CN208565000U - 一种真空泵排气端的降噪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种真空泵排气端的降噪装置，包括与真空泵的排气端相连接的且设置在地面以下的抗性降噪系统、进气口与抗性降噪系统的出气口相连接且设置在地面以上的阻性降噪系统，抗性降噪系统包括依次设置且分隔开的第一扩张腔、第二扩张腔、第三扩张腔、用于连通第一扩张腔与第二扩张腔的第一内插管、用于连通第二扩张腔与第三扩张腔的第二内插管。本实用新型能够对高频噪音及低频噪音均有很好的吸收效果，拓宽了消声器的消声频带，能够给有效地消除真空泵排气端的气动噪声，比传统的消音方式优异，在距离阻式消音系统1米处测得噪音值为80‑85分贝，效果好。

Description

一种真空泵排气端的降噪装置

技术领域

本实用新型涉及一种真空泵排气端的降噪装置。

背景技术

真空变压吸附VPSA制氧工艺原理是利用吸附器内吸附剂在一定温度下，不同压力对氮气的吸附能力不同进行生产氧气。

VPSA制氧流程为空气经过空气过滤器滤除掉机械杂质后进入罗茨鼓风机，空气经过罗茨风机升压输至一只吸附器内，吸附器内部装填有各种吸附剂(13X、氧化铝、锂基分子筛)，空气中的二氧化碳、水、大部分氮气以及少部分氧气被吸附在吸附剂上，未被吸附的氧气以及少部分杂质气体作为产品气输至氧气缓冲罐，经过后端氧气增压设备增压至满足工艺生产要求的压力后输出系统。当吸附器内吸附剂达到饱和，通过阀门切换将饱和后的吸附器连通至罗茨真空泵，且吸附器顶部阀门应处于关闭状态，该吸附器处于解吸状态，另一只吸附器将处于吸附产氧状态以保证装置连续产氧，饱和吸附器与真空泵连通后，吸附器内处于负压状态，吸附在吸附剂上的二氧化碳、水、大部分氮气和少部分氧气被真空泵抽出系统外，吸附剂得到再生准备进入下一个循环，该吸附和解吸过程均是通过可编程逻辑控制器PLC控制阀门的启闭来实现自动控制。

从VPSA制氧原理和流程来看，其中罗茨鼓风机和罗茨真空泵是主要动力设备，罗茨机是容积式风机的一种，其特性非常适合VPSA变压吸附工艺。正是由于其适合性，VPSA需要使用罗茨机，但罗茨机在噪音方面影响非常大，在环保压力日益增长的今天，消除罗茨机的噪音就是需要亟待解决的问题，本篇分析了罗茨机噪音产生的原因，以及针对罗茨真空泵排气端如何降噪提供了有效的解决办法。

罗茨鼓风机含有多种噪声源，主要存在以下三种：

1.鼓风机进气端及排气端管道辐射的气动噪声；

2.鼓风机内机壳、齿轮及轴承等运动时辐射的机械性噪声；

3.基础在风机运转时振动辐射的固体声。

其中气动噪声是强度和影响最大的方面，其他噪声在风机正常运行下都是次要的。

罗茨机的气动噪声又由两部分组成：一是旋转噪声，由叶轮旋转引起的周期性压力脉动所产生的噪声，其频谱特点是低频的离散峰。二是涡流噪声，由气流涡流运动产出的一种非稳定流动噪声，其频谱特点是中高频的连续谱。

气动噪声主要是这两种噪声的叠加，所以其频谱特征为从低频至高频的连续谱，并叠加离散的高强度低频峰。为了降低罗茨机气动噪声，首先需要在其出口处安装抗性消音器以除去低频噪声，在此基础之上安装阻性消音器以除去高频噪声，两者配合使用效果最佳。

现有技术“一种阻抗复合式罗茨鼓风机消声器”(CN 204921377U)，包括消声器本体，消声器本体的左端开设有进气口、右端开设有排气口，消声器本体从左到右依次设置有一级扩张腔、二级扩张腔和三级扩张腔，一级扩张腔上开设有一级进气环槽，二级扩张腔上开设有二级进气环槽，三级扩张腔上开设有三级进气环槽，消声器本体内还设置有贯穿上述一级、二级、三级扩张腔的内插管，内插管上开设有与一级进气环槽位置相对的一次通槽、与二级进气环槽位置相对的二级通槽以及与三级进气环槽位置相对的三次通槽。现有技术的消声器消声效果不佳，并且现有的消声器的设置较为复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种消音效果好、结构简单的真空泵排气端的降噪装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种真空泵排气端的降噪装置，包括与所述的真空泵的排气端相连接的抗性降噪系统，所述的抗性降噪系统包括依次设置且分隔开的第一扩张腔、第二扩张腔、第三扩张腔，所述的降噪装置还包括与所述的抗性降噪系统相连接的阻性降噪系统，所述的抗性降噪系统还包括用于连通所述的第一扩张腔与所述的第二扩张腔的第一内插管、用于连通所述的第二扩张腔与所述的第三扩张腔的第二内插管，所述的抗性降噪系统的出气口与所述的阻性降噪系统的进气口相连接，所述的抗性降噪系统设置在地面以下，所述的阻性降噪系统设置在地面以上。

具体地，所述的第二内插管有1-4根；优选地，所述的第二内插管有2-3根。

具体地，所述的第一内插管的位于所述的第一扩张腔内部的长度为所述的第一扩张腔长度的0.4-0.6倍、位于所述的第二扩张腔内部的长度为所述的第二扩张腔长度的0.2-0.3倍，所述的第二内插管位于所述的第二扩张腔内部的长度为所述的第二扩张腔长度的0.4-0.6倍、位于所述的第三扩张腔内部的长度为所述的第三扩张腔长度的0.2-0.3倍。

优选地，所述的第一内插管的位于所述的第一扩张腔内的部分和位于所述的第二扩张腔内的部分上分别开设有多个通孔，所述的第二内插管的位于所述的第二扩张腔内的部分和位于所述的第三扩张腔内的部分上分别开设有多个通孔。

具体地，所述的第一扩张腔的长度大于所述的第二扩张腔的长度，所述的第二扩张腔的长度大于所述的第三扩张腔的长度。

具体地，所述的抗性降噪系统还包括隔断，所述的第一扩张腔与所述的第二扩张腔通过所述的隔断相隔开，所述的第二扩张腔与所述的第三扩张腔通过所述的隔断相隔开。

优选地，所述的隔断的材质为混凝土。

优选地，所述的抗性降噪系统还包括设置在所述的隔断与所述的第一内插管的连接处、所述的隔断与所述的第二内插管的连接处的焊接铁。

具体地，所述的抗性降噪系统还包括设置在第一扩张腔、所述的第二扩张腔及所述的第三扩张腔顶部且位于所述的地面上的抗性消音地沟。

优选地，所述的抗性消音地沟的材质为混凝土。

具体地，所述的抗性降噪系统还包括分别设置在所述的第一扩张腔底部、所述的第二扩张腔底部与所述的第三扩张腔底部且用于将所述的真空泵中的水排出的地漏。

优选地，所述的第一扩张腔、所述的第二扩张腔与所述的第三扩张腔的底面均有一定的坡度倾向所述的地漏处。

具体地，所述的抗性降噪系统还包括设置在所述的第一扩张腔、所述的第二扩张腔与所述的第三扩张腔顶部的检修口。

具体地，所述的阻性降噪系统包括竖直设置的壳体、设置在所述的壳体内部的吸声材料。

优选地，所述的壳体内部包括所述的壳体内壁、所述的壳体之间的通道空间。

优选地，所述的阻性降噪系统还包括设置在所述的壳体顶端的弯头。

本实用新型的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型通过将真空泵的排气端引入地下，并在地下设置抗性降噪系统，能够对高频噪音及低频噪音均有很好的吸收效果，拓宽了消声器的消声频带，能够给有效地消除真空泵排气端的气动噪声，比传统的消音方式优异，在距离阻式消音系统1米处测得噪音值为80-85分贝，效果好。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型的任意扩张腔的扩张比设计原理图；

附图3为本实用新型的任意扩张腔的内插管的长度设计原理图；

附图4为本实用新型的多节扩张腔的串联图的示意图；

其中：11、第一扩张腔；12、第二扩张腔；13、第三扩张腔；14、隔断；15、地漏；16、抗性消音地沟；18、焊接铁；21、第一内插管；22、第二内插管；23、通孔；3、阻性降噪系统；31、壳体；32、弯头；4、真空泵。

