三葉羅茨風機與兩葉羅茨風機性能對比

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很多客戶不太了解三葉羅茨風機與兩葉羅茨風機有什么區(qū)別，更不清楚二者在使用上誰的性能更勝一籌，今天錦工羅茨風機就仔細給大家比較一下三葉羅茨風機與二葉羅茨風機。

羅茨鼓風機是一種雙轉(zhuǎn)子壓縮機械，兩個轉(zhuǎn)子的軸線相互平行。轉(zhuǎn)子由葉輪和軸組成，有的小型鼓風機為了提高轉(zhuǎn)子的剛度把轉(zhuǎn)子和軸做成一體。為避免旋轉(zhuǎn)過程中相互接觸，葉輪之間、葉輪和機殼及墻板之間具有微小的間隙。羅茨鼓風機的兩個轉(zhuǎn)子做方向相反的等速旋轉(zhuǎn)，而且在旋轉(zhuǎn)的過程中葉輪和機殼與墻板圍成的封閉的基元容積的體積保持固定。氣體的壓縮是在基元容積與排氣口相通的一瞬間，由高壓氣體向基元容積的回流而實現(xiàn)的?。羅茨風機工作原理在前面的文章中詳細介紹過了：http://tuepaarup.com/archives/3671

羅茨鼓風機與其它旋轉(zhuǎn)類型的鼓風機相比具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便、維修周期長而且在使用的壓強范圍內(nèi)排氣量幾乎不變等優(yōu)點。?其缺點是：

1）由于間隙的存在，造成氣體的泄漏，且泄漏流量隨著壓強比的增大而增加，限制了鼓風機向高壓方向的發(fā)展；

2）由于進氣和排氣的脈動和回流沖擊的影響，氣體動力性噪聲較大；

3）直葉羅茨鼓風機由于沒有內(nèi)壓縮過程，絕熱效率較低。

正是由于羅茨鼓風機的泄漏和噪聲問題限制了它的進一步的廣泛的應用。而三葉羅茨風機相對于二葉的鼓風機在這兩方面具有一定的優(yōu)勢。

1?性能分析比較

1.1?基元容積和排量的比較

現(xiàn)在有不少人認為，三葉轉(zhuǎn)子鼓風機由于比二葉轉(zhuǎn)子羅茨鼓風機多了一個葉而簡單的認為在中心距外圓半徑相同的條件下，二葉轉(zhuǎn)子的鼓風機比三葉的排氣量大，這是一種錯誤的觀點。

對于漸開線型的葉輪，由于面積利用系數(shù)和葉輪的頭數(shù)沒有關系，也就是在選用漸開線葉輪的時候，二葉和三葉羅茨風機在主要參數(shù)相同的時候其排量是相同的。

通過上面的論述，在葉型選取適當?shù)臅r候，三葉的比二葉的理論輸氣量更大。所以說文獻?[3-4]?講的三葉是以犧牲了基元單元的容積來降低了它的噪聲，這句話是不恰當?shù)模~的在降低噪聲的同時并沒有降低了它的排量，這正是三葉轉(zhuǎn)子其中之一的優(yōu)勢。

1.2?噪聲及振動大小的比較

羅茨鼓風機在工作過程中，氣體逆流壓縮產(chǎn)生強烈的空氣沖擊動力噪聲，為了減少這種噪聲，在不改變整個有效容積的情況下，減少單個有效容積?V?的體積，從而減少霍而姆共振效應，達到減小噪聲的目的。將二葉型變?yōu)槿~型，從而將有效容積從兩等分變?yōu)槿确?，減少了輸出氣流壓力的脈動，而且排氣腔部分體積通過葉輪間隙回流到進氣腔的氣體流量減少，氣體的擾動減小，氣體的脈動壓力減小，從而使鼓風機的振動減少。壓力脈動是羅茨鼓風機的主要噪聲源，三葉式鼓風機能有效地降低噪聲達?5dB?。

為了進一步減少羅茨鼓風機的噪聲，對于三葉的葉型可以采用扭葉型。這種結(jié)構(gòu)不僅可以進一步擴大鼓風機的基元容積，而且可以進一步減小羅茨鼓風機的噪聲。當羅茨鼓風機的葉輪扭轉(zhuǎn)角為?60?°時，其理論流量為定值，不勻度為零?；另一方面扭葉結(jié)構(gòu)還可以延緩回流過程，降低排氣脈動。由于受到內(nèi)泄漏的影響，其進氣流量總有一些脈動，但要比三葉直葉的要小。扭葉型的羅茨鼓風機的排氣脈動要比直葉型的小一些，三葉羅茨風機的排氣脈動也比二葉的要小，但差別不是太明顯。二葉的轉(zhuǎn)子不可能利用扭葉這種形式，因為如果二葉的采用扭葉的話，其扭轉(zhuǎn)角要取?270?°，在保證葉輪正常嚙合的情況下，這種結(jié)構(gòu)是不可能實現(xiàn)的。而三葉的扭葉轉(zhuǎn)子，只需其包容角不小于?180?°，即可以滿足要求?。

