Vacuümgeneratoren - Hoe ze Werken

Vacuümgeneratoren worden gewoonlijk gebruikt om een lagedrukomgeving te creëren voor diverse industriële en wetenschappelijke toepassingen, bijvoorbeeld vacuümverpakking, destillatie, filtratie en droging. Dit artikel behandelt de werkingsprincipes van pneumatische en elektrische vacuümgeneratoren, hun voor- en nadelen, en hoe een keuze te maken tussen beide.

Inhoudsopgave

• Soorten vacuümgeneratoren
• Pneumatische vacuümgenerator
• Voor- en nadelen van vacuümgeneratoren
• Toepassingen van vacuümgeneratoren
• Elektrische vacuümpomp
• Voor- en nadelen van vacuümpompen
• Toepassingen van vacuümpompen
• Selectiecriteria
• FAQs

Soorten vacuümgeneratoren

Vacuümgeneratoren worden ingedeeld in twee typen: pneumatische vacuümgeneratoren (ook venturi-vacuümgeneratoren genoemd) en elektrische vacuümpompen.

Pneumatische vacuümgenerator

Een pneumatische vacuümgenerator is een apparaat dat werkt volgens de principes van de vloeistofmechanica, met name het principe van Bernoulli en het Venturi-effect. Hij gebruikt perslucht om een lagedrukzone te creëren, waardoor hij een vacuüm kan creëren voor diverse toepassingen zoals afzuiging of filtratie.

De werking van een pneumatische vacuümgenerator

Een pneumatische vacuümgenerator heeft een inlaatpoort waar perslucht binnenkomt. De lucht gaat door een vernauwde ruimte die het mondstuk wordt genoemd. De snelheid van de lucht neemt toe door de smallere doorsnede, volgens het principe van Bernoulli.

De persluchtstroom met hoge snelheid gaat vervolgens door een diffusor met een geleidelijk breder wordende doorsnede. De snelheid van de lucht neemt af, waardoor de druk toeneemt. Deze drukverhoging leidt tot een lagedrukzone naast de straalpijp en de diffusor (figuur 2 met label B).

De lagedrukzone kan een vacuüm creëren door een zuignap of ander zuigtoestel aan te sluiten op een secundaire inlaatpoort die in verbinding staat met de lagedrukzone (figuur 2 met het label A). De lagedrukzone zorgt ervoor dat de atmosferische druk het voorwerp naar de zuiger duwt, waardoor een zuigkracht ontstaat.

De werking van een pneumatische vacuümgenerator hangt af van:

• het debiet van de perslucht
• de diameter van het mondstuk
• de hoek van het rooster
• de vorm en grootte van de secundaire inlaatpoort

Door een zorgvuldige beheersing van deze factoren kan een optimale lagedrukzone worden gecreëerd voor een groot aantal toepassingen.

Eentraps

Een eentraps vacuümgenerator heeft het hierboven besproken basisprincipe.

Meertraps

Een meertrapsvacuümgenerator heeft meerdere venturi-mondstukken (figuur 3 met het label A) op een rij. Perslucht komt binnen via een aansluitpoort. Terwijl deze lucht door de meervoudige venturi-sproeiers stroomt, vormen zich lagedrukzones die lucht aanzuigen via de inlaat (figuur 3 met label B). Het zuigvermogen van de inlaat is de som van de zuigkracht die in het lagedrukgebied van elke venturibuis wordt gegenereerd. Daarom kan een meertraps vacuümgenerator een veel hogere zuigkracht leveren voor dezelfde hoeveelheid perslucht dan een eentraps vacuümgenerator.

