Вакуумна техніка

Зміст

Вакуум у технічному сенсі

Техніка вакуумування - вирази та одиниці виміру

Що таке розрідження?

Вакуумна техніка - створення розрідження

Потреба в енергії при різних рівнях вакууму

Енергетичні вимоги при підвищеному розрідженні

 

Компанія Pneumat. вже багато років співпрацює з відомими постачальниками вакуумного обладнання та приладдя. Основним профілем виробництва цих компаній є продукти, які відповідають вимогам промисловості, а також створення вакууму в діапазоні до 99,99%. Багаторічний досвід дозволив розробити найкращі та найекономічніші рішення для різних потреб клієнтів.

Вакуумна техніка, що застосовується в промислових умовах, знаходиться в діапазоні 30 - 99,99% вакууму. Залежно від рівня вакууму, який ми хочемо отримати, для його створення найчастіше використовуються такі пристрої, як вакуумні насоси (ежекторні або електричні) та вакуумні повітродувки.

Вакуум у технічному сенсі

В експериментальній фізиці, залежно від тиску, ми розрізняємо такі стани вакууму:

низький вакуум	300 ... 1 мбар
середній вакуум	1 ... 10⁻³ мбар
високий вакуум	10⁻³ ... 10⁻⁷ мбар
дуже високий вакуум	10-7 ... 10-12 мбар
надзвичайно високий вакуум	10-12 ... 10-14 мбар
космічний простір	10-7 ... 10-16 мбар
абсолютний (ідеальний) вакуум	0 мбар

Техніка вакуумування - вирази та одиниці виміру

У повсякденній мові існує багато різних виразів та одиниць виміру для позначення тиску, нижчого за атмосферний. З цієї причини в будь-якій дискусії важливо використовувати однакову лексику. У таблиці нижче наведено деякі загальновживані терміни та одиниці виміру, пов'язані з вакуумуванням.

Умови	Одиниці
Низький тиск	-кПа	бар
Абсолютний тиск (абс.)	дюйми ртутного стовпа	мм H₂O​
% вакууму	мм рт. ст.	торр
Негативний тиск	гПа	мбар

Що таке розрідження?

Використовуючи терміни: вакуум, розрідження, негативний тиск, всмоктування тощо, ми маємо на увазі тиск, нижчий за атмосферний, який є тиском ваги повітря, що знаходиться над нами. Про вакуум ми говоримо тоді, коли в окремій області знаходиться повітря з тиском, меншим за атмосферний.

На рівні моря воно зазвичай становить 1,013 мбар = 101,3 кПа. 1 Па дорівнює 1 Н/м2, що означає, що стовп повітря з площею поперечного перерізу 1 м2 діє на поверхню землі з силою приблизно 100 000 Н. Знижуючи тиск у закритому просторі, ми робимо атмосферний тиск потенційним джерелом енергії.

Присоска прилипає до поверхні об'єкта, оскільки тиск навколишнього середовища вищий, ніж тиск всередині нього.	Пилосос не здійснює всмоктування. Це повітря разом з пилом всмоктується в пилосос завдяки тому, що навколишній атмосферний тиск вищий.

В промислових умовах ми можемо створити розрідження на рівні середнього вакууму. Високий вакуум можна отримати лише в лабораторних умовах, а абсолютний вакуум є суто теоретичним поняттям.

Фізично існує лише один вид «тиску», і його починають вимірювати від «0» або абсолютного вакууму. Все, що вище нуля, є тиском, який правильно називається абсолютним тиском. Нормальний атмосферний тиск (101,3 кПа) використовується як рівень відліку; звідси з'явилися терміни «позитивний тиск» і «негативний тиск». Раніше використовувався термін «% вакууму», і в цьому терміні 0% становило атмосферний тиск, а 100% — абсолютний вакуум. В результаті цього в промисловості кПа є найчастіше використовуваною одиницею, яка майже відповідає % вакууму.

У хімічній промисловості, в галузях, де застосовується дуже високий рівень вакууму, найчастіше використовується мбар. Тому надзвичайно важливо чітко визначати одиницю виміру та рівень відліку, що застосовуються в конкретному випадку. На наших веб-сайтах використовується одиниця - кПа (так само, як і в промисловості), а для лабораторних насосів використовується мбар абс.На рівні моря воно зазвичай становить 1,013 мбар = 101,3 кПа. 1 Па дорівнює 1 Н/м2, що означає, що стовп повітря з площею поперечного перерізу 1 м2 діє на поверхню землі силою близько 100 000 Н. Знижуючи тиск у закритому просторі, ми робимо атмосферний тиск потенційним джерелом енергії.

