donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.23947/2687-1653-2025-25-1-43-51MPXOWGdonstu-2347Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕInvestigation of the Optimal Vacuum Depth Created by an Ejector Depending on the Value of the Supply PressureИсследование оптимальной глубины вакуума, создаваемой эжектором в зависимости от величины питающего давленияhttps://orcid.org/0009-0004-5312-934XСавчукС. И.SavchukS. I.

Сергей Игоревич Савчук, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта 

295015, Республика Крым, г. Симферополь, пер. Учебный, 8

Sergey I. Savchuk, Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Motor Transport Department

8, Uchebnyi Lane, Simferopol, 295015, Republic of Crimea

ofelos@outlook.comhttps://orcid.org/0000-0003-3477-2036УмеровЭ. Д.UmerovE. D.

Эрвин Джеватович Умеров, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта

Scopus ID: 57197734041

Researcher ID: Q-3875-2018

295015, Республика Крым, г. Симферополь, пер. Учебный, 8

Ervin D. Umerov, Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Motor Transport Department

Scopus ID: 57197734041

Researcher ID: Q-3875-2018

8, Uchebnyi Lane, Simferopol, 295015, Republic of Crimea

 

Ervin777@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0005-2083-8323АбдулгазисA. У.AbdulgazisA. U.

Азиз Умерович Абдулгазис, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта 

295015, Республика Крым, г. Симферополь, пер. Учебный, 8

Aziz U. Abdulgazis, Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Motor Transport Department

8, Uchebnyi Lane, Simferopol, 295015, Republic of Crimea

abdulgazis.aziz@mail.ruКрымский инженерно-педагогический университет имени Февзи ЯкубоваРоссияCrimean Engineering and Pedagogical University named after Fevzi YakubovRussian Federation2025240320252514351Copyright © Savchuk S.I., Umerov E.D., Abdulgazis A.U., 20252025Савчук С.И., Умеров Э.Д., Абдулгазис A.У.Savchuk S.I., Umerov E.D., Abdulgazis A.U.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/2347Introduction

Introduction. Vacuum ejectors operating on the Venturi principle are used in various industries and are essential pneumatic devices. An important characteristic of a vacuum ejector is the vacuum depth it creates, where the maximum vacuum value is obtained in a certain range of supply pressure. Failure to comply with the supply pressure affects the performance of the ejector itself and automated vacuum systems in general. One of the options for solving this problem is to establish the recommended range of supply pressure in a fairly narrow pressure range, at which a guaranteed value of vacuum depth is reached without using the maximum capabilities of the ejector. At the same time, the technical literature does not provide the values ​​of the dependence of the vacuum depth on the supply pressure over the entire range of ejector operation, which the authors would like to draw attention to in this work. The research objective was to conduct experimental studies on establishing the true values ​​of the maximum vacuum depth depending on the magnitude of the ejector input pressure.

Materials and Methods

Materials and Methods. To conduct experimental research, a special stand was designed, manufactured and used, which allowed for the study of vacuum ejectors operating on the basis of the Venturi principle. This stand provided setting the exact vacuum value depending on the input supply pressure for ejectors with a nozzle diameter from 0.1 to 4.0 mm, which completely covered the entire range of ejectors used in real sectors of the economy. Vacuum ejectors of the VEB, VEBL, VED and VEDL families manufactured by Camozzi were investigated in the range of the inlet supply pressure of the ejector from 2.0 to 6.5 bar. The true values of the vacuum depth were determined experimentally depending on the value of the input supply pressure for each ejector, as well as the maximum values of the vacuum depth reached by each ejector at the corresponding value of the input supply pressure.

Results

Results. It was experimentally proved that the recommended values of the input supply pressure given in the catalogs of ejector manufacturers did not always correspond to the true values. It was shown that the character of the obtained graphs also differed. In this regard, it was necessary to adjust the value of the input supply pressure to reach the maximum vacuum depth for each type of ejector.

Discussion and Conclusion. The results of the conducted experimental studies allow for a rational choice of vacuum ejectors depending on the required technological tasks. This will ensure the operability of automated vacuum systems and the performance of the ejector itself. The research results can be used by all ejector manufacturers to adjust their basic catalogs and relevant recommendations for the use of these products.

