具有橢圓發(fā)散部分的真空噴射器管嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的真空噴射器。
【背景技術(shù)】
[0002] 真空栗是已知的，它使用壓縮空氣（或其它高壓流體）源，以在周圍空間中產(chǎn)生負(fù) 壓或真空。通過使得高壓空氣加速通過驅(qū)動(dòng)管嘴，并由于空氣以高速通過驅(qū)動(dòng)管嘴和出口 流動(dòng)通道或者管嘴之間的間隙噴射而使它噴射，壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的噴射器操作。在驅(qū)動(dòng)管嘴 和出口管嘴之間的周圍空間中的流體介質(zhì)被夾帶進(jìn)入壓縮空氣的高速流，并且夾帶的介質(zhì) 和來自壓縮空氣源的空氣的噴射流通過出口管嘴被噴出。因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)和出口管嘴之間的空 間中的流體以這種方式被排出，所以負(fù)壓或真空產(chǎn)生在圍繞該流體或介質(zhì)先前占據(jù)的空氣 噴射的體積中。
[0003] 對(duì)于任何給定的壓縮空氣源（其也可以稱為驅(qū)動(dòng)流體），在真空噴射器中的管 嘴可設(shè)制成產(chǎn)生高體積流，但不能獲得盡可能高的負(fù)壓（即，絕對(duì)壓力不會(huì)盡可能低地下 降），或者，設(shè)制成獲得較高的負(fù)壓（即，絕對(duì)壓力會(huì)較低），但不能達(dá)到盡可能高的體積流 速。這樣，任何驅(qū)動(dòng)管嘴和出口管嘴的單獨(dú)的一對(duì)都將被設(shè)制成趨于產(chǎn)生高體積流速或?qū)?現(xiàn)高的負(fù)壓。
[0004] 為了產(chǎn)生與環(huán)境壓力的最大壓差，并且由此產(chǎn)生能夠由負(fù)壓施加的最大抽吸力， 例如對(duì)于提升應(yīng)用而言，高負(fù)壓是需要的。同時(shí)，為了確保要被抽空的體積可以充分地快速 地被清空，以允許相關(guān)聯(lián)的真空裝置的重復(fù)致動(dòng)，或者同樣地為了在真空輸送裝置應(yīng)用中 輸送足夠體積的材料，高體積流速是必要的。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)高極限真空水平和高的總體積流速，已經(jīng)設(shè)計(jì)了所謂的多級(jí)噴射器，其 包括串聯(lián)布置在殼體內(nèi)的三個(gè)或更多個(gè)管嘴，串聯(lián)的每對(duì)相鄰管嘴限定單獨(dú)的一級(jí)，跨越 所述級(jí)在相鄰的兩個(gè)管嘴之間的間隙中產(chǎn)生負(fù)壓。此外，通常，對(duì)于給定的壓縮空氣源，串 聯(lián)的任何單獨(dú)的一對(duì)管嘴可設(shè)制成趨于產(chǎn)生高體積流速或?qū)崿F(xiàn)高的負(fù)壓。
[0006] 在這樣的多級(jí)噴射器中，最先級(jí)產(chǎn)生最高水平的負(fù)壓，即，最低絕對(duì)壓力，而隨后 的級(jí)提供連續(xù)降低的負(fù)壓水平，即，較高的絕對(duì)壓力，但增加噴射器裝置的總體積吞吐量。 為了將跨越多級(jí)所產(chǎn)生的真空應(yīng)用到所希望的要抽空的真空設(shè)備或體積，連續(xù)的級(jí)通常被 連接到共同的收集腔室，而閥被提供給每一個(gè)連續(xù)級(jí)，至少在第一驅(qū)動(dòng)級(jí)之后的每一個(gè)連 續(xù)級(jí)，從而一旦在該室中的負(fù)壓已經(jīng)被降低到低于第二級(jí)和后續(xù)級(jí)能夠產(chǎn)生的負(fù)壓，就使 后續(xù)級(jí)可從收集腔室被封閉。
