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三叶罗茨风机与两叶罗茨风机性能优劣势比较

三叶罗茨风机与两叶罗茨风机性能优劣势比较

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罗茨鼓风机,也称作鲁氏鼓风机,是属于容积回转鼓风机,利用两个或者三个叶形转子在气缸内相对运作来压缩和输送气体的回转压缩机。

那么三叶罗茨鼓风机对比二叶罗茨鼓风机的优势在哪呢?

(1)在中心距和外圆半径相同的情况下,圆弧叶型的三叶转子罗茨鼓风机比两叶的排量要大。渐开线叶型罗茨鼓风机的排量和转子的头数没有关系。

(2)三叶转子罗茨鼓风机的振动和噪声比二叶的小,在三叶转子上使用的轴承的寿命比在二叶上使用的长 15% 左右。而且三叶转子可以采用扭叶转子来降低其噪声和振动,二叶转子由于结构上的限制不能采用扭叶结构。

(3)三叶转子的力学性能较好,相比于二叶的可更好地保证叶轮之间及其叶轮和机壳的间隙。

(4)三叶转子罗茨鼓风机特别是扭叶型的由于噪声和动平衡性能较好,在汽车机械增压上的应用越来越多。

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那么三叶罗茨风机对比二叶罗茨鼓风机的性能上有什么区别呢?

噪声及振动大小的比较

罗茨鼓风机在工作过程中,气体逆流压缩产生强烈的空气冲击动力噪声,为了减少这种噪声,在不改变整个有效容积的情况下,减少单个有效容积 V 的体积,从而减少霍而姆共振效应,达到减小噪声的目的。将二叶型变为三叶型,从而将有效容积从两等分变为三等分,减少了输出气流压力的脉动,而且排气腔部分体积通过叶轮间隙回流到进气腔的气体流量减少,气体的扰动减小,气体的脉动压力减小,从而使鼓风机的振动减少。压力脉动是罗茨鼓风机的主要噪声源,三叶式鼓风机能有效地降低噪声达 5dB 。

为了进一步减少罗茨鼓风机的噪声,对于三叶的叶型可以采用扭叶型。这种结构不仅可以进一步扩大鼓风机的基元容积,而且可以进一步减小罗茨鼓风机的噪声。当罗茨鼓风机的叶轮扭转角为 60 °时,其理论流量为定值,不匀度为零 ;另一方面扭叶结构还可以延缓回流过程,降低排气脉动。由于受到内泄漏的影响,其进气流量总有一些脉动,但要比三叶直叶的要小。扭叶型的罗茨鼓风机的排气脉动要比直叶型的小一些,三叶罗茨风机的排气脉动也比二叶的要小,但差别不是太明显。二叶的转子不可能利用扭叶这种形式,因为如果二叶的采用扭叶的话,其扭转角要取 270 °,在保证叶轮正常啮合的情况下,这种结构是不可能实现的。而三叶的扭叶转子,只需其包容角不小于 180 °,即可以满足要求 。

罗茨风机工作原理图

内泄漏的比较

在间隙大小及工作条件相同的情况下,三叶罗茨风机的内泄漏流量往往比二叶的小一点。基元容积 V 处于泄漏间隙与进气口之间,对内泄漏流动具有一定的阻隔作用。对二叶鼓风机而言,容积 V 只在微小的角度范围内保持封闭状态,阻隔作用不大。三叶鼓风机的基本容积至少有 60 °的封闭旋转过程,阻隔效果显著一些,可以提高鼓风机的容积效率。采用三叶转子及逆流冷却的鼓风机,封闭容积内的气体处于吸排气的中间压力,这样通过叶轮顶端及端面的泄漏就不是从排气压力直接到吸气压力。对三叶扭叶转子,当排气口呈对角线布置时,结合扭叶转子逐渐啮合的特点,使扭叶转子工作时并不象直叶那样能使基元容积完全与排气口相通,在与排气口连通前使基元容积中的气体能在机壳内转子旋转时产生一定的内压缩,这样就比二叶转子在同样条件下的直接泄漏量还要小,容积比能也相应降低 。

转子力学性能比较

由于三叶叶轮和二叶的在叶型结构上存在的的差异,在一般情况下,三叶转子的力学性能要好于二叶的。在叶轮大小和气体压差相同的情况下,三叶转子承受的最大的合力要比二叶转子的小,大概是二叶转子的 80% 。三叶转子本身结构的刚性就比二叶的好,而且在中心距、叶轮半径和叶轮长度相同,所用材料也相同的情况下,三叶的质量要比二叶的稍微轻点。所以三叶转子在保证叶轮和外壳的间隙及叶轮间的间隙方面,更具有优势。

 

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