Générateurs de vide - Comment ils fonctionnent

Les générateurs de vide sont couramment utilisés pour créer un environnement à basse pression pour une variété d'applications industrielles et scientifiques, par exemple l'emballage sous vide, la distillation, la filtration et le séchage. Cet article présente les principes de fonctionnement des générateurs de vide pneumatiques et électriques, leurs avantages et leurs inconvénients, ainsi que la manière de les choisir.

Table des matières

• Types de générateurs de vide
• Générateur de vide pneumatique
• Avantages et inconvénients des générateurs de vide
• Applications des générateurs de vide
• Pompe à vide électrique
• Avantages et inconvénients des pompes à vide
• Applications des pompes à vide
• Critères de sélection
• FAQ

Types de générateurs de vide

Les générateurs de vide sont classés en deux catégories : les générateurs de vide pneumatiques (également appelés générateurs de vide venturi) et les pompes à vide électriques (également appelées générateurs de vide électriques).

Générateur de vide pneumatique

Un générateur de vide pneumatique est un dispositif qui fonctionne selon les principes de la mécanique des fluides, en particulier le principe de Bernoulli et l'effet Venturi. Il utilise l'air comprimé pour créer une zone de basse pression, ce qui lui permet de créer un vide pour diverses applications telles que l'aspiration ou la filtration.

Principe de fonctionnement du générateur de vide pneumatique

Un générateur de vide pneumatique est doté d'un orifice d'entrée où pénètre de l'air comprimé. L'air passe par un espace restreint appelé buse. La vitesse de l'air augmente en raison de la section transversale plus étroite, selon le principe de Bernoulli.

Le flux d'air comprimé à grande vitesse passe ensuite par un diffuseur, dont la section transversale s'élargit progressivement. La vitesse de l'air diminue, ce qui entraîne une augmentation de la pression. Cette augmentation de pression conduit à une zone de basse pression adjacente à la buse et au diffuseur (figure 2 étiquetée B).

La zone de basse pression peut créer un vide en connectant une ventouse ou un autre dispositif d'aspiration à un orifice d'entrée secondaire relié à la zone de basse pression (figure 2 étiquetée A). Dans la zone de basse pression, la pression atmosphérique pousse l'objet vers le dispositif d'aspiration, créant ainsi une force d'aspiration.

Le fonctionnement d'un générateur de vide pneumatique dépend de.. :

• le débit de l'air comprimé
• le diamètre de la buse
• l'angle du diffuseur
• la forme et la taille de l'orifice d'entrée secondaire

Un contrôle minutieux de ces facteurs permet de créer une zone de basse pression optimale pour une large gamme d'applications.

A un étage

Un générateur de vide mono-étagé a le principe de fonctionnement de base décrit ci-dessus.

Multi-étapes

Un générateur de vide à plusieurs étages comporte plusieurs buses venturi (figure 3 étiquetée A) disposées en rangée. L'air comprimé entre par un orifice de raccordement. Lorsque l'air passe à travers les multiples buses venturi, des zones de basse pression se forment, aspirant l'air par l'entrée (figure 3 étiquetée B). La capacité d'aspiration de l'entrée est la somme totale de la force d'aspiration générée dans la zone de basse pression de chaque buse venturi. Par conséquent, un générateur de vide multi-étagé peut fournir un taux d'aspiration beaucoup plus élevé pour la même quantité d'air comprimé qu'un générateur de vide mono-étagé.

Générateurs de vide mono-étagés ou multi-étagés

Les facteurs suivants permettent de déterminer si un générateur de vide mono-étagé ou multi-étagé est le mieux adapté à une application donnée :

• Applications : Les générateurs de vide multi-étagés peuvent soulever des charges plus lourdes que les générateurs de vide mono-étagés. Le premier est plus adapté à des exemples tels que la manutention de matériaux dans les projets de construction. Ce dernier est plus adapté à des exemples tels que le levage de composants électroniques ou la manipulation de feuilles minces.
• Niveau de vide : Un générateur de vide mono-étagé peut produire un rapport de 1:1 entre le débit d'air comprimé et le débit de vide. Un générateur de vide à plusieurs étages peut produire un rapport supérieur à 1:4.
• Consommation électrique : Les générateurs de vide multi-étagés ont besoin de moins d'air comprimé pour créer des niveaux de vide plus élevés.
• Coût : Les générateurs de vide multi-étagés coûtent généralement plus cher que les générateurs mono-étagés.
• Entretien : Les générateurs de vide à plusieurs étages nécessitent plus d'entretien car ils sont plus susceptibles de se colmater que les générateurs de vide à un étage. En outre, les générateurs de vide mono-étagés ont une construction plus simple et sont plus faciles à réparer.

Compact

Un générateur de vide compact doté d'une vanne intégrée et d'une technologie de surveillance du système. Ces intégrations permettent de contrôler l'aspiration sans utiliser de vanne externe qui contrôle le débit d'air comprimé. Les générateurs de vide compacts sont le plus souvent utilisés dans des systèmes de manutention entièrement automatisés.

Avantages et inconvénients des générateurs de vide

Pour

• Les générateurs de vide sont très compacts et légers, ce qui permet de les installer à proximité de l'application.
• Le vide est généré très rapidement.
• Il n'y a pas de pièces mobiles, ce qui se traduit par une faible usure et pratiquement pas d'entretien.
• Aucune chaleur n'est générée.
• Investissement initial relativement faible.

Cons

• De l'air comprimé doit être disponible sur le site de travail.
• L'air comprimé est relativement cher, ce qui augmente le coût total des générateurs de vide pneumatiques à long terme.

