滑閥真空泵的沖擊前移現(xiàn)象
為了進(jìn)一步研究沖擊2,在滑閥真空泵一開始啟動時(shí)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(shí)測得的振動波形。
由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集是采用同步脈沖觸發(fā),所以圖中每個(gè)波形的起始位置都相同,且都與圖3中的滑閥轉(zhuǎn)子運(yùn)動位置相對應(yīng)。
圖3 滑閥轉(zhuǎn)子運(yùn)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(shí)間的延長,不僅沖擊的強(qiáng)度逐漸增大,而且沖擊1和2出現(xiàn)的位置也在逐漸提前,沖擊的持續(xù)時(shí)間也逐漸變長。抽氣約5min后,這種變化就穩(wěn)定下來,同時(shí)噪聲也達(dá)到了最大強(qiáng)度。本文將這種變化稱為“沖擊前移”現(xiàn)象。
沖擊前移現(xiàn)象解釋如下:
在泵的抽氣過程中,泵腔內(nèi)外形成壓差,這個(gè)壓差使得泵油沿界面縫隙進(jìn)入泵腔,起到油密封與潤滑等作用。抽氣初期泵腔內(nèi)外壓差較小,進(jìn)入泵腔的油液較少,故在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過較大的轉(zhuǎn)角時(shí),此時(shí)排氣腔容積已很小,油才能充滿整個(gè)排氣腔。在此之前排氣閥已被壓縮氣體頂開,接著被滑閥轉(zhuǎn)子擠出排氣孔,形成很小的沖擊,見圖5(a)。隨著抽氣時(shí)間的延長,泵腔內(nèi)外壓差增大,進(jìn)入泵腔的油量增多,在φ較小時(shí),即排氣腔容積較大時(shí)油液已充滿排氣腔。在此之前,運(yùn)動著的前導(dǎo)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(xiàn)的強(qiáng)度增大且持續(xù)時(shí)間增長的沖擊。當(dāng)抽氣達(dá)到極限真空時(shí),泵腔內(nèi)外壓差相對穩(wěn)定,進(jìn)入泵腔的油量也穩(wěn)定下來,沖擊1 和2 的強(qiáng)度不再繼續(xù)增大,時(shí)間也不再提前,噪聲也不再繼續(xù)增大。
由于沖擊3 和沖擊4 分別是由于排氣閥關(guān)閉后,殘余油液的內(nèi)沖和滑閥桿進(jìn)氣口與吸氣腔連通時(shí)形成的,它們出現(xiàn)的時(shí)刻由轉(zhuǎn)子的某一固定位置決定,故它們不會出現(xiàn)提前現(xiàn)象,但在泵腔內(nèi)外壓差增大時(shí),這兩個(gè)沖擊的強(qiáng)度也會有所增大。
在滑閥泵的轉(zhuǎn)子運(yùn)動一周的過程中,泵體會受到四次較大的沖擊。隨著抽氣時(shí)間的延長,真空度的提高,進(jìn)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(chǎn)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(yīng)減小高速油液外沖的影響;同時(shí),為了進(jìn)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(nèi)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(jìn)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(jié)構(gòu)尺寸宜按消聲原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。對此將另撰文說明。
(5) 泵體的排氣孔宜設(shè)計(jì)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(zhuǎn)速也可以減小沖擊能量,但這會同時(shí)降低泵的抽氣速度。
對H2150型滑閥泵重新設(shè)計(jì)的樣機(jī)表明,在綜合采取以上措施后,泵的噪聲功率降為8114dB(A),進(jìn)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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