具有多喷嘴驱动级段和增强器的真空喷射器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及由压缩空气驱动的真空喷射器。
【背景技术】
[0002] 利用压缩空气(或其他高压流体)源以在周围空间中产生负压或真空的真空栗是 已知的。压缩空气驱动型喷射器由下述操作:通过驱动喷嘴加速高压空气,并且使高压空气 作为空气喷射体以高速经过驱动喷嘴与出口流道或喷嘴之间的间隙喷射。驱动喷嘴和出口 喷嘴之间的周围空间中的流体介质被携拽到压缩空气的高速流中,并且被携拽的介质和由 压缩空气源生成空气的射流通过出口喷嘴喷射。随着驱动喷嘴和出口喷嘴之间的空间中的 流体以这种方式喷射,负压或真空在空气喷射体周围的体积中生成,这个流体或介质先前 占据所述体积。
[0003] 对于任何给定的压缩空气源(其也可以称为驱动流体),真空喷射器中的喷嘴可 以适配以产生高体积流动但不会获得如此高的负压(即,绝对压力将不会如此降低)、或获 得较高的负压(即,绝对压力将较低),但不会实现如此高的体积流动速率。因此,任何单对 驱动喷嘴和出口喷嘴将适配成促进产生高体积流动速率或实现高负压。
[0004] 高负压被期望以产生与环境压力的最大压差,因此产生能够由负压施加的最大抽 吸力,例如以用于上升应用。同时,需要高体积流动速率,从而确保待抽空的体积能够被快 速充分地抽空以允许关联真空装置的重复致动,或同样地从而在真空传送器应用中传送充 足体积的材料。
[0005] 为了既实现高极限的真空等级又实现高的总体积流动速率,已经构思出所谓的多 级喷射器,所述多级喷射器包括在壳内串联设置的三个或更多个喷嘴,串联的每对邻近喷 嘴限定相应的级段,经过所述级段负压产生在邻近两个喷嘴之间的间隙中。再次,概括而 言,对于给定的压缩空气源,任何单对串联的喷嘴可以适配成促进产生高体积流动速率或 实现高负压。
[0006] 在这种多级喷射器中,最早级段产生最高等级的负压(即,最低绝对压力),同时 后续级段接连地提供较低的负压等级(即,较高的绝对压力),但是增加喷射器装置的总体 积产量。为了将经过多个级段产生的真空应用于期望的真空装置或待抽空的体积,后续级 段典型地连接到共同收集腔室,同时至少在第一驱动级段之后将阀设置到每个后续级段, 以使得一旦收集腔室中的负压已经减小到低于第二和后续级段能够产生的负压,后续级段 就能够与收集腔室断开。
[0007] 驱动级段有这样的名称是因为驱动级段是连接到加压流体(压缩空气)源的唯一 级段,因此在驱动流体和被携拽的流体从真空喷射器喷射之前,驱动级段驱动加压流体流 过所有串联的后续级段和喷嘴。
[0008] 为了提供流体经过每个后续级段的携拽,串联的喷嘴呈现具有逐渐增加的截面开 通面积的贯穿通路,一股高速流体被供给穿过所述贯穿通路,以将在周围体积中的空气或 其他介质携拽到高速射流中。每个级段之间的喷嘴形成一个级段的出口喷嘴和下一级段的 入口喷嘴,并且配置成接连地加速空气和其他介质的流动,以引导经过每个后续级段的流 体的高速喷射。
[0009] 虽然不同加压流体可以被利用作为驱动流体,但是这种类型的多级喷射器典型地 由压缩空气驱动,并且最通常被用于经过相应的级段携拽空气,所述空气作为将通过串联 喷嘴中的每个间隙从射流周围的体积抽空的介质。
[0010] 已经取得商业成功的多级喷射器的一个设计是,将所述串联的喷嘴以共轴设置的 方式呈现在基本柱形壳内,所述基本柱形壳在其中结合与喷射器的每个级段连通的一系列 抽吸端口,所述抽吸端口设有合适的阀部件,以用于选择性地使每个级段与周围体积的空 气连通。正如呈现的,柱形本体形成为所谓的喷射器筒,所述喷射器筒在装配到容置模块内 侧或装配到适当尺寸的孔口内时能够用于抽空周围腔室,所述周围腔室继而流体联接到真 空装置,负压将被应用于所述真空装置。
[0011] 这种装置在以PIABAB的名义的PCT国际申请WO99/49216A1中公开,并且在本 申请的图14和15中示出。
