罗茨真空泵的噪声机理及控制(2)

2.3、缝隙式复合消声器应用实例

　　我们将缝隙式复合消声器应用到气冷式罗茨泵,消声效果非常显著。如LQ -75型气冷式罗茨泵在极限压力工况下运转时,噪声由115.7dB (A)下降到81.6dB (A) ,消声量达到34.1dB (A) 。LQ-150型气冷式罗茨泵的噪声同样由126.2dB (A)降低到91dB(A) ,消声量为35.2dB(A) 。其消声器安装前后的噪声频谱如图4和图5,可见在低、中、高各频段噪声都有很明显的下降。从噪声频谱上显示500Hz仍有较高峰值,我们认为适当增加阻性消声器中玻璃棉的厚度,可望进一步降低中频噪声,使缝隙式复合消声器的总消声量进一步提高。

图4　LQ-75噪声频谱图　　图5　LQ-150噪声频谱图

3、多级罗茨泵

　　在半导体、电子工业为代表的制造工艺中,迫切要求无污染的真空度较高的清洁真空,气冷式罗茨泵正好满足这个要求。但单级气冷式罗茨泵真空度太低,必须多级串联组成多级罗茨泵。

　　多级罗茨泵的噪声机理与气冷式罗茨泵相似,但由于级数较多,一般为五级。每一级承受的压差就小一些,发热量也就少多了,再说多级罗茨泵抽速都不大,所以没有必要再设置返冷气装置,因此多级罗茨泵只是使用了气冷式罗茨泵的转子型线。多级罗茨泵的工作特点也是极限压力下噪声最大,虽然一般多级罗茨泵的抽速都不大,但由于“声波堆集”作用,泵的噪声仍然较大,例如30L/s的多级罗茨泵噪声达108dB(A),而且在所有频率范围内都有较高的峰值。我们采用了缝隙式复合消声器,使噪声降低到65dB(A),具体消声前后噪声频谱图见图6。

图6　30L/s多级罗茨泵噪声频谱图

4、湿式罗茨泵

4.1、噪声机理与消声原理

　　湿式罗茨泵也属直排大气罗茨泵,它的噪声机理也与气冷式罗茨泵相似,但因为在泵入口掺入少量水,故有一部分声能被水吸收,因为有“声波堆集”作用,故噪声仍然很大。为了提高抽速和真空度,可以将两台湿式罗茨泵串联,不但可以降低功率消耗,噪声也会有所降低。它工作特点也是在极限压力下噪声最大,并以中、低频为主。由于湿式罗茨泵排出的气体中含有少量的水,所以一般消声器都无法使用。根据这种特殊情况,我们设计了消声型气水分离器,如图7所示。它的消声原理是:气体(带少量水)从圆周方向进入消声型气水分离器后带动分离器底部的水一起旋转,在旋转中水与气发生剧烈碰撞,进行能量交换和气、水分离,一部分声能转化为热能由水带走,在继续旋转向上并与挡板撞击过程中声能进一步损失并转化为热能,气水也进一步分离,从而达到了消声和气、水分离的目的。这里很重要的是分离器底部的水量,过少起不了消声作用,过多会影响气、水分离效果,因此在分离器下部设有较大的观察窗。

4.2、消声型气水分离器应用实例

图7　消声型气水分离器

　　将这种分离器应用到LS-20和LS-40型湿式罗茨泵上,消声效果极其显著,在极限压力工况下运转时, LS-20 的噪声由121dB(A)降到87dB(A),LS-40的噪声由123dB(A)降到94dB(A),LS-40/LS-20湿式罗茨泵机组噪声可由120dB(A)降到93dB(A)。

5、结语

　　普通罗茨泵的噪声是本体噪声, 没有排气噪声。气冷式罗茨泵、多级罗茨泵和湿式罗茨泵的排气噪声很大,完全掩盖了它们的本体噪声,此外气冷式罗茨泵还有进气噪声,它们的噪声机理既有共性又有不同,其中气冷式罗茨泵的排气噪声机理研究尚未见报导,我们的噪声机理分析,仅是初步探讨,不一定正确。缝隙式复合消声器是根据我们提出的消声理论-“缝隙消声”设计的宽频带消声器,在低、中、高各频段都有较大的消声量,因此总体消声效果显著,而且结构简单、体积小、流通阻力小、使用寿命长、检修方便。