羅茨式鼓風(fēng)機(jī)，作為氣體壓縮與輸送的卓越機(jī)械，以其經(jīng)久耐用和相對(duì)較低的價(jià)格，廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，其客戶群體也頗為分散。作為羅茨風(fēng)機(jī)的制造商，我們深感有責(zé)任將羅茨風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的梳理，以便于客戶在使用和維護(hù)過(guò)程中能夠有所參考。因此，從這篇文章開(kāi)始，我們將開(kāi)始介紹羅茨鼓風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，敬請(qǐng)關(guān)注。

風(fēng)機(jī)概述

壓縮和輸送氣體的機(jī)械,分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)等類(lèi)別(見(jiàn)表1-1)。其中，通風(fēng)機(jī)升壓較小，側(cè)重于輸送目的;壓縮機(jī)升壓較高,首要作用是壓縮;鼓風(fēng)機(jī)的性能介于上述兩者之間,與通風(fēng)機(jī)合稱風(fēng)機(jī)。另外,鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)在吸入側(cè)工作的場(chǎng)合，稱為抽風(fēng)機(jī)或真空泵。

羅茨式起初只用于正壓鼓風(fēng),后來(lái)發(fā)展到真空領(lǐng)域,演化出羅茨真空泵。當(dāng)進(jìn)氣口處于大氣狀態(tài)時(shí),羅茨鼓風(fēng)機(jī)的排氣表壓一般為9.8~ 196kPa。作為真空泵,直排大氣時(shí)真空度可達(dá)-9.8~-80kPa;與旋片式或滑閥式前置真空泵配套,作機(jī)械增壓泵使用時(shí),其極限真空可達(dá)5X10 'Pa左右。

直排大氣的真空泵與機(jī)械增壓泵雖然都稱羅茨真空泵,但工作特性有很大差異。前者在粗真空范圍工作,壓差大、壓力比小，氣體呈粘滯流狀態(tài);后者在中、高真空范圍工作,壓差小、壓力比大，含有分子作用原理。羅茨鼓風(fēng)機(jī)與直排大氣的羅茨真空泵,雖然名義上有鼓風(fēng)機(jī)與真空泵之分，但都在大氣壓附近工作,壓力特性并無(wú)多少差異。通常,羅茨鼓風(fēng)機(jī)可直接作直排大氣的真空泵使用,反之亦然。

羅茨風(fēng)機(jī)工作原理

基本原理

羅茨鼓風(fēng)機(jī)是一種雙轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)械(見(jiàn)圖1- 1),兩轉(zhuǎn)子的軸線互相平行。轉(zhuǎn)子由葉輪與軸組合而成，葉輪之間、葉輪與機(jī)殼及墻板之間具有微小間隙,以避免相互接觸。兩轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)通過(guò)一對(duì)同步齒輪驅(qū)動(dòng),作方向相反的等速旋轉(zhuǎn)。借助于兩葉輪的相互嚙合(假定其葉面相互接觸),鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)、排氣口不直接相通,葉輪與機(jī)殼及墻板圍成封閉的基元容積,其大小在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不發(fā)生變化。傳統(tǒng)形式下,氣體的壓縮,是在基元容積與排氣口連通的一瞬間,由高壓氣體向基元容積回流均壓而實(shí)現(xiàn)的。

預(yù)進(jìn)氣原理

預(yù)進(jìn)氣壓縮方法,主要是為改善鼓風(fēng)機(jī)的回流沖擊特性提出來(lái)的。在基元容積由進(jìn)氣口向排氣口移動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)開(kāi)在機(jī)殼或墻板上的導(dǎo)氣孔口，向其內(nèi)部預(yù)先導(dǎo)人高壓氣體,以便在基元容積與排氣口連通之前,使其內(nèi)部壓力逐漸與排氣口的壓力達(dá)到平衡(或接近平衡)。與傳統(tǒng)的壓縮情形相比,導(dǎo)入預(yù)進(jìn)氣后,排氣口的回流沖擊強(qiáng)度大為減弱，鼓風(fēng)機(jī)的氣體動(dòng)力性噪聲得以降低。實(shí)際應(yīng)用中,通常從鼓風(fēng)機(jī)的排氣口引回-部分氣體,作為高壓預(yù)進(jìn)氣導(dǎo)人機(jī)殼。如果將排氣口的高溫氣體冷卻之后再導(dǎo)人基元容積,則不僅可以減緩排氣口的回流沖擊,而且還能降低鼓風(fēng)機(jī)的排氣溫度,這種降低排氣溫度的方法稱為逆流冷卻。

羅茨風(fēng)機(jī)的分類(lèi)

由于工作方式不同,羅茨鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)有單級(jí)與雙級(jí)、于式與濕式之分。

(1)單級(jí)與雙級(jí)。只有一個(gè)壓縮級(jí)的鼓風(fēng)機(jī)(真空泵),稱為單級(jí)鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)。將兩臺(tái)單級(jí)鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)串聯(lián)起來(lái),對(duì)氣體連續(xù)進(jìn)行兩次壓縮,即為雙級(jí)鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)。

