具有多管嘴驅(qū)動級的真空噴射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及由壓縮空氣驅(qū)動的真空噴射器。
【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 壓或真空。通過使得高壓空氣加速通過驅(qū)動管嘴，并由于空氣以高速通過驅(qū)動管嘴和出口 流動通道或者管嘴之間的間隙噴射而使它噴射，壓縮空氣驅(qū)動的噴射器操作。在驅(qū)動管嘴 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。因為在驅(qū)動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] 對于任何給定的壓縮空氣源（其也可以稱為驅(qū)動流體），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壓（即，絕對壓力不會盡可能低地下 降），或者，設(shè)制成獲得較高的負壓（即，絕對壓力會較低），但不能達到盡可能高的體積流 速。這樣，任何驅(qū)動管嘴和出口管嘴的單獨的一對都將被設(shè)制成趨于產(chǎn)生高體積流速或?qū)?現(xiàn)高的負壓。
[0004] 為了產(chǎn)生與環(huán)境壓力的最大壓差，并且由此產(chǎn)生能夠由負壓施加的最大抽吸力， 例如對于提升應(yīng)用而言，高負壓是需要的。同時，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，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] 為了實現(xiàn)高極限真空水平和高的總體積流速，已經(jīng)設(shè)計了所謂的多級噴射器，其 包括串聯(lián)布置在殼體內(nèi)的三個或更多個管嘴，串聯(lián)的每對相鄰管嘴限定單獨的一級，跨越 所述級在相鄰的兩個管嘴之間的間隙中產(chǎn)生負壓。此外，通常，對于給定的壓縮空氣源，串 聯(lián)的任何單獨的一對管嘴可設(shè)制成趨于產(chǎn)生高體積流速或?qū)崿F(xiàn)高的負壓。
[0006] 在這樣的多級噴射器中，最先級產(chǎn)生最高水平的負壓，S卩，最低絕對壓力，而隨后 的級提供連續(xù)降低的負壓水平，即，較高的絕對壓力，但增加噴射器裝置的總體積吞吐量。 為了將跨越多級所產(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)的級通常被 連接到共同的收集腔室，而閥被提供給每一個連續(xù)級，至少在第一驅(qū)動級之后的每一個連 續(xù)級，從而一旦在該室中的負壓已經(jīng)被降低到低于第二級和后續(xù)級能夠產(chǎn)生的負壓，就使 后續(xù)級可從收集腔室被封閉。
[0007] 被稱為驅(qū)動級是因為它是連接到加壓流體（壓縮空氣）的源的唯一級，因此在驅(qū) 動流體和夾帶流體從真空噴射器排出之前，驅(qū)動加壓流體流通過所有的后續(xù)級和串聯(lián)的管 嘴。
[0008] 為了提供用于跨越每一個連續(xù)級的流體的夾帶，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)夾帶進高速噴射流。每級之間的管嘴形成一級的出口管嘴和下一級的入口管 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連續(xù)的 級。
[0009] 雖然不同的加壓流體可以用作驅(qū)動流體，但是本類型的多級噴射器通常被壓縮空 氣驅(qū)動，并且最通常被用于橫跨各級從圍繞通過串聯(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)上成功的多級噴射器的一種設(shè)計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，當被安裝在殼體模塊內(nèi)部，或在適當尺寸的鉆孔內(nèi)部時，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)接到要施加負壓到其上的真空裝置。
