Trong các máy tự động, khí chân không là yếu tố không thể thiếu. Ejector chân không là thiết bị dùng để tạo ra khí chân không. Tuy nhiên, cơ chế tạo ra khí chân không như thế nào là điều khiến nhiều người quan tâm.

Ngoài ra, không chỉ có ejector chân không mới có thể tạo chân không. Bơm chân không cũng có thể tạo ra khí chân không, nhưng chúng khác nhau như thế nào và được sử dụng ra sao?

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích về nguyên lý và cơ chế tạo chân không của ejector, cũng như sự khác biệt và cách sử dụng so với bơm chân không.

Mục lục

Nguyên lý・cơ chế của ejector chân không

Ứng dụng của ejector chân không

• Ứng dụng hút bám (vacuum pick-up)
• Ứng dụng gom/hút (thu gom)

So sánh và cách sử dụng giữa ejector chân không và bơm chân không

• Khi lưu lượng sử dụng chân không nhỏ, dùng ejector
• Khi lưu lượng sử dụng chân không lớn, dùng bơm chân không
• Khi yêu cầu chu kỳ nhanh, dùng bơm chân không

Nguyên lý・cơ chế của ejector chân không

 

Ejector chân không là thiết bị tạo ra khí chân không bằng cách sử dụng tính chất “khi vận tốc của chất lưu (trong trường hợp này là không khí) tăng lên thì áp suất giảm xuống” (định lý Bernoulli).

Cấu tạo bên trong của ejector chân không như hình dưới:

Khi cấp khí nén từ cổng IN, khí sẽ đi qua nozzle rồi qua diffuser và xả ra môi trường. Khí nén sau khi đi qua nozzle sẽ được tăng tốc, sau đó được diffuser khuếch tán và thải ra ngoài một cách hiệu quả. Nhờ cấu trúc này, tốc độ dòng khí tăng mạnh sau khi đi qua nozzle.

Khi đó, do tính chất “tốc độ dòng chảy tăng thì áp suất giảm” đã nói ở phần đầu, áp suất bên trong ejector giảm xuống và tạo thành trạng thái chân không. Nhờ vậy, dòng khí sẽ được hút từ cổng chân không về phía diffuser.

Ejector chân không tạo ra chân không bằng cách tăng tốc độ dòng khí nén nhờ cấu trúc bên trong như vậy.

Ứng dụng của ejector chân không

Khí chân không được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị tự động hóa. Chủ yếu được dùng cho ứng dụng hút giữ (hút chân không) phôi, nhưng cũng có thể dùng cho ứng dụng thu gom (hút bụi, hút vật liệu nhẹ, v.v.).

• Ứng dụng hút giữ phôi (Work suction)

Khi bên trong đường ống ở trạng thái chân không, nếu ép đầu pad (đầu hút) vào phôi, do chênh lệch áp suất với khí quyển sẽ tạo ra lực hút kéo phôi lại gần. Nhờ lực này, có thể hút và vận chuyển phôi.

Trong trường hợp phôi không có vị trí để kẹp bằng kẹp cơ khí, hoặc nếu kẹp mạnh có thể làm hư hỏng / trầy xước phôi, thì phương pháp giữ bằng hút chân không như thế này rất được ưa chuộng.

Ứng dụng thu gom (hút bụi)

Ví dụ, trong các công đoạn sản xuất bán dẫn, linh kiện điện tử, hay dây chuyền sản xuất thực phẩm – những môi trường không mong muốn có bụi bẩn bám vào – người ta sử dụng khí chân không để đảm bảo môi trường sạch. Không khí có tính chất chảy từ nơi áp suất cao đến nơi áp suất thấp, vì vậy khi sử dụng ejector sẽ tạo ra dòng khí từ môi trường bên ngoài vào cổng chân không của ejector, từ đó có thể hút bụi và hạt nhỏ trong không khí.

Việc này có thể hình dung giống như sử dụng máy lọc không khí trong phòng. Tuy nhiên, do lưu lượng hút của ejector bị giới hạn, nên nó phù hợp với các trường hợp như: “Chỉ cần làm sạch cục bộ một phần nào đó”.

