滑閥真空泵性能再探——噪聲

2011-09-16 許濤 浙江真空設備集團有限公司

  滑閥真空泵的噪聲主要由撞擊產生,包括油液對滑閥和泵腔壁的撞擊、排氣閥片與閥座(或泵體)的撞擊、滑閥(環)與泵腔壁的撞擊。滑閥(桿) 與導軌的撞擊是近期發現的又一新的噪聲源,是我們最新的研究成果。噪聲的大小不但與泵的轉速有關,也與聲的傳導有關。

油液的撞擊

  油液的撞擊有兩種情況,首先是進入泵腔中的油液在滑閥的帶動下,高速沖向排氣口與泵腔壁和排氣流道產生撞擊;在排氣結束,排氣閥關閉的瞬間,壓縮腔一下變成了真空腔,排氣口處的油液高速返回真空腔,與滑閥和流道發生撞擊。這兩種由油液撞擊產生的噪聲大小與泵的真空度、轉速、進油量、流道形狀和排氣速度有關。

  泵的真空度高、轉速高、進油量多、流道阻力大、排氣速度高,噪聲就大。適當控制進油量、改善排氣流道形狀、降低排氣速度,可使噪聲明顯降低。我們綜合研究了上述這些因素,改進設計的某泵取得了噪聲降低(8~10)dB(A)的顯著效果。

排氣閥的撞擊

  排氣閥在排氣結束時要迅速關閉,否則會增加氣體的返流而影響真空度和抽速,所以排氣閥在關閉時閥片與閥座(或泵體)會產生撞擊噪聲、而且與轉速有關。為了驗證該噪聲,我們曾用羊毛氈作閥片,減小了撞擊,噪聲明顯降低。當然羊毛氈是不能作閥片長期使用的,它經數小時撞擊后,質地逐漸變結實,噪聲也逐漸響起來。

滑閥與泵腔壁的撞擊

  泵運轉時,隨著偏心輪的旋轉,滑閥(環)沿著泵腔壁滾動,經過排氣口到泵缸與導軌孔的交接處后,泵缸有一缺口,這時滑閥(環)每一轉有0.01 s 左右的時間脫離泵腔壁,隨著偏心輪繼續轉動,滑閥(環)又重新與進口處泵腔壁接觸,由于速度快,產生的機械撞擊會比較嚴重,通常噪聲會增加(5~7)dB(A),拆檢可發現滑閥(環)上靠近滑閥(桿)進氣口處有一條明顯的撞擊痕跡。為了消除這個噪聲,必須嚴格控制滑閥(環)與泵腔壁之間的間隙,使之保持在一微小的范圍內。上述間隙又和偏心輪與滑閥(環) 內圓的間隙有牽連,也必須相應控制。

滑閥與導軌的撞擊

  滑閥(桿)與導軌的撞擊噪聲長期以來之所以一直沒有被發現,一是相對而言它的噪聲比較低,而更主要的是很難從泵的總噪聲中分離出來,因此容易疏忽掉。我們是從整體導軌和分體導軌在同一臺滑閥泵上的噪聲對比試驗中發現的,滑閥(桿)與導軌的撞擊噪聲的確存在,而且分體導軌比整體導軌高(2~3)dB(A)。分析其原因,我們認為在每一轉中,分體導軌與滑閥(桿)的撞擊有兩次,而且由于二者之間的間隙稍大,所以撞擊噪聲較大,而整體導軌在每一轉中的撞擊只有一次,而且二者之間的間隙要小一些,撞擊噪聲也要小一些。上述噪聲是客觀存在的,不可能消除,但可以通過間隙的控制來減少一些。

噪聲的傳導和屏蔽

  無論是泵油的撞擊,還是機械撞擊,所產生的噪聲都與泵的轉速有關,隨著泵轉速向高速發展的趨勢,這個問題更加突出。因此,如何從聲傳導和屏蔽方面著手來降低噪聲很有必要。

  油箱是聲傳導的主要環節,鑄鐵油箱與鋼板油箱相比較,噪聲可降低(2~3)dB(A)。主要是因為鑄鐵的組織相比鋼板而言稍疏松一些,所以有一定的吸聲作用,而且鑄鐵油箱與鋼板油箱相比較厚,隔聲作用也好一些,如在油箱內壁噴涂一層薄膜,效果會更好。油箱內表面結構形狀要設計成不對稱,以免產生共鳴聲。

  排氣閥罩和油氣分離器連在一起,既有隔聲作用,又有消聲作用。如果將排氣閥罩拆掉,泵的噪聲會高得多。油氣分離器如設計得當,也會有一定的消聲效果,如我們設計的“二次旋風式油氣分離器”,噪聲在傳導過程中通過油氣分離器有兩次碰撞,造成一定的聲能損失,有利于消聲。

氣蝕噪聲

  氣蝕在滑閥泵上是客觀存在的,有氣蝕就有噪聲,只是由于一般滑閥泵的轉速較低,氣蝕沒有達到足以破壞零件的程度,所以沒有被人們發現。我們曾經在轉速高達920 r/min 的H150AB 泵的試制中發現噪聲頻率和聲級都很高的異常噪聲,聲功率高達100 dB(A),拆檢后才發現滑閥(環)上靠近排氣口處出現了許多淺淺的針孔,把它去除后再運轉數小時,又出現上述現象,以后又經多次試驗證實,我們確認這就是氣蝕。只是運轉時間較短,氣蝕破壞現象僅僅出現在表面。

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