[0011] 這種裝置以PIABAB的名稱被公開在PCT國際申請W099/49216A1中，并示于本申 請的圖14和15中。
[0012] 如圖14所示，噴射器筒1包括四個噴射狀管嘴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進入每對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的三個獨立的腔室，每一個腔室與相 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] 雖然這樣的多級噴射器配置在提供高體積流速和高水平負壓兩者方面是有利的， 但是仍然有必要在噴射器中的每個連續(xù)級的設(shè)計上有一定程度的折衷，以總體上為多級噴 射器獲得整體所需的性能特性。因此，也有人提出，提供進一步的所謂增壓器管嘴，設(shè)置成 與多級噴射器的驅(qū)動管嘴平行，其中所述增壓器管嘴是專門設(shè)計的，以獲得最高可能的真 空水平，但不形成構(gòu)成該多級噴射器的串聯(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，這使高的負壓（低的絕對壓力）能夠在可接受的短的時間周期內(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] 附加的一對管嘴24和25平行于多級噴射器的驅(qū)動管嘴12設(shè)置，并被配置在一個 單獨的增壓腔室4中，通過口 17連接到收集腔室16。增壓級包括一對管嘴24和25,入口 管嘴24連同多級噴射器的驅(qū)動管嘴12被連接到被供應(yīng)有壓縮空氣的入口腔室3?？缭皆?壓級的一對管嘴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，并進入同一室5中，驅(qū)動管嘴12推動 壓縮空氣的驅(qū)動噴射穿過該室。以這種方式，被排出增壓級的空氣被夾帶進入從多級噴射 器中排出的驅(qū)動噴射流中。此外，通過多級噴射器的驅(qū)動級產(chǎn)生的真空被施加到管嘴25的 出口，以便跨越增壓級的壓差增大，從而能夠由增壓級產(chǎn)生的真空水平可以提高，即，可以 得到的絕對壓力降低。
[0018] 在真空噴射器的操作中，多級噴射器的串聯(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腔室5,6和7和收集腔室16的流體夾帶進入由 噴射器的每一個后續(xù)級所形成的噴射流，在短時間內(nèi)，在收集腔室16內(nèi)產(chǎn)生達到低絕對壓 力的真空。增壓級的功能平行于該多級噴射器，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，因為在真空收集腔室16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 噴射器的任何一級能夠產(chǎn)生的最低壓力，從而使所有的閥都關(guān)閉，并且所有進一步的抽空 隨后會由增壓級進行，增壓級通過抽吸口 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] 因為在如脫氣、除濕、液壓系統(tǒng)的填充、強制過濾等工藝中對于高真空水平（即低 的絕對壓力）的要求不斷地增加，對于能夠反復(fù)提供高水平的負壓（即，低的絕對壓力）以 實現(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，存在不斷增加地趨向于更小尺寸的噴射器，其能夠在機械上的遠 程位置（即，在機械手的端部，以及顯著地遠離壓縮空氣的最終來源）提供所希望的抽空能 力，不會在機器的整體尺寸上產(chǎn)生負面影響。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)明首先提供了一種多級噴射器，用于跨越第一驅(qū)動級產(chǎn)生真空，所述多級噴 射器包括用于從壓縮空氣源產(chǎn)生驅(qū)動空氣流的驅(qū)動管嘴陣列，所述驅(qū)動管嘴陣列包括兩個 或者更多管嘴，其被配置成使各自的空氣噴射一起基本直接地供入所述驅(qū)動級的共同出口 內(nèi)，以使在圍繞空氣噴射的體積中的空氣夾帶進入所述驅(qū)動流，用于跨越所述驅(qū)動級產(chǎn)生 真空，所述驅(qū)動級的所述出口是第二級的會聚-發(fā)散管嘴的入口，所述會聚-發(fā)散管嘴被配 置成引導(dǎo)作為第二級空氣噴射的所述空氣基本直接地進入第二級的出口，以使在圍繞第二 級空氣噴射的體積中的空氣夾帶進入流中，以跨越第二級產(chǎn)生真空。