(2)干式與濕式。鼓風(fēng)機(jī)--般作于式輸送,真空泵有干式和濕式兩種情況。所謂濕式真空泵,就是從泵的進(jìn)氣口向機(jī)殼內(nèi)注人少量的水,通過(guò)水分與氣體混合,吸收氣體壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量;同時(shí)利用水對(duì)機(jī)殼內(nèi)部間隙進(jìn)行密封,減少氣體經(jīng)過(guò)間隙的泄漏。因此,注人的水既稱冷卻水，又稱密封水。

此外,還有下列各種分類(lèi)方法:

按葉輪頭數(shù)分,有兩葉鼓風(fēng)機(jī)和三葉鼓風(fēng)機(jī)。

按密封型式分,有迷宮密封、漲圈密封、填料密封和機(jī)械密封等各種型式的鼓風(fēng)機(jī)。

按冷卻方式分,有空冷鼓風(fēng)機(jī)、水冷鼓風(fēng)機(jī)和逆流冷卻鼓風(fēng)機(jī)等。

按結(jié)構(gòu)型式分，有立式鼓風(fēng)機(jī)、臥式鼓風(fēng)機(jī)、豎軸式鼓風(fēng)機(jī)、密集成組型風(fēng)機(jī)等。

按傳動(dòng)方式分,有直聯(lián)鼓風(fēng)機(jī)、帶聯(lián)鼓風(fēng)機(jī)等。

按介質(zhì)種類(lèi)分,有空氣鼓風(fēng)機(jī)、煤氣鼓風(fēng)機(jī)、氫氣鼓風(fēng)機(jī)、二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)等。

還可按用途分,如立窯鼓風(fēng)機(jī)、氣化鼓風(fēng)機(jī)、曝氣鼓風(fēng)機(jī)等。

羅茨風(fēng)機(jī)特點(diǎn)

與其他類(lèi)型的氣體壓縮機(jī)械比較,羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有下述特點(diǎn):

(1)由于是容積式鼓風(fēng)機(jī),因而具有強(qiáng)制輸氣特征。在轉(zhuǎn)速-定的條件下,流量也一-定(隨壓力的變化很小)。即使在小流量區(qū)域,也不會(huì)像離心式鼓風(fēng)機(jī)那樣發(fā)生喘振現(xiàn)象,具有比較穩(wěn)定的工作特性。

(2)作為回轉(zhuǎn)式機(jī)械,沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),沒(méi)有氣閥,易損件少，因此使用壽命長(zhǎng),并且動(dòng)力平衡性好,能以較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn),不需要重型基礎(chǔ)。運(yùn)轉(zhuǎn)一周有多次吸、排氣,相對(duì)于活塞式壓縮機(jī)而言,氣流速度比較均勻,不必設(shè)置儲(chǔ)氣罐。

(3)葉輪之間、葉輪與機(jī)殼及墻板之間具有間隙,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不像螺桿式和滑片式壓縮機(jī)那樣需要注油潤(rùn)滑,因此可以保證輸送的氣體不含油,也不需要使用氣-油分離器等輔助設(shè)備。由于存在間隙及沒(méi)有氣閥,輸送含粉塵或帶液滴的氣體時(shí)也比較安全。

(4)無(wú)內(nèi)壓縮過(guò)程,理論上比那些有內(nèi)壓縮過(guò)程的鼓風(fēng)機(jī)要多耗壓縮功。但除同步齒輪和軸承外,不存在其他的機(jī)械摩擦,因此機(jī)械效率高。特別是大型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，容積效率高,全絕熱效率也比較高。

此外,羅茨鼓風(fēng)機(jī)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易、操作方便、維修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是:①無(wú)內(nèi)壓縮過(guò)程,絕熱效率較低(小機(jī)型尤為偏低);②由于間隙的存在,造成氣體泄漏,且泄漏流量隨升壓或壓力比增大而增加,因而限制了鼓風(fēng)機(jī)向高壓方向的發(fā)展;③由于進(jìn)、排脈動(dòng)和回流沖擊的影響，氣體動(dòng)力性噪聲較大。

羅茨風(fēng)機(jī)的應(yīng)用范圍

作為一種典型的氣體增壓與輸送機(jī)械,羅茨鼓風(fēng)機(jī)在其特定壓力區(qū)域內(nèi)具有廣泛的適用特性。其流量通常為0.5~ 800m3 /min,最大可達(dá)1400m3/min左右,單級(jí)工作壓力為-53.3~98kPa。雙級(jí)串聯(lián)時(shí),鼓風(fēng)機(jī)正壓可達(dá)196kPa,真空泵負(fù)壓可達(dá)-80kPa。采用逆流冷卻時(shí),單級(jí)正壓可達(dá)156.8kPa,負(fù)壓可達(dá)- 78.4kPa。

就應(yīng)用而言,羅茨鼓風(fēng)機(jī)大多作空氣鼓風(fēng)機(jī)使用,其用途遍布建材、電力、冶煉、化工與石油化工、礦山、港口、輕紡、郵電、食品、造紙、水產(chǎn)養(yǎng)殖和污水處理等許多領(lǐng)域。采用氣密性好的密封裝置時(shí),也可用來(lái)輸送空氣之外的氣體,如氫氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、甲烷、乙炔、煤氣等。另外,在醫(yī)藥、食品、化工和石油化工等部門(mén)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)通常用作各種低壓氣力輸送系統(tǒng)的氣源機(jī)械。