滑閥真空泵的油液沖擊現(xiàn)象試驗(yàn)設(shè)備與裝置
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外真空界對(duì)真空泵的噪聲指標(biāo)要求越來(lái)越嚴(yán)格,為了有效地降低滑閥真空泵的噪聲,人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究工作。
60年代,文獻(xiàn)指出:當(dāng)泵入口處接近極限真空時(shí),只有少量氣體進(jìn)入泵腔并被壓縮,排氣閥下的排氣腔基本處于真空狀態(tài),這時(shí)泵油很快充滿(mǎn)這一空間。由于排氣閥片和閥片上方油的慣性,排氣閥片不能及時(shí)打開(kāi),于是排氣腔中壓力瞬間增大到107Pa 以上,從而頂開(kāi)排氣閥片,形成很大的沖擊與噪聲。
70年代末,文獻(xiàn)]則認(rèn)為:泵在排氣結(jié)束時(shí),排氣閥迅速關(guān)閉,此時(shí)運(yùn)動(dòng)到排氣孔下方的滑閥轉(zhuǎn)子把未排出的油液堵在排氣孔內(nèi),其壓力在1 個(gè)大氣壓左右。當(dāng)滑閥轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)排氣孔時(shí),被封堵的油液突然沖入剛形成的排氣腔中而產(chǎn)生很大的沖擊與噪聲。
1990 年,文獻(xiàn)中介紹:“高速油液沖擊”是滑閥真空泵沖擊噪聲的主要激勵(lì)源。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了“油液沖擊”的前移現(xiàn)象,由此揭示了“油液沖擊”的形成過(guò)程以及其他沖擊的產(chǎn)生原因,同時(shí)指出了降低滑閥泵噪聲的有效途徑。
試驗(yàn)設(shè)備與裝置
圖1 排氣閥結(jié)構(gòu)及傳感器的安裝
試驗(yàn)樣機(jī)、測(cè)試儀器及分析儀器等都同文獻(xiàn),不同的是,為監(jiān)測(cè)排氣閥片的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及位置,在排氣閥座中空位置安放了小型電渦流傳感器(見(jiàn)圖1) 。
試驗(yàn)結(jié)果
圖2 是滑閥真空泵在抽氣達(dá)到極限壓力(615 ×10 - 1 Pa) 時(shí),在排氣口處測(cè)得的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的振動(dòng)波形。圖中橫座標(biāo)上的角度與圖3 中滑閥轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)位置轉(zhuǎn)角φ相對(duì)應(yīng), 當(dāng)轉(zhuǎn)子在圖3 中下死點(diǎn)位置時(shí),轉(zhuǎn)角φ= 0°。排氣口位于圖3 中A, B 兩點(diǎn)之間。在圖2 中的一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi),出現(xiàn)了四種主要沖
圖2 排氣口處振動(dòng)波
擊,依次用1 ,2 ,3 和4 標(biāo)出。由監(jiān)視排氣閥片位置的電渦流傳感器輸出的信號(hào)可知:沖擊1(φ≈80°) 是在閥片開(kāi)啟時(shí)形成的,它即是文獻(xiàn)中所指的“油錘沖擊”。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,這個(gè)沖擊并不很大,這是由于質(zhì)量為22 g 的閥片慣性很小、閥片上方油層較薄以及閥片與彈簧座之間留有1 mm 間隙等緣故,使得閥片較易打開(kāi)而不會(huì)形成很大的沖擊。
沖擊2 最大,持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)(φ= 126°～160°) ,其中最大值在φ= 141°處出現(xiàn)。它是激勵(lì)噪聲的重要因素,它的形成與變化將在后面一節(jié)討論。
沖擊3 是在滑閥轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)到排氣孔處(φ≈163°) 時(shí)出現(xiàn)的,它即是文獻(xiàn)中所描述的“油錘沖擊”。顯然,這個(gè)沖擊也不大。
在滑閥轉(zhuǎn)子越過(guò)上死點(diǎn)后,出現(xiàn)了沖擊4 (φ≈200°) 。對(duì)照?qǐng)D4所示的結(jié)構(gòu)可看到,在滑閥轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)到這一位置時(shí),滑閥桿上的進(jìn)氣口把進(jìn)氣管道與剛剛形成的具有極低壓力的吸氣腔連通起來(lái),從而產(chǎn)生沖擊4 。
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