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真空泵噪音的產(chǎn)生及消除

更新時(shí)間:2009-05-26

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真空泵的抽氣速率和真空度越高,振動(dòng)和噪音也越大。接觸面積大,平衡不夠好,力矩影響,工作環(huán)境不夠潔凈,都會(huì)造成振動(dòng)和噪音比較大。如果是靠活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)將氣體吸入、壓縮并排出的真空泵,如往復(fù)真空泵、旋片真空泵、滑閥真空泵、羅茨真空泵,產(chǎn)生噪音的原因很大程度來自活塞的磨損。應(yīng)避免在zui大真空度或zui大排氣壓力附近運(yùn)行真空泵。在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)行,不僅效率極低,而且工作很不穩(wěn)定,易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。對(duì)于真空度較高的真空泵而言,在此區(qū)域之內(nèi)運(yùn)行,往往還會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和振動(dòng)。汽蝕會(huì)導(dǎo)致泵體、葉輪等零件的損壞,以致泵無法工作。根據(jù)以上原則,當(dāng)泵所需的真空度或氣體壓力不高時(shí),可優(yōu)先在單級(jí)泵中選取。如果真空度或排氣壓力較高,單級(jí)泵往往不能滿足,或者,要求泵在較高真空度情況下仍有較大氣量,即要求性能曲線在較高真空度時(shí)較平坦,可選用兩級(jí)泵。如果真空度要求在-710mmHg以上,可選用水環(huán)-大氣泵或水環(huán)-羅茨真空機(jī)組作為抽真空裝置。 
    此外,還可采用無油渦旋真空泵來降低噪音。其壓縮進(jìn)程比較緩慢,有2個(gè)或者3個(gè)壓縮過程同時(shí)進(jìn)行,壓縮腔相對(duì)曲軸對(duì)稱,這樣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程平穩(wěn)、驅(qū)動(dòng)力矩和氣體沖擊波動(dòng)小,使泵的噪音和振動(dòng)降低。 
    真空泵的發(fā)聲原理 
    真空泵是利用轉(zhuǎn)子和可在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動(dòng)的旋片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以獲得真空的一種變?nèi)輽C(jī)械真空泵。當(dāng)采用工作液來進(jìn)行潤(rùn)滑并填充泵腔死隙,分隔排氣閥和大氣時(shí),即為通常所稱的油封旋片真空泵。無工作液時(shí),即為干式旋片真空泵,將另頁介紹。 
    在油封旋片真空泵中,國(guó)內(nèi)習(xí)慣上稱皮帶傳動(dòng)的為旋片真空泵,而把泵與電機(jī)直接連接或用聯(lián)軸器連接的稱為直聯(lián)旋片真空泵。在每種泵中,又有單級(jí)和雙級(jí)之分。在單級(jí)泵中,由于選用的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)不同,泵的極限壓力和用途也不同。 
    它們的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,使用方便,能從大氣壓力下起動(dòng),可直接排入大氣,偏心質(zhì)量較小,維護(hù)簡(jiǎn)便,雙級(jí)泵的極限壓力為6×10-2~l×10-2Pa,一種單級(jí)泵可達(dá)4Pa左右,另一種單級(jí)泵為50~200Pa左右。 
    自1909年蓋德(W.Gaede)發(fā)明旋片泵并取得德國(guó),1936年又發(fā)明氣鎮(zhèn)泵,1941年取得以來,旋片真空泵得到廣泛應(yīng)用和不斷完善。60年代末,上出現(xiàn)了提高轉(zhuǎn)速,直聯(lián)的小型化趨勢(shì),70年代初出現(xiàn)了直列產(chǎn)品,到80年代初,又推出了改進(jìn)的系列產(chǎn)品,有多種可供用戶選配的附件,可以保護(hù)泵,或保護(hù)環(huán)境,泵本身結(jié)構(gòu)也有改進(jìn)而使可靠性提高。 
    在泵的結(jié)構(gòu)方面,為了能在停泵時(shí)防止返油,有的設(shè)有能自動(dòng)切斷油路的止回閥,有的設(shè)有進(jìn)氣通道截止閥,有的為了能在泵開氣鎮(zhèn)運(yùn)轉(zhuǎn)突然停電時(shí)自動(dòng)切斷氣路來保持泵口處于真空狀態(tài)而設(shè)有油泵和控制結(jié)構(gòu)。在附件方面,有消霧器、氣味過濾器、阻擋碎玻璃等雜物用的入口過濾器、灰塵過濾器、蒸汽凝結(jié)阱、化學(xué)阱,有控制泵溫以提高水蒸氣抽除率和保護(hù)泵的溫控水量調(diào)節(jié)閥。到了80年代末,90年代初,又推出了油過濾器、能監(jiān)視油溫、油壓、油質(zhì)等的電子顯示器,甚至可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié),進(jìn)行自動(dòng)控制,采用強(qiáng)制潤(rùn)滑和風(fēng)冷,使泵的連續(xù)工作入口壓力達(dá)10kPa,甚至更高,同一臺(tái)泵的適用范圍因而更大。 
