具有多噴嘴驅(qū)動(dòng)級(jí)段和增強(qiáng)器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(dòng)的真空噴射器。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用壓縮空氣（或其他高壓流體）源以在周圍空間中產(chǎn)生負(fù)壓或真空的真空栗是 已知的。壓縮空氣驅(qū)動(dòng)型噴射器由下述操作：通過(guò)驅(qū)動(dòng)噴嘴加速高壓空氣，并且使高壓空氣 作為空氣噴射體以高速經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)噴嘴與出口流道或噴嘴之間的間隙噴射。驅(qū)動(dòng)噴嘴和出口 噴嘴之間的周圍空間中的流體介質(zhì)被攜拽到壓縮空氣的高速流中，并且被攜拽的介質(zhì)和由 壓縮空氣源生成空氣的射流通過(guò)出口噴嘴噴射。隨著驅(qū)動(dòng)噴嘴和出口噴嘴之間的空間中的 流體以這種方式噴射，負(fù)壓或真空在空氣噴射體周圍的體積中生成，這個(gè)流體或介質(zhì)先前 占據(jù)所述體積。
[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），真空噴射器中的噴嘴可 以適配以產(chǎn)生高體積流動(dòng)但不會(huì)獲得如此高的負(fù)壓（即，絕對(duì)壓力將不會(huì)如此降低）、或獲 得較高的負(fù)壓（即，絕對(duì)壓力將較低），但不會(huì)實(shí)現(xiàn)如此高的體積流動(dòng)速率。因此，任何單對(duì) 驅(qū)動(dòng)噴嘴和出口噴嘴將適配成促進(jìn)產(chǎn)生高體積流動(dòng)速率或?qū)崿F(xiàn)高負(fù)壓。
[0004] 高負(fù)壓被期望以產(chǎn)生與環(huán)境壓力的最大壓差，因此產(chǎn)生能夠由負(fù)壓施加的最大抽 吸力，例如以用于上升應(yīng)用。同時(shí)，需要高體積流動(dòng)速率，從而確保待抽空的體積能夠被快 速充分地抽空以允許關(guān)聯(lián)真空裝置的重復(fù)致動(dòng)，或同樣地從而在真空傳送器應(yīng)用中傳送充 足體積的材料。
[0005] 為了既實(shí)現(xiàn)高極限的真空等級(jí)又實(shí)現(xiàn)高的總體積流動(dòng)速率，已經(jīng)構(gòu)思出所謂的多 級(jí)噴射器，所述多級(jí)噴射器包括在殼內(nèi)串聯(lián)設(shè)置的三個(gè)或更多個(gè)噴嘴，串聯(lián)的每對(duì)鄰近噴 嘴限定相應(yīng)的級(jí)段，經(jīng)過(guò)所述級(jí)段負(fù)壓產(chǎn)生在鄰近兩個(gè)噴嘴之間的間隙中。再次，概括而 言，對(duì)于給定的壓縮空氣源，任何單對(duì)串聯(lián)的噴嘴可以適配成促進(jìn)產(chǎn)生高體積流動(dòng)速率或 實(shí)現(xiàn)高負(fù)壓。
[0006] 在這種多級(jí)噴射器中，最早級(jí)段產(chǎn)生最高等級(jí)的負(fù)壓（即，最低絕對(duì)壓力），同時(shí) 后續(xù)級(jí)段接連地提供較低的負(fù)壓等級(jí)（即，較高的絕對(duì)壓力），但是增加噴射器裝置的總體 積產(chǎn)量。為了將經(jīng)過(guò)多個(gè)級(jí)段產(chǎn)生的真空應(yīng)用于期望的真空裝置或待抽空的體積，后續(xù)級(jí) 段典型地連接到共同收集腔室，同時(shí)至少在第一驅(qū)動(dòng)級(jí)段之后將閥設(shè)置到每個(gè)后續(xù)級(jí)段， 以使得一旦收集腔室中的負(fù)壓已經(jīng)減小到低于第二和后續(xù)級(jí)段能夠產(chǎn)生的負(fù)壓，后續(xù)級(jí)段 就能夠與收集腔室斷開(kāi)。
