文丘里管原理

1、真空发生装置（文丘里管）原理真空发生装置即文丘里管的原理文氏管是文丘里管的简称，文丘里效应的原理则是当风吹过阻挡 物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附 作用并导致空气的流动。文氏管的原理其实很简单，它就是把气流由 粗变细，以加快气体流速，使气体在文氏管出口的后侧形成一个“真 空”区。当这个真空区靠近工件时会对工件产生一定的吸附作用。如 图所示Principle of operation of a single-stage ejectorA-压缩空气入口 B-喷嘴C-消音器D-吸附腔入口压缩空气从文丘里管的入口 A进入，少部分通过截面很小的喷管 B排出。随之截面逐渐减小，

2、压缩空气的压强增大，流速也随之变大。 、这时就在D吸附腔的进口内产生一个真空度，致使周围空气被吸入 文氏管内，随着压缩空气一起流进扩散腔内增加气体的流速，之后通 过消音装置减少气流震荡。真空发生器就是利用正压气源产生负压的一种新型，高效，清洁 经济，小型的真空元器件，这使得在有压缩空气的地方，或在一个气动 系统中同时需要正负压的地方获得负压变得十分容易和方便。真空发 生器广泛应用在工业自动化中机械，电子，包装，印刷，塑料及机器人等 领域。真空发生器的传统用途是吸盘配合，进行各种物料的吸附,搬运, 尤其适合于吸附易碎，柔软，薄的非铁，非金属材料或球型物体。在这类 应用中，一个共同特点是所需的抽气

3、量小，真空度要求不高且为间歇工 作。真空发生器的主要性能参数空气消耗量:指从喷管流出的流量qv1。吸入流量：指从吸口吸入的空气流量qv2。当吸入口向大气 敞开时，其吸入流量最大，称为最大吸入流量qv2max.吸入口处压力：记为Pv.当吸入口被完全封闭（如吸盘吸着工 件），即吸入流量为零时，吸入口内的压力最低，记作Pvmin.吸着响应时间：吸着响应时间是表明真空发生器工作性能的 一个重要参数，它是指从换向阀打开到系统回路中达到一个必要的真 空度的时间。影响真空发生器性能的主要因素。真空发生器的性能与喷管的最小直径，收缩和扩散管的形状， 通径及其相应位置和气源压力大小等诸多因素有关。图2为某真空发

4、 生器的吸入口处压力，吸入流量，空气消耗量与供给压力之间的关系 曲线.图中表明，供给压力达到一定值时，吸入口处压力较低，这时吸 入流量达到最大，当供给压力继续增加时，吸入口处压力增加，这时 吸入流量减小。最大吸入流量qv2max的特性分析：较为理想的真空发生器 的qv2max特性,要求在常用供给压力范围内(P01=0.4-0.5MPa)， qv2max处于最大值,且随着P01的变化平缓。吸入口处压力Pv的特性分析：较为理想的真空发生器的Pv 特性,要求在常用供给压力范围内(P01=0.4-0.5MPa)，Pv处于最小 值,且随着Pv1的变化平缓。在吸入口吵完全封闭的条件下，对特定条件下吸入口处

5、压力 Pv与吸入流量之间的关系如图3所示。为获得较为理想的吸入口处 压务与吸入流量的匹配关系，可设计成多级真空发生器串联组合在一 起。扩散管的长度应保证喷管出口的各种波系充分发展，使扩散 管道出口截面上能获得近似的均匀流动。但管道过长。管壁摩擦损失 增大。一般管工为管径的6-10倍较为合理。为了减少能量损失，可 在扩散管直管道的出口加一个扩张角为6-8的扩张段。吸着响应时间与吸附腔的容积有关(包括扩散腔，吸附管道及 吸盘或密闭舱容积等)，吸附表面的泄漏量与所需吸入口处压力的大 小有关。对一定吸入口处压力要求来说，若吸附腔的容积越小，响应 时间越短；若吸入口处压力越高，吸附容积越小，表面泄漏量越

6、小， 则吸着响应时间亦越短；若吸附容积大，且吸着速度要快，则真空发 生器的喷嘴直径应越大。真空发生器在满足使用要求的前提下应减小其耗气量 (L/min)，耗气量与压缩空气的供给压力有关，压力越大，则真空发生 器的耗气量越大。因此在确定吸入口处压力值的大小时要注意系统的 供给压力与耗气量的关系，一般真空发生器所产生的吸入口处压力在 20kPa到10kPa之间。此时供华表压力再增加，吸入口处压力也不会 再降低了，而耗气量却增加了。因此降低吸入口处压力应从控制流速 方面考虑。有时由于工件的形状或材料的影响，很难获得较低的吸入口 处压力，由于从吸盘边缘或通过工件吸入空气，而造成吸入口处压力 升高。在这