    雙級(jí)旋片真空泵,可以廣泛用于冰箱、空調(diào)機(jī)、燈泡、日光燈、瓶膽生產(chǎn)和電子、冶金、醫(yī)藥、化工、濾油機(jī)、印刷機(jī)械、包裝機(jī)等工業(yè),可作為擴(kuò)散泵、羅茨泵、分子泵等的前級(jí)泵,供電子儀器、醫(yī)療儀器等配套和實(shí)驗(yàn)研究應(yīng)用。由于直聯(lián)泵沒有皮帶摩擦的粉塵的污染,體積小、重量輕、材料節(jié)約、功能日趨完善,更被廣泛推廣應(yīng)用。 
    噪聲成因和降低措施 
    旋片泵的噪聲,通常指泵在溫度穩(wěn)定時(shí),在極限真空下測(cè)得的噪聲級(jí)。它包括泵本身的噪聲和電機(jī)噪聲對(duì)用戶來說,還關(guān)心泵溫未穩(wěn)定時(shí)的起動(dòng)階段的噪聲和不同入口壓強(qiáng)下運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲,還有開氣鎮(zhèn)工作時(shí)的噪聲。因此。要考慮多種影響因素。 
    就發(fā)聲的部位來分,泵的噪聲有下列幾個(gè)可能方面: 
    (1)旋片對(duì)缸體的撞擊,泵殘余容積和排氣死隙中的壓力油的發(fā)聲; 
    (2)排氣閥片對(duì)閥座和支持件的撞擊; 
    (3)箱體內(nèi)的回聲和氣泡破裂聲; 
    (4)軸承噪聲; 
    (5)大量氣、油沖擊擋油板等引起的噪聲; 
    (6)其他。如傳動(dòng)引起的噪聲,風(fēng)冷泵的風(fēng)扇噪聲等。 
    (7)電機(jī)噪聲,這是至關(guān)重要的因素。 
    分述如下: 
    1)旋片對(duì)缸壁的撞擊。如果設(shè)計(jì)、制造或用料不當(dāng),引起旋片滑動(dòng)不暢,或者由于存在排氣死隙,不可壓縮的油引起旋片頭部不能始終緊貼缸壁運(yùn)轉(zhuǎn),就會(huì)引起旋片對(duì)缸壁的撞擊發(fā)聲。因此,宜采用園弧面分隔進(jìn)排氣口的結(jié)構(gòu)。用排氣導(dǎo)流槽消除死隙。在采用線分隔結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)盡量縮短排氣終點(diǎn)到切點(diǎn)的距離,對(duì)于70L/s以下的旋片泵,考慮旋片的實(shí)際厚度,建議取7~lOmm,大泵取大值。過近時(shí),由于轉(zhuǎn)子旋片槽的存在和旋片頭部只有一條狹帶接觸,旋片轉(zhuǎn)到切點(diǎn)位置時(shí)密封效果一旦不好,就會(huì)影響泵的抽速甚限壓力。可見這種結(jié)構(gòu)不能*消除排氣死隙,限制了降噪水平。 
    需要指出的是,旋片與槽的間隙過大會(huì)降低性能。因此,要保證合理的公差配合和形位公差值,注意旋片的熱膨脹,避免旋片與槽拉毛,注意油的冷油粘度,設(shè)計(jì)足夠的旋片彈簧力,在采用園弧面分隔時(shí),轉(zhuǎn)子中心的附加偏心值不宜過大。不然,旋片經(jīng)過兩個(gè)園弧,會(huì)在交點(diǎn)處產(chǎn)生脫離缸壁趨勢(shì),反而引起撞擊噪聲。一般小泵為0.20~0.25mm即可,大泵可適當(dāng)加大。 
    排氣死隙中的壓力油和殘余容積中的壓力油的發(fā)聲。泵到極限壓力時(shí),兩處壓力油會(huì)在與真空腔室接通時(shí)高速射向真空腔室,與轉(zhuǎn)子、缸壁撞擊發(fā)聲。兩處容積的大小、位置與噪聲有關(guān)。 
    2)閥片對(duì)閥座和支持件的撞擊噪聲 
    吸入的氣體量大,泵的循環(huán)油量多,閥片噪聲就越大,閥跳高,閥的面積大,閥片噪聲也大,閥片材料也有一定影響。橡膠閥片的噪聲應(yīng)比鋼片或?qū)訅喊鍨楹?。為此,要?jié)制進(jìn)油量,閥片關(guān)閉要及時(shí),要嚴(yán)密。注意閥的選材與結(jié)構(gòu)。 
    3)箱體內(nèi)的回聲和氣泡破裂聲氣量增大時(shí),此項(xiàng)噪聲將增大。因此,開氣鎮(zhèn)時(shí)或通大氣時(shí)此項(xiàng)噪聲會(huì)明顯增大。如果氣鎮(zhèn)量可調(diào),則可合理調(diào)節(jié)氣鎮(zhèn)量。 
    4)大量氣體和油排出時(shí)沖擊擋油板等零部件時(shí)發(fā)出的噪聲。如果零件剛性不足,或未緊固,產(chǎn)生振動(dòng)與碰撞,會(huì)使此項(xiàng)噪聲增大。因此擋油板不僅應(yīng)有足夠剛度并緊固,而且,在需與其他零件(如油箱)接觸時(shí),利用夾橡膠的方法可避免振動(dòng)引起的碰撞噪聲,并改善擋油效果。

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