Czas ewakuacji łączy objętość układu z wydajnością źródła próżni
Nawet prawidłowo dobrana przyssawka może nie zdążyć osiągnąć potrzebnego podciśnienia, jeśli objętość przewodów i komór jest duża albo źródło ma za małą wydajność ssania. Kalkulator pozwala sprawdzić, czy próżnia zostanie osiągnięta w czasie dostępnym w cyklu maszyny.
Jeżeli czas jest za długi: sprawdź średnicę przewodu próżniowego i wymaganą wydajność pompy.
Dla nieszczelnego detalu użyj także kalkulatora nieszczelności i wydajności ssania. Całość znajdziesz w kategorii Pneumatyka.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Do pola „wydajność ssania” wpisuj przepływ po stronie próżni, np. suction rate 60 l/min. Nie wpisuj zużycia sprężonego powietrza eżektora. To dwa różne parametry katalogowe.
Dlaczego docelowa próżnia tak mocno wpływa na czas?
W obliczeniu występuje logarytm stosunku ciśnienia początkowego do końcowego. Przy starcie z atmosfery i celu 40 kPa podciśnienia końcowe ciśnienie absolutne wynosi około 61 kPa. Przy celu 80 kPa pozostaje już tylko około 21 kPa. W drugim przypadku stosunek ciśnień jest znacznie większy, dlatego czas rośnie szybciej niż sama wartość podciśnienia.
Schmalz w materiale szkoleniowym podaje dla podstawowych eżektorów zależność opartą na objętości, logarytmie stosunku ciśnień i wydajności ssania oraz stosuje współczynnik 1,3 korygujący wynik teoretyczny. Festo w swoich materiałach pokazuje również czas ewakuacji 1 litra jako podstawowy parametr do skalowania układu na inną objętość.
Kalkulator domyślnie ustawia współczynnik 1,30, ale pozwala go zmienić. Dla porównania modelu idealnego można ustawić 1,00.
Przykład: komora 5 l i generator 100 l/min
Załóżmy objętość 5 l, początek przy ciśnieniu atmosferycznym, docelowe podciśnienie 60 kPa oraz wydajność ssania 100 l/min. Przy ciśnieniu atmosferycznym 101,3 kPa końcowe ciśnienie absolutne wynosi około 41,3 kPa.
Stosunek ciśnień wynosi około 101,3 / 41,3 = 2,45. Po uwzględnieniu logarytmu i współczynnika 1,3 czas ewakuacji wynosi około 3,5 s.
Jeżeli proces wymaga osiągnięcia tego samego poziomu w 3 s, potrzebna wydajność rośnie do około 117 l/min. To wartość teoretyczno-praktyczna; końcowy dobór należy sprawdzić na wykresie konkretnego generatora.
Eżektor, pompa i rzeczywista wydajność ssania
Eżektor może mieć jednocześnie katalogowe „air consumption” i „suction rate”. Pierwsza wartość opisuje zużycie sprężonego powietrza. Druga opisuje wydajność po stronie próżni i to ona jest potrzebna do szacowania czasu ewakuacji.
Wydajność ssania zwykle zmienia się wraz z poziomem próżni. Dlatego obliczenie ze stałą wydajnością jest przybliżeniem. Producenci często publikują wykresy czasu ewakuacji lub krzywe wydajności, które lepiej odwzorowują konkretny model generatora.
Przy porowatym detalu lub nieszczelnej komorze stały dopływ powietrza może być równie ważny jak sama objętość. W takim przypadku generator trzeba dobrać także do przecieku, a nie tylko do czasu opróżnienia zamkniętej przestrzeni.
Dla ucznia technikum mechatronicznego i studenta automatyki
Najważniejsze rozróżnienie to podciśnienie i ciśnienie absolutne. Podciśnienie 60 kPa nie oznacza, że w komorze jest 60 kPa(a). Przy atmosferze 101,3 kPa pozostaje około 41,3 kPa(a).
Druga ważna rzecz to jednostki wydajności. 60 l/min = 3,6 m³/h. Jeżeli objętość wpisujesz w litrach, wygodnie jest sprowadzić wydajność do l/min, a wynik czasu na końcu przeliczyć z minut na sekundy.
W modelu idealnym czas zależy od iloczynu objętości i logarytmu stosunku ciśnień, a maleje odwrotnie proporcjonalnie do wydajności ssania. Podwojenie objętości podwaja czas. Podwojenie wydajności dzieli czas przez dwa. Zwiększenie poziomu próżni nie działa jednak liniowo.
Typowy błąd: użycie zużycia sprężonego powietrza eżektora zamiast jego suction rate. Eżektor może np. zużywać 118 l/min sprężonego powietrza, ale mieć wydajność ssania 70 l/min – to zupełnie różne strony urządzenia.
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
Treść: Komora ma 1 l, generator 30 l/min, początkowe podciśnienie 0 kPa, docelowe 60 kPa. Przyjmij współczynnik 1,3. Oblicz czas ewakuacji.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Ciśnienie końcowe: 101,3 − 60 = 41,3 kPa(a).
Stosunek ciśnień: 101,3 / 41,3 ≈ 2,453; ln(2,453) ≈ 0,897.
Czas: 1 / 30 × 0,897 × 1,3 × 60 ≈ 2,33 s.
Treść: Komora 10 l ma zostać opróżniona z 0 do 60 kPa podciśnienia przez generator 100 l/min. Współczynnik 1,3. Oblicz czas.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Logarytm dla tego samego zakresu ciśnień pozostaje około 0,897.
Czas: 10 / 100 × 0,897 × 1,3 × 60 ≈ 7,00 s.
Treść: Komora ma 3 l i ma osiągnąć 60 kPa podciśnienia w 2 s. Współczynnik 1,3. Oblicz wymaganą wydajność ssania.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wymagana wydajność: Q = 3 × 0,897 × 1,3 × 60 / 2 ≈ 105,0 l/min.
W m³/h: 105 × 60 / 1000 = 6,30 m³/h.
Treść: Dla komory 5 l i generatora 100 l/min porównaj czas do 40 kPa i 80 kPa podciśnienia. Przyjmij współczynnik 1,3.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
40 kPa: p2 = 61,3 kPa(a), ln(101,3/61,3) ≈ 0,502. Czas ≈ 1,96 s.
80 kPa: p2 = 21,3 kPa(a), ln(101,3/21,3) ≈ 1,560. Czas ≈ 6,08 s.
Ciekawostka
Wysoka próżnia „kosztuje czas”. Dla tej samej komory i generatora przejście z 40 do 80 kPa podciśnienia może zwiększyć czas ewakuacji około trzykrotnie, ponieważ zależność wykorzystuje logarytm ciśnienia absolutnego, a nie prostą proporcję do wartości podciśnienia.
Powiązane kalkulatory pneumatyczne
Źródła i założenia
- Schmalz – dobór generatora i wydajność ssania
- Festo – Basic principles of vacuum technology, czas ewakuacji
- Schmalz – ćwiczenie obliczeniowe czasu ewakuacji i współczynnik 1,3
Model: t = V · ln(p1/p2) · k / Q, gdzie p1 i p2 są ciśnieniami absolutnymi, Q jest stałą efektywną wydajnością ssania, a k jest współczynnikiem praktycznym. Wynik jest przybliżeniem dla szczelnej komory; rzeczywisty czas należy weryfikować danymi producenta.
FAQ – czas ewakuacji próżni
Ostatnia aktualizacja: 25.08.2026