7、种情况下，就需要正确选择真空发生器的尺寸，使其能够 补偿泄漏造成的吸入口处压力升高。由于很难知道泄漏时的有效截面 积，可以通过一个简单的试验来确定泄漏造成的吸入口处压力升高。 由于很难知道泄漏时的有效截面积，可以通过一个简单的试验来确定 泄漏量。试验回路由工件，真空发生器，吸盘和真空表组成，由真空 表的显示读数，再查真空发生器的性能曲线，可很容易知道泄漏量的 大小。当考虑泄漏时，真空发生器的特性曲线对正确确定真空发生器非常重要。泄露有时是不可避免的，当有泄漏时确定真空发生器的大 小的方法如下：把名义吸入流量与泄漏流量相加，可查出真空发生器的大小。提高真空发生器吸入流量的方法真空发生器分高真空型

8、和高抽吸流量型，反映在图3上,前者曲线斜率大,后者平坦。在喷管喉部直径一定的情况下，要获得高真空，必然降低抽吸流量，而为获得大吸入流量，必然增加其吸入口处压力。为增大真空发生器吸入流量，可采取设计多级扩大压管方式。三级扩压管式真空发生器，吸入流量增加了两倍半，如采取两个三级扩压管式真空发生器并联，吸入流量将再增加一倍。真空发生器是一种小巧而经济的真空产生元件，应用在有正压气源的地 方,使真空回路极大简化。因此，有利于降低机器的制造成本，有利于提高机器 的可靠性，有利于实现机械的高速化和自动化，具有广阔的应用前景。真空发生器的工作原理真空发生器就是利用正压气源产生负压的一种新型，高效，清洁，经济

9、，小型的真空元器件， 这使得在有压缩空气的地方，或在一个气动系统中同时需要正负压的地方获得负压变得十分 容易和方便。真空发生器广泛应用在工业自动化中机械，电子，包装，印刷，塑料及机器人 等领域。真空发生器的传统用途是吸盘配合，进行各种物料的吸附，搬运，尤其适合于吸附 易碎，柔软，薄的非铁，非金属材料或球型物体。在这类应用中，一个共同特点是所需的抽 气量小，真空度要求不高且为间歇工作。笔者认为对真空发生器的抽吸机理和影响其工作性能因素的分析研究，对正负压气路的设计和选用有着不可忽视的实际意义。1真空发生器的工作原理真空发生器的工作原理是利用喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，产生卷吸流动。

10、 在卷吸作用下，使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走，使吸附腔内的压力降至大气压以 下，形成一定真空度。如图1所示：图1真空发生器工作原理示意图由流体力学可知，对于不可压缩空气气体(气体在低速进，可近似认为是不可压缩空气)的连 续性方程A1v1= A2v2式中A1，A2-管道的截面面积，m2v1，v2-气流流速，m/s由上式可知，截面增大，流速减小；截面减小，流速增大。对于水平管路，按不可压缩空气的伯努里理想能量方程为P1+1/2pv12=P2+1/2pv22式中P1，P2-截面A1，A2处相应的压力，Pav1，v2截面A1， A2处相应的流速，m/sp-空气的密度，kg/m2由上式可知，流速

11、增大，压力降低，当v2v1时，P1P2。当v2增加到一定值，P2将小 于一个大气压务，即产生负压。故可用增大流速来获得负压，产生吸力。按喷管出口马赫数M1(出口流速与当地声速之比)分类，真空发生器可分为亚声速器管型 (M11)。亚声速喷管和声速喷管都是收缩喷管， 而超声速喷管型必须是先收缩后扩张形喷管(即Laval喷嘴)。为了得到最大吸入流量或最高 吸入口处压力，真空发生器都设计成超声速喷管型。2真空发生器的抽吸性能分析2.1真空发生器的主要性能参数空气消耗量：指从喷管流出的流量qvl。吸入流量：指从吸口吸入的空气流量qv2。当吸入口向大气敞开时，其吸入流量最大，称 为最大吸入流量qv2max