[0007] 被稱為驅(qū)動(dòng)級(jí)是因?yàn)樗沁B接到加壓流體（壓縮空氣）的源的唯一級(jí)，因此在驅(qū) 動(dòng)流體和夾帶流體從真空噴射器排出之前，驅(qū)動(dòng)加壓流體流通過所有的后續(xù)級(jí)和串聯(lián)的管 嘴。
[0008] 為了提供用于跨越每一個(gè)連續(xù)級(jí)的流體的夾帶，該串聯(lián)的管嘴呈現(xiàn)具有逐漸增加 的截面開口面積的貫穿通道，通過該貫穿通道高速流體流被供入，以將周圍體積中的空氣 或其它介質(zhì)夾帶進(jìn)高速噴射流。每級(jí)之間的管嘴形成一級(jí)的出口管嘴和下一級(jí)的入口管 嘴，并且被配置為連續(xù)地加速空氣和其它介質(zhì)流，以引導(dǎo)流體的高速噴射穿過每個(gè)連續(xù)的 級(jí)。
[0009] 雖然不同的加壓流體可以用作驅(qū)動(dòng)流體，但是本類型的多級(jí)噴射器通常被壓縮空 氣驅(qū)動(dòng)，并且最通常被用于橫跨各級(jí)從圍繞通過串聯(lián)的管嘴中的各間隙的噴射流的體積夾 帶要被抽空的作為介質(zhì)的空氣。
[0010] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)商業(yè)上成功的多級(jí)噴射器的一種設(shè)計(jì)是在大致圓柱形殼體內(nèi)具有同軸 布置的串聯(lián)的管嘴，所述殼體在其中包含與噴射器的每一級(jí)連通的串聯(lián)的抽吸口，抽吸口 設(shè)置有合適的閥構(gòu)件，用于選擇性地連通各級(jí)與周圍體積的空氣。這樣設(shè)置后，圓柱形本體 形成為所謂的噴射器筒，當(dāng)被安裝在殼體模塊內(nèi)部，或在適當(dāng)尺寸的鉆孔內(nèi)部時(shí)，所述噴射 器筒可用于抽空周圍的腔室，周圍的室又流體地聯(lián)接到要施加負(fù)壓到其上的真空裝置。
[0011] 這種裝置以PIAB AB的名稱被公開在PCT國(guó)際申請(qǐng)W099/49216A1中，并示于本申 請(qǐng)的圖14和15中。
[0012] 如圖14所示，噴射器筒1包括四個(gè)噴射狀管嘴2, 3,4和5,其限定具有逐漸增大的 橫截面開口面積的貫通通道6。所述管嘴與在它們之間的相應(yīng)狹槽7,8和9串聯(lián)端至端布 置。
[0013] 管嘴2, 3,4和5形成在各管嘴本體中，管嘴本體被設(shè)計(jì)成裝配在一起以形成一體 的管嘴本體1。通孔10被布置在管嘴本體的壁中，以提供與外周圍空間的流動(dòng)連通。
[0014] 翻到圖15,可以看出噴射器筒1如何可以被安裝在鉆孔或殼體內(nèi)，其中，外周圍空 間對(duì)應(yīng)要被抽空的腔室V。各通孔10設(shè)置有閥構(gòu)件11，以選擇性地允許空氣流或其它流體 流從周圍空間V進(jìn)入每對(duì)相鄰管嘴之間的空間或腔室內(nèi)。如圖15所示，噴射器筒1已被安 裝在機(jī)器部件20中，在其中鉆孔已被鉆出或以其它方式形成。噴射器筒1從入口腔室i延 伸到出口腔室u，并且被布置為抽空構(gòu)成外周圍空間V的三個(gè)獨(dú)立的腔室，每一個(gè)腔室與相 鄰的腔室通過0形環(huán)22分開。雖然沒有示出，但是構(gòu)成外周圍空間V的每個(gè)腔室被連接到 共同的收集腔室或抽吸口，以應(yīng)用所產(chǎn)生的負(fù)壓到相關(guān)聯(lián)的真空操作裝置，例如吸盤。
[0015] 雖然這樣的多級(jí)噴射器配置在提供高體積流速和高水平負(fù)壓兩者方面是有利的， 但是仍然有必要在噴射器中的每個(gè)連續(xù)級(jí)的設(shè)計(jì)上有一定程度的折衷，以總體上為多級(jí)噴 射器獲得整體所需的性能特性。因此，也有人提出，提供進(jìn)一步的所謂增壓器管嘴，設(shè)置成 與多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)管嘴平行，其中所述增壓器管嘴是專門設(shè)計(jì)的，以獲得最高可能的真 空水平，但不形成構(gòu)成該多級(jí)噴射器的串聯(lián)同軸布置的管嘴的一部分。以這種方式，增壓器 管嘴可被配置成獲得最高可能水平的真空，而平行的多級(jí)噴射器管嘴串可以被布置成獲得 高容量的吞吐量，這使高的負(fù)壓（低的絕對(duì)壓力）能夠在可接受的短的時(shí)間周期內(nèi)在要排 空的體積內(nèi)獲得。
