DE10033212C1 - Vakuumerzeugervorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vakuumerzeugungsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die eine Haupt-Saugdüseneinheit (2) mit vorgeschaltetem Absperrventil (27) sowie eine zur Haupt-Saugdüseneinheit (2) parallel geschaltete Zusatz-Saugdüseneinheit (3) aufweist. Während die Druckmediumversorgung der Haupt-Saugdüseneinheit (2) in Abhängigkeit vom erzeugten Unterdruck durch Ansteuerung des Absperrventils (27) gesteuert wird, bleibt die Zusatz-Saugdüseneinheit (3) ständig in Betrieb. Dadurch kann ein vollständiger Vakuumaufbau in Verbindung mit einem völligen Abschalten der Haupt-Saugdüseneinheit (2) und einem daraus resultierenden Lufftspareffekt gewährleistet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumerzeugervorrichtung, mit einer Haupt-Saugdüseneinheit, die über einen Haupt-Zuström­ kanal mit einem unter einem vorgegebenen Betriebsdruck ste­ henden Druckmedium versorgt werden kann, das beim Hin­ durchströmen durch die Haupt-Saugdüseneinheit in einem sich an eine Haupt-Saugöffnung anschließenden, mit einem zu eva­ kuierenden Raum verbundenen oder verbindbaren Haupt-Saugkanal eine Absaugwirkung hervorruft, wobei in den Haupt-Zuström­ kanal ein in Abhängigkeit von dem momentan im zu evaku­ ierenden Raum herrschenden Unterdruck betätigbares Absperr­ ventil eingeschaltet ist, das bei Erreichen eines vorbestimm­ ten Soll-Unterdruckes eine Unterbrechung der Druckmedium­ versorgung der Haupt-Saugdüseneinheit hervorrufen kann.

Eine Vakuumerzeugervorrichtung dieser Art geht aus der DE 299 03 330 U1 hervor. Sie wird beispielsweise in der Hand­ habungstechnik eingesetzt, um Werkstücke oder sonstige Gegen­ stände ohne Beschädigungsgefahr zu transportieren. Dabei ste­ hen ein oder mehrere, jeweils einen zu evakuierenden Raum be­ grenzende Saugnäpfe mit dem Haupt-Saugkanal in Verbindung und lassen sich auf einem zu transportierenden Gegenstand posi­ tionieren, wobei durch Absaugung ein Vakuum erzeugt werden kann, das für ein unterdruckbedingtes Anhaften des zu trans­ portierenden Gegenstandes am jeweiligen Saugnapf sorgt. Um einen unnötigen Verbrauch des üblicherweise von Druckluft gebildeten Druckmediums zu verhindern, ist die Vakuumerzeu­ gervorrichtung mit einer Luftspareinrichtung ausgestattet, die die Druckmediumversorgung unterbrechen soll, wenn im zu evakuierenden Raum der gewünschte Unterdruck erreicht ist. Ist das zu evakuierende Volumen relativ gering, wird sich der gewünschte Effekt auch tatsächlich einstellen. Ist das zu evakuierende Volumen hingegen relativ groß und findet dem­ entsprechend ein nur allmählicher Aufbau des Unterdruckes statt, kann dies in Verbindung mit dem allmählich schließen­ den Absperrventil und den im Ventil auftretenden Reibungs­ kräften dazu führen, daß die der Haupt-Saugdüseneinheit zu­ geführte Strömungsrate so stark abnimmt, daß der gewünschte Unterdruckaufbau nicht mehr möglich ist. Das System pendelt sich dann in einem Zustand ein, bei dem der im zu evakuieren­ den Raum herrschende Unterdruck geringer ist als der ge­ wünschte Soll-Unterdruck. Somit leidet die Absaugleistung, und auf Grund des nie vollständig schließenden Absperrventils ergibt sich auch weiterhin ein ständiger Luftverbrauch in einem gewissen Umfange.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumer­ zeugervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich der gewünschte Soll-Unterdruck in Verbindung mit wirksameren Druckmedium-Sparmaßnahmen zuverlässig erreichen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine der Haupt-Saugdüseneinheit wirkungsmäßig parallel­ geschaltete Zusatz-Saugdüseneinheit vorgesehen ist, die im Betrieb der Vorrichtung ständig mit unter einem Betriebsdruck stehendem Druckmedium versorgt wird und die über eine mit dem Haupt-Saugkanal der Haupt-Saugdüseneinheit in Fluidverbindung stehende Zusatz-Saugöffnung verfügt, wobei in den Haupt-Saug­ kanal zwischen den beiden Saugöffnungen ein entgegen der von der Haupt-Saugdüseneinheit hervorrufbaren Absaugrichtung sperrendes Rückschlagventil eingeschaltet ist.