12、。吸入口处压力：记为Pv。当吸入口被完全封闭(如吸盘吸着工件)，即吸入流量为零时，吸 入口内的压力最低，记作Pvmin。吸着响应时间：吸着响应时间是表明真空发生器工作性能的一个重要参数，它是指从换向 阀打开到系统回路中达到一个必要的真空度的时间。2.2影响真空发生器性能的主要因素真空发生器的性能与喷管的最小直径，收缩和扩散管的形状，通径及其相应位置和气源压力 大小等诸多因素有关。图2为某真空发生器的吸入口处压力，吸入流量，空气消耗量与供给 压力之间的关系曲线。图中表明，供给压力达到一定值时，吸入口处压力较低，这时吸入流 量达到最大，当供给压力继续增加时，吸入口处压力增加，这时吸入流量减小。最大

13、吸入流量qv2max的特性分析：较为理想的真空发生器的qv2max特性，要求在常用 供给压力范围内(P01=0.4-0.5MPa)，qv2max处于最大值，且随着P01的变化平缓。吸入口处压力Pv的特性分析：较为理想的真空发生器的Pv特性，要求在常用供给压力 范围内(P01=0.4-0.5MPa)，Pv处于最小值，且随着Pvl的变化平缓。在吸入口吵完全封闭的条件下，对特定条件下吸入口处压力Pv与吸入流量之间的关系如 图3所示。为获得较为理想的吸入口处压务与吸入流量的匹配关系，可设计成多级真空发生 器串联组合在一起。扩散管的长度应保证喷管出口的各种波系充分发展，使扩散管道出口截面上能获得近似的

14、均匀流动。但管道过长，管壁摩擦损失增大。一般管工为管径的5-10倍较为合理。为了减 少能量损失，可在扩散管直管道的出口加一个扩张角为6-8 的扩张段。吸着响应时间与吸附腔的容积有关(包括扩散腔，吸附管道及吸盘或密闭舱容积等)，吸附 表面的泄漏量与所需吸入口处压力的大小有关。对一定吸入口处压力要求来说，若吸附腔的 容积越小，响应时间越短；若吸入口处压力越高，吸附容积越小，表面泄漏量越小，则吸着 响应时间亦越短；若吸附容积大，且吸着速度要快，则真空发生器的喷嘴直径应越大。真空发生器在满足使用要求的前提下应减小其耗气量(L/min)，耗气量与压缩空气的供给 压力有关，压力越大，则真空发生器的耗气量越

15、大。因此在确定吸入口处压务值勤的大小时 要注意系统的供给压力与耗气量的关系，一般真空发生器所产生的吸入口处压力在20kPa 到10kPa之间。此时供华表压力再增加，吸入口处压力也不会再降低了，而耗气量却增加了。 因此降低吸入口处压力应从控制流速方面考虑。有时由于工件的形状或材料的影响，很难获得较低的吸入口处压力，由于从吸盘边缘或通 过工件吸入空气，而造成吸入口处压力升高。在这种情况下，就需要正确选择真空发生器的 尺寸，使其能够补偿泄漏造成的吸入口处压力升高。由于很难知道泄漏时的有效截面积，可 以通过一个简单的试验来确定泄漏造成的吸入口处压力升高。由于很难知道泄漏时的有效截 面积，可以通过一个简

16、单的试验来确定泄漏量。试验回路由工件，真空发生器，吸盘和真空 表组成，由真空表的显示读数，再查真空发生器的性能曲线，可很容易知道泄漏量的大小。当考虑泄漏时，真空发生器的特性曲线对正确确定真空发生器非常重要。泄有时是不可避免 的，当有泄漏时确定真空发生器的大小的方法如下：把名义吸入流量与泄漏流量相加，可查 出真空发生器的大小。3提高真空发生器吸入流量的方法3.1真空发生器分高真空型和高抽吸流量型，前者曲线斜率大，后者平坦。在喷管喉部直径 一定的情况下，要获得高真空，必然降低抽吸流量，而为获得大吸入流量，必然增加其吸入 口处压力。3.2为增大真空发生器吸入流量，可采取设计多级扩大压管方式。如采取两个三级扩压管式 真空发生器并联，如图所示，吸入流量将再增加一倍。4结束语4.1真空发生器是一种小巧而经济的真空产生元件，应用在有正压气源的地方，使真空回路 极大简化。因此，有利于降低机器的制造成本，有利于提高机器的可靠性，有利于实现机械 的高速化和自动化，具有广阔的应用前景。4.2系统设计过程中，应综合考虑真空发生器的各种性能参数，选择与系统相匹配的性能指 标。一般较佳的供气供给压力为：0.4-0.5MPa，吸入口处压力一般为：20kPa-10kPa。（end）真空发生器真空性能表：型号项目喷