具体实施方式

如附图1所示的一种真空泵排气端的降噪装置，包括与真空泵4的排气端相连接的抗性降噪系统、与抗性降噪系统相连接的阻性降噪系统3，抗性降噪系统的出气口与阻性降噪系统3的进气口相连接，抗性降噪系统设置在地面以下，阻性降噪系统3设置在地面以上。本实施例中，真空泵4为罗茨真空泵。

抗性降噪系统包括依次设置且分隔开的第一扩张腔11，第二扩张腔12，第三扩张腔13，用于连通第一扩张腔11与第二扩张腔12的第一内插管21，用于连通第二扩张腔12与第三扩张腔13的第二内插管22，隔断14，设置在第一扩张腔11、第二扩张腔12及第三扩张腔13顶部且位于地面上的抗性消音地沟16，

第二内插管22有1-4根；优选地，第二内插管22有2-3根。本实施例中，第一内插管21有一根，第二内插管22有两根。

为了便于噪声通过，第一内插管21的位于第一扩张腔11内的部分和位于第二扩张腔12内的部分上分别开设有多个通孔23，第二内插管22的位于第二扩张腔12内的部分和位于第三扩张腔13内的部分上分别开设有多个通孔23。

第一内插管21的位于第一扩张腔11内部的长度为第一扩张腔11长度的0.4-0.6倍、位于第二扩张腔12内部的长度为第二扩张腔12长度的0.2-0.3倍，第二内插管22位于第二扩张腔12内部的长度为第二扩张腔12长度的0.4-0.6倍、位于第三扩张腔13内部的长度为第三扩张腔13长度的0.2-0.3倍。本实施例中，第一内插管21的位于第一扩张腔11内部的长度为第一扩张腔11长度的0.5倍、位于第二扩张腔12内部的长度为第二扩张腔12长度的0.25倍，第二内插管22位于第二扩张腔12内部的长度为第二扩张腔12长度的0.5倍、位于第三扩张腔13内部的长度为第三扩张腔13长度的0.25倍。

第一扩张腔11的长度大于第二扩张腔12的长度，第二扩张腔12的长度大于第三扩张腔13的长度。第一扩张腔11与第二扩张腔12通过隔断14相隔开，第二扩张腔12与第三扩张腔13通过隔断14相隔开。

隔断14、抗性消音地沟16的材质均为混凝土。

为了能够保证排气时，第一内插管21与第二内插管22的稳定性，抗性降噪系统还包括设置在隔断14与第一内插管21的连接处、隔断14与第二内插管22的连接处的焊接铁18。

为了保证湿式真空泵4中的密封水方便排出，抗性降噪系统还包括分别设置在第一扩张腔11底部、第二扩张腔12底部与第三扩张腔13底部且用于将真空泵中的水排出的地漏15。第一扩张腔11、第二扩张腔12与第三扩张腔13的底面均有一定的坡度倾向地漏15处。

为了方便检修及查看抗性降噪系统的内部，抗性降噪系统还包括设置在第一扩张腔11、第二扩张腔12与第三扩张腔13顶部的检修口(图中未示出)。

阻性降噪系统3包括竖直设置的壳体31、设置在壳体31内部的吸声材料(图中未示出)、设置在壳体31顶端的弯头32。壳体31内部包括壳体31内壁、壳体31之间的通道空间。壳体31竖直放置，一方面使得废氮气高空排放，另一方面启动噪声可以向上传播，减少噪声的影响。

1.扩张腔长度(L)设计原理：

c＝20.05

c为声速，单位m/s；

T为排气气体的绝对温度；

罗茨真空泵排气温度以40℃计算，c＝355m/s；

λ＝c/f；

其中λ为波长，f为频率；

fi＝i(NZ/60)；

其中N为真空泵转速，Z为叶片数(两叶风机为4，三叶风机为6)；

i＝1，2，3﹒﹒﹒1为基频；

以罗茨真空泵常用转速590r/min为例；

f1＝40Hz，f2＝80Hz，f3＝120Hz﹒﹒﹒

λ1＝8.4m，λ2＝4.2m，λ3＝2.1m﹒﹒﹒

对于给定的扩张腔，消音量最大的频率为：

扩张腔长度(L)＝c/4f＝λ/4

即，第一扩张腔11适宜长度为2.1m，第二扩张腔12适宜长度1.05m，第三扩张腔13适宜长度为0.525m。

2.扩张腔的扩张比(m)的设计原理(附图2)：

m	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
													ΔL/dB	0	1.9	4.4	6.5	8.5	9.8	11.1	12.2	13.2	14.1	15.6	15.6

