流量自调式射流真空发生器的研究
|
摘要
射流式真空发生器以其体积小、质量轻、真空度高、价格低、安装方便等优点正日益广泛地应用于工业自动化生产中。但是，目前传统的射流式真空发生器在工作过程中始终以同一较大的气流流通面积供给压缩空气，存在着空气消耗量大的缺点。在能源紧缺的今天，节能研究具有紧迫性和现实意义。为了克服传统射流式真空发生器的缺点，节约能源，研究一种供气量可自动调节的射流式真空发生器具有重要的实际意义和应用价值。
本文研究了一种新型的流量自调式射流真空发生器，通过减少其内部拉瓦尔喷管的气流流通面积来实现减少耗气量。完成的工作主要包括以下几个方面：(1) 在对流量自调式射流真空发生器功能需求分析的基础上，完成了流量自调式射流真空发生器的结构研究；(2) 建立了流量自调式射流真空发生器的理论模型并进行了动态仿真，为试验提供了参考；(3) 对流量自调式射流真空发生器进行了性能测试，并且与传统射流式真空发生器进行了试验对比。
研究表明，与传统的射流式真空发生器相比，流量自调式射流真空发生器在相同工作条件下能减少耗气量，证明了流量自调式射流真空发生器工作原理的可行性。
The vacuum ejector is widely used in industrial automation increasingly because of its unique advantages such as small size, light weight, high vacuum level, low price, convenient installation and so on. However, the compressed air pass the same large area of Laval nozzle in the traditional vacuum ejector all through the working process, so its large shortcoming is high compressed air consumption. There is a lack of energy resource nowadays and it's important to do energy conservation research. Therefore, it's necessary to develop a new kind of vacuum ejector, which can reduce the amount of compressed air in order to save the energy resource.
The research tries to work out a new type vacuum ejector, which can reduce the compressed air consumption by means of reducing the area of Laval nozzle. The main contents in this dissertation are summarized as follows: (1) Doing structure research on the new type vacuum ejector on the basis of functional analyses. (2) Building the theory model of the new type vacuum ejector and simulating according to the model. The simulated results can provide reference for the experiment. (3) Making experiment on the new type vacuum ejector to test its performance and making contrast to the traditional vacuum ejector.
The results indicate that the new type vacuum ejector can reduce the compressed air consumption compared with the traditional vacuum ejector in the same working condition. It proves the feasibility of the working principle used in the new type vacuum ejector.
本文研究了一种新型的流量自调式射流真空发生器，通过减少其内部拉瓦尔喷管的气流流通面积来实现减少耗气量。完成的工作主要包括以下几个方面：(1) 在对流量自调式射流真空发生器功能需求分析的基础上，完成了流量自调式射流真空发生器的结构研究；(2) 建立了流量自调式射流真空发生器的理论模型并进行了动态仿真，为试验提供了参考；(3) 对流量自调式射流真空发生器进行了性能测试，并且与传统射流式真空发生器进行了试验对比。
研究表明，与传统的射流式真空发生器相比，流量自调式射流真空发生器在相同工作条件下能减少耗气量，证明了流量自调式射流真空发生器工作原理的可行性。
The vacuum ejector is widely used in industrial automation increasingly because of its unique advantages such as small size, light weight, high vacuum level, low price, convenient installation and so on. However, the compressed air pass the same large area of Laval nozzle in the traditional vacuum ejector all through the working process, so its large shortcoming is high compressed air consumption. There is a lack of energy resource nowadays and it's important to do energy conservation research. Therefore, it's necessary to develop a new kind of vacuum ejector, which can reduce the amount of compressed air in order to save the energy resource.
The research tries to work out a new type vacuum ejector, which can reduce the compressed air consumption by means of reducing the area of Laval nozzle. The main contents in this dissertation are summarized as follows: (1) Doing structure research on the new type vacuum ejector on the basis of functional analyses. (2) Building the theory model of the new type vacuum ejector and simulating according to the model. The simulated results can provide reference for the experiment. (3) Making experiment on the new type vacuum ejector to test its performance and making contrast to the traditional vacuum ejector.
The results indicate that the new type vacuum ejector can reduce the compressed air consumption compared with the traditional vacuum ejector in the same working condition. It proves the feasibility of the working principle used in the new type vacuum ejector.