[0007] 驅(qū)動(dòng)級(jí)段有這樣的名稱是因?yàn)轵?qū)動(dòng)級(jí)段是連接到加壓流體（壓縮空氣）源的唯一 級(jí)段，因此在驅(qū)動(dòng)流體和被攜拽的流體從真空噴射器噴射之前，驅(qū)動(dòng)級(jí)段驅(qū)動(dòng)加壓流體流 過(guò)所有串聯(lián)的后續(xù)級(jí)段和噴嘴。
[0008] 為了提供流體經(jīng)過(guò)每個(gè)后續(xù)級(jí)段的攜拽，串聯(lián)的噴嘴呈現(xiàn)具有逐漸增加的截面開(kāi) 通面積的貫穿通路，一股高速流體被供給穿過(guò)所述貫穿通路，以將在周圍體積中的空氣或 其他介質(zhì)攜拽到高速射流中。每個(gè)級(jí)段之間的噴嘴形成一個(gè)級(jí)段的出口噴嘴和下一級(jí)段的 入口噴嘴，并且配置成接連地加速空氣和其他介質(zhì)的流動(dòng)，以引導(dǎo)經(jīng)過(guò)每個(gè)后續(xù)級(jí)段的流 體的高速噴射。
[0009] 雖然不同加壓流體可以被利用作為驅(qū)動(dòng)流體，但是這種類型的多級(jí)噴射器典型地 由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，并且最通常被用于經(jīng)過(guò)相應(yīng)的級(jí)段攜拽空氣，所述空氣作為將通過(guò)串聯(lián) 噴嘴中的每個(gè)間隙從射流周圍的體積抽空的介質(zhì)。
[0010] 已經(jīng)取得商業(yè)成功的多級(jí)噴射器的一個(gè)設(shè)計(jì)是，將所述串聯(lián)的噴嘴以共軸設(shè)置的 方式呈現(xiàn)在基本柱形殼內(nèi)，所述基本柱形殼在其中結(jié)合與噴射器的每個(gè)級(jí)段連通的一系列 抽吸端口，所述抽吸端口設(shè)有合適的閥部件，以用于選擇性地使每個(gè)級(jí)段與周圍體積的空 氣連通。正如呈現(xiàn)的，柱形本體形成為所謂的噴射器筒，所述噴射器筒在裝配到容置模塊內(nèi) 側(cè)或裝配到適當(dāng)尺寸的孔口內(nèi)時(shí)能夠用于抽空周圍腔室，所述周圍腔室繼而流體聯(lián)接到真 空裝置，負(fù)壓將被應(yīng)用于所述真空裝置。
[0011] 這種裝置在以PIABAB的名義的PCT國(guó)際申請(qǐng)WO99/49216A1中公開(kāi)，并且在本 申請(qǐng)的圖14和15中示出。
[0012] 如圖14所示，噴射器筒1包括噴射體形狀的四個(gè)噴嘴2、3、4和5,所述四個(gè)噴嘴 限定具有逐漸增加的剖面開(kāi)通區(qū)域的貫穿通路6。噴嘴設(shè)置成首尾串聯(lián)，其中相應(yīng)槽口 7、8 和9位于首尾之間。
[0013] 噴嘴2、3、4和5形成在相應(yīng)噴嘴本體中，所述噴嘴本體設(shè)計(jì)成組裝到一起以形成 一體噴嘴本體1。貫穿開(kāi)口 10設(shè)置在噴嘴本體壁中，以提供與外部周圍空間的流動(dòng)連通。
[0014] 參照?qǐng)D15,能夠看到噴射器筒1可以如何安裝在孔口或殼內(nèi)，在所述孔口或殼中， 外部周圍空間對(duì)應(yīng)于待抽空的腔室V。每個(gè)貫穿開(kāi)口 10設(shè)有閥部件11，以選擇性地允許空 氣或其他流體從周圍空間V流入每對(duì)鄰近噴嘴之間的空間或腔室。如圖15所示，噴射器筒 1已經(jīng)安裝在機(jī)器構(gòu)件20中，在所述機(jī)器構(gòu)件中，孔口已經(jīng)被鉆開(kāi)或以其他方式形成。噴射 器筒1從入口腔室i延伸到出口腔室u，并且設(shè)置成抽空構(gòu)成外部周圍空間V的三個(gè)分離腔 室，每個(gè)腔室由0型圈22與鄰近腔室分離。雖然未示出，但是構(gòu)成外部周圍空間V的每個(gè)腔 室連接到共同收集腔室或抽吸端口，以將產(chǎn)生的負(fù)壓應(yīng)用于關(guān)聯(lián)的真空操作型裝置，諸如， 吸盤。