m＝S2/S1，

S2为扩张腔的横截面积，S1为扩张腔前通道的横截面积；

在实际案例中，9＜m＜16，一般不会超过20，最小不小于5，m＝11时效率最高。

截面积越大，有效消声的上限频率f_上越小，所以扩张比m不能一味的变大。

f_上＝1.22c/D；

D为长度为L的腔室的当量直径，m；

3.扩张腔内插管(附图3)。为了消除扩张腔的通过频率，需在扩张腔进出口处设置内插管，内插管长度分别为L/4和L/2，且内插管表面开通孔，开通孔计算省略。

4.第一扩张腔11、第二扩张腔12与第三扩张腔13串联(附图4)。

5.阻性降噪系统3。

阻性降噪系统3是生产利用声波在多孔性吸声材料或吸声结构中传播，因摩擦将声能转化为热能而散发掉，使沿管道传播的噪声随距离而衰减，从而达到消声目的的消声器，在内壁或通道空间安装吸声材料或吸声结构，以吸收声波能量。

如上所述，我们完全按照本实用新型的宗旨进行了说明，但本实用新型并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本实用新型的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。

Claims (10)

1.一种真空泵排气端的降噪装置，包括与所述的真空泵(4)的排气端相连接的抗性降噪系统，所述的抗性降噪系统包括依次设置且分隔开的第一扩张腔(11)、第二扩张腔(12)、第三扩张腔(13)，其特征在于：所述的降噪装置还包括与所述的抗性降噪系统相连接的阻性降噪系统(3)，所述的抗性降噪系统还包括用于连通所述的第一扩张腔(11)与所述的第二扩张腔(12)的第一内插管(21)、用于连通所述的第二扩张腔(12)与所述的第三扩张腔(13)的第二内插管(22)，所述的抗性降噪系统的出气口与所述的阻性降噪系统(3)的进气口相连接，所述的抗性降噪系统设置在地面以下，所述的阻性降噪系统(3)设置在地面以上。

2.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：所述的第一内插管(21)的位于所述的第一扩张腔(11)内部的长度为所述的第一扩张腔(11)长度的0.4-0.6倍、位于所述的第二扩张腔(12)内部的长度为所述的第二扩张腔(12)长度的0.2-0.3倍，所述的第二内插管(22)位于所述的第二扩张腔(12)内部的长度为所述的第二扩张腔(12)长度的0.4-0.6倍、位于所述的第三扩张腔(13)内部的长度为所述的第三扩张腔(13)长度的0.2-0.3倍。

3.根据权利要求2所述的降噪装置，其特征在于：所述的第一内插管(21)的位于所述的第一扩张腔(11)内的部分和位于所述的第二扩张腔(12)内的部分上分别开设有多个通孔(23)，所述的第二内插管(22)的位于所述的第二扩张腔(12)内的部分和位于所述的第三扩张腔(13)内的部分上分别开设有多个通孔(23)。

4.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：所述的第一扩张腔(11)的长度大于所述的第二扩张腔(12)的长度，所述的第二扩张腔(12)的长度大于所述的第三扩张腔(13)的长度。

5.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：所述的抗性降噪系统还包括隔断(14)，所述的第一扩张腔(11)与所述的第二扩张腔(12)通过所述的隔断(14)相隔开，所述的第二扩张腔(12)与所述的第三扩张腔(13)通过所述的隔断(14)相隔开。

6.根据权利要求5所述的降噪装置，其特征在于：所述的隔断(14)的材质为混凝土。

7.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：所述的抗性降噪系统还包括设置在第一扩张腔(11)、所述的第二扩张腔(12)及所述的第三扩张腔(13)顶部且位于所述的地面上的抗性消音地沟(16)。

8.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：所述的抗性降噪系统还包括分别设置在所述的第一扩张腔(11)底部、所述的第二扩张腔(12)底部与所述的第三扩张腔(13)底部且用于将所述的真空泵(4)中的水排出的地漏(15)。

9.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：所述的阻性降噪系统(3)包括竖直设置的壳体(31)、设置在所述的壳体(31)内部的吸声材料。

10.根据权利要求9所述的降噪装置，其特征在于：所述的阻性降噪系统(3)还包括设置在所述的壳体(31)顶端的弯头(32)。