滑閥真空泵的油液沖擊現象試驗設備與裝置
近年來,國內外真空界對真空泵的噪聲指標要求越來越嚴格,為了有效地降低滑閥真空泵的噪聲,人們進行了長期的研究工作。
60年代,文獻指出:當泵入口處接近極限真空時,只有少量氣體進入泵腔并被壓縮,排氣閥下的排氣腔基本處于真空狀態,這時泵油很快充滿這一空間。由于排氣閥片和閥片上方油的慣性,排氣閥片不能及時打開,于是排氣腔中壓力瞬間增大到107Pa 以上,從而頂開排氣閥片,形成很大的沖擊與噪聲。
70年代末,文獻]則認為:泵在排氣結束時,排氣閥迅速關閉,此時運動到排氣孔下方的滑閥轉子把未排出的油液堵在排氣孔內,其壓力在1 個大氣壓左右。當滑閥轉子轉過排氣孔時,被封堵的油液突然沖入剛形成的排氣腔中而產生很大的沖擊與噪聲。
1990 年,文獻中介紹:“高速油液沖擊”是滑閥真空泵沖擊噪聲的主要激勵源。在此基礎上經過進一步的試驗,發現了“油液沖擊”的前移現象,由此揭示了“油液沖擊”的形成過程以及其他沖擊的產生原因,同時指出了降低滑閥泵噪聲的有效途徑。
試驗設備與裝置
圖1 排氣閥結構及傳感器的安裝
試驗樣機、測試儀器及分析儀器等都同文獻,不同的是,為監測排氣閥片的運動狀態及位置,在排氣閥座中空位置安放了小型電渦流傳感器(見圖1) 。
試驗結果
圖2 是滑閥真空泵在抽氣達到極限壓力(615 ×10 - 1 Pa) 時,在排氣口處測得的一個運動周期內的振動波形。圖中橫座標上的角度與圖3 中滑閥轉子運動位置轉角φ相對應, 當轉子在圖3 中下死點位置時,轉角φ= 0°。排氣口位于圖3 中A, B 兩點之間。在圖2 中的一個振動周期內,出現了四種主要沖
圖2 排氣口處振動波
擊,依次用1 ,2 ,3 和4 標出。由監視排氣閥片位置的電渦流傳感器輸出的信號可知:沖擊1(φ≈80°) 是在閥片開啟時形成的,它即是文獻中所指的“油錘沖擊”。從測試結果來看,這個沖擊并不很大,這是由于質量為22 g 的閥片慣性很小、閥片上方油層較薄以及閥片與彈簧座之間留有1 mm 間隙等緣故,使得閥片較易打開而不會形成很大的沖擊。
沖擊2 最大,持續時間最長(φ= 126°～160°) ,其中最大值在φ= 141°處出現。它是激勵噪聲的重要因素,它的形成與變化將在后面一節討論。
沖擊3 是在滑閥轉子運動到排氣孔處(φ≈163°) 時出現的,它即是文獻中所描述的“油錘沖擊”。顯然,這個沖擊也不大。
在滑閥轉子越過上死點后,出現了沖擊4 (φ≈200°) 。對照圖4所示的結構可看到,在滑閥轉子運動到這一位置時,滑閥桿上的進氣口把進氣管道與剛剛形成的具有極低壓力的吸氣腔連通起來,從而產生沖擊4 。
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