 

Вакуумна техніка - створення розрідження

Для отримання промислового вакууму використовуються вакуумні насоси.

Залежно від рівня вакууму, який ми хочемо отримати, використовуються різні типи вакуумних насосів або повітродувок.

Використовувані вакуумні системи можна розділити на 3 основні категорії:
Вакуум: 0 … 20 кПа	Для вентиляції, охолодження та пилососіння.	водяні насоси, об'ємні насоси, повітродувки, повітродувки з бічним каналом, вентилятори, ежекторні насоси
Негативний тиск, що використовується в промисловості: -20 кПа … -99 кПа	Для підйому та утримання на висоті. В автоматизації.	ежекторні насоси, електричні насоси, лопатеві насоси, гвинтові насоси, насоси Рутса
Вакуум процесу: -99 кПа …	Для лабораторних цілей, виробництва інтегральних схем, для гальваніки.	дифузійні насоси, адсорбційні насоси, іонні насоси, молекулярні насоси, електричні насоси, вакуумні установки

Для вимірювання вакууму (як вимірювальне обладнання) використовуються вакуумметри.

 

Потреба в енергії при різних рівнях вакууму

Кількість енергії, необхідної для створення вакууму, асимптотично зростає до нескінченності разом із збільшенням величини вакууму.

Для досягнення оптимального обміну енергією важливо вибрати якомога нижчий рівень вакууму. Для ілюстрації величини енергоспоживання можна навести приклад ходу поршня в циліндрі (поршневий насос).

Відповідно до закону Бойля, при постійній температурі тиск (p) газу обернено пропорційний його об'єму (V):

P. x V. = P1 x V1

Це означає, що збільшення об'єму призводить до зниження тиску. При повільному русі поршня збільшення відстані призведе до збільшення енергоспоживання. На практиці температура не є постійною. Однак при повільній роботі температурний ефект можна не брати до уваги.

Енергетичні вимоги при підвищеному розрідженні

Графік ілюструє енергетичні вимоги при підвищеному розрідженні.

Як видно, енергетичні вимоги різко зростають вище 90 кПа, тому рекомендується використовувати розрідження, яке не досягає цього значення.

Рішення GIMATIC для мобільної палетувальної камери для виноробної промисловості

Представник алкогольної промисловості потребував комплексного супроводу в області вакуумної техніки. GIMATIC розробив «під ключ» рішення для мобільної палетувальної камери для виноробної промисловості.

Компанія потребувала вакуумної системи, яка б допомагала переміщувати ящики вагою до 10 кг, що містять пляшки з вином. Вакуумна система мала бути спроектована таким чином, щоб забезпечити безпечний захват під час переміщення, компенсуючи негерметичність, спричинену пористістю продукту, та моменти, спричинені низьким центром ваги відносно основи. Компоненти повинні були бути компактними і відповідати доступному простору, а також бути якомога легшими, щоб залишити вантажопідйомність робота для переміщуваних продуктів. GIMATIC поставив вакуумну систему з присосками і генератором вакууму з високою пропускною здатністю. Виробник, що спеціалізується на проектуванні та виробництві компактних палетувальних комірок, знайшов у GIMATIC надійного та гідного довіри технологічного партнера, який забезпечує постійне технічне консультування з метою забезпечення найкращих рішень для проектів «під ключ».

Робота вакуумної системи Gimatic Turtle Pump у дії

На відео продемонстровано автоматизоване переміщення деталей за допомогою вакуумного генератора Turtle Pump та присосок Magic Cup. Ця система забезпечує стабільне захоплення поверхонь різної форми та призначена для високопродуктивних промислових процесів.

🔧 Хочете підібрати вакуумну систему? Зверніться до наших фахівців — ми підберемо рішення під ваші технічні умови.

Вакуумна техніка GIMATIC у реальних умовах виробництва

Відео демонструє, як ежекторні вакуумні насоси та вакуумні присоски використовуються для точного і швидкого захоплення металевих листів. Також вдалим рішенням для виробництва є застосування матів V-Grip. Це гарний приклад того, як сучасні вакуумні рішення GIMATIC впроваджуються у промислову автоматизацію.