Eentraps vs. meertraps vacuümgeneratoren

De volgende factoren helpen bepalen of een eentraps of meertraps vacuümgenerator het beste is voor een bepaalde toepassing:

• Toepassingen: Meertraps vacuümgeneratoren kunnen zwaardere lasten tillen dan eentraps vacuümgeneratoren. De eerste is meer geschikt voor voorbeelden zoals materiaalbehandeling in bouwprojecten. De laatste is meer geschikt voor voorbeelden zoals het optillen van elektronische componenten of het hanteren van dunne platen materiaal.
• Vacuümniveau: Een eentraps vacuümgenerator kan een perslucht-/vacuümdebiet van 1:1 produceren. Een meertraps vacuümgenerator kan meer dan een verhouding van 1:4 produceren.
• Stroomverbruik: Meertraps vacuümgeneratoren hebben minder perslucht nodig om hogere vacuümniveaus te creëren.
• Prijs: Meertrapsvacuümgeneratoren kosten doorgaans meer dan eentrapsgeneratoren.
• Onderhoud: Meertraps vacuümgeneratoren vergen meer onderhoud omdat ze eerder verstopt raken dan eentraps vacuümgeneratoren. Ook zijn eentraps vacuümgeneratoren eenvoudiger gebouwd en gemakkelijker te repareren.

Compact

Een compacte vacuümgenerator heeft een geïntegreerde klep en systeemcontrole. Deze integraties maken het mogelijk de afzuiging te regelen zonder gebruik te maken van een externe klep die het persluchtdebiet regelt. Compacte vacuümgeneratoren worden meestal gebruikt in volledig geautomatiseerde behandelingssystemen.

Voor- en nadelen van vacuümgeneratoren

Pro's

• Vacuümgeneratoren zijn zeer compact en licht van gewicht, waardoor ze dicht bij de toepassing kunnen worden geïnstalleerd.
• Een vacuüm wordt zeer snel opgewekt.
• Er zijn geen bewegende delen, wat resulteert in weinig slijtage en praktisch geen onderhoud.
• Er wordt geen warmte opgewekt.
• Relatief lage initiële investering.

Nadelen:

• Op de werkplek moet perslucht beschikbaar zijn.
• Perslucht is relatief duur, waardoor de totale kosten van pneumatische vacuümgeneratoren op lange termijn toenemen.

Toepassingen van vacuümgeneratoren

Bijna elke industrie die gebruik maakt van pick-and-place-robots zal vacuümgeneratoren gebruiken in deze robots. Enkele voorbeelden zijn feeder-toepassingen in de automobielindustrie en end-of-line-toepassingen zoals voedselverpakking.

Elektrische vacuümpomp

Elektrische vacuümpompen worden gebruikt wanneer een grote zuigcapaciteit vereist is of wanneer geen perslucht beschikbaar is. Vacuümpompen werken door de luchtmoleculen uit de vacuümkamer te verwijderen. Hij bestaat uit een excentrisch gemonteerde roterende waaier met koolstof schoepen (figuur 5 met label A). De waaier wordt door de centrifugale kracht tegen de wand van de behuizing gedrukt, wat een uitstekende afdichting oplevert. De grootte van elke kamer (figuur 5 met label B) verandert met de rotatie van de waaier. Naarmate de kamer groter wordt, zet de lucht erin uit. Hierdoor daalt de druk in de kamer en ontstaat een gedeeltelijk vacuüm. De lucht wordt dus aangezogen, samengeperst en via de uitlaat weer uitgestoten. De hoge compressiefactor helpt de vacuümpomp een hoog vacuüm te genereren en een hoge zuigcapaciteit te leveren.

Voor- en nadelen van vacuümpompen

Pro's

• Vacuümpompen kunnen een zeer grote zuigkracht opwekken.
• Eén vacuümpomp kan worden gebruikt als centrale locatie om een vacuüm te genereren voor meerdere locaties.
• Vereisen over het algemeen weinig onderhoud.
• Er is geen persluchtsysteem nodig.

Nadelen:

• Vacuümpompen zijn complexer en groter dan vacuümgeneratoren.
• Vacuümpompen vergen een hogere initiële investering.

Toepassingen van vacuümpompen

Vacuümpompen zijn ideaal voor toepassingen die een grote zuigkracht of een zeer lage druk vereisen. Bijvoorbeeld:

• Industriële processen: Vacuümpompen creëren lagedrukomgevingen die nodig zijn voor specifieke reacties of bewerkingen.
• Laboratorium onderzoek: Distillatie-, filtratie- en droogexperimenten vereisen een lage-drukomgeving.
• Drukkerijen: Vacuümpompen houden het papier op zijn plaats tijdens het drukproces.

