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活塞式气动真空发生器的节能控制研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-09-09 0:17:58 * 浏览: 3
为了减少真空吸盘吸附工件后真空维修阶段活塞式气动真空发生器的耗气量,提出了三种节能控制回路进行对比试验。结果表明,逐步流量控制方法具有显着的节能效果和广泛的适应性。为此,深入研究了供应流量与工况参数和结构参数之间的相互作用关系。在此基础上,设计了一种带真空差压驱动的阶梯式流量控制阀。试验结果表明,与同级喷射式真空发生器相比,改进的活塞式真空发生器不仅可以快速达到所需的真空度,而且在60s的工作时间内减少了约71%的气体消耗,实现了节能。气动真空吸附技术已广泛应用于工业自动化的各个领域,主要用于吸收易碎,难以保持的工件,完成搬运,夹紧或包装作业。在这个阶段,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,系统响应过程可分为真空产生阶段和真空维持阶段,真空维持阶段的工作时间相对较长。当喷射真空发生器产生真空时,如果要保持一定程度的真空,则必须继续供应气体。在具有一定规模的气动控制系统中,真空发生器的数量通常也相当大,并且能量消耗也很大。因此,如何在真空吸气过程中减少真空维修阶段的气体消耗,实现气动真空吸气技术的节能具有重要的研究意义和经济价值。在这些应用的背景下,提出了一种新型节能双活塞小型真空发生器。该技术方案利用压缩空气来驱动活塞运动并通过部分体积膨胀在真空室中产生真空。虽然类似于普通往复式活塞真空泵,但在驱动模式和结构方面存在显着差异。活塞式气动真空发生器体积小,结构简单,气动驱动,可作为独立的气动真空发生元件局部使用。 1,活塞式气动真空发生器的工作原理及其性能根据体积膨胀的真空原理,设计了活塞式真空发生器的整体结构。在运行过程中,气源气体通过进气换向阀进入驱动室Ograve,并向左推动活塞组件以驱动腔室Ntilde,并且介质气体通过进气换向阀排放到大气中,同时,真空室Ograve扩大了体积。在真空口处形成一定的真空,真空室Ntilde中的气体被压缩并通过单向阀排出。当活塞移动到行程末端时,进气换向阀和排气换向阀被触发反转,活塞开始向右移动。此时,真空室Ntilde连接到真空端口以继续产生一定的真空。当活塞移动到行程的另一端时,再次触发换向阀反转,从而重复循环,并在真空口处连续产生一定的真空。通过对活塞式真空发生器原型样机的初步测试,结果表明,当供给流量为50 L /时,极限真空为93 kPa,略高于同级喷射式91 kPa。 min,1L真空容器的真空度为80kPa。响应时间为3.70s,比同级喷射型4.80s低约22.9%,z *低供气压力为0.21MPa,低于同级喷射型0.4~0.5MPa,主要性能指标优于同级别喷气式。真空。 2.真空维护阶段的节能控制试验研究2.1。供应压力切换控制活塞式真空发生器的真空响应速度和供应流量随供应压力的增加而增加。因此,在真空发电中为了减少真空响应时间,系统可以在较高的供给压力下运行,在吸盘安全吸入工件后的真空维护阶段,可以适当降低供给压力,降低供给流量并实现真空维护。该阶段减少了燃气消耗量。当在0.30MPa的高压和0.21MPa的低压下切换时系统的响应特性,其中设定的切换真空度为80kPa。当供应压力切换到0.21MPa的低压时,系统真空继续缓慢上升。此时,平均供给流量减少到54L / min,在0.30MPa下小于约80L / min,因此可以减少整个工作过程。消耗的气体量。 2.2。间歇供电控制在实际应用中,通常在系统达到极限真空度时不进行,但可以达到极限真空度的63%~95%。另一方面,活塞式真空发生器的真空室与待抽出的容器或连接管相对密封,并且与喷射式真空发生器不同,当气体供应停止时,入口真空迅速降至零。