引文
1 (德)德泊特，斯托尔著，李宝仁译．气动技术——低成本综合自动化．北京：机械工业出版社，1999
2 陈启复．气动技术现状与展望．液压气动与密封．1992(1)：12-18
3 吴振顺．气压传动与控制．哈尔滨工业大学出版社，1992
4 Schneider R T.Automate With Air.Hydraulics & Pneumatics. 1995,48(5):4
5 周洪．气动技术的新发展．液压气动与密封．1999f5)：2-12
6 赵彤．气动技术的发展及在新领域中的应用．液压气动与密封．2004(2)：1-5
7 梁锦堂．气动技术的应用．机械开发．1998(4)：1-3
8 李小宁．气动技术发展的趋势．机械制造与自动化．2003(2)：1-4
9 SMC(中国)有限公司．现代实用气动技术．北京：机械工业出版社，1998
10 展石生．真空发生器在人造板加工设备中的应用．设备管理与维修．1993(7)：16
11 黎启柏．真空发生器的新应用．机械开发．1994(2)：74-75
12 R.T.Scheider.PLCs,pneumatics,anfvacuum produce high-speed packing.Fluid power in action.2000:31—35
13 李诗龙．真空发生器在包装机械中的应用．包装与食品机械．1999(5)：21-24
14 张永林．散粒料全自动包装机气动系统的研究与设计．液压与气动．2004(4)：33-35
15 陈凡，周继，蒲如平．真空系统的改进设计．液压与气动．2002(10)：42-44
16 徐克林．气动技术基础．重庆：重庆大学出版社，1997
17 Fink.Future trends in vacuum technology applications.International symposium on discharges electrical insulation in vacuum.2002, 35(1) :25-29
18 www.festo.com
19 李军，王祖温，包钢．气动系统节能研究简介．机床与液压．2001(5)：7—8
20 陈晓英．降低气动系统能耗的途径．江西能源．2002(3)：40一41
21 陈晓英．浅谈气动系统的节能设计．能源工程．2002(3)：49—50
22 郑欣荣，张宪等．真空发生器的节能应用研究．真空与低温．2005，11(1)：50-59
23 SMC(中国)有限公司．SMC气动元件产品样本．2002
24 郭维强，蒲如平，韩秀杰，赵午云．真空发生器抽气机理与性能的分析研究．真空．2003(6)：54-56
25 孙军．真空发生器在工业自动化中的应用．制造与工艺．1998(1)：32-33
26 孟繁华．气动技术在自动化中的应用．国防工业出版社，1988
27 李居泽，金晶立．缩短真空吸附动作时间的途径．沈阳工业大学学报．1994(1)：38-42
28 李居泽．缩短冲压机器人手臂动作时间的途径．沈阳工业大学学报．1991(1)：81-91
29 韩建海等．真空发生器的设计与试验研究．机床与液压．1991(3)：35-38
30 时圣勇．射流式真空发生器．液压与气动．1991(2)：35-37
31 樊勇．简易的真空发生器．机械制造与自动化．1995(6)：15
32 Birgenheler D B,Butzbach T L.Designing Steam-jet Vacuum System.Chemical Engineering,1993,100(7):116-121
33 K.Annamalai,K.Visvanathan,V.Sriramulu,K.A.Bhaskaran. Evaluation of the performance of supersonic exhaust diffuser using scaled down models. Experimental Thermal and Fluid Science. 1998(17):217-219
34 K.A Park,Y.M Choi,H.M Choi,T.S Cha,B.H Yoon. The evaluation of critical pressure ratios of sonic nozzles at low Reynolds numbers. Flow Measurement and Instrumentation. 2001 (12):37-41
35 N.Bignell.Using small sonic nozzles as second folw standards.Flow Measurement and Instrumentation.2000(11):329-337
36 陆宏．真空发生器的简易设计及应用．电子工业专用设备．1992(1)：40-42
37 郭庆．射流式真空发生器的设计原理．通信与广播电视．1990(1)：106-110
38 陆鑫盛，周洪．气动自动化系统的优化设计．第1版．上海：上海科学技术文献出版社，1999
39 杨维，杨丽．SolidWorks精彩实例．北京：清华大学出版社，2004
40 吴权威．SolidWorks 2003中文版实务．北京：科学出版社，2004
41 谢红，施炜．用SolidWorks计算机软件进行装配图三维设计．机械设计与制造．2002(1)：35-36
