在实际应用中，通常在达到系统极限真空时不执行抽吸和其他操作，而要达到极限真空的63％〜95％的范围。另一方面，活塞式真空发生器的真空室与要泵送的容器或连接管相对紧密地密封，而不是当喷射型真空发生器的入口的真空度迅速下降到0时。供气停止。因此，如果系统中没有泄漏，则当真空吸盘达到一定真空度时，即使停止空气供应，也可以将真空度保持在一定范围内，而不是立即下降。由于泄漏，吸盘的真空度会随着时间逐渐降低，下降率与泄漏流量有关。因此，可以根据实际应用合理设定真空度的上限和下限。当真空度升高到上限值以上时，将提供一个信号以切断气体供应。当真空度低于下限值时，发出信号以恢复空气供应。通过以这种方式间歇地供应，可以将吸盘的真空度始终控制在设定范围内，并且还可以减少一定量的空气消耗。系统有一定的泄漏流量，供给压力为0.21MPa，设定的真空范围为75〜85kPa，系统在间歇供给控制下的响应特性。从图3可以看出，供应流量的占空比与系统设定的真空范围和泄漏流量有关，这直接影响真空维护阶段的气体消耗量。特别是当泄漏流量很小时，间歇气体供应方法的优点可以得到更多体现。在达到设定的真空度s *次后，可以减少供应次数，并且在过程操作完成之前不需要进一步的气体供应。除了真空吸盘操作要求外，真空维护阶段的气体消耗也大大减少。 2.3。分级流量控制由于活塞式真空发生器的抽气过程具有一定程度的密封性，因此在真空维持阶段，可通过节流方法适当减少供应流量，以降低活塞的往复速度，并且仅系统必须泵送。流量足以弥补泄漏的流量并保持一定的真空度。通过实验研究，可以将活塞式真空发生器的供应流量z *降至10〜12L / min。如果低于该流速，则活塞倾向于/爬行0或/停留0，并且无法继续正常工作。该系统的响应特性是，当真空度达到80 kPa时，供给压力为0.25 MPa，供给流量受到节流。当系统达到设定的真空度时，供气流量会逐步降低，降幅较大，而真空度则继续提高到较大的z *值。该控制方法对于使用真空吸盘长时间抽吸和运输工件的过程是有利的。有效减少工作过程中的总耗气量。 3.阶梯式流量控制阀的节能测试在前面的阶梯式流量控制测试电路中，通过真空压力开关信号来调节供应流量。订单中为了减少系统组成的成本，设计了一种真空压差致动的阶梯式流量控制阀。 。当系统真空度达到一定值时，上下弹性膜片之间的压力差将克服弹簧的预紧力，驱动阀芯向下移动，并调节供给流量。这不仅满足了活塞真空发生器在真空产生阶段的快速响应。这些要求达到了减少真空维持阶段的气体消耗的目的，反复进行反复设计，调整了阶梯式流量控制阀和活塞式真空发生器的结构，z *最终获得了活塞式真空发生器的原型原型。带阶梯式流量控制阀。结构图活塞真空发生器的原型是活塞真空发生器。在0.21 MPa的供气压力下测量1L真空容器的真空响应过程和系统供气流量的变化。受控真空度设置为80kPa。当真空度超过设定值时，流量控制阀开始工作，并且供给流量从大约56L / min的较大z *值下降至大约12L / min，而真空度则持续上升，并且在z *达到约91kPa的稳定值之后。试验结果表明，该阶梯式流量控制阀可以在不同的真空响应阶段控制系统的供气量，特别是在真空维持阶段，供气量大大减少，同一水平的射流真空发生器必须在50L左右。 / min处于原始供应流量。在此条件下可以保持相同的真空度，这大大减少了使用过程中活塞真空发生器的空气消耗。假设使用真空吸盘吸取并输送工件60s，真空度达到80kPa，就可以满足工作要求。通过在相同的50L / min的供气流量下进行测试比较，活塞真空发生器不仅可以快速产生并保持一定的真空度。程度，与同级别的喷射真空发生器相比，在工作过程中减少了约71％的气体消耗，实现了节能。 4.结论（1）供气压力切换控制，间歇性供气控制和分级流量控制的实验比较表明，分级流量控制具有广泛的应用范围，节能效果显着，适合于节能。在真空维护阶段使用活塞式真空发生器。控制。 （2）获得了真空维持阶段活塞式真空发生器的供气流量，工况参数和结构参数之间的关系，并通过实验验证，为进一步设计步进式流量控制阀提供了理论依据。 （3）设计了一种集成在活塞式真空发生器中的真空差压致动步进式流量控制阀，以解决活塞式真空发生器在真空产生阶段的快速响应与真空维持阶段的低气体消耗之间的矛盾。相同水平的喷射式真空发生器可在60秒钟的工作时间内将空气消耗量减少约71％，以实现节能。