[0016] 這種布置公開于US4, 395, 202中，如本申請(qǐng)的圖13所示。在這種布置中，提供了 用于抽空關(guān)聯(lián)的腔室5,6, 7的連續(xù)地布置的一組噴射器管嘴12,13,14,15,關(guān)聯(lián)的腔室5， 6, 7通過各自的口 18,19和20與真空收集腔室16相互連通。閥21，22和23分別設(shè)置到口 18,19 和 20。
[0017] 附加的一對(duì)管嘴24和25平行于多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)管嘴12設(shè)置，并被配置在一個(gè) 單獨(dú)的增壓腔室4中，通過口 17連接到收集腔室16。增壓級(jí)包括一對(duì)管嘴24和25,入口 管嘴24連同多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)管嘴12被連接到被供應(yīng)有壓縮空氣的入口腔室3?？缭皆?壓級(jí)的一對(duì)管嘴24和25用來在增壓腔室4中產(chǎn)生最高可能的真空（最低負(fù)壓）。壓縮空 氣由管嘴24產(chǎn)生的噴射通過管嘴25被噴出增壓級(jí)，并進(jìn)入同一室5中，驅(qū)動(dòng)管嘴12推動(dòng) 壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)噴射穿過該室。以這種方式，被排出增壓級(jí)的空氣被夾帶進(jìn)入從多級(jí)噴射 器中排出的驅(qū)動(dòng)噴射流中。此外，通過多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)級(jí)產(chǎn)生的真空被施加到管嘴25的 出口，以便跨越增壓級(jí)的壓差增大，從而能夠由增壓級(jí)產(chǎn)生的真空水平可以提高，即，可以 得到的絕對(duì)壓力降低。
[0018] 在真空噴射器的操作中，多級(jí)噴射器的串聯(lián)的管嘴12,13,14和15能夠如此快速 地產(chǎn)生高體積流速，以通過使得來自每一個(gè)腔室5,6和7和收集腔室16的流體夾帶進(jìn)入由 噴射器的每一個(gè)后續(xù)級(jí)所形成的噴射流，在短時(shí)間內(nèi)，在收集腔室16內(nèi)產(chǎn)生達(dá)到低絕對(duì)壓 力的真空。增壓級(jí)的功能平行于該多級(jí)噴射器，但通常產(chǎn)生低體積流速，并且因此不顯著地 有助于初始真空形成過程。隨著在收集腔室16中的真空水平的增加（即，隨著絕對(duì)壓力下 降），相關(guān)聯(lián)的閥構(gòu)件23, 22和21將順序關(guān)閉，因?yàn)樵谡婵帐占皇?6中的壓力降低到分 別低于在相關(guān)聯(lián)的腔室7,6或5中的壓力。最終，在收集腔室16中的壓力將降至低于多級(jí) 噴射器的任何一級(jí)能夠產(chǎn)生的最低壓力，從而使所有的閥都關(guān)閉，并且所有進(jìn)一步的抽空 隨后會(huì)由增壓級(jí)進(jìn)行，增壓級(jí)通過抽吸口 17提供到收集腔室16的抽吸。
[0019] 如上所述的這樣的多級(jí)噴射器和噴射器筒已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在許多不同行業(yè)的商業(yè)上的 成功，特別是在制造業(yè)上，其中這樣的真空噴射器可被連接到吸盤并被用于在裝配過程中 拾取和放置部件。
