Вакуумная техника

Содержание

Вакуум в техническом смысле

Техника вакуума - выражения и единицы измерения

Что такое отрицательное давление?

Вакуумная техника - создание разрежения

Потребность в энергии при различных уровнях вакуума

Требования к энергии при повышенном разрежении

Решение GIMATIC для мобильной паллетирующей ячейки для винодельческой промышленности

 

Компания Pneumat. на протяжении многих лет сотрудничает с известными поставщиками вакуумного оборудования и принадлежностей. Основным профилем производства этих компаний являются продукты, которые подходят для промышленных решений, а также для создания вакуума в диапазоне до 99,99%. Многолетний опыт позволил разработать лучшие и наиболее экономичные решения для различных потребностей клиентов.

Вакуумная техника, применяемая в промышленных условиях, находится в диапазоне 30 - 99,99% вакуума. В зависимости от уровня вакуума, который мы хотим получить, для его создания чаще всего используются такие устройства, как вакуумные насосы (эжекторные или электрические) и вакуумные нагнетатели.

Вакуум в техническом смысле

В экспериментальной физике, в зависимости от давления, мы различаем следующие состояния вакуума:

низкий вакуум	300 ... 1 мбар
средний вакуум	1 ... 10-3 мбар
высокий вакуум	10-3 ... 10-7 мбар
очень высокий вакуум	10-7 ... 10-12 мбар
чрезвычайно высокий вакуум	10-12 ... 10-14 мбар
космическое пространство	10-7 ... 10-16 мбар
абсолютный (идеальный) вакуум	0 мбар

Техника вакуума - выражения и единицы измерения

В разговорной речи существует множество различных выражений и единиц измерения для обозначения давления, более низкого, чем атмосферное. По этой причине в любой дискуссии важно использовать одинаковую терминологию. В таблице ниже приведены некоторые широко используемые термины и единицы измерения, связанные с вакуумом.

Условия	Единицы
Разрежение	-кПа	бар
Абсолютное давление (абс.)	дюймы рт. ст.	мм H 2 O
% вакуума	мм рт. ст.	торр
Отрицательное давление	гПа	мбар

Что такое отрицательное давление?

Используя термины: вакуум, отрицательное давление, всасывание и т. д., мы имеем в виду давление, которое ниже атмосферного, то есть давление веса воздуха, находящегося над нами. О вакууме мы говорим тогда, когда в отдельной области находится воздух с давлением, меньшим, чем атмосферное давление.

На уровне моря оно обычно составляет 1,013 мбар = 101,3 кПа. 1 Па равен 1 Н/м2, что означает, что столб воздуха с площадью поперечного сечения 1 м2 действует на поверхность земли с силой около 100 000 Н. Снижая давление в замкнутом пространстве, мы делаем атмосферное давление потенциальным источником энергии.

Присоска прилипает к поверхности предмета, поскольку давление окружающей среды выше давления внутри него.	Пылесос не всасывает пыль. Воздух вместе с пылью нагнетается внутрь пылесоса из-за повышенного атмосферного давления.

В промышленных условиях мы можем создать разрежение на уровне среднего вакуума. Высокий вакуум можно получить только в лабораторных условиях, а абсолютный вакуум является чисто теоретическим понятием.

Физически существует только один вид «давления», и его измерение начинается с «0» или абсолютного вакуума. Все, что выше нуля, является давлением, правильно называемым абсолютным давлением. Нормальное атмосферное давление (101,3 кПа) используется в качестве эталонного уровня; отсюда появились термины «положительное давление» и «отрицательное давление». Ранее использовалось определение «% вакуума», и в этом определении 0% представляло атмосферное давление, а 100% — абсолютный вакуум. В результате в промышленности кПа является наиболее часто используемой единицей, почти соответствующей % вакуума.

В химической промышленности, в областях, где используется очень высокое отрицательное давление, чаще всего используется мбар. Поэтому чрезвычайно важно четко определять единицу измерения и уровень отсчета, используемые в данном случае. На наших веб-сайтах используется единица измерения kPa (так же, как и в промышленности), а в отношении лабораторных насосов используется mbar abs.

Вакуумная техника - создание разрежения

Для получения промышленного вакуума используются вакуумные насосы.

В зависимости от уровня вакуума, который мы хотим получить, используются различные типы вакуумных насосов или нагнетателей.

Используемый вакуум можно разделить на 3 основные категории:
Вакуум: 0…20 кПа	Для вентиляции, охлаждения и вакуумной уборки.	водяные насосы, объемные насосы, воздуходувки, воздуходувки с боковым каналом, вентиляторы, эжекторные насосы
Отрицательное давление, используемое в промышленности: -20 кПа … -99 кПа	Для подъёма и удержания на высоте. В автоматизации.	Эжекторные насосы, электронасосы, пластинчатые насосы, винтовые насосы, насосы Рутса
Технологический вакуум: -99 кПа …	Для лабораторных целей, производства интегральных схем, для гальванопокрытий.	диффузионные насосы, адсорбционные насосы, ионные насосы, молекулярные насосы, электронасосы, вакуумные установки

Для измерения вакуума (в качестве измерительного прибора) используются вакуумметры.

Потребность в энергии при различных уровнях вакуума

Количество энергии, необходимое для создания вакуума, асимптотически увеличивается до бесконечности с ростом величины вакуума.

Для достижения оптимального обмена энергией важно выбрать как можно более низкое разрежение. Для иллюстрации величины потребности в энергии можно привести пример хода поршня в цилиндре (поршневой насос).

Согласно закону Бойля, при постоянной температуре давление (p) газа обратно пропорционально его объему (V):

P. x V. = P1 x V1

Это означает, что увеличение объема приводит к снижению давления. При медленном движении поршня увеличение расстояния будет означать увеличение потребности в энергии. На практике температура не является постоянной. Однако при медленном движении температурный эффект можно не учитывать.

Требования к энергии при повышенном разрежении

График иллюстрирует требования к энергии при повышенном разрежении.

Как видно, требования к энергии резко возрастают при превышении 90 кПа, поэтому рекомендуется использовать разрежение, не достигающее этого значения.

Решение GIMATIC для мобильной паллетирующей ячейки для винодельческой промышленности

Представитель алкогольной промышленности нуждался в комплексной поддержке в области вакуумной техники. GIMATIC разработал готовое решение для мобильной паллетирующей ячейки для винодельческой промышленности.

Компании требовалась вакуумная система, которая помогала бы перемещать ящики весом до 10 кг, содержащие бутылки вина. Вакуумная система должна была быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить надежный захват во время перемещения, компенсируя утечки, вызванные пористостью продукта, и моменты, вызванные низким центром тяжести по отношению к основанию. Компоненты должны были быть компактными и подходить к имеющемуся пространству, а также быть как можно более легкими, чтобы оставить грузоподъемность робота для перемещаемых продуктов. GIMATIC поставила вакуумную систему с присосками и генератором вакуума с высоким расходом. Производитель, специализирующийся на проектировании и производстве компактных паллетирующих ячеек, нашел в GIMATIC надежного и заслуживающего доверия технологического партнера, который обеспечивает постоянное техническое консультирование с целью предоставления лучших решений для проектов «под ключ».