滑閥真空泵的沖擊前移現象
為了進一步研究沖擊2,在滑閥真空泵一開始啟動時就跟蹤測試泵的振動、噪聲和極限壓力的變化情況。圖5 分別是在開泵后的30s,1min,115min和5min時測得的振動波形。
由于試驗數據的采集是采用同步脈沖觸發,所以圖中每個波形的起始位置都相同,且都與圖3中的滑閥轉子運動位置相對應。
圖3 滑閥轉子運動位置示意
圖5表明,在開泵以后,所有的沖擊都很小,噪聲也很小。隨著抽氣時間的延長,不僅沖擊的強度逐漸增大,而且沖擊1和2出現的位置也在逐漸提前,沖擊的持續時間也逐漸變長。抽氣約5min后,這種變化就穩定下來,同時噪聲也達到了最大強度。本文將這種變化稱為“沖擊前移”現象。
沖擊前移現象解釋如下:
在泵的抽氣過程中,泵腔內外形成壓差,這個壓差使得泵油沿界面縫隙進入泵腔,起到油密封與潤滑等作用。抽氣初期泵腔內外壓差較小,進入泵腔的油液較少,故在轉子轉過較大的轉角時,此時排氣腔容積已很小,油才能充滿整個排氣腔。在此之前排氣閥已被壓縮氣體頂開,接著被滑閥轉子擠出排氣孔,形成很小的沖擊,見圖5(a)。隨著抽氣時間的延長,泵腔內外壓差增大,進入泵腔的油量增多,在φ較小時,即排氣腔容積較大時油液已充滿排氣腔。在此之前,運動著的前導油氣混合物已頂開排氣閥片并被擠出排氣腔,形成提前出現的強度增大且持續時間增長的沖擊。當抽氣達到極限真空時,泵腔內外壓差相對穩定,進入泵腔的油量也穩定下來,沖擊1 和2 的強度不再繼續增大,時間也不再提前,噪聲也不再繼續增大。
由于沖擊3 和沖擊4 分別是由于排氣閥關閉后,殘余油液的內沖和滑閥桿進氣口與吸氣腔連通時形成的,它們出現的時刻由轉子的某一固定位置決定,故它們不會出現提前現象,但在泵腔內外壓差增大時,這兩個沖擊的強度也會有所增大。
在滑閥泵的轉子運動一周的過程中,泵體會受到四次較大的沖擊。隨著抽氣時間的延長,真空度的提高,進入泵腔油液增多,使得這些沖擊逐漸變大,尤其是向排氣口外噴出的高速油液形成的沖擊更為突出,從而產生很大的噪聲。因此在降低滑閥真空泵沖擊噪聲的工作中,首先應減小高速油液外沖的影響;同時,為了進一步降低噪聲,也不能忽略其他幾種沖擊的影響。為此,提出以下較為合理的措施:
(1) 在不影響泵抽氣性能的前提下,盡量減少向泵腔內的供油量。
(2) 排氣閥片宜采用彈性較好的材料,以用于吸收部分沖擊能量,如Leybold公司所采用的片狀彈性排氣閥片。
(3) 將滑閥桿根部進氣口的形狀由突變形狀改為漸變形狀。
(4) 對承受直接沖擊的排氣罩用高阻尼材料制作,其結構尺寸宜按消聲原理進行設計。對此將另撰文說明。
(5) 泵體的排氣孔宜設計得通暢合理,以免讓沖擊直接作用在具有較大聲音輻射面的泵體上。
(6) 降低泵的工作轉速也可以減小沖擊能量,但這會同時降低泵的抽氣速度。
對H2150型滑閥泵重新設計的樣機表明,在綜合采取以上措施后,泵的噪聲功率降為8114dB(A),進氣口處振動為01045mm ,并且泵的極限壓力和抽氣速率都有大幅度提高。
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