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羅茨風機：三葉羅茨鼓風機轉(zhuǎn)子間隙

時間：22-09-26　　來源:錦工羅茨風機原創(chuàng)

三葉羅茨鼓風機轉(zhuǎn)子間隙：三葉羅茨風機與兩葉羅茨風機性能對比

　　原標題：三葉羅茨風機與兩葉羅茨風機性能對比

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風機、螺桿式風機、回轉(zhuǎn)式鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅(qū)羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。產(chǎn)品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　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：

　　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确郑瑴p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。基元容積 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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三葉羅茨鼓風機轉(zhuǎn)子間隙：三葉羅茨風機轉(zhuǎn)子間隙調(diào)整方法及降低噪音（圖）

　　如何調(diào)整三葉羅茨風機間隙來降低噪音是有一定科學根據(jù)的。因為三葉羅茨風機取決于轉(zhuǎn)子體積的變化，以將原始想法的機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力和動能。與離心式羅茨風機相比，它具有壓頭高、流動阻力小、送風量大等優(yōu)點，但在使用過程中效率低，噪音高。

　　由于風機噪聲大，惡化了勞動條件，污染了職業(yè)環(huán)境，因此在化工廠，特別是中小型化工領域得到了廣泛的應用。因此，人們越來越關注風機的噪聲，探討風機噪聲的產(chǎn)生機理和防治措施。

　　離心風機和軸流風機在這方面的研究越來越完善。本文分析了羅茨風機氣動噪聲的來源及其機理。在綜合運用各種實例的基礎上，提出了降低噪聲的各種途徑，并探討了降低羅茨風機噪聲的基本途徑。

　　三葉羅茨風機發(fā)生噪聲的機理：

　　噪聲源

　　1.羅茨風機

　　2.羅茨風機包含多種噪聲源。

　　3.進排氣口氣動噪聲;

　　4.機械噪聲，如套管、電擊和軸承。

　　5.振動輻射的固體聲音。

　　在局部噪聲中，入口和出口的氣動噪聲(空氣動力噪聲)最強，在機械正常運行的條件下，機械噪聲和電磁噪聲等非必要的〔1〕。根據(jù)羅茨鼓風機產(chǎn)生的噪聲頻譜分析，其特征是低頻寬帶。風扇的氣動噪聲主要由扭轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲兩部分組成。

　　1、扭轉(zhuǎn)噪聲

　　扭轉(zhuǎn)噪聲是由于在工作輪上的車輪周圍的氣體介質(zhì)引起的，通過調(diào)整間隙，從而導致周圍的氣體壓力波動。當空氣流過葉片時，形成葉片的表層，吸力側(cè)的附面層容易加厚，并且有許多渦流。在葉片后緣，壓力邊界的吸力邊界和邊界層構(gòu)成所謂的尾流區(qū)域。在尾流區(qū)域中，氣流的壓力和速度遠低于主流氣流區(qū)域。

　　因此，當任務輪反轉(zhuǎn)彎頭時，葉片出口區(qū)域中的氣流非常不均勻。這種不相等的空氣流周期性地影響周圍介質(zhì)，導致壓力波動形成噪聲。空氣流動越不均勻，噪音就越大。

　　2、渦流噪聲也稱為渦流噪聲或湍流噪聲。這主要是因為當空氣流過葉片時，湍流邊界層和渦流和旋渦被分離。它會導致葉片上的壓力脈動。其產(chǎn)生的原因有4：一是表面的氣流由紊流邊界層構(gòu)成，葉片中的壓力脈動在蝸殼表面、蝸殼的內(nèi)表面和外表面以及一些外觀和噪聲中使用。第二種情況是氣流通過物體，因為渦流將發(fā)生在必要的水平。渦流的離開將形成較大的脈動，第三是流動的湍流導致葉片效應的脈動形成噪聲，第四是由兩個渦流構(gòu)成的噪聲。

　　三葉羅茨風機產(chǎn)生的渦噪聲的原因遠小于邊界層湍流壓力脈動和兩個渦旋輻射的噪聲功率。此外，由于脈沖角產(chǎn)生的噪聲不太清楚，進入流的湍流強度并不特別。可以認為，風扇的渦流噪聲主要是由第二種噪聲引起的，即渦動和渦流離開葉片升力的脈動。

三葉羅茨鼓風機轉(zhuǎn)子間隙：三葉羅茨鼓風機轉(zhuǎn)子間隙調(diào)整

　　三葉羅茨鼓風機是發(fā)電廠除灰系統(tǒng)重要的輔助設備。在電站運行的環(huán)節(jié)上有著重要作用。羅茨風機在檢修中主要工作是徑向間隙及軸向間隙的調(diào)整。徑向間隙靠齒輪的相對位置來確定，軸向間隙主要是靠固定端軸承位置的調(diào)整來確定。在調(diào)整過程中如果間隙不當阻礙整個設備的運轉(zhuǎn)，下面為大家講到的是羅茨鼓風機轉(zhuǎn)子間隙調(diào)整。

　　轉(zhuǎn)子與同步齒輪之間的調(diào)整：羅茨鼓風機主要是同步齒輪需要調(diào)整；各個廠家設定的轉(zhuǎn)子間隙不同，一般在０．２－０．３ｍｍ；方法是一個齒輪固定，一個齒輪松后，通過鬢帽螺母與塞尺檢測至合適的間隙后鎖死即可；同步帶輪調(diào)整完后在復測轉(zhuǎn)子與殼體間隙等。同步齒輪對于轉(zhuǎn)子的定位非常重要，磨損了一定要更換。

　　轉(zhuǎn)子與墻板間隙調(diào)整：定位端軸承座壓板壓死，用調(diào)整墊片調(diào)整間隙，電機端間隙大的話，往前調(diào)整定位端軸承座，軸承座定位螺絲孔出加調(diào)整墊片，調(diào)至合適間隙。電機端間隙小，往后調(diào)整定位端軸承座，反之減少調(diào)整墊片。

　　轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙：退出從動齒輪定位銷，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)成４５度，用塞尺測出合適間隙，上緊齒輪螺絲。檢查轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙，如都達到標準，從新打定位銷即可。一般風機拆卸，齒輪不動的情況下，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙不用調(diào)整。

　　羅茨鼓風機兩葉輪之間、葉輪與墻板之間及葉輪與機殼之間，均需保持一定的間隙，以保證風機的正常運轉(zhuǎn)。如果間隙過大，則被壓縮的氣體通過間隙的回流量增加，影響風機的效率；如果間隙過小，由于熱膨脹可能導致葉輪與機殼或葉輪相互之間產(chǎn)生摩擦碰撞，影響風機的正常工作。