Co to jest eżektor i do czego służy? Eżektor (zwany też inżektorem lub ejektorem) to urządzenie wykorzystujące strumień sprężonego powietrza do wytworzenia podciśnienia. Działa na zasadzie efektu Venturiego – kiedy przez zwężkę przepływa gaz (najczęściej powietrze z instalacji pneumatycznej), następuje obniżenie ciśnienia w jej obrębie, co pozwala na zasysanie dodatkowego medium (np. powietrza z otoczenia lub z układu). Eżektory stosuje się do generowania próżni w procesach chwytania, transportu czy pakowania. Pozwalają one uzyskać ssanie bez konieczności używania klasycznej pompy próżniowej.
Spis treści
Zasada działania i budowa eżektora
Podstawą działania eżektora jest zwężka Venturiego, czyli kanał o zmiennym przekroju. Wlotowa dysza przyspiesza przepływ sprężonego powietrza, co powoduje gwałtowny spadek ciśnienia w strefie zwężenia. To z kolei umożliwia zassanie powietrza (lub innego gazu) z zewnętrznego portu. Następnie obydwa strumienie łączą się i wypływają przez kanał wylotowy.
W eżektorze kluczowe elementy to:
- Dysza zasilająca (inlet nozzle) – kształt i średnica determinują poziom próżni oraz przepływ.
- Zwężka (Venturi) – miejsce, w którym prędkość przepływu wzrasta i następuje spadek ciśnienia.
- Korpus – zwykle aluminiowy, mosiężny lub z tworzyw sztucznych, łączący dyszę, port ssania i kanał wylotowy.
- Tłumik wydechu (opcjonalnie) – redukuje hałas wylotowy, a w niektórych konstrukcjach zapobiega też cofaniu się powietrza.
Rodzaje eżektorów i warianty konstrukcyjne
- Jednostopniowe – proste w budowie, bez części ruchomych. Zasilane ciągłym przepływem powietrza, generują stałe podciśnienie.
- Wielostopniowe – posiadają kilka kolejnych zwężek, co pozwala uzyskać wyższe podciśnienie lub większy przepływ ssania. Zwykle wymagają jednak wyższego zasilania sprężonym powietrzem.
- Regulowane – niektóre eżektory mają możliwość zmiany dyszy wlotowej bądź wyposażone są w dodatkowe zawory sterujące (np. w celu oszczędzania sprężonego powietrza lub ograniczenia hałasu).
Eżektor w pneumatyce i automatyce
W typowej aplikacji eżektor montuje się w linii zasilanej sprężonym powietrzem. Gdy zawór (np. elektrozawór 3/2 lub 2/2) otwiera dopływ powietrza, eżektor zaczyna wytwarzać podciśnienie na porcie ssawnym. Można to wykorzystać do zasilania przyssawek próżniowych czy innych układów chwytakowych. W przeciwieństwie do pomp próżniowych eżektory nie mają elementów obrotowych ani przekładni – dzięki temu są cichsze, lżejsze i zazwyczaj tańsze w zakupie. Mogą jednak zużywać dużo sprężonego powietrza, dlatego przy licznych punktach ssania warto przeprowadzić analizę kosztów i wydajności.
Przykładowe parametry ciśnienia, przepływu i osiąganego poziomu próżni
Poniższa tabelka pokazuje orientacyjne zależności w typowym eżektorze jednostopniowym. Rzeczywiste wartości mogą się różnić w zależności od producenta, kształtu dyszy, temperatury i jakości sprężonego powietrza.
| Ciśnienie zasilania [bar] | Przepływ powietrza [l/min]* | Maks. poziom próżni [kPa (mbar)] |
|---|---|---|
| 3,0 | 100 | -50 kPa (-500 mbar) |
| 4,0 | 150 | -60 kPa (-600 mbar) |
| 5,0 | 200 | -70 kPa (-700 mbar) |
| 6,0 | 250 | -80 kPa (-800 mbar) |
| 8,0 | 400 | -85 kPa (-850 mbar) |
* Wskazane przepływy dotyczą zasilania eżektora; nie stanowią bezpośredniego przepływu podciśnienia.
Jak interpretować dane w tabeli?
- Wyższe ciśnienie zasilania zwykle oznacza większy przepływ i wyższe (głębsze) podciśnienie, lecz kosztem rosnącego zużycia energii.
- Poziom próżni -80 kPa (-800 mbar) oznacza, że ciśnienie w obszarze ssania jest o 80 kPa niższe niż ciśnienie atmosferyczne.