[0015] 雖然這種多級(jí)噴射器裝置在提供高體積流動(dòng)速率和高等級(jí)的負(fù)壓方面是有益的， 但是對(duì)于噴射器中的每個(gè)后續(xù)級(jí)段的設(shè)計(jì)仍需要一些程度的妥協(xié)，以獲得用于作為整體的 多級(jí)噴射器的總期望性能特征。因此，也已經(jīng)提出提供進(jìn)一步的所謂的增強(qiáng)噴嘴，所述增強(qiáng) 噴嘴與多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)噴嘴以并聯(lián)的方式設(shè)置，所述增強(qiáng)噴嘴特別地設(shè)計(jì)為獲得最高可 能等級(jí)的真空，但是不形成構(gòu)成多級(jí)噴射器的串聯(lián)的共軸設(shè)置的噴嘴的一部分。以這種方 式，增強(qiáng)噴嘴能夠配置成獲得最高可能等級(jí)的真空，同時(shí)并聯(lián)的多級(jí)噴射器噴嘴系列能夠 設(shè)置成獲得高體積產(chǎn)量，這使得高負(fù)壓（低絕對(duì)壓力）能夠在可接受的短時(shí)段內(nèi)在待抽空 的體積內(nèi)獲得。
[0016] 這種設(shè)置方式在文獻(xiàn)US4, 395, 202中公開(kāi)，如本申請(qǐng)的圖13所示。在這個(gè)設(shè)置 方式中，設(shè)置有接連地設(shè)置以用于關(guān)聯(lián)腔室5、6、7的抽空的一組噴射器噴嘴12、13、14、15， 所述關(guān)聯(lián)腔室通過(guò)相應(yīng)端口 18、19和20與真空收集室16相互連通。閥21、22和23分別 設(shè)置到端口 18、19和20。
[0017] 附加一對(duì)噴嘴24和25與多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)噴嘴12以并聯(lián)的方式設(shè)置，并且設(shè)置 在經(jīng)由端口 17連接到收集腔室16的分離增強(qiáng)腔室4中。增強(qiáng)級(jí)段由一對(duì)噴嘴24和25構(gòu) 成，其中入口噴嘴24與多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)噴嘴12 -起連接到以壓縮空氣供應(yīng)的入口腔室 3。經(jīng)過(guò)增強(qiáng)級(jí)段的所述一對(duì)噴嘴24和25用以在增強(qiáng)腔室4中產(chǎn)生最高可能真空（最低 負(fù)壓）。由噴嘴24產(chǎn)生的壓縮空氣的噴射體通過(guò)噴嘴25從增強(qiáng)級(jí)段噴射到腔室5中，驅(qū)動(dòng) 噴嘴12經(jīng)過(guò)相同的腔室推動(dòng)壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)噴射體。以這種方式，從增強(qiáng)級(jí)段排放的空氣 被攜拽到待從多級(jí)噴射器排放的驅(qū)動(dòng)射流中。而且，由多級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)級(jí)段產(chǎn)生的真空 被應(yīng)用于噴嘴25的排出口，以使得經(jīng)過(guò)增強(qiáng)級(jí)段的壓差增加，由此能夠由增強(qiáng)級(jí)段產(chǎn)生的 真空等級(jí)能夠增加，即，能夠獲得的絕對(duì)壓力減小。
[0018] 在真空噴射器的操作中，多級(jí)噴射器的串聯(lián)的噴嘴12、13、14和15能夠產(chǎn)生高體 積流動(dòng)速率，以便通過(guò)將流體從每個(gè)腔室5、6和7和收集腔室16攜拽到由噴射器的每個(gè)后 續(xù)級(jí)段形成的噴射流中，而在短時(shí)段內(nèi)在收集腔室16中使真空快速地生成到低絕對(duì)壓力。 增強(qiáng)級(jí)段與多級(jí)噴射器并聯(lián)地起作用，但是典型地產(chǎn)生低體積流動(dòng)速率，因此不顯著地促 成初始真空形成過(guò)程。隨著收集腔室16中的真空等級(jí)增加（S卩，隨著絕對(duì)壓力降低），關(guān)聯(lián) 閥部件23、22和21將隨著真空收集腔室16中的壓力降到低于關(guān)聯(lián)腔室7、6或5中的壓力 而分別繼而關(guān)閉。最終，收集腔室16中的壓力將降到低于多級(jí)噴射器的任何級(jí)段能夠產(chǎn)生 的最低壓力，以使得所有閥被關(guān)閉，并且所有進(jìn)一步抽空將繼而由經(jīng)由抽吸端口 17給收集 腔室16提供抽吸的增強(qiáng)級(jí)段完成。
