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三葉羅茨風(fēng)機與兩葉羅茨風(fēng)機性能優(yōu)劣勢比較

三葉羅茨風(fēng)機與兩葉羅茨風(fēng)機性能優(yōu)劣勢比較

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羅茨鼓風(fēng)機,也稱作魯氏鼓風(fēng)機,是屬于容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機,利用兩個或者三個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)相對運作來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機。

那么三葉羅茨鼓風(fēng)機對比二葉羅茨鼓風(fēng)機的優(yōu)勢在哪呢?

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

(2)三葉轉(zhuǎn)子羅茨鼓風(fēng)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(xué)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)三葉轉(zhuǎn)子羅茨鼓風(fēng)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(yīng)用越來越多。

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那么三葉羅茨風(fēng)機對比二葉羅茨鼓風(fēng)機的性能上有什么區(qū)別呢?

噪聲及振動大小的比較

羅茨鼓風(fēng)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(yīng),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(fēng)機的振動減少。壓力脈動是羅茨鼓風(fēng)機的主要噪聲源,三葉式鼓風(fēng)機能有效地降低噪聲達 5dB 。

為了進一步減少羅茨鼓風(fēng)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(fēng)機的基元容積,而且可以進一步減小羅茨鼓風(fēng)機的噪聲。當羅茨鼓風(fēng)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(fēng)機的排氣脈動要比直葉型的小一些,三葉羅茨風(fēng)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 。

羅茨風(fēng)機工作原理圖

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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機的容積效率。采用三葉轉(zhuǎn)子及逆流冷卻的鼓風(fēng)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(yīng)降低 。

轉(zhuǎn)子力學(xué)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(xué)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。

 

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