滑阀真空泵性能再探——噪声

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)浙江真空设备集团有限公司 作者:许涛

  滑阀真空泵的噪声主要由撞击产生,包括油液对滑阀和泵腔壁的撞击、排气阀片与阀座(或泵体)的撞击、滑阀(环)与泵腔壁的撞击。滑阀(杆) 与导轨的撞击是近期发现的又一新的噪声源,是我们最新的研究成果。噪声的大小不但与泵的转速有关,也与声的传导有关。

油液的撞击

  油液的撞击有两种情况,首先是进入泵腔中的油液在滑阀的带动下,高速冲向排气口与泵腔壁和排气流道产生撞击;在排气结束,排气阀关闭的瞬间,压缩腔一下变成了真空腔,排气口处的油液高速返回真空腔,与滑阀和流道发生撞击。这两种由油液撞击产生的噪声大小与泵的真空度、转速、进油量、流道形状和排气速度有关。

  泵的真空度高、转速高、进油量多、流道阻力大、排气速度高,噪声就大。适当控制进油量、改善排气流道形状、降低排气速度,可使噪声明显降低。我们综合研究了上述这些因素,改进设计的某泵取得了噪声降低(8~10)dB(A)的显著效果。

排气阀的撞击

  排气阀在排气结束时要迅速关闭,否则会增加气体的返流而影响真空度和抽速,所以排气阀在关闭时阀片与阀座(或泵体)会产生撞击噪声、而且与转速有关。为了验证该噪声,我们曾用羊毛毡作阀片,减小了撞击,噪声明显降低。当然羊毛毡是不能作阀片长期使用的,它经数小时撞击后,质地逐渐变结实,噪声也逐渐响起来。

滑阀与泵腔壁的撞击

  泵运转时,随着偏心轮的旋转,滑阀(环)沿着泵腔壁滚动,经过排气口到泵缸与导轨孔的交接处后,泵缸有一缺口,这时滑阀(环)每一转有0.01 s 左右的时间脱离泵腔壁,随着偏心轮继续转动,滑阀(环)又重新与进口处泵腔壁接触,由于速度快,产生的机械撞击会比较严重,通常噪声会增加(5~7)dB(A),拆检可发现滑阀(环)上靠近滑阀(杆)进气口处有一条明显的撞击痕迹。为了消除这个噪声,必须严格控制滑阀(环)与泵腔壁之间的间隙,使之保持在一微小的范围内。上述间隙又和偏心轮与滑阀(环) 内圆的间隙有牵连,也必须相应控制。

滑阀与导轨的撞击

  滑阀(杆)与导轨的撞击噪声长期以来之所以一直没有被发现,一是相对而言它的噪声比较低,而更主要的是很难从泵的总噪声中分离出来,因此容易疏忽掉。我们是从整体导轨和分体导轨在同一台滑阀泵上的噪声对比试验中发现的,滑阀(杆)与导轨的撞击噪声的确存在,而且分体导轨比整体导轨高(2~3)dB(A)。分析其原因,我们认为在每一转中,分体导轨与滑阀(杆)的撞击有两次,而且由于二者之间的间隙稍大,所以撞击噪声较大,而整体导轨在每一转中的撞击只有一次,而且二者之间的间隙要小一些,撞击噪声也要小一些。上述噪声是客观存在的,不可能消除,但可以通过间隙的控制来减少一些。

噪声的传导和屏蔽

  无论是泵油的撞击,还是机械撞击,所产生的噪声都与泵的转速有关,随着泵转速向高速发展的趋势,这个问题更加突出。因此,如何从声传导和屏蔽方面着手来降低噪声很有必要。

  油箱是声传导的主要环节,铸铁油箱与钢板油箱相比较,噪声可降低(2~3)dB(A)。主要是因为铸铁的组织相比钢板而言稍疏松一些,所以有一定的吸声作用,而且铸铁油箱与钢板油箱相比较厚,隔声作用也好一些,如在油箱内壁喷涂一层薄膜,效果会更好。油箱内表面结构形状要设计成不对称,以免产生共鸣声。

  排气阀罩和油气分离器连在一起,既有隔声作用,又有消声作用。如果将排气阀罩拆掉,泵的噪声会高得多。油气分离器如设计得当,也会有一定的消声效果,如我们设计的“二次旋风式油气分离器”,噪声在传导过程中通过油气分离器有两次碰撞,造成一定的声能损失,有利于消声。

气蚀噪声

  气蚀在滑阀泵上是客观存在的,有气蚀就有噪声,只是由于一般滑阀泵的转速较低,气蚀没有达到足以破坏零件的程度,所以没有被人们发现。我们曾经在转速高达920 r/min 的H150AB 泵的试制中发现噪声频率和声级都很高的异常噪声,声功率高达100 dB(A),拆检后才发现滑阀(环)上靠近排气口处出现了许多浅浅的针孔,把它去除后再运转数小时,又出现上述现象,以后又经多次试验证实,我们确认这就是气蚀。只是运转时间较短,气蚀破坏现象仅仅出现在表面。

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