Selectiecriteria

Keuze van een pneumatische vacuümgenerator

1. Zuigkracht
   1. De aanzuigsnelheid wordt gewoonlijk aangegeven in m3/h, l/min, of cfm. De waarden zijn gebaseerd op standaardomstandigheden, dat wil zeggen omgevingstemperatuur (20 °C) en omgevingsdruk op zeeniveau (1013 mbar).
   2. Het maximale afzuigdebiet wordt gedefinieerd als het maximale debiet dat de vacuümgenerator uit de omgeving evacueert.
   3. De vereiste afzuigcapaciteit is een gevolg van het interne volume van de afzuigkussens en de leidingen. Bovendien vereist de behandeling van poreuze materialen, zoals karton, hogere zuigvermogens dan luchtdichte materialen. Voor deze toepassingen is een hoge zuigkracht belangrijker dan een hoog vacuümniveau.
2. Vacuümniveau
   1. Het vacuümniveau wordt gewoonlijk aangegeven als een percentage of een relatieve waarde. Het vacuüm wordt gespecificeerd ten opzichte van de omgevingsdruk. Een vacuümniveau van 80% betekent dat de druk 80% lager is dan de omgevingsdruk. Als de omgevingsluchtdruk 1013 mbar absolute druk (14,7 psi) bedraagt, betekent een vacuüm van 80% een absolute vacuümdruk van 202 mbar.
3. Evacuatietijd
   1. Tijd in seconden die nodig is om een bepaald vacuümniveau te bereiken.
4. Luchtverbruik
   1. Dit is het verbruik van perslucht (in l/min of scfm) door de generator om een bepaald vacuümniveau te genereren.

Vacuümgenerator vs vacuümpomp

• Energieverbruik: Als er geen perslucht, maar wel elektriciteit beschikbaar is, gebruik dan een vacuümpomp.
• Toepassingsvereisten: Pneumatische vacuümgeneratoren zijn geschikt voor toepassingen die lage vacuümniveaus vereisen, gewoonlijk tot 914 mbar. Voor lagere vacuümniveaus kan een vacuümpomp nodig zijn.
• Debiet: Vacuümgeneratoren kunnen niet zo'n hoog debiet leveren als vacuümpompen.
• Onderhoud: Pneumatische vacuümgeneratoren zijn gemakkelijker te onderhouden dan vacuümpompen.
• Prijs: Pneumatische vacuümgeneratoren hebben lagere aanloopkosten dan vacuümpompen, maar hogere langetermijnkosten door de prijs van perslucht.
• Lawaai: Vacuümgeneratoren zijn stiller dan vacuümpompen.

Lees ons artikel over vacuümzuignappen voor meer informatie over het werkingsprincipe en de soorten vacuümzuignappen.

FAQs

Hebben vacuümgeneratoren ongesmeerde perslucht nodig?

Wij adviseren ongesmeerde lucht. De reden is dat vuildeeltjes zich kunnen afzetten in de vacuümgenerator en de geluiddemper wanneer u smeert. Dit belemmert de prestaties van het apparaat.

Wat doet een vacuümgenerator?

Vacuümgeneratoren creëren een vacuümniveau dat nodig is voor hefwerkzaamheden.

Hoe werkt een luchtzuiger?

Een luchtvacuüm gebruikt een Venturi-mondstuk om een zone van lage druk te creëren waardoor de atmosferische druk buiten het vacuüm lucht naar binnen kan duwen via een inlaatpoort, waardoor een zuigkracht ontstaat.

Hoe maak je een vacuüm met perslucht?

Je kunt een vacuüm creëren met een venturi mondstuk. Wanneer de lucht erdoor stroomt, wordt de lucht versneld en samengeperst. Na het passeren van de vernauwing zet de versnelde lucht uit en ontstaat er een vacuüm.