Od kod izvira hrup v keramičnih črpalkah? Štiri strukturne optimizacije za zmanjšanje visokofrekvenčnega šuma
Običajno keramična črpalka, ki ustvarja visokofrekvenčne zvoke, ne pomeni, da je odpovedala. Kar slišite, deluje resonanca. Zvok je neprekinjen "zzz--" ali "eeek--", ki je dovolj glasen, da prodre skozi leseno omarico in doseže vaša ušesa. Zvok pravzaprav ne izvira iz keramične komponente; izhaja iz kombinacije inženirske in hidravlične funkcionalnosti.
Glavni krivec je medsebojno delovanje rotorja in statorja med rotorjem in ohišjem črpalke. Ko se lopatice rotorja premikajo mimo spiralnega jezika, občasno stisnejo tekočino in ustvarijo nihanje tlaka. Ta frekvenca pulziranja - štetje rezila, pomnoženo z vrtilno hitrostjo - je temeljni vir visokofrekvenčnega šuma. Keramični tekač je tog in lahek, zato se dejansko bolj občutljivo odzove na to vzbujanje in prenaša vibracije učinkoviteje kot kovinski tekač.
Drugi sloj izvira iz mikrovibracij v ležaju in tulcu gredi. Površine keramičnih tulcev so zelo gladke, toda če zračnost s parnim ležajem ni pravilno usklajena ali če so v tekočini prisotni drobni delci, bo sistem gredi proizvedel majhne visokofrekvenčne tresljaje, ki sevajo kot oster zvok skozi telo črpalke. Tretja plast je akustično sevanje iz ohišja črpalke. Zaradi odpornosti proti koroziji so keramična ohišja črpalk običajno tanka in dovolj trdna, vendar premalo dušena, tako da notranjo energijo pulziranja ojači ohišje v hrup v zraku.
Štirje strukturni popravki za zmanjšanje visoke frekvence
Prva metoda je popraviti vrzel med rotorjem in spiralnim jezikom. Razdalja med rotorjem in zunanjim premerom jezika neposredno določa ravni amplitude pulziranja. Če je razdalja manjša, kot bi morala biti, bodo vrhovi pulziranja visoki. Če je razdalja dovolj velika, na primer več kot 10 mm, se učinkovitost črpalke zmanjša. Osnovno pravilo je, da povečate kot spiralnega jezika, ker bo do največjega padca ravni pulziranja prišlo, če bo prehod tekočinskega toka od rotorja do spirale gladek. Meritve kažejo, da lahko sprememba kota spiralnega jezika od 25 do 34 stopinj zmanjša nivo vibracij črpalke za več kot polovico.
Dve zamaknjeni frekvenci na izhodu rotorja. Če bi bilo vsako rezilo enakomerno razporejeno, bi proizvedlo vso svojo vibrirajočo energijo v eni udarni frekvenci, ki bi povzročila glasen hrup. Z neenakomerno razporeditvijo odsekov izhodnih rezil ali rahlimi spremembami v obliki konic in zadnjih robov bi bila potrebna visokofrekvenčna energija razpršena po širšem območju. Ljudje prenesemo nespecifični hrup veliko bolje kot čisti zvok, ki ima za posledico zmanjšano glasnost. S keramičnim rotorjem je to mogoče storiti samodejno med postopkom oblikovanja brez uporabe orodja.
Tretja možnost je vgradnja dušenja v sistem gredi. Ker so keramične gredi in ležaji sestavni deli s trdim stikom, zaradi oljnih filmov ali polimernih puš v sistemu črpalke ne morejo uživati učinka oblazinjenja kovinskih črpalk. Nekatere možnosti za zmanjšanje količine visokofrekvenčnih vibracij, prenesenih na ohišje črpalke, vključujejo uporabo tanke plasti polimera, ki pokriva keramično gred, ali pretvorbo ohišja ležaja v lebdeče ležaje z elastično izolacijo. Edini pogoj je, da mora biti tulec sposoben prenesti črpani medij. V primeru tekoče čiste vode ali rahlo agresivnih tekočin se lahko uporabi PEEK ali modificiran PTFE.
Štiri z uporabo dušilcev z omejeno plastjo na ohišju črpalke. Keramična ohišja so sama po sebi zelo slabo dušena, kar pomeni, da po premikanju glasno odmevajo kot zvonovi. Brez povzročanja kakršnih koli motenj v pretočnih prehodih je mogoče na površini ohišja uporabiti lopute z omejeno plastjo, pri čemer je obdelana samo zunanja stran, ali pa je mogoče med izdelavo nemočenih površin ustvariti gumijaste utore, ki jih nato napolnijo s kovinami ali polimeri z visokim dušenjem. Treba je opozoriti, da ta plast zagotavlja, da ne pride do stika s tekočino, in se zato le energija tresljajev v ohišju pretvori v toploto.
Visokofrekvenčni hrup je težko zdraviti, ker ga odgovor ne blokira, temveč ga širi in absorbira. Miselnost strukturne optimizacije ni v celoti odpraviti vibracije, ampak preprečiti, da bi se usedle na frekvenčni pas, na katerega so vaša ušesa najbolj občutljiva. Združite te štiri pristope in visokofrekvenčno cviljenje keramične črpalke se običajno spremeni iz prodornega v opazno, a ne moteče.