42 国家质量技术监督局．中华人民共和国国家标准—机械制图．中国标准出版社，2001
43 徐灏．机械设计手册(第三卷)．第二版．北京：机械工业出版社，1990
44 朱梅骝．弹性O型圈密封技术概述．自动驾驶仪与红外技术．2000(4)：35-40
45 杨保利，吕敏．密封润滑脂应用性能试验研究．润滑与密封．2000(1)：35-37
46 蔡春源，严汪恺等．机械设计手册3．机械工业出版社，2000
47 宋海林．节流阀的结构特点与调节．技术与应用．2003(11)：33-34
48 李建藩．气压传动系统动力学．华南理工大学出版社，1991
49 徐文灿．真空发生器内的流态及性能分析．液压与气动．1995(5)：8-12
50 童秉钢等．气体动力学．北京：高等教育出版社，1990
51 Narmine H.Aly,Aly Karameldin,M.M. Shamloul. Modelling and simulation of steam jet ejectors. Desalination. 1999(123):1-8
52 B.J.Huang,J.M.Chang,C.P.Wang,V.A.Petrenko. A 1-D analysis of ejector performance. International Journal of Refrigeration. 1999(22):354-364
53 [美]H．W．LIEPMANN著，时爱民等译．气动动力学基础．北京：机械工业出版社，1982
54 Zucrow．M．J．气体动力学．北京：国防工业出版社，1984
55 [日]岩本顺二朗著，何卓烈译．可压缩流体力学．西安交通大学出版社，1985
56 时爱民，苏铭德等．气体动力学基础．北京：科学出版社，1998
57 [美]G．伊曼纽尔著，周其兴等译．气体动力学的理论与应用．宇航出版社，1992
58 王洁，陈先惠．同轴式电液比例流量阀动态特性．沈阳工业大学学报．2000，22(3)：181-183
59 周忆，朱明君，石崇辉，唐中一．气控液压换向阀设计参数的优化及动态模型的建立．机床与液压．2000(3)：48-50
60 日本液压气动协会．液压气动手册．北京：机械工业出版社，1984
61 摩擦是什么?．http://www.ephyst.com/wlsl/files/mcssm.html
62 杨清海，河合素直，曾祥荣．气动位置伺服系统的高精度控制．液压与气动．1994(6)：11-14
63 张平等．MATLAB基础与应用简明教程．北京：北京航空航天大学出版社，2003
64 张志涌，徐彦琴．MATLAB教程．北京：北京航空航天大学出版社，2001
2 陈启复．气动技术现状与展望．液压气动与密封．1992(1)：12-18
3 吴振顺．气压传动与控制．哈尔滨工业大学出版社，1992
4 Schneider R T.Automate With Air.Hydraulics & Pneumatics. 1995,48(5):4
5 周洪．气动技术的新发展．液压气动与密封．1999f5)：2-12
6 赵彤．气动技术的发展及在新领域中的应用．液压气动与密封．2004(2)：1-5
7 梁锦堂．气动技术的应用．机械开发．1998(4)：1-3
8 李小宁．气动技术发展的趋势．机械制造与自动化．2003(2)：1-4
9 SMC(中国)有限公司．现代实用气动技术．北京：机械工业出版社，1998
10 展石生．真空发生器在人造板加工设备中的应用．设备管理与维修．1993(7)：16
11 黎启柏．真空发生器的新应用．机械开发．1994(2)：74-75
12 R.T.Scheider.PLCs,pneumatics,anfvacuum produce high-speed packing.Fluid power in action.2000:31—35
13 李诗龙．真空发生器在包装机械中的应用．包装与食品机械．1999(5)：21-24
14 张永林．散粒料全自动包装机气动系统的研究与设计．液压与气动．2004(4)：33-35
15 陈凡，周继，蒲如平．真空系统的改进设计．液压与气动．2002(10)：42-44
16 徐克林．气动技术基础．重庆：重庆大学出版社，1997
17 Fink.Future trends in vacuum technology applications.International symposium on discharges electrical insulation in vacuum.2002, 35(1) :25-29
18 www.festo.com
19 李军，王祖温，包钢．气动系统节能研究简介．机床与液压．2001(5)：7—8
20 陈晓英．降低气动系统能耗的途径．江西能源．2002(3)：40一41
21 陈晓英．浅谈气动系统的节能设计．能源工程．2002(3)：49—50
22 郑欣荣，张宪等．真空发生器的节能应用研究．真空与低温．2005，11(1)：50-59
23 SMC(中国)有限公司．SMC气动元件产品样本．2002
24 郭维强，蒲如平，韩秀杰，赵午云．真空发生器抽气机理与性能的分析研究．真空．2003(6)：54-56
25 孙军．真空发生器在工业自动化中的应用．制造与工艺．1998(1)：32-33
