噪聲污染是環境污染的一(yī)種,與水污染、大(dà)氣污染、固體(tǐ)污染是世界範圍内最主要的環境問題。從物(wù)理學上講,噪聲是發生(shēng)體(tǐ)做無規則振動時發出的聲音,通過空氣或其他彈性介質傳到人耳。從生(shēng)理學上講,凡是妨礙人們正常休息、學習和工(gōng)作的聲音,以及對人們要聽(tīng)的聲音産生(shēng)幹擾的聲音都是噪聲。人耳可以聽(tīng)到的頻(pín)率是20Hz~20000Hz。噪聲會引起人煩躁,降低工(gōng)作效率,危害人身體(tǐ)和心理健康,各國對于噪聲的控制越來越重視。微型泵是儀器儀表的常用部件,廣泛運用于科研、醫療領域。科研、醫療單位對于噪聲控制要求較爲嚴格。例如我(wǒ)(wǒ)國醫院管理标準要求手術室噪聲不高于38dB。而醫療器械是手術室主要的噪聲源,有的呼吸機、吸引器噪聲高達七十多dB。減少手術室的噪聲污染是現代醫學發展的必然。微型泵也是幾乎所有實驗室都會具備的常用設備。随着客戶對于泵的噪聲問題日益重視,降低微型泵的噪聲已經成爲生(shēng)産廠家重要的努力方向。
隔膜泵是微型泵的一(yī)種,它是利用電機驅動薄膜往複運動産生(shēng)真空,從而吸入和壓出流體(tǐ)。微型泵效率高;運動機構與輸送介質完全隔離(lí)、對介質無污染;非動密封,無洩漏;可靠性好;體(tǐ)積小(xiǎo)、重量輕;不怕空轉;無需潤滑保養;自身噪音低。微型真空水泵在抽水使用時,無需灌泵,啓動後立即吸水排水,既能抽氣又(yòu)能抽水,無水時也不怕幹轉。微型泵的諸多優點使它在儀器儀表行業得到了廣泛運用。
從源頭上看,微型泵的噪聲主要分(fēn)爲:流體(tǐ)動力性噪聲、機械運動部件的機械性噪聲和電機噪聲三部分(fēn)。
流體(tǐ)動力性噪聲是由于微型泵工(gōng)作時,連續産生(shēng)流體(tǐ)壓力的脈沖,從而激發泵體(tǐ)、閥和管道等部件振動向外(wài)界輻射出的噪聲。經愛家康公司研究人員(yuán)實測,流體(tǐ)動力性噪聲是微型泵的最主要噪聲。微型泵的流體(tǐ)動力性噪聲屬于中(zhōng)、低頻(pín)噪聲。微型真空氣泵吸氣時,進氣閥開(kāi)啓,出氣閥關閉,空氣被吸入泵腔,進氣口和閥腔内産生(shēng)劇烈的壓力波動,氣體(tǐ)的壓力波動以聲波的形式從進氣口輻射出來,形成進氣口噪聲。進氣口噪聲是寬頻(pín)帶連續譜,其基頻(pín)可用公式f=2n/60(n爲每分(fēn)鍾轉速)計算。除了基頻(pín)外(wài)還有高頻(pín)諧波,但高頻(pín)諧波聲級比基頻(pín)聲級要低。轉速越高,真空度越大(dà),流量越大(dà),進氣口噪聲越大(dà)。排氣時,進氣閥關閉,出氣閥開(kāi)啓,空氣膨脹,氣流迅速流經出口處産生(shēng)聲波形成排氣口噪聲。排氣口噪聲也是一(yī)種寬頻(pín)帶連續譜。轉速越高,壓力越大(dà),流量越大(dà),排氣口噪聲越大(dà)。連接長的塑料管後進氣口和排氣口噪聲會有下(xià)降。微型真空水泵噪聲産生(shēng)的原因比較複雜(zá)。由于泵腔内壓力的周期性波動,水不穩定流動産生(shēng)大(dà)量渦流,水流對薄膜、泵腔和閥門的壓力快速變化以及水流與泵體(tǐ)摩擦産生(shēng)噪聲。特别是當水溫較高、泵的真空度較低時,在吸入行程泵腔内的壓力可能低于水在該溫度下(xià)的飽和蒸汽壓,水會發生(shēng)汽化,産生(shēng)大(dà)量的氣泡,形成流态很複雜(zá)的兩相流。泵的壓縮行程時,在較高壓強的作用下(xià),氣泡迅速破滅,以至氣泡周圍的水以很大(dà)的速度沖向氣泡中(zhōng)心,從而産生(shēng)高頻(pín)率、高沖擊力的水擊,不斷打擊泵内部件。泵就出現振動和噪聲,這種現象稱爲氣蝕。氣蝕發生(shēng)在固體(tǐ)邊界上,是在高壓區内氣穴迅速破滅所産生(shēng)的沖擊力對固體(tǐ)邊界不斷作用的結果。氣蝕危害較大(dà),會損壞部件,降低效率,并産生(shēng)振動和噪聲。微型真空水泵産生(shēng)的噪聲屬于低頻(pín)噪聲。流體(tǐ)動力性噪聲是由真空泵工(gōng)作原理決定的,改進泵體(tǐ)設計可以起到降噪作用,但這種主動式降噪的效果離(lí)人們的期望還有距離(lí)。
機械性噪聲不是微型泵噪聲的主要來源,它産生(shēng)于泵内部薄膜的振動、軸承摩擦、曲軸和連杆的偏心運動、單向閥的撞擊等。這類噪聲帶有随機性,呈現寬頻(pín)特性。在主動降噪方面,需要對材質選擇、設計、部件加工(gōng)精度、平衡性等方面加以改進。
電機也是微型泵的主要噪聲源,電機噪聲大(dà)緻有三類:一(yī)、電磁噪聲,二、機械噪聲,三、空氣動力噪聲。電磁噪聲主要是電機中(zhōng)周期變化的徑向電磁力或不平衡的磁拉力使鐵心發生(shēng)磁緻伸縮和振動所引起。電磁噪聲還和定子、轉子本身的振動特性相關。當激振力和固有頻(pín)率共振時,即使電磁力很小(xiǎo)也會産生(shēng)很大(dà)的噪聲。爲減少電磁噪聲,應盡量采用正弦繞組,減少諧波成份;選擇适當的氣隙磁密;選擇合适的槽配合;采用轉子斜槽;定、轉子磁路對稱均勻,叠壓緊密;應注意定、轉子的圓度與同軸度;注意避開(kāi)它們的共振頻(pín)率。爲了避免電磁力與機殼共振,可采用适當的彈性結構。機械噪聲是電機噪聲最主要部分(fēn),來源于軸承噪聲、轉子不平衡及裝配偏心等。碳刷也會産生(shēng)振動而引起噪聲。爲了減少機械噪聲,一(yī)般應采用密封軸承,防止雜(zá)物(wù)進入。軸承滾珠、内圈、外(wài)圈的機加工(gōng)一(yī)定要達到設計要求,應有嚴格的退磁清洗工(gōng)序。潤滑脂一(yī)定要清潔。軸承外(wài)圈與軸承室的配合、内圈與軸的配合一(yī)般不宜太緊。爲消除轉子的軸向間隙,必須對軸承施加适當的壓力。對于噪聲要求特别嚴格的電機,宜選用低噪聲軸承。當負載不太大(dà)時,可采用含油滑動軸承,它比同尺寸的滾動軸承的噪聲有時可低10dB左右。充足的軸承油能有效降低噪聲。轉子的加工(gōng)精度必須達到設計要求。對于速度較高的轉子必須校動平衡。可采用無刷電機消除電刷噪聲。空氣動力噪聲是電機帶的冷卻風扇造成的。電機鐵殼越厚,振幅越小(xiǎo),能吸收振動能量,屏蔽聲音傳播。 經實驗,如果鐵殼增厚不多,對dB改善不明顯。
除了以上微型泵的噪聲源外(wài),使用時連接的管道系統也可能産生(shēng)較大(dà)噪聲。流體(tǐ)在管道内快速流動時,周期性的壓力脈動、流體(tǐ)與管壁摩擦産生(shēng)的噪聲穿透管壁傳播到外(wài)界。尤其是排氣的脈動,向下(xià)遊排放(fàng)的過程中(zhōng)它會激勵管道系統,形成多個噪聲源。泵體(tǐ)的振動還會直接傳遞到管道。在泵進出口用軟管連接能減小(xiǎo)泵體(tǐ)對管道傳播的振動。管道噪聲主要和壓力波動的大(dà)小(xiǎo)、頻(pín)率、流體(tǐ)的性質和流速流态,還和管道材質、阻力元件有關。降低管道内速度是控制噪音很有效的方法。增大(dà)壁厚也能降低噪音,當然會付出成本代價。