[0020] 因?yàn)樵谌缑摎?、除濕、液壓系統(tǒng)的填充、強(qiáng)制過濾等工藝中對(duì)于高真空水平（即低 的絕對(duì)壓力）的要求不斷地增加，對(duì)于能夠反復(fù)提供高水平的負(fù)壓（即，低的絕對(duì)壓力）以 實(shí)現(xiàn)上述以及其它工藝的真空噴射器存在不斷增加的需求。
[0021] 再加上這一點(diǎn)，存在不斷增加地趨向于更小尺寸的噴射器，其能夠在機(jī)械上的遠(yuǎn) 程位置（即，在機(jī)械手的端部，以及顯著地遠(yuǎn)離壓縮空氣的最終來源）提供所希望的抽空能 力，不會(huì)在機(jī)器的整體尺寸上產(chǎn)生負(fù)面影響。特別是，需要一種噴射器裝置，其具有小尺寸， 并因此能夠應(yīng)用真空到越來越緊湊的工作區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生真空的噴射器，包括：驅(qū)動(dòng)管嘴，用于從壓縮空氣源產(chǎn) 生驅(qū)動(dòng)空氣噴射并且使所述驅(qū)動(dòng)空氣噴射被導(dǎo)向進(jìn)入在噴射器的驅(qū)動(dòng)級(jí)的出口處的出口 流動(dòng)通道，以使所述空氣噴射周圍的體積中的空氣夾帶進(jìn)入噴射流，以跨越所述驅(qū)動(dòng)級(jí)產(chǎn) 生真空，其中，所述驅(qū)動(dòng)管嘴基本包括在通過管嘴的空氣流的方向上對(duì)齊的入口流動(dòng)部分 和出口流動(dòng)部分，出口流動(dòng)部分從入口流動(dòng)部分的出口端基本到管嘴的出口在氣流方向上 發(fā)散，出口流動(dòng)部分具有在入口流動(dòng)部分的出口附近更大程度地發(fā)散并且在管嘴的出口附 近更小程度地發(fā)散的形狀。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種從壓縮空氣源產(chǎn)生真空的方法，包括：供應(yīng)壓縮空氣到驅(qū)動(dòng) 管嘴，所述驅(qū)動(dòng)管嘴具有在通過管嘴的氣流的方向上對(duì)齊的入口流動(dòng)部分和出口流動(dòng)部 分，所述出口流動(dòng)部分具有在入口流動(dòng)部分的出口附近更大程度地發(fā)散并且在管嘴的出口 端附近更小程度地發(fā)散的形狀；通過使壓縮空氣加速通過所述驅(qū)動(dòng)管嘴形成空氣噴射；使 空氣噴射導(dǎo)向進(jìn)入位于驅(qū)動(dòng)管嘴下游的出口流動(dòng)通道的入口內(nèi)；和通過使來自空氣噴射周 圍的體積的空氣夾帶進(jìn)入噴射流內(nèi)，在出口流動(dòng)通道的入口的上游產(chǎn)生真空。
[0024] 本發(fā)明相對(duì)于公知的現(xiàn)有技術(shù)由于它的傳送性能而特別有利。使出口流動(dòng)部分具 有在入口流動(dòng)部分的出口附近更大程度地發(fā)散并且在管嘴的出口附近更小程度地發(fā)散的 形狀，允許使氣流更快速地加速到超聲速度，同時(shí)使流出的空氣流聚集到管嘴出口的下游。
【附圖說明】
[0025] 為了能夠更好地理解本發(fā)明，并且示出如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在將僅通過示例參照 附圖進(jìn)行，其中：
[0026] 圖IA示出了在垂直于通過噴射器筒的空氣流的方向的方向看到的根據(jù)本發(fā)明的 噴射器筒的第一實(shí)施例的縱軸向截面圖；
[0027] 圖IB示出了從圖IA的相同方向看到的圖IA的噴射器筒的透視側(cè)視圖；
[0028] 圖2示出了類似于圖IA的實(shí)施例的、在垂直于通過噴射器筒的空氣流的方向的方 向上看到的、根據(jù)本發(fā)明的噴射器筒的第二實(shí)施例的縱軸向截面圖，但是具有代替圖IA的 整體閥構(gòu)件的單獨(dú)的瓣閥；
[0029] 圖3A示出了在垂直