[0012] 如图14所示,喷射器筒1包括喷射体形状的四个喷嘴2、3、4和5,所述四个喷嘴 限定具有逐渐增加的剖面开通区域的贯穿通路6。喷嘴设置成首尾串联,其中相应槽口 7、8 和9位于首尾之间。
[0013] 喷嘴2、3、4和5形成在相应喷嘴本体中,所述喷嘴本体设计成组装到一起以形成 一体喷嘴本体1。贯穿开口 10设置在喷嘴本体壁中,以提供与外部周围空间的流动连通。
[0014] 参照图15,能够看到喷射器筒1可以如何安装在孔口或壳内,在所述孔口或壳中, 外部周围空间对应于待抽空的腔室V。每个贯穿开口 10设有阀部件11,以选择性地允许空 气或其他流体从周围空间V流入每对邻近喷嘴之间的空间或腔室。如图15所示,喷射器筒 1已经安装在机器构件20中,在所述机器构件中,孔口已经被钻开或以其他方式形成。喷射 器筒1从入口腔室i延伸到出口腔室u,并且设置成抽空构成外部周围空间V的三个分离腔 室,每个腔室由0型圈22与邻近腔室分离。虽然未示出,但是构成外部周围空间V的每个腔 室连接到共同收集腔室或抽吸端口,以将产生的负压应用于关联的真空操作型装置,诸如, 吸盘。
[0015] 虽然这种多级喷射器装置在提供高体积流动速率和高等级的负压方面是有益的, 但是对于喷射器中的每个后续级段的设计仍需要一些程度的妥协,以获得用于作为整体的 多级喷射器的总期望性能特征。因此,也已经提出提供进一步的所谓的增强喷嘴,所述增强 喷嘴与多级喷射器的驱动喷嘴以并联的方式设置,所述增强喷嘴特别地设计为获得最高可 能等级的真空,但是不形成构成多级喷射器的串联的共轴设置的喷嘴的一部分。以这种方 式,增强喷嘴能够配置成获得最高可能等级的真空,同时并联的多级喷射器喷嘴系列能够 设置成获得高体积产量,这使得高负压(低绝对压力)能够在可接受的短时段内在待抽空 的体积内获得。
[0016] 这种设置方式在文献US4, 395, 202中公开,如本申请的图13所示。在这个设置 方式中,设置有接连地设置以用于关联腔室5、6、7的抽空的一组喷射器喷嘴12、13、14、15, 所述关联腔室通过相应端口 18、19和20与真空收集室16相互连通。阀21、22和23分别 设置到端口 18、19和20。
[0017] 附加一对喷嘴24和25与多级喷射器的驱动喷嘴12以并联的方式设置,并且设置 在经由端口 17连接到收集腔室16的分离增强腔室4中。增强级段由一对喷嘴24和25构 成,其中入口喷嘴24与多级喷射器的驱动喷嘴12 -起连接到以压缩空气供应的入口腔室 3。经过增强级段的所述一对喷嘴24和25用以在增强腔室4中产生最高可能真空(最低 负压)。由喷嘴24产生的压缩空气的喷射体通过喷嘴25从增强级段喷射到腔室5中,驱动 喷嘴12经过相同的腔室推动压缩空气的驱动喷射体。以这种方式,从增强级段排放的空气 被携拽到待从多级喷射器排放的驱动射流中。而且,由多级喷射器的驱动级段产生的真空 被应用于喷嘴25的排出口,以使得经过增强级段的压差增加,由此能够由增强级段产生的 真空等级能够增加,即,能够获得的绝对压力减小。
[0018] 在真空喷射器的操作中,多级喷射器的串联的喷嘴12、13、14和15能够产生高体 积流动速率,以便通过将流体从每个腔室5、6和7和收集腔室16携拽到由喷射器的每个后 续级段形成的喷射流中,而在短时段内在收集腔室16中使真空快速地生成到低绝对压力。 增强级段与多级喷射器并联地起作用,但是典型地产生低体积流动速率,因此不显著地促 成初始真空形成过程。随着收集腔室16中的真空等级增加(S卩,随着绝对压力降低),关联 阀部件23、22和21将随着真空收集腔室16中的压力降到低于关联腔室7、6或5中的压力 而分别继而关闭。最终,收集腔室16中的压力将降到低于多级喷射器的任何级段能够产生 的最低压力,以使得所有阀被关闭,并且所有进一步抽空将继而由经由抽吸端口 17给收集 腔室16提供抽吸的增强级段完成。
[0019] 如上所述的这种多级喷射器和喷射器筒已经在多个不同工业中并且尤其在制造 工业中取得商业成功,这种真空喷射器可以连接到吸盘以及用于在组装过程期间拾取和放 置构件。
