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真空泵噪音的產(chǎn)生及消除
點(diǎn)擊次數(shù)：3423 發(fā)布時(shí)間：2009-05-26
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)避免在最大真空度或最大排氣壓力附近運(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)先在單級泵中選取。如果真空度或排氣壓力較高，單級泵往往不能滿足，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，壓縮腔相對曲軸對稱，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，又有單級和雙級之分。在單級泵中，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)簡便，雙級泵的極限壓力為6×10-2～l×10-2Pa，一種單級泵可達(dá)4Pa左右，另一種單級泵為50～200Pa左右。
自1909年蓋德(W．Gaede)發(fā)明旋片泵并取得德國專利，1936年又發(fā)明氣鎮(zhèn)泵，1941年取得專利以來，旋片真空泵得到廣泛應(yīng)用和不斷完善。60年代末，國際上出現(xiàn)了提高轉(zhuǎn)速，直聯(lián)的小型化趨勢，70年代初出現(xiàn)了直聯(lián)系列產(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)，在極限真空下測得的噪聲級。它包括泵本身的噪聲和電機(jī)噪聲對用戶來說，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)影響泵的抽速甚至極限壓力。可見這種結(jié)構(gòu)不能完全消除排氣死隙,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，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)訅喊鍨楹谩榇耍?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。
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，壓縮腔相對曲軸對稱，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，又有單級和雙級之分。在單級泵中，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)簡便，雙級泵的極限壓力為6×10-2～l×10-2Pa，一種單級泵可達(dá)4Pa左右，另一種單級泵為50～200Pa左右。
自1909年蓋德(W．Gaede)發(fā)明旋片泵并取得德國專利，1936年又發(fā)明氣鎮(zhèn)泵，1941年取得專利以來，旋片真空泵得到廣泛應(yīng)用和不斷完善。60年代末，國際上出現(xiàn)了提高轉(zhuǎn)速，直聯(lián)的小型化趨勢，70年代初出現(xiàn)了直聯(lián)系列產(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)，在極限真空下測得的噪聲級。它包括泵本身的噪聲和電機(jī)噪聲對用戶來說，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)影響泵的抽速甚至極限壓力。可見這種結(jié)構(gòu)不能完全消除排氣死隙,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，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)訅喊鍨楹谩榇耍?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。