Bei einer derartigen Vakuumerzeugervorrichtung werden zu Be­ ginn des Absaugbetriebes sämtliche Saugdüseneinheiten mit dem unter einem gewünschten Betriebsdruck stehenden Druckmedium versorgt und bewirken parallel zueinander ein Absaugen der Luft aus dem zu evakuierenden Raum. Die Absaugleistung ergibt sich hierbei aus der Summe der Absaug-Strömungsraten sämtli­ cher vorhandener Saugdüseneinheiten. Stellt sich nach einer gewissen Zeit der eingangs erwähnte Zustand ein, bei dem durch allmähliches Schließen des Absperrventils die Absaug­ leistung der Haupt-Saugdüseneinheit eingeschränkt wird, er­ folgt durch die weiterhin unverändert in Betrieb befindliche Zusatz-Saugdüseneinheit eine Rest-Evakuierung bis zum ge­ wünschten Soll-Unterdruck, der dann in der Lage ist, das Ab­ sperrventil vollends zu schließen. Es ist dann ein Stadium erreicht, bei dem seitens der Haupt-Saugdüseneinheit über­ haupt kein Druckmediumverbrauch mehr stattfindet und der Ge­ samtverbrauch der Vakuumerzeugervorrichtung allein vom Druck­ mediumverbrauch der Zusatz-Saugdüseneinheit abhängt. Da die­ ser nur einen Bruchteil des ursprünglichen maximalen Druckme­ diumverbrauches darstellt, ist die Energiebilanz trotz der ständig aufrechterhaltenen Druckmediumströmung wesentlich günstiger als beim Stand der Technik.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger­ vorrichtung liegt darin, daß in aller Regel keine Abwurf­ impuls-Schaltung erforderlich ist, um den im zu evakuierenden Raum vorhandenen Unterdruck zum Zwecke des Ablegens eines an­ haftenden Gegenstandes aufzuheben. Es genügt in der Regel, die Druckmediumversorgung zur Zusatz-Saugdüseneinheit zu un­ terbrechen, so daß der zu evakuierende Raum über den mit der Umgebung kommunizierenden Abströmkanal der Zusatz- Saugdüseneinheit entlüftet wird.

Fällt im Betrieb der Vorrichtung auf Grund einer auftretenden Leckage der im zu evakuierenden Raum herrschende Unterdruck in unerwünschter Weise ab, wird durch die daraus resultieren­ de Druckerhöhung ein Öffnen des Absperrventils hervorgerufen, so daß vorübergehend wieder die volle Saugleistung sämtlicher Saugdüseneinheiten zur Verfügung steht.

Aus der DE 198 08 548 A1 geht eine Vorrichtung zur Unter­ druck-Erzeugung hervor, die in das Abgassystem eines Ver­ brennungsmotors eingebaut wird. Sie enthält eine zweistufe Saugstrahlpumpe mit zwei hintereinander geschalteten Saug­ stufen. Eine der Saugstufen ist ständig wirksam, während die andere Saugstufe in Abhängigkeit von der zwischen dem an­ geschlossenen Bremskraftverstärker und der Umgebung herr­ schenden Druckdifferenz zugeschaltet wird. Es ist somit eine Betriebsweise möglich, bei der die zweite Stufe nur den hal­ ben Druckbereich abdeckt, dafür aber eine höhere Saugleistung erbringt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Zweckmäßigerweise ist die Zusatz-Saugdüseneinheit auf eine im Vergleich zur Haupt-Saugdüseneinheit geringere maximale Druckmedium-Durchflußrate des eingespeisten Druckmediums ausgelegt. Man hat also die Haupt-Saugdüseneinheit auf hohen Durchfluß und die Zusatz-Saugdüseneinheit auf geringeren Durchfluß, zugleich jedoch hohe Vakuumerzeugerleistung aus­ gelegt. Dadurch läßt sich der Spareffekt noch weiter opti­ mieren.

Im Bereich des zu evakuierenden Raumes auftretende Leckage kann mit der Vakuumerzeugervorrichtung durch die Zusatz- Saugdüseneinheit bis zu deren Saugleistung ausgeglichen wer­ den. Es ist daher von Vorteil, wenn die Zusatz-Saugdüsen­ einheit derart ausgelegt wird, daß die bei Anliegen des Be­ triebsdruckes durch sie erzeugbare Absaug-Strömungsrate im Bereich der bei dem zu evakuierenden Raum voraussichtlich auftretenden Leckage liegt.

Als Absperrventil kommt zweckmäßigerweise ein 2/2-Wegeventil zum Einsatz, das über ein stetiges bzw. kontinuierliches Stellverhalten verfügt.

Dem Absperrventil wird das zu seiner Betätigung erforderliche Unterdrucksignal zweckmäßigerweise dadurch aufgeschaltet, daß eine mit dem Ventilglied des Absperrventils in Wirkverbindung stehende Beaufschlagungsfläche vorgesehen ist, der man den im zu evakuierenden Raum herrschenden Unterdruck zuführt. Zur Vorgabe des Betätigungsverhaltens des Absperrventils sind ferner Gegenbeaufschlagungsmittel vorgesehen, die das Ventil­ glied mit einer der vom aufgeschalteten Unterdruck hervor­ gerufenen Betätigungskraft entgegenwirkenden Gegenbeauf­ schlagungskraft beaufschlagen. Durch gewünschte Vorgabe der Gegenbeaufschlagungskraft läßt sich gezielt der im zu evaku­ ierenden Raum angestrebte Soll-Unterdruck vorgeben.

