Сопло Вентури — это канал с сужением, в котором поток сжатого воздуха ускоряется, а статическое давление падает (эффект Вентури / закон Бернулли). В боковое отверстие в зоне сужения подсасывается воздух — так создаётся разрежение без движущихся частей. На этом принципе работают вакуумные эжекторы пневматики: воздух высокого давления превращается в вакуум для присосок захвата — например, у одноступенчатого ZH.
Как это работает (по шагам)
- Сжатый воздух подаётся в сужающийся канал (конфузор).
- В узком сечении скорость растёт, статическое давление резко падает (ниже атмосферного).
- Через боковой канал в зону разрежения подсасывается воздух из вакуумной линии: струя увлекает его за собой и смешивается с ним.
- Смешанный поток выходит через диффузор в атмосферу.
Результат — разрежение без насоса и электропривода. Глубина вакуума зависит от конструкции сопла и режима: у эжекторов SMC-формата ZH исполнение S даёт около −90 кПа (≈ 89 % вакуума), а исполнение L той же серии — только около −48 кПа: сечение сопла отдано в пользу расхода. Поэтому цифру «вакуум эжектора» всегда читают вместе с исполнением.
Почему падает давление: эффект Вентури
В основе лежит закон Бернулли: при постоянном расходе через сужающийся канал растёт скорость потока, а сумма статического и динамического давления остаётся неизменной. Чем выше скорость в узком сечении, тем ниже статическое давление — оно опускается ниже атмосферного. Именно эта зона пониженного давления и подсасывает воздух из вакуумной линии через боковой канал. У эжектора нет ни поршня, ни лопастей, ни электропривода — разрежение возникает за счёт геометрии канала и энергии сжатого воздуха.
Это качественная картина. В реальном эжекторе перепад давления выше критического отношения (≈ 0,528 для воздуха), течение в сопле звуковое, и закон Бернулли для несжимаемой жидкости применим лишь приблизительно; к разрежению добавляется увлечение (эжекция) подсасываемого воздуха струёй в камере смешения.
Диффузор на выходе плавно расширяет канал и частично восстанавливает давление перед выбросом смешанного потока в атмосферу — это снижает потери и повышает эффективность откачки. В многоступенчатых эжекторах несколько таких пар «сопло — диффузор» работают последовательно: главный выигрыш — больший всасывающий поток при умеренном расходе воздуха питания, предельный вакуум при этом почти тот же, что у одноступенчатого.
Расход воздуха и усилие присоски: две формулы
- Расход воздуха питания через сопло (критический режим, Cd ≈ 0,8, T ≈ 20 °C): Qn [нл/мин] ≈ 6,9 × d² [мм] × p1 [бар, абс.]. Пример: сопло Ø1,3 мм при 4,5 бар (изб.) = 5,5 бар абс.: 6,9 × 1,69 × 5,5 ≈ 64 нл/мин. Для двухступенчатого PM402B-A-D по карточке расход питания 216 нл/мин при 0,45 МПа — это соответствует суммарному эквивалентному сечению порядка Ø2,4 мм (расчётная оценка, а не паспортный размер).
- Усилие присоски: F = Δp × A, где Δp — разрежение под присоской, A — площадь присоски. Пример: присоска Ø30 мм (A = 7,07 см²) при разрежении −60 кПа: F = 60 000 × 7,07·10⁻⁴ ≈ 42 Н (≈ 4,3 кгс). Запас берут с коэффициентом 2–4 в зависимости от расположения детали и ускорений (допущение, подтверждается опытом на конкретной детали).
Где применяется
- Вакуумные эжекторы для захвата присосками (упаковка, листовой металл, стекло).
- Компактный встраиваемый ZU — одноступенчатый, для малых присосок и коротких циклов; многоступенчатые — больший всасывающий поток: например, двухступенчатый PM402B-A-D (по карточке: до −90 кПа, всасывающий поток 700 нл/мин при расходе питания 216 нл/мин, встроенные глушитель и манометр).
- Подбор присоски, расчёт силы захвата и многоступенчатые схемы — в развёрнутой статье пневматический эжектор.
Сопло Вентури выигрывает там, где нужна простая и компактная вакуумная точка прямо на исполнительном механизме: нет электрики в самом эжекторе, нет движущихся частей, нет насоса. Нужна линия чистого сжатого воздуха с регулятором давления; на подачу и сброс вакуума обычно ставят электромагнитный распределитель. На линию к эжектору для защиты от пыли обычно ставят вакуумный фильтр ZFC, а глубину разрежения настраивают вакуумным регулятором IRV. Смежное оборудование собрано в категориях вакуумная техника, вакуумные эжекторы и вакуумные захваты.
Безопасность. Эжектор держит деталь только пока подан воздух: при пропаже давления вакуум исчезает, и деталь падает. Для тяжёлых или вертикально переносимых деталей нужны обратный клапан на питании, вакуумный ресивер или вакуумное реле, которое останавливает движение при потере вакуума, и запас по усилию присоски; не находитесь под грузом. Расход воздуха эжектор потребляет всё время, пока подана команда «захват», — это стоит учитывать при выборе (режим «экономии воздуха» с вакуумным реле).
Ключевые параметры
| Параметр | Единица | Пример: PM402B-A-D (по карточке) |
|---|---|---|
| Рабочее давление питания | МПа (бар в скобках) | 0,2–0,6 МПа (2–6 бар), рекомендуемое 0,45 МПа |
| Расход воздуха питания | нл/мин | 216 |
| Всасывающий поток | нл/мин | 700 |
| Создаваемое разрежение | кПа (% вакуума) | до −90 кПа (≈ 89 %) |
Частые вопросы
На каком эффекте работает сопло Вентури?
На эффекте Вентури (следствие закона Бернулли): в сужении скорость растёт, давление падает, возникает подсос; в эжекторе к этому добавляется увлечение воздуха струёй.
Какой вакуум создаёт?
Зависит от конструкции и исполнения: у ZH исполнение S — около −90 кПа, исполнение L — около −48 кПа; у двухступенчатого PM402B-A-D по карточке — до −90 кПа. Теоретический предел — атмосферное давление (−101 кПа), на практике вакуум ниже.
Нужно ли электричество?
Самому эжектору — нет, только сжатый воздух; движущихся частей нет. Управление подачей и сбросом вакуума обычно делает электромагнитный распределитель.
Чем многоступенчатое сопло Вентури отличается от одноступенчатого?
В многоступенчатом эжекторе несколько последовательных пар «сопло — диффузор» используют один и тот же поток сжатого воздуха, чтобы получить больший всасывающий поток (быстрее откачка) при умеренном расходе воздуха; предельный вакуум при этом близок к одноступенчатому.
Зачем эжектору диффузор после сужения?
Диффузор плавно расширяет канал на выходе и частично восстанавливает давление перед выбросом потока в атмосферу, снижая потери и повышая эффективность откачки.
Оборудование WAALPC — в каталоге.
Нужен подбор?
Нужен подбор аналога Festo/SMC под вашу задачу? Пришлите список артикулов — вернём таблицу аналогов за 1 рабочий день.
✉ info@corneta.ru · ☎ 8-800 350-01-08 (звонок бесплатный)
Главный инженер CORNETA.TECH ответит за 1 рабочий день: подбор аналога европейских брендов, расчёт пневмосистемы, спецификация на WAALPC с ценами.
Звонок бесплатный по России. Или оставьте email — ответим письмом за 1 рабочий день:
