多级罗茨泵和湿式罗茨泵的噪声机理与消声原理

        多级罗茨泵是气冷式罗茨泵的多级组合,可以直排大气,但因每级压差相对较小,不需再用气体去冷却转子;湿式罗茨泵也属直排大气的泵,它的特点是在泵腔内注入少量水,一方面起冷却作用,更重要的是起水封作用,提高了泵的容积效率,因此被称为湿式罗茨泵。

多级罗茨泵

         在半导体、电子工业为代表的制造工艺中,迫切要求无污染的真空度较高的清洁真空,气冷式罗茨泵正好满足这个要求。但单级气冷式罗茨泵真空度太低,必须多级串联组成多级罗茨泵。多级罗茨泵的噪声机理与气冷式罗茨泵相似,但由于级数较多,一般为五级。每一级承受的压差就小一些,发热量也就少多了,再说多级罗茨泵抽速都不大,所以没有必要再设置返冷气装置,因此多级罗茨泵只是使用了气冷式罗茨泵的转子型线。多级罗茨泵的工作特点也是极限压力下噪声最大,虽然一般多级罗茨泵的抽速都不大,但由于“声波堆集”作用,泵的噪声仍然较大,例如30L/s的多级罗茨泵噪声达108dB(A),而且在所有频率范围内都有较高的峰值。我们采用了缝隙式复合消声器,使噪声降低到65dB(A) ,具体消声前后噪声频谱图见图6。

图6　30L/s多级罗茨泵噪声频谱图

湿式罗茨泵的噪声机理与消声原理

        湿式罗茨泵也属直排大气罗茨泵,它的噪声机理也与气冷式罗茨泵相似,但因为在泵入口掺入少量水,故有一部分声能被水吸收,因为有“声波堆集”作用,故噪声仍然很大。为了提高抽速和真空度,可以将两台湿式罗茨泵串联,不但可以降低功率消耗,噪声也会有所降低。它工作特点也是在极限压力下噪声最大,并以中、低频为主。由于湿式罗茨泵排出的气体中含有少量的水,所以一般消声器都无法使用。根据这种特殊情况,我们设计了消声型气水分离器,如图7所示。

图7　消声型气水分离器

        它的消声原理是:气体(带少量水)从圆周方向进入消声型气水分离器后带动分离器底部的水一起旋转,在旋转中水与气发生剧烈碰撞,进行能量交换和气、水分离,一部分声能转化为热能由水带走,在继续旋转向上并与挡板撞击过程中声能进一步损失并转化为热能,气水也进一步分离,从而达到了消声和气、水分离的目的。这里很重要的是分离器底部的水量,过少起不了消声作用,过多会影响气、水分离效果,因此在分离器下部设有较大的观察窗。