Die Gegenbeaufschlagungsmittel können über eine die Gegen­ beaufschlagungskraft hervorrufende und vorzugsweise ein­ stellbare Federeinrichtung verfügen, wobei es sich um eine Gasfeder und/oder um eine mechanische Federeinrichtung han­ deln kann. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform verfügen die Gegenbeaufschlagungsmittel über eine mit dem Ventilglied des Absperrventils in Wirkverbindung stehende Ge­ genbeaufschlagungsfläche, der ständig der am Haupt-Zuström­ kanal anliegende Betriebsdruck aufgeschaltet ist. Auf diese Weise hängt die Gegenbeaufschlagungskraft vom anstehenden Be­ triebsdruck ab. Es kann nun durch geeignete Vorgabe der Flä­ chenverhältnisse darauf Einfluß genommen werden, daß sich der Soll-Unterdruckwert direkt proportional durch Vorgabe des Be­ triebsdruckes einstellen läßt.

Es versteht sich, daß zweckmäßigerweise sämtliche Saugdüsen­ einheiten im Betrieb der Vorrichtung mit dem gleichen Be­ triebsdruck versorgt werden, so daß ein einziger Druck­ mediumanschluß ausreicht, um die Druckmediumversorgung zu ge­ währleisten.

Die Vakuumerzeugervorrichtung läßt sich bereits mit einer einzigen Haupt-Saugdüseneinheit vorteilhaft betreiben. Aller­ dings können ohne weiteres mehrere parallelgeschaltete Haupt- Saugdüseneinheiten vorhanden sein, die man zudem derart miteinander verschalten kann, daß sich ein besonderes gewünsch­ tes Betriebsverhalten einstellt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumerzeugervorrichtung,

Fig. 2 eine nach dem Schaltbild der Fig. 1 realisierte konstruktive Ausgestaltung einer Vakuumerzeuger­ vorrichtung,

Fig. 3 ein den Spareffekt der Vakuumerzeugervorrichtung verdeutlichendes Diagramm und

Fig. 4 ein den Druckaufbau der Vakuumerzeugervorrichtung im Vergleich zu konventionellen Bauformen auf­ zeigendes Diagramm.

Die in Fig. 1 und 2 abgebildete Vakuumerzeugervorrichtung 1 enthält eine Haupt-Saugdüseneinheit 2 und eine Zusatz-Saug­ düseneinheit 3, wobei die Bezeichnungen "Haupt" und "Zusatz", auch im Zusammenhang mit den anderen Bestandteilen der Vaku­ umerzeugervorrichtung, lediglich zur besseren Unterscheidung verwendet werden. Im übrigen wird, sofern sich die Beschrei­ bung sowohl auf die Haupt-Saugdüseneinheit 2 als auch auf die Zusatz-Saugdüseneinheit 3 bezieht, allgemein der Begriff "Saugdüseneinheit" ohne vorangestellten Zusatz verwendet wer­ den.

Die Saugdüseneinheiten 2, 3 haben als solches einen an sich bekannten Aufbau und besitzen eine Ejektoreinrichtung 4 mit einem Strahldüsenkanal 5 und einem in axialer Verlängerung desselben angeordneten Fangdüsenkanal 6. Zwischen den beiden vorerwähnten Kanälen befindet sich ein zur Seite hin offener Zwischenraum, der eine Saugöffnung bildet, welche zur besse­ ren Unterscheidung bei den beiden Saugdüseneinheiten 2, 3 als Haupt-Saugöffnung 7 und als Zusatz-Saugöffnung 8 bezeichnet seien.

Jede Saugdüseneinheit 2, 3 hat eine Haupt- bzw. Zusatz- Zuströmöffnung 12, 13, die den Eingang eines jeweiligen Strahldüsenkanals 5 definiert. An den Fangdüsenkanal 6 schließt sich ein mit der Atmosphäre R kommunizierender Haupt- bzw. Zusatz-Abströmkanal 14, 15 an.

Der Haupt-Zuströmöffnung 12 vorgeordnet ist ein Haupt- Zuströmkanal 16, der zu einer Einspeiseöffnung 18 führt, über die ein unter einem gewünschten Betriebsdruck p_B stehendes Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, eingespeist werden kann. Über einen bevorzugt zur gleichen Einspeiseöffnung 18 führen­ den Zusatz-Zuströmkanal 17 kann auch die Zusatz- Zuströmöffnung 13 der Zusatz-Saugdüseneinheit 3 mit dem ent­ sprechenden Druckmedium versorgt werden. Dabei können die beiden Zuströmkanäle 16, 17, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, über wenigstens einen Teil ihrer Länge als Baueinheit ausge­ führt sein, um den baulichen Aufwand zur Realisierung geeig­ neter Fluidkanäle zu minimieren.