26 孟繁华．气动技术在自动化中的应用．国防工业出版社，1988
27 李居泽，金晶立．缩短真空吸附动作时间的途径．沈阳工业大学学报．1994(1)：38-42
28 李居泽．缩短冲压机器人手臂动作时间的途径．沈阳工业大学学报．1991(1)：81-91
29 韩建海等．真空发生器的设计与试验研究．机床与液压．1991(3)：35-38
30 时圣勇．射流式真空发生器．液压与气动．1991(2)：35-37
31 樊勇．简易的真空发生器．机械制造与自动化．1995(6)：15
32 Birgenheler D B,Butzbach T L.Designing Steam-jet Vacuum System.Chemical Engineering,1993,100(7):116-121
33 K.Annamalai,K.Visvanathan,V.Sriramulu,K.A.Bhaskaran. Evaluation of the performance of supersonic exhaust diffuser using scaled down models. Experimental Thermal and Fluid Science. 1998(17):217-219
34 K.A Park,Y.M Choi,H.M Choi,T.S Cha,B.H Yoon. The evaluation of critical pressure ratios of sonic nozzles at low Reynolds numbers. Flow Measurement and Instrumentation. 2001 (12):37-41
35 N.Bignell.Using small sonic nozzles as second folw standards.Flow Measurement and Instrumentation.2000(11):329-337
36 陆宏．真空发生器的简易设计及应用．电子工业专用设备．1992(1)：40-42
37 郭庆．射流式真空发生器的设计原理．通信与广播电视．1990(1)：106-110
38 陆鑫盛，周洪．气动自动化系统的优化设计．第1版．上海：上海科学技术文献出版社，1999
39 杨维，杨丽．SolidWorks精彩实例．北京：清华大学出版社，2004
40 吴权威．SolidWorks 2003中文版实务．北京：科学出版社，2004
41 谢红，施炜．用SolidWorks计算机软件进行装配图三维设计．机械设计与制造．2002(1)：35-36
42 国家质量技术监督局．中华人民共和国国家标准—机械制图．中国标准出版社，2001
43 徐灏．机械设计手册(第三卷)．第二版．北京：机械工业出版社，1990
44 朱梅骝．弹性O型圈密封技术概述．自动驾驶仪与红外技术．2000(4)：35-40
45 杨保利，吕敏．密封润滑脂应用性能试验研究．润滑与密封．2000(1)：35-37
46 蔡春源，严汪恺等．机械设计手册3．机械工业出版社，2000
47 宋海林．节流阀的结构特点与调节．技术与应用．2003(11)：33-34
48 李建藩．气压传动系统动力学．华南理工大学出版社，1991
49 徐文灿．真空发生器内的流态及性能分析．液压与气动．1995(5)：8-12
50 童秉钢等．气体动力学．北京：高等教育出版社，1990
51 Narmine H.Aly,Aly Karameldin,M.M. Shamloul. Modelling and simulation of steam jet ejectors. Desalination. 1999(123):1-8
52 B.J.Huang,J.M.Chang,C.P.Wang,V.A.Petrenko. A 1-D analysis of ejector performance. International Journal of Refrigeration. 1999(22):354-364
53 [美]H．W．LIEPMANN著，时爱民等译．气动动力学基础．北京：机械工业出版社，1982
54 Zucrow．M．J．气体动力学．北京：国防工业出版社，1984
55 [日]岩本顺二朗著，何卓烈译．可压缩流体力学．西安交通大学出版社，1985
56 时爱民，苏铭德等．气体动力学基础．北京：科学出版社，1998
57 [美]G．伊曼纽尔著，周其兴等译．气体动力学的理论与应用．宇航出版社，1992
58 王洁，陈先惠．同轴式电液比例流量阀动态特性．沈阳工业大学学报．2000，22(3)：181-183
59 周忆，朱明君，石崇辉，唐中一．气控液压换向阀设计参数的优化及动态模型的建立．机床与液压．2000(3)：48-50
60 日本液压气动协会．液压气动手册．北京：机械工业出版社，1984
61 摩擦是什么?．http://www.ephyst.com/wlsl/files/mcssm.html
62 杨清海，河合素直，曾祥荣．气动位置伺服系统的高精度控制．液压与气动．1994(6)：11-14
63 张平等．MATLAB基础与应用简明教程．北京：北京航空航天大学出版社，2003
64 张志涌，徐彦琴．MATLAB教程．北京：北京航空航天大学出版社，2001