Zastosowania i przykłady
- Przyssawki próżniowe – eżektor tworzy podciśnienie do chwytania detali o nieregularnych kształtach (np. w przemyśle spożywczym, elektronicznym czy motoryzacyjnym).
- Przenoszenie drobnych elementów – np. etykiet, folii, lekkich komponentów.
- Procesy pakowania i paletyzacji – w maszynach pakujących eżektor zapewnia szybkie zasysanie i zwalnianie produktów.
- Odciągi, separatory – niektóre konstrukcje wykorzystują zassanie do usuwania wiórów czy drobnych zanieczyszczeń.
Eżektor i zbiornik podciśnienia – kiedy potrzebny jest duży, chwilowy przepływ próżni
W niektórych aplikacjach przemysłowych wymagane jest intensywne zasysanie w krótkim czasie, na przykład przy szybkim chwytaniu wielu elementów jednocześnie lub gwałtownym odciąganiu powietrza z dużej przestrzeni. Sam eżektor, zasilany sprężonym powietrzem, może nie zapewnić wystarczającej „rezerwy” podciśnienia, jeśli chwilowy przepływ przekracza jego wydajność. W takiej sytuacji praktycznym rozwiązaniem bywa zastosowanie dodatkowego zbiornika podciśnienia (ang. vacuum reservoir).
Zbiornik podciśnienia to szczelny pojemnik, w którym utrzymuje się zaniżone ciśnienie względem atmosfery dzięki pracy eżektora. Gdy pojawia się nagłe zapotrzebowanie na duży przepływ podciśnienia, układ natychmiast czerpie je z rezerwy w zbiorniku. Dopiero kiedy ciśnienie w zbiorniku wzrośnie powyżej pożądanego poziomu (na skutek poboru próżni przez proces), eżektor ponownie uruchamia się w pełnym zakresie, by przywrócić ciśnienie w zbiorniku do wartości roboczych. Taki układ zapewnia:
- Stałą dostępność podciśnienia w wymaganym zakresie,
- Mniejszą podatność na spadki ciśnienia przy intensywnych, krótkotrwałych obciążeniach,
- Optymalizację zużycia sprężonego powietrza, ponieważ eżektor nie musi stale pracować z maksymalną wydajnością.
Dzięki temu połączeniu eżektor–zbiornik system jest w stanie sprostać chwilowym skokom zapotrzebowania na podciśnienie bez znacznego rozbudowywania instalacji sprężonego powietrza ani instalowania dużych pomp próżniowych.
Wady i zalety eżektorów
Największą zaletą jest prostota: brak części ruchomych, niski poziom awaryjności i kompaktowe wymiary. Dzięki temu eżektory można łatwo wpasować w istniejące systemy pneumatyczne. Nie wymagają konserwacji poza zapewnieniem odpowiedniej filtracji sprężonego powietrza. Ich wadą może być stosunkowo duże zużycie powietrza przy wyższych wartościach podciśnienia oraz konieczność utrzymywania odpowiedniego ciśnienia zasilającego. W przypadku dużych przepływów ssania alternatywą bywa pompa próżniowa, która może generować próżnię wydajniej, choć jest droższa w zakupie i mniej mobilna.
Eżektory dzięki swojej prostocie i dużej uniwersalności znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle. Sprawdzają się tam, gdzie potrzebne jest szybkie, miejscowe wytwarzanie podciśnienia bez montowania dużej pompy próżniowej. Wybierając eżektor, warto uwzględnić wymagane ciśnienie zasilania, poziom próżni oraz zapotrzebowanie na przepływ, aby układ pracował efektywnie i nie generował zbędnych kosztów energii.
FAQ: Eżektor – generator podciśnienia
Zdecydowanie tak. Zanieczyszczenia mogą uszkodzić dyszę lub zmniejszyć efektywność zwężki Venturiego.
Najczęściej wykorzystuje się elektrozawór 2/2 lub 3/2 przed eżektorem. Po otwarciu zaworu sprężone powietrze zasila eżektor, tworząc podciśnienie.
Niektóre eżektory mają wymienne dysze lub dodatkowy zawór dławiący pozwalający ograniczyć przepływ i tym samym dostosować siłę ssania do potrzeb.
Eżektor jest lepszy przy okazjonalnym i rozproszonym stosowaniu próżni (np. stanowiska montażowe), natomiast duże, stałe zapotrzebowanie na podciśnienie bywa bardziej efektywne z pompą próżniową.
Można tak zrobić, ale trzeba liczyć się z odpowiednio wyższym przepływem sprężonego powietrza. Często stosuje się osobne eżektory do kilku punktów ssania, by zmniejszyć spadki ciśnienia i zapewnić niezależność poszczególnych stanowisk.