[0023] 本發(fā)明可選擇地提供了一種多級噴射器，優(yōu)選為筒，用于從壓縮空氣源產(chǎn)生真空， 所述多級噴射器包括：驅(qū)動管嘴腔室，在所述驅(qū)動管嘴腔室中用于產(chǎn)生真空，并且所述驅(qū)動 管嘴腔室具有在驅(qū)動管嘴腔室的相對端部處的入口和出口；出口流動通道，設(shè)置在驅(qū)動管 嘴腔室的出口處；和驅(qū)動管嘴陣列，設(shè)置在驅(qū)動管嘴腔室的入口處，并且包括共同地與出口 流動通道對齊的兩個或者更多個驅(qū)動管嘴。
[0024] 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：使壓縮空氣供應(yīng)到具 有至少兩個驅(qū)動管嘴的驅(qū)動管嘴陣列，以從每個驅(qū)動管嘴產(chǎn)生各自的空氣噴射；使來自每 個驅(qū)動管嘴的空氣噴射一起基本直接地引導(dǎo)進位于驅(qū)動管嘴陣列下游作為用于來自驅(qū)動 管嘴的空氣噴射的共同的出口流動通道的會聚-發(fā)散管嘴的入口內(nèi)；通過使來自圍繞空氣 噴射的體積的空氣夾帶進入噴射流，在共同的出口流動通道的入口的上游產(chǎn)生真空；和采 用所述會聚-發(fā)散管嘴產(chǎn)生空氣的噴射流，并且通過使來自圍繞體積的空氣夾帶進入來自 會聚-發(fā)散管嘴的噴射流內(nèi)，在所述會聚_發(fā)散管嘴的下游產(chǎn)生真空。
[0025] 還預(yù)見了一種制造用于從壓縮空氣源產(chǎn)生真空的噴射器的創(chuàng)造性的方法，包括： 提供具有至少兩個驅(qū)動管嘴的驅(qū)動管嘴陣列；提供驅(qū)動管嘴腔室，所述驅(qū)動管嘴腔室在腔 室的相對端部處具有入口和出口；提供作為驅(qū)動管嘴腔室的出口流動通道的第二級腔室， 第二級腔室使其入口連接到驅(qū)動管嘴腔室的出口；以及在驅(qū)動管嘴腔室的入口處安裝驅(qū)動 管嘴陣列，使至少兩個驅(qū)動管嘴共同地與出口流動通道的入口對齊。
[0026] 最后，提出了一種制造用于從壓縮空氣源產(chǎn)生真空的噴射器的創(chuàng)造性的方法，包 括：提供驅(qū)動管嘴腔室，所述驅(qū)動管嘴腔室在腔室的相對端部處具有入口和出口；在驅(qū)動 管嘴腔室的入口處提供具有至少兩個驅(qū)動管嘴的驅(qū)動管嘴陣列；提供會聚-發(fā)散出口流動 通道；和使會聚-發(fā)散出口流動通道安裝在驅(qū)動管嘴腔室的出口處，以使出口流動通道的 入口共同地與至少兩個驅(qū)動管嘴中的每個對齊。
[0027] 在多級噴射器中采用驅(qū)動管嘴陣列是本質(zhì)上有利的，因為它允許減少噴射器的尺 寸。相對于相等性能的傳統(tǒng)噴射器，本發(fā)明允許將長度減少達到50%，不會增加其它尺寸。
【附圖說明】
[0028] 為了能夠更好地理解本發(fā)明，并且示出如何實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在將僅通過示例參照 附圖進行，其中：
[0029] 圖1A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 噴射器筒的第一實施例的縱軸向截面圖；
[0030] 圖1B示出了從圖1A的相同方向看到的圖1A的噴射器筒的透視側(cè)視圖；
[0031] 圖2示出了類似于圖1A的實施例的、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施例的縱軸向截面圖，但是具有代替圖1A的 整體閥構(gòu)件的單獨的瓣閥；
[0032] 圖3A示出了在垂直于通過噴射器筒的空氣流的方向的方向上看到的、圖1A和2 的噴射器筒的限定了第二級和出口管嘴的整體的噴射器殼體本體的縱軸向截面圖；
[0033]