[0019] 如上所述的這種多級(jí)噴射器和噴射器筒已經(jīng)在多個(gè)不同工業(yè)中并且尤其在制造 工業(yè)中取得商業(yè)成功，這種真空噴射器可以連接到吸盤以及用于在組裝過(guò)程期間拾取和放 置構(gòu)件。
[0020] 由于在諸如脫氣、除濕、液壓系統(tǒng)的填充、強(qiáng)制過(guò)濾等等的過(guò)程中對(duì)于高真空等級(jí) (即，低絕對(duì)壓力）的需求持續(xù)增加，對(duì)于能夠重復(fù)地提供高等級(jí)的負(fù)壓（即，低絕對(duì)壓力） 以執(zhí)行以上及其他過(guò)程的真空噴射器的需求增長(zhǎng)。
[0021] 結(jié)合于此，偏向較小尺寸的噴射器的需求增加，所述較小尺寸的噴射器能夠在器 械上的遠(yuǎn)程位置處（即，在機(jī)械臂的末端處，且與壓縮空氣的基本源頭距離顯著）提供期望 的抽空能力而不會(huì)負(fù)面地影響器械的整個(gè)尺寸。具體地，期望噴射器裝置具有小的占用空 間，因此能夠?qū)⒄婵諔?yīng)用于越來(lái)越緊湊的工作區(qū)域。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0022] 本發(fā)明首先提供了一種噴射器系統(tǒng)，其包括：用于經(jīng)過(guò)第一驅(qū)動(dòng)級(jí)段產(chǎn)生真空的 初級(jí)噴射器，所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)段包括用于由壓縮空氣源產(chǎn)生空氣的驅(qū)動(dòng)射流的驅(qū)動(dòng)噴嘴陣 列，所述驅(qū)動(dòng)噴嘴陣列包括兩個(gè)或更多個(gè)噴嘴，所述兩個(gè)或更多個(gè)噴嘴設(shè)置成使相應(yīng)的驅(qū) 動(dòng)空氣噴射體一起基本直接地供給到驅(qū)動(dòng)級(jí)段的共同出口中，以便將在驅(qū)動(dòng)空氣噴射體周 圍的體積中的空氣攜拽到驅(qū)動(dòng)射流中，以經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)級(jí)段產(chǎn)生真空；和與所述初級(jí)噴射器以 并聯(lián)的方式連接以用于同時(shí)地經(jīng)過(guò)增強(qiáng)級(jí)段產(chǎn)生真空的增強(qiáng)噴射器，所述增強(qiáng)噴射器包括 增強(qiáng)噴嘴，所述增強(qiáng)噴嘴用于由相同的壓縮空氣源產(chǎn)生增強(qiáng)空氣噴射體并且使所述增強(qiáng)空 氣噴射體基本直接地供給到增強(qiáng)級(jí)段的出口中，以便將在增強(qiáng)空氣噴射體周圍的體積中的 空氣攜拽到增強(qiáng)射流中，以經(jīng)過(guò)增強(qiáng)級(jí)段產(chǎn)生真空，其中，所述增強(qiáng)噴射器配置成在所述增 強(qiáng)級(jí)段中比所述初級(jí)噴射器在所述驅(qū)動(dòng)級(jí)段中生成到更低壓力的真空，所述增強(qiáng)級(jí)段和所 述驅(qū)動(dòng)級(jí)段連接到待抽空的共同體積，并且設(shè)置閥以當(dāng)待抽空的體積中的壓力降到低于在 驅(qū)動(dòng)級(jí)段中能夠產(chǎn)生的最小壓力時(shí)斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)級(jí)段和待抽空的體積之間的連接。