因此,如果系统没有泄漏,当真空吸盘达到一定程度的真空时,即使供气停止,真空度也可以保持在一定范围内而不是立即下降。由于泄漏,吸盘真空度随时间逐渐降低,下降速度与泄漏流量有关。因此,根据实际应用,可以合理地设定真空度的上限值和下限值。当真空度上升到上限值以上时,给出信号以切断对气源的气体供应,当真空度低于下限值时,给出信号以恢复供气。通过间歇地提供抽吸,可以始终将吸盘的真空度控制在设定范围内,同时可以减少一定量的空气消耗。该系统在一定的泄漏流量下具有0.21MPa的供应压力和75至85kPa的设定真空范围,以及在间歇供应控制下的系统响应特性。从图3中可以看出,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,这直接影响真空维持阶段的气体消耗量。特别是在泄漏流量非常小的情况下,可以更好地反映间歇供气模式的优点,并且在s *次达到设定真空度后可以减少供电次数,并且不需要供气甚至在工艺操作完成之前,其满足真空吸盘操作要求,同时还大大减少了真空维护阶段的空气消耗。 2.3。阶梯式流量控制由于活塞式真空发生器抽气过程具有一定的气密性,在真空维持阶段,通过节流方式可以适当降低供给流量,降低活塞的往复速度,只需要系统泵送空气。流量足以补偿泄漏流量以保持一定程度的真空。通过实验研究,活塞式真空发生器的供给流量z *可降至10~12L / min。如果它低于该流速,则活塞倾向于/爬行0或/杀0,并且它不能正常工作。供给压力为0.25MPa,当真空度达到80kPa时,供给流量受到节流阀控制的系统响应特性的影响。当系统达到设定真空度时,降低供应流量,并且减小范围大,并且真空度继续上升直到z *大值。该控制方法对于使用真空吸盘长时间取出工件的过程是有利的。有效降低工作过程中的总耗气量。 3.逐步流量控制阀节能测试在上一步流量控制测试电路中,通过真空压力开关信号调节供给流量。为了降低系统组件成本,设计了真空差压驱动步进流量控制阀。 。当系统真空达到一定值时,弹性膜片的上下压差克服弹簧预紧力,带动阀芯向下移动,调节供给流量,从而满足活塞式真空发生器的快速响应。真空发生阶段。要求是在真空维持阶段达到减少空气消耗的目的。经过反复设计,调整了阶梯式流量控制阀和活塞式真空发生器的结构,最终得到了作为阶梯式流量控制阀的活塞式真空发生器的原型。活塞式真空发生器原型示意图是活塞式真空发生器,供给压力为0.21MPa,测量的1L真空容器真空响应过程和系统供给流量变化,其中控制真空度设定为80千帕。当真空度超过设定值时,流量控制阀开始工作,供给流量从约34 L / min下降到约12 L / min,真空度继续上升,达到约91的稳定值z *后的kPa。试验结果表明,步进流量控制阀可以控制真空响应不同阶段的系统供给流量,特别是在真空维持阶段,供给流量大大降低,同级喷射真空发生器必须在原始供应流量约为50L / min。可以保持相同的真空,这大大降低了活塞式真空发生器在使用期间的空气消耗。假设真空吸盘吸入并运送工件60s,真空达到80kPa以满足工作要求。通过在50L / min的相同供应流量下比较测试,活塞式真空发生器不仅可以快速产生并保持一定的真空。学位和相同水平的喷射真空发生器在工作期间减少了约71%的气体消耗,从而节省了能源。 4结论(1)通过供电压力切换控制,间歇供电控制和阶梯式流量控制的比较,表明步进流量控制具有广泛的应用范围和显着的节能效果,适用于真空节能。活塞式真空发生器的维护阶段。控制。 (2)得到了真空维持阶段活塞式真空发生器的供给流量与工况参数和结构参数之间的关系,得到了实验验证,为进一步设计步进流量控制阀提供了理论依据。 。 (3)集成在活塞式真空发生器中的真空差压驱动步进流量控制阀,旨在解决活塞式真空发生器在真空发生阶段的快速响应与真空维持阶段的低耗气量之间的矛盾。同级喷射真空发生器可在60s工作时间内减少约71%的空气消耗,从而实现节能。