Введение

Введение. Вакуумные эжекторы, работающие по принципу Вентури, применяются в различных отраслях промышленности и являются незаменимыми пневматическими устройствами. Важной характеристикой вакуумного эжектора является создаваемая глубина вакуума, где максимальное значение вакуума достигается в определенном интервале питающего давления. Несоблюдение питающего давления влияет на производительность самого эжектора и автоматизированных вакуумных систем в целом. Одним из вариантов решения данной проблемы является установление рекомендуемого диапазона питающего давления в достаточно узком интервале давлений, при котором достигается гарантированное значение глубины вакуума, не используя максимальные возможности эжектора. При этом в технической литературе не приводятся значения зависимости глубины вакуума от питающего давления на всем диапазоне работы эжектора, на которые авторы хотели бы обратить внимание в рамках данной работы. Цель работы — проведение экспериментальных исследований по установлению фактических значений максимальной глубины вакуума в зависимости от величины входного давления эжектора.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для проведения экспериментальных исследований был спроектирован, изготовлен и использован специальный стенд, позволяющий осуществлять исследования вакуумных эжекторов, работающих на основе принципа Вентури. Данный стенд позволяет установить точное значение вакуума в зависимости от входного питающего давления для эжекторов, имеющих диаметр сопла от 0,1 до 4,0 мм, что полностью перекрывает весь диапазон эжекторов, применяемых в реальных секторах экономики. Были исследованы вакуумные эжекторы семейств VEB, VEBL, VED и VEDL производства компании Camozzi в интервале входного питающего давления эжектор от 2,0 до 6,5 бар. Экспериментально определялись фактические значения глубины вакуума в зависимости от величины входного питающего давления для каждого эжектора, а также максимальные значения глубины вакуума, достигаемые каждым эжектором при соответствующем значении входного питающего давления.

Результаты исследования

Результаты исследования. Экспериментально доказано, что рекомендуемые значения входного питающего давления приведенных в каталогах фирм производителей эжекторов не всегда соответствует действительным значениям. Показано, что отличается и характер полученных графиков. В этой связи необходимо вводить корректировку величины входного питающего давления для достижения максимальной глубины вакуума для каждого типа эжектора.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Результаты проведенных экспериментальных исследований позволяют осуществлять рациональный выбор вакуумных эжекторов в зависимости от требуемых технологических задач. Это гарантированно обеспечит работоспособность автоматизированных вакуумных систем и производительность самого эжектора. Результаты исследований могут быть использованы всеми фирмами изготовителями эжекторов для корректировки их базовых каталогов и соответствующих рекомендаций по применению этих изделий.

