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真空泵噪音的产生及消除

发布时间:2009-05-26   点击次数:1438次

真空泵的抽气速率和真空度越高,振动和噪音也越大。接触面积大,平衡不够好,力矩影响,工作环境不够洁净,都会造成振动和噪音比较大。如果是靠活塞往复运动或旋转将气体吸入、压缩并排出的真空泵,如往复真空泵、旋片真空泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵,产生噪音的原因很大程度来自活塞的磨损。应避免在zui大真空度或zui大排气压力附近运行真空泵。在此区域内运行,不仅效率极低,而且工作很不稳定,易产生振动和噪音。对于真空度较高的真空泵而言,在此区域之内运行,往往还会发生汽蚀现象,产生这种现象的明显标志是泵内有噪音和振动。汽蚀会导致泵体、叶轮等零件的损坏,以致泵无法工作。根据以上原则,当泵所需的真空度或气体压力不高时,可优先在单级泵中选取。如果真空度或排气压力较高,单级泵往往不能满足,或者,要求泵在较高真空度情况下仍有较大气量,即要求性能曲线在较高真空度时较平坦,可选用两级泵。如果真空度要求在-710mmHg以上,可选用水环-大气泵或水环-罗茨真空机组作为抽真空装置。 
    此外,还可采用无油涡旋真空泵来降低噪音。其压缩进程比较缓慢,有2个或者3个压缩过程同时进行,压缩腔相对曲轴对称,这样泵的运转过程平稳、驱动力矩和气体冲击波动小,使泵的噪音和振动降低。 
    真空泵的发声原理 
    真空泵是利用转子和可在转子槽内滑动的旋片的旋转运动以获得真空的一种变容机械真空泵。当采用工作液来进行润滑并填充泵腔死隙,分隔排气阀和大气时,即为通常所称的油封旋片真空泵。无工作液时,即为干式旋片真空泵,将另页介绍。 
    在油封旋片真空泵中,国内习惯上称皮带传动的为旋片真空泵,而把泵与电机直接连接或用联轴器连接的称为直联旋片真空泵。在每种泵中,又有单级和双级之分。在单级泵中,由于选用的结构形式和参数不同,泵的极限压力和用途也不同。 
    它们的共同特点是结构较简单,使用方便,能从大气压力下起动,可直接排入大气,偏心质量较小,维护简便,双级泵的极限压力为6×10-2~l×10-2Pa,一种单级泵可达4Pa左右,另一种单级泵为50~200Pa左右。 
    自1909年盖德(W.Gaede)发明旋片泵并取得德国,1936年又发明气镇泵,1941年取得以来,旋片真空泵得到广泛应用和不断完善。60年代末,上出现了提高转速,直联的小型化趋势,70年代初出现了直列产品,到80年代初,又推出了改进的系列产品,有多种可供用户选配的附件,可以保护泵,或保护环境,泵本身结构也有改进而使可靠性提高。 
    在泵的结构方面,为了能在停泵时防止返油,有的设有能自动切断油路的止回阀,有的设有进气通道截止阀,有的为了能在泵开气镇运转突然停电时自动切断气路来保持泵口处于真空状态而设有油泵和控制结构。在附件方面,有消雾器、气味过滤器、阻挡碎玻璃等杂物用的入口过滤器、灰尘过滤器、蒸汽凝结阱、化学阱,有控制泵温以提高水蒸气抽除率和保护泵的温控水量调节阀。到了80年代末,90年代初,又推出了油过滤器、能监视油温、油压、油质等的电子显示器,甚至可以与计算机联结,进行自动控制,采用强制润滑和风冷,使泵的连续工作入口压力达10kPa,甚至更高,同一台泵的适用范围因而更大。 
    双级旋片真空泵,可以广泛用于冰箱、空调机、灯泡、日光灯、瓶胆生产和电子、冶金、医药、化工、滤油机、印刷机械、包装机等工业,可作为扩散泵、罗茨泵、分子泵等的前级泵,供电子仪器、医疗仪器等配套和实验研究应用。由于直联泵没有皮带摩擦的粉尘的污染,体积小、重量轻、材料节约、功能日趋完善,更被广泛推广应用。 
    噪声成因和降低措施 
    旋片泵的噪声,通常指泵在温度稳定时,在极限真空下测得的噪声级。它包括泵本身的噪声和电机噪声对用户来说,还关心泵温未稳定时的起动阶段的噪声和不同入口压强下运转的噪声,还有开气镇工作时的噪声。因此。要考虑多种影响因素。 
    就发声的部位来分,泵的噪声有下列几个可能方面: 
    (1)旋片对缸体的撞击,泵残余容积和排气死隙中的压力油的发声; 
    (2)排气阀片对阀座和支持件的撞击; 
    (3)箱体内的回声和气泡破裂声; 
    (4)轴承噪声; 
    (5)大量气、油冲击挡油板等引起的噪声; 
    (6)其他。如传动引起的噪声,风冷泵的风扇噪声等。 
    (7)电机噪声,这是至关重要的因素。 
    分述如下: 
    1)旋片对缸壁的撞击。如果设计、制造或用料不当,引起旋片滑动不畅,或者由于存在排气死隙,不可压缩的油引起旋片头部不能始终紧贴缸壁运转,就会引起旋片对缸壁的撞击发声。因此,宜采用园弧面分隔进排气口的结构。用排气导流槽消除死隙。在采用线分隔结构时,应尽量缩短排气终点到切点的距离,对于70L/s以下的旋片泵,考虑旋片的实际厚度,建议取7~lOmm,大泵取大值。过近时,由于转子旋片槽的存在和旋片头部只有一条狭带接触,旋片转到切点位置时密封效果一旦不好,就会影响泵的抽速甚限压力。可见这种结构不能完全消除排气死隙,限制了降噪水平。 
    需要指出的是,旋片与槽的间隙过大会降低性能。因此,要保证合理的公差配合和形位公差值,注意旋片的热膨胀,避免旋片与槽拉毛,注意油的冷油粘度,设计足够的旋片弹簧力,在采用园弧面分隔时,转子中心的附加偏心值不宜过大。不然,旋片经过两个园弧,会在交点处产生脱离缸壁趋势,反而引起撞击噪声。一般小泵为0.20~0.25mm即可,大泵可适当加大。 
    排气死隙中的压力油和残余容积中的压力油的发声。泵到极限压力时,两处压力油会在与真空腔室接通时高速射向真空腔室,与转子、缸壁撞击发声。两处容积的大小、位置与噪声有关。 
    2)阀片对阀座和支持件的撞击噪声 
    吸入的气体量大,泵的循环油量多,阀片噪声就越大,阀跳高,阀的面积大,阀片噪声也大,阀片材料也有一定影响。橡胶阀片的噪声应比钢片或层压板为好。为此,要节制进油量,阀片关闭要及时,要严密。注意阀的选材与结构。 
    3)箱体内的回声和气泡破裂声气量增大时,此项噪声将增大。因此,开气镇时或通大气时此项噪声会明显增大。如果气镇量可调,则可合理调节气镇量。 
    4)大量气体和油排出时冲击挡油板等零部件时发出的噪声。如果零件刚性不足,或未紧固,产生振动与碰撞,会使此项噪声增大。因此挡油板不仅应有足够刚度并紧固,而且,在需与其他零件(如油箱)接触时,利用夹橡胶的方法可避免振动引起的碰撞噪声,并改善挡油效果。

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