[0020] 由于在诸如脱气、除湿、液压系统的填充、强制过滤等等的过程中对于高真空等级 (即,低绝对压力)的需求持续增加,对于能够重复地提供高等级的负压(即,低绝对压力) 以执行以上及其他过程的真空喷射器的需求增长。
[0021] 结合于此,偏向较小尺寸的喷射器的需求增加,所述较小尺寸的喷射器能够在器 械上的远程位置处(即,在机械臂的末端处,且与压缩空气的基本源头距离显著)提供期望 的抽空能力而不会负面地影响器械的整个尺寸。具体地,期望喷射器装置具有小的占用空 间,因此能够将真空应用于越来越紧凑的工作区域。
【发明内容】
[0022] 本发明首先提供了一种喷射器系统,其包括:用于经过第一驱动级段产生真空的 初级喷射器,所述第一驱动级段包括用于由压缩空气源产生空气的驱动射流的驱动喷嘴阵 列,所述驱动喷嘴阵列包括两个或更多个喷嘴,所述两个或更多个喷嘴设置成使相应的驱 动空气喷射体一起基本直接地供给到驱动级段的共同出口中,以便将在驱动空气喷射体周 围的体积中的空气携拽到驱动射流中,以经过驱动级段产生真空;和与所述初级喷射器以 并联的方式连接以用于同时地经过增强级段产生真空的增强喷射器,所述增强喷射器包括 增强喷嘴,所述增强喷嘴用于由相同的压缩空气源产生增强空气喷射体并且使所述增强空 气喷射体基本直接地供给到增强级段的出口中,以便将在增强空气喷射体周围的体积中的 空气携拽到增强射流中,以经过增强级段产生真空,其中,所述增强喷射器配置成在所述增 强级段中比所述初级喷射器在所述驱动级段中生成到更低压力的真空,所述增强级段和所 述驱动级段连接到待抽空的共同体积,并且设置阀以当待抽空的体积中的压力降到低于在 驱动级段中能够产生的最小压力时断开驱动级段和待抽空的体积之间的连接。
[0023] 本发明还提供了一种从压缩空气源产生真空的方法,包括:将压缩空气同时地供 应到具有至少两个驱动喷嘴的初级驱动喷嘴阵列和增强喷嘴,将压缩空气供应到所述初级 驱动喷嘴阵列以便从每个驱动喷嘴产生相应的驱动空气喷射体,并且将压缩空气供应到所 述增强喷嘴以便产生增强空气喷射体;将来自每个驱动喷嘴的驱动空气喷射体一起基本直 接地引导到位于驱动喷嘴阵列下游的共同驱动出口流道的入口中,并且将增强空气喷射体 以分离的方式基本直接地引导到增强出口流道的入口中;通过将来自驱动空气喷射体周围 的体积的空气携拽到驱动射流中而在共同出口流道的入口上游产生真空,以将被连接的待 抽空体积抽空以下降到驱动真空压力;并且通过将来自增强空气喷射体周围的体积的空气 携拽到增强射流中而在增强出口流道的入口上游产生真空,以将被连接的待抽空体积抽空 以下降到比驱动真空压力低的增强真空压力。
[0024] 最后,本发明设置了一种增强模块,所述增强模块用于减小能够由初级喷射器模 块获得的真空压力,所述初级喷射器模块包括:具有第一驱动级段的初级喷射器,所述第一 驱动级段包括用于由压缩空气源产生空气的驱动射流的驱动喷嘴阵列,所述驱动喷嘴阵列 包括两个或更多个喷嘴,所述两个或更多个喷嘴设置成使相应的驱动空气喷射体一起基本 直接地供给到驱动级段的共同出口中,以便将在驱动空气喷射体周围的体积中的空气携拽 到驱动射流中,以经过驱动级段产生真空;初级压缩空气腔室,其用于经由初级压缩空气端 口从压缩空气源接收压缩空气且将所述压缩空气供应到初级喷射器的驱动喷嘴阵列;初 级真空腔室,其基本包封所述驱动级段且设置成使得初级真空腔室中的空气将由经过驱动 级段产生的真空而被抽空,所述初级真空腔室具有用于连接到待抽空的体积的初级抽空端 口;以及初级排出端口,从初级喷射器喷射的压缩空气和被携拽的空气将通过所述初级排 出端口排放。
[0025] 本发明的增强模块包括:与所述初级喷射器以并联的方式连接以用于同时地经过 增强级段产生真空的增强喷射器,所述增强喷射器包括增强喷嘴,所述增强喷嘴用于由相 同的压缩空气源产生增强空气喷射体并且将所述增强空气喷射体基本直接地供给到增强 级段的出口中,以便将在增强空气喷射体周围的体积中的空气携拽到增强射流中,以经过 增强级段产生真空;增强压缩空气腔室,其用于经由增强压缩空气端口从压缩空气源接收 压缩空气且将所述压缩空气供