מחולל ואקום עם שבב בודד CTA(B)-E עם שתי יציאות מדידה

מחולל הוואקום הוא רכיב וואקום חדש, יעיל, נקי, חסכוני וקטן, המשתמש במקור אוויר בלחץ חיובי ליצירת לחץ שלילי, מה שמקל ונוח מאוד להשיג לחץ שלילי היכן שיש אוויר דחוס או היכן שלחץ חיובי ושלילי נחוצים במערכת פנאומטית. גנרטורים ואקום נמצאים בשימוש נרחב במכונות, אלקטרוניקה, אריזה, הדפסה, פלסטיק ורובוטים באוטומציה תעשייתית.

השימוש המסורתי במחולל ואקום הוא שיתוף פעולה של שואב ואקום לספיחת והובלה של חומרים שונים, מתאים במיוחד לספיחת חומרים שבירים, רכים ודקים לא ברזליים ולא מתכתיים או חפצים כדוריים. ביישום מסוג זה, מאפיין נפוץ הוא שהוצאת האוויר הנדרשת קטנה, דרגת הוואקום אינה גבוהה והיא פועלת לסירוגין. המחבר חושב שלניתוח ומחקר על מנגנון השאיבה של מחולל ואקום והגורמים המשפיעים על ביצועי העבודה שלו יש משמעות מעשית לתכנון ולבחירה של מעגלי מדחס חיוביים ושליליים.

ראשית, עקרון העבודה של מחולל ואקום

עקרון העבודה של מחולל הוואקום הוא להשתמש בזרבובית כדי לרסס אוויר דחוס במהירות גבוהה, ליצור סילון ביציאת הזרבובית וליצור זרימת סחף. תחת אפקט הסחף, האוויר סביב יציאת הזרבובית נשאב ללא הרף, כך שהלחץ בחלל הספיחה מצטמצם מתחת ללחץ האטמוספרי, ונוצר מידה מסוימת של ואקום.

לפי מכניקת הנוזלים, משוואת ההמשכיות של גז אוויר בלתי דחוס (גז מתקדם במהירות נמוכה, שיכולה להיחשב בערך כאוויר בלתי דחוס)

A1v1= A2v2

כאשר A1, a2- שטח החתך של הצינור, m2.

V1, V2-מהירות זרימת אוויר, m/s

מהנוסחה לעיל, ניתן לראות שהחתך גדל ומהירות הזרימה יורדת; החתך יורד ומהירות הזרימה עולה.

עבור צינורות אופקיים, משוואת האנרגיה האידיאלית של ברנולי של אוויר בלתי דחוס היא

P1+1/2ρv12=P2+1/2ρv22

כאשר לחצים תואמים P1, P2 בקטעים A1 ו-A2, Pa

מהירות תואמת V1, V2 בקטעים A1 ו-A2, m/s

צפיפות ρ של אוויר, ק"ג/מ"ר

כפי שניתן לראות מהנוסחה לעיל, הלחץ יורד עם עליית קצב הזרימה, ו-P1>>P2 כאשר v2>>v1. כאשר v2 עולה לערך מסוים, P2 יהיה פחות מלחץ אטמוספרי אחד, כלומר, יווצר לחץ שלילי. לכן, ניתן להשיג לחץ שלילי על ידי הגדלת קצב הזרימה ליצירת יניקה.