глубина вакуумавакуумный эжекторпитающее давление эжекторовvacuum depthvacuum ejectorsupply pressure of ejectorsReferencesLi Macia, Castilla R, Gamez-Montero PJ, Camacho S, Codina E. Numerical Simulation of a Supersonic Ejector for Vacuum Generation with Explicit and Implicit Solver in Openfoam. Energies. 2019;12(18):3553. https://doi.org/10.3390/en12183553Li Macia, Castilla R, Gamez-Montero PJ, Camacho S, Codina E. Numerical Simulation of a Supersonic Ejector for Vacuum Generation with Explicit and Implicit Solver in Openfoam. Energies. 2019;12(18):3553. https://doi.org/10.3390/en12183553Besagni G, Mereu R, Inzoli F. Ejector Refrigeration: A Comprehensive Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016;53:373–407. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.08.059Besagni G, Mereu R, Inzoli F. Ejector Refrigeration: A Comprehensive Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016;53:373–407. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.08.059Arun Kumar R, Rajesh G. Physics of Vacuum Generation in Zero-Secondary Flow Ejectors. Physics of Fluids. 2018;30(6):066102. https://doi.org/10.1063/1.5030073Arun Kumar R, Rajesh G. Physics of Vacuum Generation in Zero-Secondary Flow Ejectors. Physics of Fluids. 2018;30(6):066102. https://doi.org/10.1063/1.5030073Jafarian A, Azizi M, Forghani P. Experimental and Numerical Investigation of Transient Phenomena in Vacuum Ejectors. Energy. 2016;102:528–536. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.02.101Jafarian A, Azizi M, Forghani P. Experimental and Numerical Investigation of Transient Phenomena in Vacuum Ejectors. Energy. 2016;102:528–536. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.02.101Levchenko D, Meleychuk S, Arseniev V. Regime Characteristics of Vacuum Unit with a Vortex Ejector Stage with Different Geometry of Its Flow Path. Procedia Engineering. 2012;39:28–34. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.004Levchenko D, Meleychuk S, Arseniev V. Regime Characteristics of Vacuum Unit with a Vortex Ejector Stage with Different Geometry of Its Flow Path. Procedia Engineering. 2012;39:28–34. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.004Kumar V, Sachdeva G. 1-D Model for Finding Geometry of a Single Phase Ejector. Energy. 2018;165(A):75–92. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.09.071Kumar V, Sachdeva G. 1-D Model for Finding Geometry of a Single Phase Ejector. Energy. 2018;165(A):75–92. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.09.071Sobolev AV. Intensification of Mixing by Small-Size Jets in Ejectors with Central Nozzle. Thermophysics and Aeromechanics. 2013;20(3):273–276. URL: https://link.springer.com/article/10.1134/S0869864313030025 (accessed: 10.11.2024).Sobolev AV. Intensification of Mixing by Small-Size Jets in Ejectors with Central Nozzle. Thermophysics and Aeromechanics. 2013;20(3):273–276. URL: https://link.springer.com/article/10.1134/S0869864313030025 (accessed: 10.11.2024).Karthick SK, Srisha MV Rao, Jagadeesh G, Reddy KPJ. Parametric Experimental Studies on Mixing Characteristics within a Low Area Ratio Rectangular Supersonic Gaseous Ejector. Physics of Fluids. 2016;28(7):076101. https://doi.org/10.1063/1.4954669Karthick SK, Srisha MV Rao, Jagadeesh G, Reddy KPJ. Parametric Experimental Studies on Mixing Characteristics within a Low Area Ratio Rectangular Supersonic Gaseous Ejector. Physics of Fluids. 2016;28(7):076101. https://doi.org/10.1063/1.4954669Гессе С. Сжатый воздух как носитель энергии. Москва: Фесто; 2004. 128 с.Hesse S. Compressed Air as an Energy Carrier. Moscow: Festo; 2004. 128 p. (In Russ.)Goodman N, Leege BJ, Johnson PE. An Improved de Laval Nozzle Experiment. International Journal of Mechanical Engineering Education. 2021;50(2):513–537. https://doi.org/10.1177/03064190211034165Goodman N, Leege BJ, Johnson PE. An Improved de Laval Nozzle Experiment. International Journal of Mechanical Engineering Education. 2021;50(2):513–537. https://doi.org/10.1177/03064190211034165Moukalled F, Mangani L, Darwish M. The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics. Springer: Cham; 2016. 791 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16874-6Moukalled F, Mangani L, Darwish M. The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics. Springer: Cham; 2016. 791 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16874-6Jia Yan, Shengyu Li, Zhan Liu. Numerical Investigation on Optimization of Ejector Primary Nozzle Geometries with Fixed/Varied Nozzle Exit Position. Applied Thermal Engineering. 2020;175:115426. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115426Jia Yan, Shengyu Li, Zhan Liu. Numerical Investigation on Optimization of Ejector Primary Nozzle Geometries with Fixed/Varied Nozzle Exit Position. Applied Thermal Engineering. 2020;175:115426. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115426Kun Zhang, Shengqiang Shen S., Yong Yang, Xingwang Tian. Experimental Investigation of Adjustable Ejector Performance. Journal of Energy Engineering. 2011;138(3):125–129. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000058Kun Zhang, Shengqiang Shen S., Yong Yang, Xingwang Tian. Experimental Investigation of Adjustable Ejector Performance. Journal of Energy Engineering. 2011;138(3):125–129. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000058Савчук С.И. Исследование параметров вакуумных эжекторов, применяемых при сборке и ремонте автомобилей. Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2016;53(3):58–64. URL: https://uz.kipu-rc.ru:9443/sn/53.pdf (дата обращения: 28.11.2024).Savchuk SI. Study of parameters of Vacuum Ejectors Used in the Assembly and Repair of Cars. Scientific Notes of the Crimean Engineering and Pedagogical University. 2016;53(3):58–64. URL: https://uz.kipu-rc.ru:9443/sn/53.pdf (accessed: 28.11.2024).Савчук С.И., Э.Д. Умеров, Абдулгазис У.А. Стенд для оценки глубины вакуума, подводимого к специализированным присоскам, используемым в технологических процессах сервиса при эксплуатации и производстве автомобилей. Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2023;82(4):225–230.Savchuk SI, Umerov ED, Abdulgazis UA. A Stand for Assessing the Depth of Vacuum Supplied to Specialized Suction Cups Used in Technological Processes of Service during Operation and Production of Cars. Scientific Notes of the Crimean Engineering and Pedagogical University. 2023;82(4):225–230.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.