Wenn die Zuströmkanäle 16, 17 zu getrennten Einspeise­ öffnungen führen würden, könnten besonders einfach unter­ schiedliche Betriebsdrücke für die beiden Saugdüseneinheiten 2, 3 vorgegeben werden. Es empfiehlt sich jedoch in der Re­ gel, auf den gleichen Betriebsdruck für sämtliche Saug­ düseneinheiten 2, 3 zurückzugreifen, wie dies beim Aus­ führungsbeispiel der Fall ist.

An die Haupt-Saugöffnung 7 ist ein Haupt-Saugkanal 22 ange­ schlossen, der zu einem zu evakuierenden Raum 24 führt. Die­ ser kann beispielsweise vom Innenraum des Saugnapfes oder Saugtellers einer Vakuumhandhabungsvorrichtung gebildet sein, mit deren Hilfe Gegenstände angesaugt, transportiert und ab­ gelegt werden können.

Gemäß Fig. 2 kann die Vakuumerzeugervorrichtung 1 ein Gehäuse 25 aufweisen, das mit Ausnahme des zu evakuierenden Raumes 24 sämtliche Vorrichtungs-Komponenten beinhaltet, wobei der Haupt-Saugkanal 22 zu einer an der Außenfläche des Gehäuses 25 befindlichen Anschlußöffnung 26 führt, an die über weiter­ führende Kanäle oder Fluidleitungen ein den zu evakuierenden Raum 24 definierendes Bauteil anschließbar ist.

Die Zusatz-Saugöffnung 8 der Zusatz-Saugdüseneinheit 3 steht ebenfalls mit dem Haupt-Saugkanal 22 in Verbindung. Bei der konstruktiven Ausführungsform gemäß Fig. 2 geschieht dies da­ durch, daß die Zusatz-Saugöffnung 8 unmittelbar in den Ver­ lauf des Haupt-Saugkanals 22 gelegt ist. Ohne weiteres wäre jedoch auch eine Verbindung über einen entsprechenden Zusatz- Saugkanal 23 denkbar, wie dies aus dem Schaltbild der Fig. 1 hervorgeht. Jedenfalls stehen auf diese Weise beide Saugöff­ nungen 7, 8 gleichzeitig mit dem zu evakuierenden Raum 24 in Verbindung, wobei die dabei verwendeten Kanäle zumindest par­ tiell als Baueinheit ausgeführt sein können.

In den Haupt-Zuströmkanal 16 ist ein vorzugsweise als 2/2- Wegeventil ausgebildetes Absperrventil 27 eingeschaltet, das in Abhängigkeit von dem momentan im Haupt-Saugkanal 22 und somit im zu evakuierenden Raum 24 herrschenden Unterdruck p_U betätigbar ist. Normalerweise nimmt es die aus Fig. 1 er­ sichtliche Offenstellung ein, bei der es eine uneinge­ schränkte Druckmediumversorgung der Haupt-Saugdüseneinheit 2 gestattet. Ist es in seine Schließstellung umgeschaltet, wird der Durchgang durch den Haupt-Zuströmkanal 16 abgesperrt und die Druckmediumversorgung der Haupt-Saugdüseneinheit 2 unter­ brochen. Die Steuerung der momentanen Stellung des Absperr­ ventils 27 erfolgt ohne elektrische Maßnahmen direkt durch den im zu evakuierenden Raum 24 momentan herrschenden Unter­ druck p_U, der beim Ausführungsbeispiel an einer Abgreifstelle 28 vom Haupt-Saugkanal 22 abgegriffen und als fluidisches Drucksignal einer Beaufschlagungsfläche 33 des Absperrventils 27 zugeleitet wird. Hierzu kann bei entsprechender Ausge­ staltung ein zwischen der Abgreifstelle 28 und der Beauf­ schlagungsfläche 32 verlaufender Zuführkanal 33 vorgesehen sein, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Bei der konstruk­ tiven Ausführungsform der Fig. 2 ist der Zuführkanal 33 ent­ fallen, da sich die Abgreifstelle 28 hier unmittelbar im Haupt-Saugkanal 22 befindet, indem die Beaufschlagungsfläche 32 als beweglicher Wandabschnitt des Haupt-Saugkanals 22 rea­ lisiert ist.

Die eine Offenstellung darstellende Grundstellung des Ab­ sperrventils 27 wird durch Gegenbeaufschlagungsmittel 34 de­ finiert. Während der im Haupt-Zuströmkanal 16 herrschende Un­ terdruck p_U eine in der Schließrichtung des Absperrventils 27 orientierte Beaufschlagungskraft F_B auf die Beaufschlagungs­ fläche 32 ausübt, bewirken die Gegenbeaufschlagungsmittel 34 eine entgegengesetzt zur Beaufschlagungskraft F_B in Richtung der Offenstellung orientierte Gegenbeaufschlagungskraft F_G.

