Откъде идва шумът в керамичните помпи? Четири структурни оптимизации за намаляване на високочестотния шум
Обикновено керамичната помпа, генерираща високочестотни звуци, не означава, че е повредила. Това, което чувате, е работещ резонанс. Звукът е непрекъснато "zzz--" или "eeek--", което е достатъчно силно, за да проникне през дървен шкаф и да достигне до ушите ви. Звукът всъщност не идва от керамичния компонент; произхожда от комбинацията от инженерна и хидравлична функционалност.
Основният виновник е взаимодействието ротор-статор между работното колело и корпуса на помпата. Докато лопатките на работното колело се движат покрай спиралния език, те периодично изстискват течността, създавайки пулсации на налягането. Тази честота на пулсация - броят на лопатките, умножен по скоростта на въртене - е основният източник на високочестотния шум. Керамичното работно колело е твърдо и леко, така че всъщност реагира по-чувствително на това възбуждане, предавайки вибрациите по-ефективно от металното работно колело.
Вторият слой идва от микровибрации в лагера и втулката на вала. Повърхностите на керамичните втулки са много гладки, но ако хлабината със свързващия лагер не е съобразена правилно или ако във флуида има фини частици, системата на вала ще произведе малки високочестотни трептения, които се излъчват като остър звук през тялото на помпата. Третият слой е акустично излъчване от корпуса на помпата. За да издържат на корозия, корпусите на керамичните помпи обикновено са тънки и достатъчно твърди, но недостатъчно заглушени, така че енергията на вътрешната пулсация се усилва от корпуса във въздушен шум.
Четири структурни корекции за премахване на високата честота
Първият метод е да се коригира празнината между работното колело и спиралния език. Разстоянието между работното колело и външния диаметър на езика директно определя нивата на амплитудата на пулсациите. Ако разстоянието е по-малко от необходимото, пиковете на пулсациите ще бъдат високи. Ако разстоянието е достатъчно голямо, например над 10 мм, ефективността на помпата ще падне. Основното правило тук е да се увеличи ъгълът на спираловиден език, тъй като ще настъпи максимален спад в нивото на пулсация, ако преходът на потока течност от работно колело към спирала протича гладко. Измерванията показват, че промяната на ъгъла на спиралния език от 25 на 34 градуса позволява да се намали нивото на вибрациите на помпата с повече от половината.
Два стила на разместена честота на изхода на работното колело. Ако всяко острие беше равномерно разпределено, то щеше да произведе цялата си вибрираща енергия в една ударна честота, която би генерирала силен шум. Чрез неравномерно подреждане на секциите на изходните лопатки или чрез леки промени във формата на върховете и задните ръбове, необходимата високочестотна енергия ще бъде разпръсната в по-широка област. Хората понасят неспецифичния шум много по-добре от чистия звук, което води до намален обем. С керамично работно колело това може да се направи автоматично по време на процеса на оформяне, без да се използват инструменти.
Третият вариант е да се включи амортизация в системата на вала. Тъй като керамичните валове и лагери са компоненти с твърд контакт, те не могат да се насладят на омекотяващия ефект на металните помпи благодарение на маслените филми или полимерните втулки в помпената система. Някои опции за намаляване на количеството високочестотни вибрации, прехвърлени към корпуса на помпата, включват използване на тънък слой полимер, покриващ керамичния вал, или превръщане на корпуса на лагера в плаващи лагери с еластична изолация. Единственото условие е ръкавът да може да издържи на изпомпваната среда. В случай на течаща чиста вода или леко агресивни течности може да се използва PEEK или модифициран PTFE.
Четири, използващи амортисьори с ограничен слой върху корпуса на помпата. Керамичните корпуси по своята същност са много слабо амортизирани, което означава, че резонират силно, след като бъдат приведени в движение, като камбани. Без да причиняват каквото и да е прекъсване на каналите на потока, амортисьорите с ограничен слой могат да се използват на повърхността на корпуса, като се третира само външната страна или могат да се създадат гумени жлебове по време на производството на немокрените повърхности и след това да се напълнят с метали или полимери с висока амортизация. Трябва да се отбележи, че този слой гарантира, че няма контакт с течността и следователно само енергията на вибрациите в корпуса се преобразува в топлина.
Високочестотният шум е труден за лечение, защото отговорът не е да го блокира - той го разпространява и поглъща. Нагласата за структурна оптимизация не е да се премахнат напълно вибрациите, а да се предотврати установяването им в честотната лента, към която ушите ви са най-чувствителни. Подредете тези четири подхода и високочестотното скимтене на керамичната помпа обикновено преминава от пронизващо до забележимо, но не досадно.
