LC羅茨泵的噪聲機理及控制同特點

一、LC羅茨泵的噪聲機理及控制

LC羅茨泵(以下簡稱LC羅茨泵)是一種抽速大、起動快、體積小、運行和維護方便，在航空航天、電器、化工、醫藥、輕工等各領域得到廣泛應用的真空泵。它有四種類型，即普通LC羅茨泵、氣冷式LC羅茨泵、LC羅茨泵和濕式LC羅茨泵。普通LC羅茨泵不允許直排大氣，配備前級泵才能工作，它的工作壓差不大，故泵溫不高;氣冷式LC羅茨泵可以直排大氣，工作時要承受很大的壓差，壓縮過程中產生的熱量將使LC羅茨泵、尤其是轉子嚴重發熱，為此在泵體進口與出口的中間二側充入經冷卻的氣體或大氣去直接冷卻熱態的轉子，因此稱之為氣冷式LC羅茨泵;LC羅茨泵是氣冷式LC羅茨泵的組合，可以直排大氣，但因每級壓差相對較小，不需再用氣體去冷卻轉子;濕式LC羅茨泵也屬直排大氣的泵，它的特點是在泵腔內注入少量水，一方面起冷卻作用，重要的是起水封作用，提高了泵的容積效率，因此被稱為濕式LC羅茨泵。由于上述四種羅茨的工作原理并不一樣，工作范圍和用途也不一樣，因此它們的噪聲機理也有所不同，控制和噪聲的方法也各有側重。

1、普通LC羅茨泵

1.1、電機噪聲

目前電機質量良莠不一，電機噪聲往往掩蓋了LC羅茨泵的噪聲，一是風扇噪聲普遍都比較大，據分析應該是塑料風扇變形所致;二是使用了質量不好的軸承所引起的軸承噪聲。

1.2、LC羅茨泵噪聲

1.2.1、轉子碰撞噪聲

它包括轉子與轉子、轉子與泵體和轉子與側蓋的碰撞噪聲。產生的主要原因是:軸的剛度不足，轉子和齒輪在軸上定位的徑向移位，齒輪間隙過大或過小，軸承的軸向游隙過大等。

1.2.2、齒輪噪聲

影響齒輪噪聲的因素除齒輪本身的加工精度外，還有安裝齒輪的二個轉子軸的平行度和中心距。

1.2.3、軸承噪聲

除了軸承本身的精度外，設計不足也可能造成軸承噪聲的增加，如軸承內、外圈安裝過盈量過大，軸剛度不足，潤滑油供應不足，以及受到粉塵、水、腐蝕性氣體和液體污染等。

2、氣冷式LC羅茨泵

氣冷式LC羅茨泵是利用氣體來冷卻壓縮過程中產生的熱量，由于散熱均勻，可以在高壓差和高壓縮比的情況下工作。如果泵所排出的氣體比較清潔，則可以利用泵排出的氣體經冷卻后返回(通過返冷氣管)泵內進行冷卻，這時泵出口已配置有復合，故返冷氣不會產生大的噪聲。如泵排出的氣體含有其它有害物質，返回泵內將對泵的工作產生不利的影響，則用清潔的氣體或大氣通過返冷氣管進入泵內進行冷卻，這時就會產生進氣噪聲，由于進氣量大、壓差大，故噪聲也很大，高達100-110dB(A)，屬于中、高頻噪聲，且以高頻為主，它比較簡單，可以很方便的使用阻性(圖1中虛線)來消聲。

2.1、噪聲機理與消聲

氣冷式LC羅茨泵有二種功能:一是可配備前級泵像普通LC羅茨泵那樣在高真空下工作，這時它的噪聲就跟普通LC羅茨泵一樣;二是可以不帶前級泵，直接排大氣，這是它較大的特點，此時它的排氣噪聲很高，尤其是泵在壓力下運轉時，它的噪聲掩蓋了其它噪聲，高達110-135dB(A)，以中頻為主，在低頻和高頻段也都有很高的噪聲，是一個寬頻帶噪聲。

氣冷式LC羅茨泵的排氣噪聲機理可以這樣認為，在壓力工況下運轉的LC羅茨泵，由于泵出口與入口之差存在著較大壓差，出口的氣體必然要通過轉子與轉子之間的間隙和轉子與泵體之間的間隙，向入口返流，并不斷撞擊高速運轉的轉子，產生撞擊噪聲，由于這時排出的氣體量很少，聲波來不及傳播出去而形成聲波的堆集，聲能很快加強形成強噪聲，不過這個聲波的堆集并不很穩定，邊堆集邊破壞，所以只能是相對穩定，因此泵的噪聲是在一定范圍內穩定，有波動，這就是“聲波堆集”理論。由于聲波的堆集作用，所以氣冷式LC羅茨泵的噪聲特別大。