在生(shēng)産實踐中(zhōng),噪聲一(yī)般用吸聲、隔聲和消聲3種辦法來控制。吸聲是部分(fēn)聲波能量被物(wù)體(tǐ)吸收轉化爲其他能量而降低噪聲,這種技術主要用于室内空間。隔聲是把産生(shēng)噪聲的機器設備封閉在一(yī)個小(xiǎo)的空間,或把噪聲源與支架的連接由剛性連接改爲彈性連接,使噪聲在傳播過程中(zhōng)受到很大(dà)的衰減或使物(wù)體(tǐ)的振動減小(xiǎo)。隔聲屏障和隔聲罩是主要的兩種隔聲設計。消聲器是一(yī)種既能使氣流通過又(yòu)能有效地降低噪聲的設備。消聲器主要分(fēn)爲:阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗複合式消聲器、微穿孔闆消聲器、小(xiǎo)孔消聲器和有源消聲器這六大(dà)類。阻性消聲器是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的,把吸聲材料固定在氣流通道的内壁上或按照一(yī)定方式在管道中(zhōng)排列。抗性消聲器是通過管道截面的突變處或旁接共振腔等引起阻抗的改變而産生(shēng)聲能的反射、幹涉,從而降低由消聲器向外(wài)輻射的聲能。阻抗複合式消聲器是将阻性消聲器和抗性消聲器的消聲原理通過适當結構組合而成,兼有兩者的消聲特性。微穿孔闆消聲器的孔徑在1mm以下(xià),其聲阻比一(yī)般穿孔闆大(dà)大(dà)增加,低的孔隙率能增加吸聲頻(pín)帶的寬度,合适的闆後深度能改善共振吸聲峰的位置。小(xiǎo)孔消聲器是使氣流經過小(xiǎo)孔,噴氣噪聲的頻(pín)譜會移向高頻(pín),使頻(pín)譜中(zhōng)的可聽(tīng)聲成分(fēn)降低,從而減少噪聲對人的幹擾和傷害。 有源消聲器是用電腦控制電子發聲器産生(shēng)一(yī)種與需消噪聲的頻(pín)率、強度相合,但相位相反的幹涉聲波來消除噪聲。消聲器常用來降低各種空氣動力設備的進出口或沿管道傳遞的噪聲。
國内微型泵行業的領跑者AJK水泵多年微型泵開(kāi)發經驗,依托***空氣動力研究機構和大(dà)學的技術力量,不斷優化泵體(tǐ)結構設計,選用高品質材料,制造過程中(zhōng)嚴格控制加工(gōng)精度、減小(xiǎo)配合間隙,有效降低了微型泵的噪聲。特别是***研發的長壽命、可調壓微型泵,有調壓真空泵、調壓氣泵(抽氣打氣兩用)、調速水泵(抽水抽氣兩用)諸多型号,率先采用了先進的進口無刷電機,不僅具有長壽命、無雜(zá)波幹擾、能方便可靠調節流量、能輸出轉速反饋信号等優點,而且消除了電刷噪聲。優質的進口無刷電機噪聲顯著低于原有電機。無刷電機微型泵配有可旋轉的柔性減振支架,隔絕泵體(tǐ)的振動并方便用戶的安裝。“AJK”公司還設計了微型泵專用消聲器,運用先進的多重消聲原理,壓力損失小(xiǎo),降噪效果好。在泵的進、出口都安裝專用消聲器則效果更佳。用戶在使用微型泵時,整個系統的噪聲還與氣路上的所有元件都相關。在允許條件下(xià)降低管道内流速能有效地降噪。使用“AJK”調速泵可以根據需要靈活地調節泵轉速和流量,降低噪音。還可以在管路中(zhōng)安裝緩沖罐,消除管路内壓力和流量的脈動,減小(xiǎo)管路振動,降低系統噪音。在微型氣泵的排氣口或抽氣口接長一(yī)點的管道,并且故意彎曲、盤繞,試驗改變内徑等方法都可以改變噪聲的大(dà)小(xiǎo)、頻(pín)率,除了降低噪聲的強度外(wài),改變它的頻(pín)率也可以使噪聲聽(tīng)起來不那麽難受。實際使用中(zhōng)用戶的管道系統各不相同,需要對氣路系統整體(tǐ)調試才能得到***的降噪效果。