1.3?內(nèi)泄漏的比較

在間隙大小及工作條件相同的情況下，三葉羅茨風機的內(nèi)泄漏流量往往比二葉的小一點?；莘e?V?處于泄漏間隙與進氣口之間，對內(nèi)泄漏流動具有一定的阻隔作用。對二葉鼓風機而言，容積?V?只在微小的角度范圍內(nèi)保持封閉狀態(tài)，阻隔作用不大。三葉鼓風機的基本容積至少有?60?°的封閉旋轉(zhuǎn)過程，阻隔效果顯著一些，可以提高鼓風機的容積效率。采用三葉轉(zhuǎn)子及逆流冷卻的鼓風機，封閉容積內(nèi)的氣體處于吸排氣的中間壓力，這樣通過葉輪頂端及端面的泄漏就不是從排氣壓力直接到吸氣壓力。對三葉扭葉轉(zhuǎn)子，當排氣口呈對角線布置時，結(jié)合扭葉轉(zhuǎn)子逐漸嚙合的特點，使扭葉轉(zhuǎn)子工作時并不象直葉那樣能使基元容積完全與排氣口相通，在與排氣口連通前使基元容積中的氣體能在機殼內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生一定的內(nèi)壓縮，這樣就比二葉轉(zhuǎn)子在同樣條件下的直接泄漏量還要小，容積比能也相應降低?。

1.4?轉(zhuǎn)子力學性能比較

由于三葉葉輪和二葉的在葉型結(jié)構(gòu)上存在的的差異，在一般情況下，三葉轉(zhuǎn)子的力學性能要好于二葉的。在葉輪大小和氣體壓差相同的情況下，三葉轉(zhuǎn)子承受的最大的合力要比二葉轉(zhuǎn)子的小，大概是二葉轉(zhuǎn)子的?80%?。三葉轉(zhuǎn)子本身結(jié)構(gòu)的剛性就比二葉的好，而且在中心距、葉輪半徑和葉輪長度相同，所用材料也相同的情況下，三葉的質(zhì)量要比二葉的稍微輕點。所以三葉轉(zhuǎn)子在保證葉輪和外殼的間隙及葉輪間的間隙方面，更具有優(yōu)勢。

1.5?三葉羅茨風機在汽車上的應用

現(xiàn)在羅茨鼓風機在汽車上的應用也越來越廣泛。圖?5?是機械增壓器的部分剖視圖，可以看出它就是一個小型的羅茨鼓風機。在汽車上所應用的羅茨增壓器要求的增壓不是很大，但轉(zhuǎn)速提高了很多，最高可以達到?20000r/min?，而且要求質(zhì)量輕，體積小，最重要的就是噪聲不能太大。三葉扭葉轉(zhuǎn)子羅茨鼓風機和二葉的相比?由于其噪聲較低，轉(zhuǎn)動也相對的平穩(wěn)，在機械增壓器上獲得了廣泛的應用。

2　結(jié)論

（1）在中心距和外圓半徑相同的情況下，圓弧葉型的三葉羅茨風機比兩葉的排量要大。漸開線葉型羅茨鼓風機的排量和轉(zhuǎn)子的頭數(shù)沒有關系。

（2）三葉羅茨風機的振動和噪聲比二葉的小，在三葉轉(zhuǎn)子上使用的軸承的壽命比在二葉上使用的長?15%?左右。而且三葉轉(zhuǎn)子可以采用扭葉轉(zhuǎn)子來降低其噪聲和振動，二葉轉(zhuǎn)子由于結(jié)構(gòu)上的限制不能采用扭葉結(jié)構(gòu)。

（3）三葉轉(zhuǎn)子的力學性能較好，相比于二葉的可更好地保證葉輪之間及其葉輪和機殼的間隙。

（4）三葉羅茨風機特別是扭葉型的由于噪聲和動平衡性能較好，在汽車機械增壓上的應用越來越多。

隨著機械加工技術的發(fā)展，批量的生產(chǎn)三葉直葉轉(zhuǎn)子已經(jīng)不是難題。扭葉型的轉(zhuǎn)子在數(shù)控機床上加工的效率也越來越高。由于三葉羅茨風機相對于二葉的優(yōu)勢較明顯，其應用會更加的廣泛。

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