So sánh và cách sử dụng: Ejector chân không vs Bơm chân không

Bơm chân không cũng giống như ejector chân không, đều là thiết bị dùng để tạo ra khí chân không.

Bảng dưới đây tổng hợp so sánh giữa hai loại:

• Trường hợp lượng sử dụng khí chân không ít, dùng ejector chân không

Ejector chân không có cấu tạo đơn giản nên kích thước nhỏ và giá thành cũng được giữ ở mức thấp. Ngược lại, bơm chân không có chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao, nên trong trường hợp chỉ sử dụng lượng nhỏ khí chân không thì sẽ trở thành chi phí lãng phí. Nếu chỉ cần lượng khí chân không nhỏ thì có thể nói ejector chân không là phù hợp.

• Trường hợp lượng sử dụng khí chân không nhiều, dùng bơm chân không

Ejector chân không tuy nhỏ gọn và chi phí thấp, nhưng hiệu suất tạo chân không kém và tiêu thụ lượng lớn khí nén, do đó làm tăng tỷ lệ hoạt động của máy nén khí và tiêu thụ điện năng cũng lớn hơn. Khi sử dụng nhiều ejector, có thể xảy ra tình trạng thiếu khí nén, dẫn đến phải tăng công suất máy nén khí, và kết quả là chi phí đầu tư ban đầu cũng có khả năng tăng lên.

Ngược lại, bơm chân không tuy có chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao, nhưng do hiệu suất tạo chân không tốt nên khi sử dụng nhiều khí chân không, chi phí vận hành cũng có thể được giảm xuống. Khi cần lưu lượng chân không lớn thì bơm chân không là phù hợp.

• Trường hợp yêu cầu takt time nhanh thì dùng bơm chân không

Trong công đoạn hút và vận chuyển phôi, khi yêu cầu takt time khoảng 1 giây hoặc nhanh hơn 1 giây, thì bơm chân không là phù hợp hơn. Ejector chân không tiêu thụ khí nén liên tục khi tạo chân không, nên nguyên tắc cơ bản là “chỉ sử dụng vào những thời điểm cần khí chân không”.

Do đó, mỗi lần đều cần thời gian để tạo chân không, nên sẽ trở nên bất lợi trong các công đoạn yêu cầu takt cao. Nếu sử dụng liên tục thì được, nhưng khi đó khí nén cũng sẽ bị tiêu thụ liên tục, vì vậy trong trường hợp đó, sử dụng bơm chân không sẽ là lựa chọn phù hợp hơn.

Tóm lại

Ejector chân không là giải pháp tạo chân không đơn giản, nhỏ gọn, chi phí đầu tư thấp và phù hợp cho các ứng dụng hút giữ hoặc làm sạch cục bộ với lưu lượng nhỏ. Tuy nhiên, do tiêu tốn nhiều khí nén và hiệu suất không cao, ejector sẽ kém tối ưu khi sử dụng quy mô lớn hoặc liên tục. Ngược lại, bơm chân không có chi phí ban đầu cao hơn nhưng hiệu suất tốt, tiết kiệm năng lượng về lâu dài và phù hợp với các hệ thống cần lưu lượng lớn hoặc chu kỳ làm việc nhanh. Vì vậy, việc lựa chọn giữa ejector và bơm chân không cần dựa trên yêu cầu cụ thể về lưu lượng, tốc độ và hiệu quả vận hành của hệ thống.

XTMechanical Blog xin cảm ơn mọi người vì đã luôn dành thời gian, tình cảm cho chúng mình! Thông qua bài viết, chúng mình hy vọng có thể lan toả niềm đam mê và tiếp thêm động lực, kiến thức cho mọi người. Cuối cùng, dù bao nhiêu khó khăn, xin chúc các bạn luôn vững bước và thành công trên chính con đường mình đã chọn!

Tác giả: Nguyễn Văn Hoà

             Chu Văn Minh