木工中的真空——第 2 部分

在上一期介紹了真空技術的基本方面後，今天我們將討論不同類型的真空產生。在此過程中，我們希望主要將討論限制在加工設備上的真空夾緊主題，鑑於家具行業和木工行業其他領域自動化的進步，這一主題變得更加重要。經濟效益主題也與這一發展並行，日益成為生產經理和技術負責人關注的焦點。原則上，產生真空有多種可能性。多種機械真空泵浦皆可用於真空夾緊，我們將對此進行討論。

油潤滑迴轉葉片式真空泵浦

油潤滑迴轉葉片式真空泵浦是用於夾緊加工設備的真正經典。幾十年前，它們幾乎壟斷了真空夾緊應用。它們代表著可靠性、堅固性和低於一毫巴的低極限壓力——相當於 99.9% 真空度。在此高真空度下，它們可以保證足夠的抽氣速率儲備容量，因此以快速、牢固的夾緊而聞名。壓縮室中的恒定真空油供應有利於高真空度。真空油經由內部循環系統輸送到真空泵浦，在該系統中起到密封、潤滑和消除壓縮熱量的作用。真空油和油過濾器應每 2,000 運行時數更換一次。在抽氣速率超過 160 立方公尺/小時的加工設備中，這些真空泵浦已被乾式真空技術所取代。對於能夠以較低抽氣速率應對的小型加工設備和夾具，油潤滑迴轉葉片式真空泵浦仍然經濟且具有高可靠性。

水封式真空泵浦

使用水作為工作液產生真空的水封式真空泵浦根據舊原理運作。然而，它們從未能真正流行於真空夾緊應用，因為水作為工作液需要一定的維護工作，包括每天加水和定期清潔水循環迴路。這些真空泵浦的真空度取決於水溫。隨著水溫升高，可達到的極限壓力會降低，抽氣速率也隨之降低。最高抽氣速率可在溫度為 15℃ 時達到。水溫為 40℃ 時，抽氣速率會降至原始值的 40%。水封式真空技術的主要優勢是與水蒸氣和濕氣的高度相容性——這一益處在夾緊加工設備時無法利用，但實際上註定了這些真空泵浦可用於乾燥和浸漬木材。

乾式運轉迴轉葉片式真空泵浦

迴轉葉片式真空泵浦運作無需工作液，也就是說，壓縮抽出的空氣不需要真空油或水，稱為乾式運轉。因為投資成本相對較低，所以這些真空泵浦經常用於真空夾緊。其工作原理（圖 1）與油潤滑迴轉葉片式真空泵浦相同。

然而，由於缺乏油潤滑，因此使用了由碳石墨材料製成的所謂「自潤滑」葉片或扇葉。它們的缺點是會受到磨損的影響（圖 2），需要定期更換，以避免葉片破損並因此完全故障。葉片磨損也會影響這些真空泵浦之效能。僅 2,000 小時操作時間後，乾式運轉迴轉葉片式真空泵浦的抽氣速率只能達到原始抽氣速率的 85% 至 90%。影響葉片使用壽命的因素之一是待加工的材料。磨蝕性 MDF 粉塵會加速葉片的磨損。若為三班制運行，葉片至少每六個月檢查一次，必要時更換。操作人員不僅應考慮採購這些特殊葉片的成本，這一點不應被低估，還應重視此類真空泵浦的耗能量。與其他所有真空技術相比，這些真空泵浦的能源成本最高。根據經驗，乾式運轉迴轉葉片式真空泵浦從 140 立方公尺的抽氣速率開始，每小時所需能源增加 20%。

由於乾式運轉迴轉葉片式真空泵浦的維護成本和能源成本較高，我們建議抽氣速率僅可達約 100 立方公尺/每小時。結構尺寸越小，葉片磨損越慢，因為壓縮室的直徑越小。這減少了葉片的圓周速度，以及單個葉片在滑入和滑出轉子槽時必須穿過的距離。

Mink 爪式真空泵浦

1990 年代中期，Busch Vacuum Pumps and Systems 開發了一種全新真空產生原理：MINK 爪式真空技術。這項技術不斷完善，從此在木工行業站穩了腳跟。 如今，第三代真空泵浦已被多家業界領先的數控雕刻機製造商使用。 MINK 爪式真空泵浦也不需要工作液，例如真空油或水。兩個爪型轉子在外殼中移動（圖 3）。它們不會相互接觸，也不與外殼接觸。這意味著無摩擦，因此無磨損，使得幾乎無需維護的真空產生成為可能。維護工作僅限於每半年更換一次齒輪油。非接觸式壓縮抽出空氣的優勢在於，與其他真空泵浦相比，功耗大大降低，MINK 爪式真空泵浦是真空夾緊領域最高能效的真空產生類型。

基於技術原因，MINK 爪式真空泵浦是本文所討論真空發生器中唯一可以完全根據需求進行控制的真空發生器。這意味著可以為真空泵浦指定特定的設定點（極限壓力）。達到此點時，速度會自動降低，或是真空泵浦會自行關閉。這有助於進一步節約能源。因此，Busch 提供所有結構尺寸——從 40 到 900 立方公尺/小時的抽氣速率——以及節約能源、變頻馬達選配。

結語

有多種可能性可用於產生夾緊真空。原則上，需要根據具體情況進行評估，以找到理想真空泵浦解決方案。該圖（圖 4）可以幫助您做出初步決定。但一般而言，我們建議在挑選和選擇尺寸時諮詢專家。