真空在木材加工中的应用 - 第 2 部分

在上一期介绍了真空技术的基本知识之后，今天我们将讨论不同类型的真空产生。在此过程中，我们将讨论加工设备上的真空夹紧；随着家具行业和其他木材加工行业中自动化的进步，真空夹紧重要性的提升。经济效益这一主题与上述发展同步，已成为制造经理和工艺负责人的关注点。原则上，有多种方式可以产生真空。对于真空夹持，可以使用很多种机械真空泵。

油润滑旋片真空泵

油润滑旋片真空泵是用于在加工设备上夹持的经典真空泵。几十年前，几乎仅使用这种泵。它们代表运行可靠性、坚固性以及低于 1 mbar 的极限压力——相当于 99.9% 的真空度。在这种高真空度下，它们可保证足够的抽气速率储备能力，因此以快速、安全的夹紧而闻名。压缩腔室气缸中的持续供油有助于实现高真空度。油通过内部循环系统流经真空泵，在其中进行密封、润滑和去除压缩热量。每 2,000 个运行小时应更换一次油和油过滤器。在抽气速率超过每小时 160 立方米的加工设备中，这些真空泵已被干式真空技术取代。对于能够处理较低抽气速率的小型加工设备和夹具，油润滑旋片真空泵仍然具有经济性和高运行可靠性。

液环真空泵

使用水作为工作液产生真空的液环真空泵按照旧原理工作。然而，由于水作为工作液需要进行一定维护工作（从每天补充水到定期清洁水回路），因此液环真空泵从未真正用于真空夹持应用。这些真空泵的真空度取决于水温。随着水温的升高，可达到的极限压力降低，进而降低抽气速率。在高达 15° C 的温度下可达到最高抽气速率。在水温为 40°C 时，抽气速率降至原始值的 40%。液环真空技术的主要优势是与水蒸汽和水分的高度兼容性——这种优势在加工设备上夹紧时无法利用，却使这种真空泵成为干燥和浸渍木材的首选。

干式旋片真空泵

不使用工作液运行的旋片真空泵，也就是说，压缩抽取的空气既不需要油也不需要水——被称为“干式运转”。这些真空泵通常用于真空夹持，因为投资成本相对较低。工作原理（图 1）与油润滑旋片真空泵相同。

但是，由于缺少油润滑，因此使用了由碳石墨材料制成的“自润滑”旋片。它们具有受磨损影响的缺点（图 2），需要定期更换，以避免旋片断裂进而造成总体故障。旋片磨损也会影响这些真空泵的性能。运行 2,000 小时后，干式旋片真空泵的抽气速率只能达到原始抽气速率的 85% 至 90%。影响旋片使用寿命的因素之一是要处理的材料。磨蚀性 MDF 粉尘会加速旋片的磨损。在三班制运行中，旋片至少每六个月检查一次，必要时更换。操作员不仅应考虑采购这些特殊旋片的成本（不应低估），还应认真考虑此类真空泵的能耗。与其他真空技术相比，这些真空泵的能源成本最高。经验法则是，从 140 立方米的抽气速率开始，干式旋片真空泵每小时需要的能量增加 20%。

由于与干式运转旋片真空泵相关的维护和能源成本，我们建议每小时抽气速率仅为 100 立方米。尺寸越小，旋片磨损越慢，因为压缩腔室气缸直径越小。这可降低旋片的周向速度以及各旋片在滑入和滑出转子槽时必须穿过的距离。

MINK 干式爪式真空泵

20 世纪 90 年代中期，Busch 普旭真空泵及真空系统开发了一种全新的真空产生原理：MINK 爪式真空技术。从那以后，这种不断改进的技术已在木材加工工艺中占据了一席之地。 如今，数家领先的数控镂铣机制造商已经使用了第三代的此类真空泵。 MINK 干式爪式真空泵也无需使用油或水等工作液。两个爪形转子在腔体内移动（图 3）。它们既不相互接触，也不与外壳接触。这意味着没有摩擦，因此没有磨损，几乎无需维护即可产生真空。维护工作仅限于每半年更换一次齿轮油。与其他真空泵相比，抽取空气的非接触式压缩还具有显著降低能耗的优势，且能够在真空夹持应用中高效地产生真空。

出于技术原因，这里讨论的 MINK 干式爪式真空泵是一款可以根据需求进行控制的真空发生器。这意味着可以为真空泵指定特定的设定点（极限压力）。达到此点时，速度自动降低，或真空泵自动关闭，这有助于进一步节约能源。因此，Busch 普旭提供每小时 40 至 900 立方米的抽气速率，以及节能和调频电机选配件。

结语

有多种方法可用于产生夹持真空。原则上，需要根据具体情况进行评估，以找到理想的真空泵解决方案。图表（图 4）有助于做出初步决策。但一般来说，我们建议在做出选择和确定尺寸时咨询专家。