[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：將壓縮空氣同時(shí)地供 應(yīng)到具有至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)噴嘴的初級(jí)驅(qū)動(dòng)噴嘴陣列和增強(qiáng)噴嘴，將壓縮空氣供應(yīng)到所述初級(jí) 驅(qū)動(dòng)噴嘴陣列以便從每個(gè)驅(qū)動(dòng)噴嘴產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)空氣噴射體，并且將壓縮空氣供應(yīng)到所 述增強(qiáng)噴嘴以便產(chǎn)生增強(qiáng)空氣噴射體；將來(lái)自每個(gè)驅(qū)動(dòng)噴嘴的驅(qū)動(dòng)空氣噴射體一起基本直 接地引導(dǎo)到位于驅(qū)動(dòng)噴嘴陣列下游的共同驅(qū)動(dòng)出口流道的入口中，并且將增強(qiáng)空氣噴射體 以分離的方式基本直接地引導(dǎo)到增強(qiáng)出口流道的入口中；通過(guò)將來(lái)自驅(qū)動(dòng)空氣噴射體周圍 的體積的空氣攜拽到驅(qū)動(dòng)射流中而在共同出口流道的入口上游產(chǎn)生真空，以將被連接的待 抽空體積抽空以下降到驅(qū)動(dòng)真空壓力；并且通過(guò)將來(lái)自增強(qiáng)空氣噴射體周圍的體積的空氣 攜拽到增強(qiáng)射流中而在增強(qiáng)出口流道的入口上游產(chǎn)生真空，以將被連接的待抽空體積抽空 以下降到比驅(qū)動(dòng)真空壓力低的增強(qiáng)真空壓力。
[0024] 最后，本發(fā)明設(shè)置了一種增強(qiáng)模塊，所述增強(qiáng)模塊用于減小能夠由初級(jí)噴射器模 塊獲得的真空壓力，所述初級(jí)噴射器模塊包括：具有第一驅(qū)動(dòng)級(jí)段的初級(jí)噴射器，所述第一 驅(qū)動(dòng)級(jí)段包括用于由壓縮空氣源產(chǎn)生空氣的驅(qū)動(dòng)射流的驅(qū)動(dòng)噴嘴陣列，所述驅(qū)動(dòng)噴嘴陣列 包括兩個(gè)或更多個(gè)噴嘴，所述兩個(gè)或更多個(gè)噴嘴設(shè)置成使相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)空氣噴射體一起基本 直接地供給到驅(qū)動(dòng)級(jí)段的共同出口中，以便將在驅(qū)動(dòng)空氣噴射體周圍的體積中的空氣攜拽 到驅(qū)動(dòng)射流中，以經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)級(jí)段產(chǎn)生真空；初級(jí)壓縮空氣腔室，其用于經(jīng)由初級(jí)壓縮空氣端 口從壓縮空氣源接收壓縮空氣且將所述壓縮空氣供應(yīng)到初級(jí)噴射器的驅(qū)動(dòng)噴嘴陣列；初 級(jí)真空腔室，其基本包封所述驅(qū)動(dòng)級(jí)段且設(shè)置成使得初級(jí)真空腔室中的空氣將由經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng) 級(jí)段產(chǎn)生的真空而被抽空，所述初級(jí)真空腔室具有用于連接到待抽空的體積的初級(jí)抽空端 口；以及初級(jí)排出端口，從初級(jí)噴射器噴射的壓縮空氣和被攜拽的空氣將通過(guò)所述初級(jí)排 出端口排放。
[0025] 本發(fā)明的增強(qiáng)模塊包括：與所述初級(jí)噴射器以并聯(lián)的方式連接以用于同時(shí)地經(jīng)過(guò) 增強(qiáng)級(jí)段產(chǎn)生真空的增強(qiáng)噴射器，所述增強(qiáng)噴射器包括增強(qiáng)噴嘴，所述增強(qiáng)噴嘴用于由相 同的壓縮空氣源產(chǎn)生增強(qiáng)空氣噴射體并且將所述增強(qiáng)空氣噴射體基本直接地供給到增強(qiáng) 級(jí)段的出口中，以便將在增強(qiáng)空氣噴射體周圍的體積中的空氣攜拽到增強(qiáng)射流中，以經(jīng)過(guò) 增強(qiáng)級(jí)段產(chǎn)生真空；增強(qiáng)壓縮空氣腔室，其用于經(jīng)由增強(qiáng)壓縮空氣端口從壓縮空氣源接收 壓縮空氣且將所述壓縮空氣供