Beim Ausführungsbeispiel wird die Gegenbeaufschlagungskraft F_G durch den auf eine Gegenbeaufschlagungsfläche 35 des Ab­ sperrventils 27 wirkenden Betriebsdruck p_B verursacht. Dabei stehen sowohl die Beaufschlagungsfläche 32 als auch die Ge­ genbeaufschlagungsfläche 35 zweckmäßigerweise in Wirk­ verbindung mit einem Ventilglied 36 des Absperrventils 27 und sind zweckmäßigerweise unmittelbar an dem Ventilglied 36 vor­ gesehen.

Da die Gegenbeaufschlagungsfläche 35 ständig dem Betriebs­ druck p_B ausgesetzt ist, ergibt sich eine das Ventilglied 36 ständig in Richtung der Offenstellung drückende Gegenbeauf­ schlagungskraft F_G. Die das Ventilglied 36 tatsächlich umschaltende Stellkraft ergibt sich als resultierende Kraft zwischen der Gegenbeaufschlagungskraft F_G und der aus dem mo­ mentan herrschenden Unterdruck p_U abgeleiteten Beaufschla­ gungskraft F_B. Dabei läßt sich das Schaltverhalten des Ab­ sperrventils 27 durch entsprechende Vorgabe des Flächenver­ hältnisses zwischen der Beaufschlagungsfläche 32 und der Ge­ genbeaufschlagungsfläche 35 beeinflussen. Dadurch läßt sich wiederum Einfluß nehmen auf denjenigen Unterdruckwert - als Soll-Unterdruck p_US bezeichnet -, bei dem das Absperrventil 27 bzw. dessen Ventilglied 36 die die Druckversorgung der Haupt-Saugdüseneinheit 2 unterbrechende Schließ- bzw. Ab­ sperrstellung einnimmt.

Indem beim Ausführungsbeispiel die Gegenbeaufschlagungskraft F_G von der Höhe des Betriebsdruckes p_B abhängt, besteht die vorteilhafte Möglichkeit, den gewünschten Soll-Unterdruck durch veränderliche Vorgabe des Betriebsdruckes p_B variabel einzustellen. Dabei kann über die Flächenverhältnisse vor­ gegeben werden, daß die Höhe des Unterdruckes bzw. Vakuums proportional zum eingangsseitigen Betriebsdruck erreicht wird.

Alternativ könnten die Gegenbeaufschlagungsmittel zur Erzeu­ gung der Gegenbeaufschlagungskraft auch über eine in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Federeinrichtung 37 verfügen, beispielsweise eine Gasfedereinrichtung oder eine mechanische Federeinrichtung, wobei sich die Federkraft zweckmäßigerweise einstellen läßt, um die Gegenbeaufschlagungskraft und somit den gewünschten Soll-Unterdruck nach Bedarf vorgeben zu kön­ nen.

Eine bevorzugte Funktionsweise der Vakuumerzeugervorrichtung wird nachfolgend erläutert.

Zunächst wird durch geeignete Positionierung an einem hand­ zuhabenden Gegenstand dafür Sorge getragen, daß der zu eva­ kuierende Raum 24 umfangsseitig geschlossen ist und ein be­ stimmtes Luftvolumen enthält.

Anschließend wird über die Einspeiseöffnung 18 unter dem Be­ triebsdruck p_B stehendes Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, eingespeist, die zunächst ungehindert zu den Zuströmöffnungen 12, 13 beider Saugdüseneinheiten 2, 3 gelangt und durch letz­ tere hindurchströmt, wobei es über die Abströmkanäle 14, 15 zur Umgebung R ausgeblasen wird.

Beim Hindurchströmen durch die Saugdüseneinheiten 2, 3 wird im Bereich der Saugöffnungen 7, 8 eine Absaugwirkung hervor­ gerufen, die ein Absaugen der Luft aus den sich an die Saug­ öffnungen 7, 8 anschließenden Kanälen sowie dem zu evakuie­ renden Raum 24 bewirkt. Die Absaugrichtungen 38 sind in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet.

Ist das zu evakuierende Volumen relativ gering, baut sich der Soll-Unterdruck p_US praktisch schlagartig auf und führt umge­ hend zu einem Schließen des Absperrventils 27. Dadurch ist die Haupt-Saugdüseneinheit 2 funktionslos, und es ist nurmehr die Zusatz-Saugdüseneinheit 3 in Betrieb. Da deren maximale Druckmedium-Durchflußrate jedoch konstruktionsbedingt be­ grenzt ist, ergibt sich insgesamt eine Reduzierung des Druck­ mediumverbrauches, was einen wirtschaftlichen Betrieb der Va­ kuumerzeugervorrichtung 1 gestattet.

Ist das zu evakuierende Volumen relativ groß, baut sich auch der Unterdruck p_U erst allmählich im zu evakuierenden Raum 24 auf. Dementsprechend ergibt sich eine stetige Zunahme der Be­ aufschlagungskraft F_B, die das über ein stetiges bzw. konti­ nuierliches Stellverhalten verfügende Absperrventil 27 bzw. dessen Ventilglied 36 ganz allmählich in Richtung der Schließstellung verlagert. Dies führt zu einer allmählichen Reduzierung der vom Absperrventil 27 zugelassenen Durchfluß­ rate, so daß sich noch vor dem absoluten Absperren ein redu­ zierter Durchsatz einstellt, der die Absaugwirkung der Haupt- Saugdüseneinheit 2 stark herabsetzt. Ohne die Zusatz- Saugdüseneinheit 3 wäre diese Absaugwirkung nicht in der La­ ge, den gewünschten Soll-Unterdruck p_US herbeizuführen. Damit verbunden wäre gleichzeitig ein Luftverbrauch auf weiterhin relativ hohem Niveau.

Indem nun aber die Zusatz-Saugdüseneinheit 3 unbeeinflußt von der Stellung des Absperrventils 27 ständig, ununterbrochen in Betrieb ist, sorgt sie letztendlich für das Erreichen des ge­ wünschten Soll-Unterdruckes, der dann auch das vollständige Schließen des Absperrventils 27 hervorruft. Als Folge ist die Haupt-Saugdüseneinheit 2 vollständig stillgelegt, und der Luftverbrauch richtet sich wiederum nach den geometrischen Parametern der der Haupt-Saugdüseneinheit 2 wirkungsmäßig pa­ rallelgeschalteten Zusatz-Saugdüseneinheit 3.

Damit der zu evakuierende Raum 24 bei nicht mit Druckmedium versorgter Haupt-Saugdüseneinheit 2 über deren Haupt-Abström­ kanal 14 nicht entlüftet wird, ist in den Haupt-Saugkanal 22 in den zwischen den beiden Saugöffnungen 7, 8 liegenden Be­ reich noch ein Rückschlagventil 39 eingeschaltet. Es kann ge­ mäß Abbildung der Fig. 2 als Klappen-Rückschlagventil ausge­ führt sein. Es ist so ausgelegt, daß es eine Fluidströmung entgegen der von der Haupt-Saugdüseneinheit 2 hervorgerufenen Absaugrichtung 38 verhindert, bei in Betrieb befindlicher Haupt-Saugdüseneinheit 2 die Absaugströmung jedoch in der ge­ wünschten Weise zuläßt.

Die besondere Wirksamkeit der sich aus der Vakuumerzeuger­ vorrichtung 1 ergebenden Druckmedium-Sparmaßnahmen in Verbin­ dung mit einer hohen Saugleistung werden aus den Diagrammen der Fig. 3 und 4 deutlich.

Die Fig. 3 zeigt die Durchströmrate V des über die Einspeise­ öffnung 18 eingespeisten und durch die Saugdüseneinheiten 2, 3 insgesamt hindurchströmenden Druckmediums in zeitabhängiger Form, mit anderen Worten den Fluidverbrauch V über der Zeit t. Mit durchgezogener Linie bei 42 ist die Strömungsrate der erfindungsgemäßen Vakuumerzeugervorrichtung 1 aufgetragen. Demnach ergibt sich zum Einschaltzeitpunkt t₀ der Vorrichtung ein durch die Summe der Durchflußraten der beiden Saugdüsen­ einheiten 2, 3 bestimmter maximaler Volumenstrom, der dann entsprechend der Verringerung des durch das Absperrventil 27 vorgegebenen Strömungsquerschnittes allmählich absinkt, bis schließlich der Kurvenabschnitt 42a mit minimalem Volumen­ strom erreicht wird, der durch den alleinigen Betrieb der Zu­ satz-Saugdüseneinheit 3 bestimmt ist.

Im Vergleich dazu verdeutlicht die gestrichelte Linie 43 den wesentlich höheren konstanten Luftverbrauch einer konventio­ nellen Vakuumerzeugervorrichtung 1, die keinerlei Luftspar­ funktion besitzt und lediglich über eine mit der Haupt-Saug­ düseneinheit 2 vergleichbare Saugdüseneinheit verfügt.

Die strichpunktierte Kurve 44 schließlich verdeutlicht den Luftverbrauch einer Vakuumerzeugervorrichtung gemäß Stand der Technik, die lediglich über eine Haupt-Saugdüseneinheit 2 mit vorgeschaltetem Absperrventil 27 verfügt, nicht jedoch die erfindungsgemäße Zusatz-Saugdüseneinheit 3 aufweist. Der Kur­ venverlauf ist zwar ähnlich demjenigen bei der Erfindung, der durch den Kurvenabschnitt 44a angedeutete minimale Luft­ verbrauch ist jedoch erheblich höher als bei der er­ findungsgemäßen Bauform, trotz der dort ständig in Betrieb befindlichen Zusatz-Saugdüseneinheit 3.

Die Fig. 4 zeigt den Aufbau des Unterdruckes p_U in Ab­ hängigkeit von der Betriebsdauer, wobei der erfindungsgemäße Vakuumaufbau mit der durchgezogenen Linie 45 verdeutlicht ist. Ersichtlich ergeben sich nur geringfügige Unterschiede zu dem durch die gestrichelte Linie 46 angedeuteten Vakuum­ aufbau einer ohne jegliche Luftsparfunktion aufweisenden Vorrichtung. Die gestrichelte Linie 47 verdeutlicht den Unter­ druckaufbau einer mit der Erfindung vergleichbaren, jedoch keine Zusatz-Saugdüseneinheit besitzenden Vorrichtung, wobei zwar der anfängliche Vakuumaufbau ähnlich verläuft, der Maxi­ malwert jedoch erheblich unterhalb demjenigen der er­ findungsgemäßen Bauform bleibt.

Bei der erfindungsgemäßen Vakuumerzeugervorrichtung 1 besteht die weitere Möglichkeit, die Saugdüseneinheiten 2, 3 hin­ sichtlich der maximal möglichen Durchströmrate und der Ab­ saugleistung unterschiedlich auszulegen und somit an den je­ weiligen Anwendungsfall spezifisch anzupassen. Man kann ins­ besondere die Zusatz-Saugdüseneinheit 3 so auslegen, daß die bei Anliegen des Betriebsdruckes durch sie erzeugbare Absaug- Strömungsrate etwa vergleichbar der Leckageströmung ist, die im Bereich des zu evakuierenden Raumes 24 auftritt, weil bei­ spielsweise der betreffende Saugnapf nicht absolut hermetisch dicht am handzuhabenden Gegenstand anliegt.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die Zusatz-Saugdüseneinheit 3 auf eine im Vergleich zur Haupt-Saugdüseneinheit 2 geringere maximale Druckmedium-Durchflußrate hinsichtlich des einge­ speisten Druckmediums ausgelegt ist. Hier besteht die Mög­ lichkeit, die Haupt-Saugdüseneinheit 2 auf hohen Durchfluß auszulegen, der dafür sorgt, daß auch ein relativ hohes Volu­ men relativ rasch entleert wird. Die Zusatz-Saugdüseneinheit 3 hingegen kann auf hohes Vakuum ausgelegt werden.

Insgesamt kann mit der erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger­ vorrichtung eine Lufteinsparung im Bereich von 90% im Ver­ gleich zu einer Vorrichtung ohne Luftspareinrichtung erzielt werden.

Es wäre ohne weiteres möglich, mehr als eine Haupt-Saug­ düseneinheit vorzusehen, wie dies in Fig. 1 strichpunktiert bei 48 angedeutet ist. Diese mehreren Haupt-Saugdüsen­ einheiten 2 können dann parallelgeschaltet werden, wobei ihre Saugkanäle zu einem gemeinsamen Haupt-Saugkanal zusammen­ geführt werden. Zweckmäßigerweise wird dabei die Druckmedium­ versorgung sämtlicher Haupt-Saugdüseneinheiten 2 durch ein einziges Absperrventil 27 gesteuert.

Durch eine strichpunktierte Linie 52 ist in Fig. 1 noch ver­ deutlicht, daß die vorhandenen Abströmkanäle 14, 15 ohne wei­ teres auch zusammengeführt werden können, so daß die Entlüf­ tung über eine gemeinsame Abströmöffnung erfolgt.

Die Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte und kompakte Ausführungsform der Vakuumerzeugervorrichtung 1, bei der das Absperrventil 27 in das auch die Saugdüseneinheiten 2, 3 ent­ haltende Gehäuse 25 integriert ist. Wie schon angedeutet, ist hier die Beaufschlagungsfläche 32 von einem beweglichen Wand­ abschnitt des Haupt-Strömungskanals 22 gebildet, wobei sie sich an der Stirnfläche eines Kolbenabschnittes des Ventil­ gliedes 36 befindet, das in einer entsprechenden Aufnahme 53 des Gehäuses 25 verstellbar geführt ist. Je nach Stellung ragt das Ventilglied 36 mehr oder weniger weit in den Haupt- Saugkanal 22 hinein und steuert dabei den zur Verfügung ge­ stellten Durchströmquerschnitt 53 für das Druckmedium. Die Gegenbeaufschlagungsfläche 35 besitzt die gleiche Ausrichtung wie die Beaufschlagungsfläche 32 und ist von einer weiteren Beaufschlagungsfläche 54 des Ventilgliedes 36 abgewandt, die über eine Bohrung 55 dem Atmosphärendruck p_A ausgesetzt ist.

Zusammenfassend kann zu der beschriebenen Vakuumerzeuger­ vorrichtung 1 ausgeführt werden, daß sich das maximal mögli­ che Vakuum trotz einer vorhandenen Spareinrichtung erreichen läßt. Die Kennlinien für den Betriebsdruck und das Vakuum sind mit und ohne Spareinrichtung identisch. Die vorhandene druckabhängige Regelung des auch als Luftsparventil bezei­ chenbaren Absperrventils ist bei kleiner Leckage in den Saug­ kanälen bzw. im zu evakuierenden Raum quasi statisch. Daraus resultiert ein geringer Verschleiß.

