真空技术简介

什么是真空？

“真空”一词源于拉丁语，意为“空的空间”，但在现实世界中并不存在这样的东西。即使是太空中的真空也包含少量物质，而完美的真空仅存在于理论中。对于所有实际目的来说，真空是指与大气相比具有显著负压的空间状态。通过从有限空间中移除物质（通常是空气分子）来创造人工真空。

什么是低、中或高真空？

在真空系统中，少即是多。由于真空是通过最小化封闭环境中的空气分子数量来创造的，分子越少意味着真空程度越高。随着空气的移除，您将根据移除的分子比例实现一定的负压。根据特定应用的要求，创造真空的方法差异很大。

根据以毫巴（mbar）为单位的压力测量，不同类型的真空水平分为以下范围：

• 粗（或低）真空：大气压到1 mbar。用于包括工业处理技术在内的众多应用。在此范围内，真空水平通常以百分比表示，例如80%真空。
• 中（或精细）真空：1到10^-3（0.001）mbar。用于例如食品冷冻干燥、钢脱气、灯泡生产。
• 高真空（HV）：10^-3到10^-8 mbar。用于例如电子管制造、金属冶炼。
• 超高真空（UHV）：10^-8到10^-11 mbar。用于例如金属涂层、电子束熔化。

为了达到更高的压力范围，复杂性和能源成本呈指数增长。虽然许多最常见的应用在粗真空范围内，但相当多的制造过程和科学用途需要更高的范围。所有超出粗真空范围的测量变得越来越困难。

如何创造真空

不同工业应用所需的真空水平差异很大，产生真空的设备也是如此。然而，各种泵——在某些情况下以多级工作——总是参与创造和维护真空系统。以下是几种不同类型的真空泵的例子：

• 低温泵：在超高真空范围内工作的行业，如光学薄膜或半导体制造，使用低温泵在极冷的表面上“捕获”分子。低温泵也常用于粒子加速器和空间模拟舱等科学研究领域。
• 罗茨泵：在金属净化和不同类型的涂层应用中，可能使用多级罗茨泵。这些泵通过反向旋转的叶片压缩气体，以达到中或高真空范围。
• 螺杆泵：在食品冷冻干燥过程中，常用螺杆泵利用不对称旋转的螺杆加速干燥过程中的升华。
• 旋片泵：最后但同样重要的是，旋片泵使用转子连续压缩和排出空气，是最常见的真空泵。旋片泵广泛用于低和中真空范围内的众多应用，包括真空搬运技术。

真空搬运的机械原理

真空搬运技术在粗真空范围内运行，可以使用以毫米或英寸汞柱（mmHg或inHg）和/或千帕（kPa）为单位的机械仪表进行测量。这些单位始终为负，并在仪表上以负号（-）表示。

千帕特别有用，作为真空百分比的近似值。50%真空约为相对于大气压的-50kPa。在真空测量中还使用了其他几个单位和刻度，但百分比刻度在粗真空范围内最为有用，因为它是普遍可理解的。

真空系统组件

真空吸盘和管道

关于吸盘/脚的一个常见误解是，杯子的内部是由于真空而抓住负载并向上拉动它。实际上，是杯子外部的较高大气压向下施加压力，朝向物体，从而产生夹紧效果。

因此，真空杯的高度对真空水平或其搬运能力没有任何影响。然而，与负载接触的表面积确实很重要。这就是为什么需要调整杯子的表面以匹配预期负载的原因。虽然可能可以用相对较小的杯子搬运重物，但在移动物体时还必须考虑剪切力并增加安全裕度。

估算吸盘的夹持力

要估算使用如TAWI 的平板夹具等吊装真空架来保持平坦、无孔负载所需的吸附面积，可以通过以下方式计算：

在100%真空下，保持或搬运力约为每平方厘米1公斤（每0.155平方英寸2.2磅）。如我们已经确定的那样，没有100%真空这样的东西，但它是一个有用的参考点。

在实际使用中，您可能在60%真空下操作搬运。1公斤的60%是0.6公斤，这意味着我们可以每平方厘米吸盘面积搬运0.6公斤（每0.155平方英寸1.32磅）。然后将结果除以通常使用的安全系数2。

示例：直径为300毫米（11.8英寸）的吸盘（706平方厘米或109.4平方英寸）在60%真空和安全系数2下的保持力为212公斤（467磅）。

估算提升管容量

对于使用单独吊装和安装在负载上的架装吸盘的搬运设备，吸盘接触面积的简化近似值是有用的。当使用真空技术进行抓取和搬运时，如使用TAWI 多功能搬运设备，情况有所不同。

在管道辅助真空搬运系统中，由于管道的灵活性，管道本身在0-60%的负压下运行。为此，保持力必须始终大于提升管的面积。因此，我们始终确保吸盘面积至少是管道面积的2.5倍。

结果是您保证在负载降到地面之前不会掉落，并且您能够保持的重量是您能够搬运的2.5倍。换句话说，在这种情况下，吸盘面积虽然仍然重要，但相对于提升管面积是次要的。

定制真空系统

除了如 TAWI 移动订单拣选设备独立系统，真空搬运系统通常根据每个具体使用案例的要求进行广泛定制。决定组件选择的一些因素包括：

工件的重量、形状和表面。
搬运的行程距离。
旋转或倾斜要求。
所需的速度或循环时间。

可以选择和组合各种吸盘/脚、架、起重机和轨道，以确保特定应用的最佳部署和利用。

例如，实心箱可以使用如我们的多功能搬运机等管道辅助搬运机进行搬运，配有适当尺寸的手柄和吸盘。如果负载具有多孔或不平整的表面，如袋子常见的情况，可以在吸盘周围添加橡胶裙，以最大化接触面积，同时通过真空泵的更高流量补偿空气泄漏。

板材可能需要定制的架、旋转能力和可能的垂直轨道运输，这些都非常适合我们的板材夹具。

尽管这些系统中的任何一个都执行相同的基本搬运和处理功能，但配置和组件选择在每个使用案例中会有很大不同。

软管、连接器和过滤器

要完成真空系统，您必须使用软管夹、密封圈和螺纹接头连接适用于真空的软管。确保所有这些部件完美配合和密封对于确保任何加压系统的安全操作至关重要。这些组件必须适应各个系统，特别注意公差和耐用性。

为了保护真空泵免受灰尘和其他可能缩短其寿命或引入操作故障的污染物的影响，还使用一个或多个过滤器。

真空泵

用于真空搬运系统的真空泵通常是气体位移泵，也称为气体传输泵。位移泵的基本原理是通过进气阀将空气吸入扩展的体积中，将其压缩到较小的体积中，然后将压缩空气排回大气中。

所有位移泵的操作原理相同，但用于真空搬运系统的泵类型通常是干式（无油）旋片泵。顾名思义，这些泵使用带有多个叶片的内部转子，连续吸入、压缩和排出空气。

这种泵类型有几个优点。它体积小，与其他种类相比需要的维护有限，并且可以在恒定的吸力下运行。

真空搬运系统的优势

与其他替代方案相比，真空搬运在许多方面脱颖而出。一些更重要的好处包括：

• 提高生产力 - 操作员的体型从来不是问题。任何人都可以接受培训以安全使用真空搬运机或夹具，并在不耗费精力的情况下搬运重物。结果是显著更高效的工作流程，不会让员工感到疲惫。
• 人体工程学健康 - 由于搬运和处理所需的努力很少，身体负担显著减少，工作场所相关伤害的风险也降低。除了让员工更健康、更快乐之外，这还应导致更少的病假，否则可能会影响生产力。
• 劳动力灵活性 - 由于任何人都可以搬运，企业在招聘和员工轮换方面具有更大的灵活性。高效的工作流程也减少了劳动强度，允许更小的劳动力。
• 防止损坏 - 与各种类型的机械搬运相比，真空搬运通常降低了材料损坏的风险，如划痕或变形。
• 安全性 - 真空搬运系统本质上是安全的，原因有几个。其一是如果真空系统发生故障，搬运根本无法启动。在发生电源故障等关键问题时，故障安全阀将确保负载不会立即掉落。

如果您对我们的真空搬运系统如何工作以及如何根据您的特定需求和工作流程进行定制有其他问题，请随时 联系我们 进行免费咨询。