滑阀真空泵的冲击前移现象

为了进一步研究冲击2,在滑阀真空泵一开始启动时就跟踪测试泵的振动、噪声和极限压力的变化情况。图5 分别是在开泵后的30s,1min,115min和5min时测得的振动波形。

由于试验数据的采集是采用同步脉冲触发,所以图中每个波形的起始位置都相同,且都与图3中的滑阀转子运动位置相对应。

图3 　滑阀转子运动位置示意

图5表明,在开泵以后,所有的冲击都很小,噪声也很小。随着抽气时间的延长,不仅冲击的强度逐渐增大,而且冲击1和2出现的位置也在逐渐提前,冲击的持续时间也逐渐变长。抽气约5min后,这种变化就稳定下来,同时噪声也达到了*大强度。本文将这种变化称为“冲击前移”现象。

冲击前移现象解释如下:

在泵的抽气过程中,泵腔内外形成压差,这个压差使得泵油沿界面缝隙进入泵腔,起到油密封与润滑等作用。抽气初期泵腔内外压差较小,进入泵腔的油液较少,故在转子转过较大的转角时,此时排气腔容积已很小,油才能充满整个排气腔。在此之前排气阀已被压缩气体顶开,接着被滑阀转子挤出排气孔,形成很小的冲击,见图5(a)。随着抽气时间的延长,泵腔内外压差增大,进入泵腔的油量增多,在φ较小时,即排气腔容积较大时油液已充满排气腔。在此之前,运动着的前导油气混合物已顶开排气阀片并被挤出排气腔,形成提前出现的强度增大且持续时间增长的冲击。当抽气达到极限真空时,泵腔内外压差相对稳定,进入泵腔的油量也稳定下来,冲击1 和2 的强度不再继续增大,时间也不再提前,噪声也不再继续增大。

由于冲击3 和冲击4 分别是由于排气阀关闭后,残余油液的内冲和滑阀杆进气口与吸气腔连通时形成的,它们出现的时刻由转子的某一固定位置决定,故它们不会出现提前现象,但在泵腔内外压差增大时,这两个冲击的强度也会有所增大。

在滑阀泵的转子运动一周的过程中,泵体会受到四次较大的冲击。随着抽气时间的延长,真空度的提高,进入泵腔油液增多,使得这些冲击逐渐变大,尤其是向排气口外喷出的高速油液形成的冲击更为突出,从而产生很大的噪声。因此在降低滑阀真空泵冲击噪声的工作中,首先应减小高速油液外冲的影响;同时,为了进一步降低噪声,也不能忽略其他几种冲击的影响。为此,提出以下较为合理的措施:

(1) 在不影响泵抽气性能的前提下,尽量减少向泵腔内的供油量。

(2) 排气阀片宜采用弹性较好的材料,以用于吸收部分冲击能量,如Leybold公司所采用的片状弹性排气阀片。

(3) 将滑阀杆根部进气口的形状由突变形状改为渐变形状。

(4) 对承受直接冲击的排气罩用高阻尼材料制作,其结构尺寸宜按消声原理进行设计。对此将另撰文说明。

(5) 泵体的排气孔宜设计得通畅合理,以免让冲击直接作用在具有较大声音辐射面的泵体上。

(6) 降低泵的工作转速也可以减小冲击能量,但这会同时降低泵的抽气速度。

对H2150型滑阀泵重新设计的样机表明,在综**取以上措施后,泵的噪声功率降为8114dB(A),进气口处振动为01045mm ,并且泵的极限压力和抽气速率都有大幅度提高。