Geräuschanalyse und -kontrolle von Miniaturpumpen

Sep 02, 2025

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Der Lärm einer Mikropumpe kann hauptsächlich in drei Teile unterteilt werden: hydrodynamischer Lärm, mechanischer Lärm von beweglichen Teilen und Motorlärm.

 

Beim Betrieb der Mikropumpe entstehen hydrodynamische Geräusche, die kontinuierlich Druckimpulse in der Flüssigkeit erzeugen, die Vibrationen in Bauteilen wie Pumpenkörper, Ventilen und Rohren anregen und Geräusche nach außen abstrahlen. Laut Messungen von Forschern der Chengdu Qihai Electromechanical Company ist hydrodynamischer Lärm die bedeutendste Lärmquelle in Mikropumpen.

 

Das hydrodynamische Geräusch einer Mikropumpe ist ein Geräusch mittlerer{0}}bis-niedriger Frequenz. Wenn eine Mikrovakuumpumpe Luft ansaugt, öffnet sich das Einlassventil und das Auslassventil schließt sich, wodurch Luft in die Pumpenkammer gesaugt wird. Dadurch entstehen in den Einlass- und Ventilkammern starke Druckschwankungen, die als Schallwellen nach außen abstrahlen und Einlassgeräusche bilden. Einlassgeräusche haben ein breitbandiges kontinuierliches Spektrum und ihre Grundfrequenz kann mit der Formel f=2n/60 berechnet werden (wobei n die Drehzahl pro Minute ist). Neben der Grundfrequenz gibt es auch hochfrequente Oberwellen, deren Schallpegel jedoch niedriger ist als der der Grundfrequenz.

 

Je höher die Drehzahl, desto größer das Vakuum und je größer die Durchflussrate, desto größer das Einlassgeräusch. Beim Ausblasen schließt das Einlassventil und das Auslassventil öffnet sich, wodurch sich die Luft ausdehnt. Der Luftstrom strömt schnell durch den Auslass, erzeugt Schallwellen und erzeugt Abgasgeräusche. Abgasgeräusche weisen ebenfalls ein breitbandiges, kontinuierliches Spektrum auf. Höhere Drehzahl, Druck und Durchflussmenge führen zu lauteren Abgasgeräuschen. Durch den Anschluss eines langen Kunststoffschlauchs werden sowohl Einlass- als auch Auslassgeräusche reduziert. Die Ursachen für Geräusche bei Miniatur-Vakuumwasserpumpen sind komplex.

 

Aufgrund periodischer Druckschwankungen in der Pumpenkammer erzeugt ein instabiler Wasserfluss zahlreiche Wirbel. Schnelle Druckänderungen an Membran, Pumpenkammer und Ventilen sowie Reibung zwischen Wasser und Pumpenkörper erzeugen Geräusche. Insbesondere wenn die Wassertemperatur hoch und das Pumpenvakuum niedrig ist, kann der Druck in der Pumpenkammer während des Saughubs niedriger sein als der Sättigungsdampfdruck von Wasser bei dieser Temperatur. Dadurch verdampft Wasser, wodurch zahlreiche Blasen entstehen und eine komplexe Zweiphasenströmung entsteht. Während des Kompressionshubs kollabieren diese Blasen unter höherem Druck schnell, wodurch das Wasser um die Blasen herum mit hoher Geschwindigkeit in Richtung Blasenmitte strömt, was zu einem Wasserschlag mit hoher -Frequenz und hoher{6}}Wirkung führt, der kontinuierlich auf die internen Komponenten der Pumpe einwirkt.