通常高頻噪聲用阻性可以解決，對于低、中頻噪聲則需用抗性，但擴張型和共振型僅在某一較窄頻率范圍內有較好消聲效果，所以對寬頻噪聲多節串聯，這樣結構必然復雜，體積膨大，消聲效果也并不很好。

2.2、“縫隙消聲”的原理

當聲波沿管道傳播到的縫隙處，由于管道截面突然收縮，使沿管道傳播的噪聲在突變處有一部分向聲源方向反射回去，還有一部分聲能由于聲波在縫隙處發生劇烈磨擦而轉化為熱能被吸收，只有一小部分聲波通過縫隙成為透射波繼續傳播下去，從而達到消聲目的。從原理看它也屬于抗性消聲，可低、中頻噪聲。

縫隙式復合的消聲流程是噪聲先通過閥式縫隙的閥板與法蘭縫隙，低、中頻噪聲，再經過阻性，中、高頻噪聲，然后通過膜片式縫隙柔性消聲膜片的米字形或十字型縫隙，進一步低、中頻噪聲，因此消聲效果好。

二、羅茨泵特點

羅茨真空是一種用于獲得中、低真空的機械增壓泵也屬于干式真空泵。它能過泵腔中的兩個8字形轉子同步旋轉而產生吸氣和排氣作用。其原理和羅茨鼓風機相似，但由于它在低壓力范圍內工作，所以被抽氣體的分子自由程較大，氣體返流時漏過微小縫隙的阻力很大，因而可獲得較高的壓縮比。常規的只可以作為增壓泵使用，它不能單獨工作將被抽氣體直接排到大氣中去，需要和前級真空泵串聯使用，羅茨泵抽吸的氣體排出后還要通過前級真空泵才可以排到大氣中去。

分類

區分方法主要以轉子葉片數區分。

普通的羅茨泵稱呼一般表示二葉羅茨泵，其轉子在泵內為兩個“8”。

目前生產較多的還有三葉羅茨泵，其泵體內轉子為三葉型。

備注：關于上面的兩種區別不理解可查看相應轉子。

型號上ZJP和ZJ的不同地方只是出氣口不同內部機理還是一樣的。ZJP型為有下通和側通并帶有過壓保護閥，ZJ型的只有下通。

特點

1：轉子與泵體、側蓋，轉子與轉子間均有間隙，互不接觸，因此：A.泵腔各運動零件互想之間沒有摩擦，因此功率消耗小，運轉維護費用低。B.泵腔內各運動零件互相之間不需要油潤滑與密封，避免了油蒸汽返流對真空系統造成污染。C.羅茨泵對被抽氣體中所含的少量粉塵不敏感。

2：轉子具有良好的幾何對稱性，運轉平穩，振動小、噪音低，直聯傳動轉速高，體積小，重量輕。

3：羅茨泵的泵腔內不發生象其它機械真空泵那樣具有內部壓縮現象，因此其不需要排氣閥，所以當它的前級泵采用水環真空泵時，可以抽除含有大量水蒸汽的氣體。

4：起動快，能在短時間內達到真空，抽氣效率較高。

5：泵在很寬的壓力范圍內（1.3X103~1.3帕），有較高的抽氣效率，能訊速排出突然放出的氣體，彌補了擴散泵和油封機械泵在1.3X103~1.3帕時抽氣效率低的缺陷。

6、工作可靠，耐用：泵腔內各摩擦副均有良好的潤滑，軸承與泵腔隔開，泵軸在軸封處裝有軸套，因此主軸不會磨損，軸套磨損后可以調頭繼續使用。采用立式結構，皮帶張力與泵皮帶輪重力相抵消，軸承負荷較小，壽命較長。各主要件設計合理，大油箱結構，利于油氣分離與冷卻，并具儲油量多，對油內所含的雜物有較好的自分離較果，根據工況，還可以配置帶濾網堵塞旁路自動接通過濾器，以及油路油流通顯示裝置，因此泵可長時間的工作使用壽命較長，能在較惡劣的工況下工作。

7、體積小，重量輕：設計轉速適中，結構緊湊合理，泵腔內外部的利用率達較高，外形簡潔體積小。