Claims (12)

1. Vakuumerzeugervorrichtung, mit einer Haupt-Saugdüsen­ einheit (2), die über einen Haupt-Zuströmkanal (16) mit einem unter einem vorgegebenen Betriebsdruck stehenden Druckmedium versorgt werden kann, das beim Hindurchströmen durch die Haupt- Saugdüseneinheit (2) in einem sich an eine Haupt-Saugöffnung (7) anschließenden, mit einem zu evakuierenden Raum (24) ver­ bundenen oder verbindbaren Haupt-Saugkanal (22) eine Absaugwir­ kung hervorruft, wobei in den Haupt-Zuströmkanal (16) ein in Abhängigkeit von dem momentan im zu evakuierenden Raum (24) herrschenden Unterdruck betätigbares Absperrventil (27) einge­ schaltet ist, das bei Erreichen eines vorbestimmten Soll- Unterdruckes eine Unterbrechung der Druckmediumversorgung der Haupt-Saugdüseneinheit (2) hervorrufen kann, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine der Haupt-Saugdüseneinheit (2) wirkungsmä­ ßig parallelgeschaltete Zusatz-Saugdüseneinheit (3) vorgesehen ist, die im Betrieb der Vorrichtung ständig mit unter einem Be­ triebsdruck stehendem Druckmedium versorgt wird und die über eine mit dem Haupt-Saugkanal (22) der Haupt-Saugdüseneinheit (2) in Fluidverbindung stehende Zusatz-Saugöffnung (8) verfügt, wobei in den Haupt-Saugkanal (22) zwischen den beiden Saugöff­ nungen (7, 8) ein entgegen der von der Haupt-Saugdüseneinheit (2) hervorrufbaren Absaug­ richtung (38) sperrendes Rückschlagventil (39) eingeschaltet ist.

2. Vakuumerzeugervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zusatz-Saugdüseneinheit (3) auf eine im Vergleich zur Haupt-Saugdüseneinheit (2) geringere maximale Druckmedium-Durchflußrate des eingespeisten Druckmediums aus­ gelegt ist.

3. Vakuumerzeugervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Saugdüseneinheit (3) derart ausgelegt ist, daß die bei Anliegen des Betriebs­ druckes durch sie erzeugbare Absaug-Strömungsrate im Bereich der bei dem zu evakuierenden Raum (24) auftretenden Leckage liegt.

4. Vakuumerzeugervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (27) als 2/2-Wegeventil ausgeführt ist.

5. Vakuumerzeugervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Ab­ sperrventils (27) der im zu evakuierenden Raum (24) herr­ schende Unterdruck ständig einer mit dem Ventilglied (36) des Absperrventils (27) in Wirkverbindung stehenden Beauf­ schlagungsfläche (32) aufgeschaltet ist, wobei Gegenbeauf­ schlagungsmittel (34) vorgesehen sind, die bezüglich des Ven­ tilgliedes (36) eine der vom aufgeschalteten Unterdruck hervorgerufenen Beaufschlagungskraft (F_B) entgegengerichtete Ge­ genbeaufschlagungskraft (F_G) hervorrufen.

6. Vakuumerzeugervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gegenbeaufschlagungsmittel eine die Ge­ genbeaufschlagungskraft (F_G) hervorrufende und vorzugsweise einstellbare Federeinrichtung (37) enthalten.

7. Vakuumerzeugervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gegenbeaufschlagungsmittel (34) eine mit dem Ventilglied (36) des Absperrventils (27) in Wirkver­ bindung stehende Gegenbeaufschlagungsfläche (35) enthalten, der ständig der am Haupt-Zuströmkanal (16) anliegende Be­ triebsdruck aufgeschaltet ist.

8. Vakuumerzeugervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Flächenverhältnis zwischen der Beauf­ schlagungsfläche (32) und der Gegenbeaufschlagungsfläche (35) so gewählt ist, daß das im zu evakuierenden Raum (24) erzeug­ bare Vakuum proportional zu dem an den Haupt-Zuströmkanal (16) angelegten Betriebsdruck ist.

9. Vakuumerzeugervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagungsfläche (32) von einem beweglichen Wandabschnitt des Haupt-Zuström­ kanals (16) gebildet und vorzugsweise an einer Stirnfläche des Ventilgliedes (36) vorgesehen ist.

10. Vakuumerzeugervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Saugdüseneinheiten (2, 3) im Betrieb der Vorrichtung mit unter dem gleichen Be­ triebsdruck stehendem Druckmedium gespeist werden.

11. Vakuumerzeugervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallelge­ schaltete Haupt-Saugdüseneinheiten (2, 48) vorhanden sind.

12. Vakuumerzeugervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Absperrventil (27) mit ste­ tigem Steilverhalten.