Applications des générateurs de vide

Presque toutes les industries qui utilisent des robots de prise et de dépose utiliseront des générateurs de vide dans ces robots. Les applications d'alimentation dans l'industrie automobile et les applications de fin de ligne telles que l'emballage alimentaire en sont des exemples.

Pompe à vide électrique

Les pompes à vide électriques sont utilisées lorsqu'une grande capacité d'aspiration est nécessaire ou lorsque l'air comprimé n'est pas disponible. Les pompes à vide fonctionnent en éliminant les molécules d'air de la chambre à vide. Il se compose d'une roue rotative montée de manière excentrique avec des pales en carbone (Figure 5 étiquetée A). La roue est pressée contre la paroi du boîtier par la force centrifuge, ce qui assure une excellente étanchéité. La taille de chaque chambre (figure 5 étiquetée B) varie en fonction de la rotation de la roue. Au fur et à mesure que la chambre s'agrandit, l'air qui s'y trouve se dilate. La pression diminue alors dans la chambre, ce qui crée un vide partiel. L'air est ainsi aspiré, comprimé et expulsé par la sortie. Le facteur de compression élevé permet à la pompe à vide de générer un vide important et de fournir une capacité d'aspiration élevée.

Avantages et inconvénients des pompes à vide

Pour

• Les pompes à vide peuvent créer une force d'aspiration très élevée.
• Une pompe à vide peut être utilisée comme point central pour générer un vide pour plusieurs sites.
• Ils nécessitent généralement peu d'entretien.
• Aucun système d'air comprimé n'est nécessaire.

Cons

• Les pompes à vide sont plus complexes et plus grandes que les générateurs de vide.
• Les pompes à vide nécessitent un investissement initial plus important.

Applications des pompes à vide

Les pompes à vide sont idéales pour les applications qui nécessitent des forces d'aspiration élevées ou une pression très basse. Par exemple :

• Procédés industriels : Les pompes à vide créent des environnements à basse pression qui sont nécessaires pour des réactions ou des opérations spécifiques.
• Recherche en laboratoire : Les expériences de distillation, de filtration et de séchage nécessitent des environnements à basse pression.
• Industrie de l'imprimerie : Les pompes à vide maintiennent le papier en place pendant le processus d'impression.

Critères de sélection

Choix d'un générateur de vide pneumatique

1. Taux d'aspiration
   1. Le débit d'aspiration est généralement indiqué en m3/h, l/min ou cfm. Les valeurs sont basées sur des conditions standard, c'est-à-dire la température ambiante (20 °C) et la pression ambiante au niveau de la mer (1013 mbar).
   2. Le débit d'aspiration maximal est défini comme le débit maximal que le générateur de vide évacue de l'environnement.
   3. Le débit d'aspiration requis est le résultat du volume interne des ventouses et de la tuyauterie. En outre, la manipulation de matériaux poreux, tels que le carton, nécessite des taux d'aspiration plus élevés que les matériaux étanches à l'air. Pour ces applications, un taux d'aspiration élevé est plus important qu'un niveau de vide élevé.
2. Niveau de vide
   1. Le niveau de vide est généralement indiqué en pourcentage ou en valeur relative. Le vide est spécifié par rapport à la pression ambiante. Un niveau de vide de 80 % signifie que la pression est inférieure de 80 % à la pression ambiante. Si la pression de l'air ambiant est de 1013 mbar de pression absolue (14,7 psi), un vide de 80 % signifie une pression de vide absolue de 202 mbar.
3. Temps d'évacuation
   1. Temps en secondes nécessaire pour créer un niveau de vide spécifique.
4. Consommation d'air
   1. Il s'agit de la consommation d'air comprimé (en l/min ou en scfm) par le générateur pour générer un niveau de vide spécifique.

Générateur de vide et pompe à vide

• Consommation d'énergie : Si l'air comprimé n'est pas disponible mais que l'électricité l'est, utilisez une pompe à vide.
• Conditions de candidature : Les générateurs de vide pneumatiques conviennent aux applications qui nécessitent de faibles niveaux de vide, généralement jusqu'à 914 mbar. Des niveaux de vide inférieurs peuvent nécessiter l'utilisation d'une pompe à vide.
• Débit : Les générateurs de vide ne peuvent pas fournir un débit aussi élevé que les pompes à vide.
• Entretien : Les générateurs de vide pneumatiques sont plus faciles à entretenir que les pompes à vide.
• Coût : Les générateurs de vide pneumatiques ont des coûts initiaux moins élevés que les pompes à vide, mais des coûts à long terme plus élevés en raison du prix de l'air comprimé.
• Le bruit : Les générateurs de vide sont plus silencieux que les pompes à vide.

Lisez notre article sur les ventouses à vide pour plus d'informations sur le principe de fonctionnement et les types de ventouses à vide.

FAQ

Les générateurs de vide nécessitent-ils de l'air comprimé non lubrifié ?

Nous recommandons de l'air non lubrifié. La raison en est que des particules de saleté peuvent se déposer dans le générateur de vide et le silencieux lorsque vous utilisez un lubrifiant. Cela nuit aux performances de l'appareil.

Que fait un générateur de vide ?

Les générateurs de vide créent un niveau de vide nécessaire pour les tâches de levage.

Comment fonctionne un vide d'air ?

Un vide d'air utilise une buse Venturi pour créer une zone de basse pression qui permet à la pression atmosphérique à l'extérieur du vide de pousser l'air à l'intérieur par un orifice d'entrée, créant ainsi une force d'aspiration.

Comment faire le vide avec de l'air comprimé ?

Vous pouvez créer une dépression à l'aide d'une buse venturi. Lorsque l'air circule, il est accéléré et comprimé. Après avoir franchi le rétrécissement, l'air accéléré se dilate et un vide est créé.