羅茨式鼓風(fēng)機，作為氣體壓縮與輸送的卓越機械，以其經(jīng)久耐用和相對較低的價(jià)格，廣泛應用于諸多領(lǐng)域，其客戶(hù)群體也頗為分散。作為羅茨風(fēng)機的制造商，我們深感有責任將羅茨風(fēng)機的基礎知識進(jìn)行系統的梳理，以便于客戶(hù)在使用和維護過(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)機的基礎知識，敬請關(guān)注。

風(fēng)機概述

壓縮和輸送氣體的機械,分為通風(fēng)機、鼓風(fēng)機和壓縮機等類(lèi)別(見(jiàn)表1-1)。其中，通風(fēng)機升壓較小，側重于輸送目的;壓縮機升壓較高,首要作用是壓縮;鼓風(fēng)機的性能介于上述兩者之間,與通風(fēng)機合稱(chēng)風(fēng)機。另外,鼓風(fēng)機和壓縮機在吸入側工作的場(chǎng)合，稱(chēng)為抽風(fēng)機或真空泵。

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。當進(jìn)氣口處于大氣狀態(tài)時(shí),羅茨鼓風(fēng)機的排氣表壓一般為9.8~ 196kPa。作為真空泵,直排大氣時(shí)真空度可達-9.8~-80kPa;與旋片式或滑閥式前置真空泵配套,作機械增壓泵使用時(shí),其極限真空可達5X10 'Pa左右。

直排大氣的真空泵與機械增壓泵雖然都稱(chēng)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)機與直排大氣的羅茨真空泵,雖然名義上有鼓風(fēng)機與真空泵之分，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)機可直接作直排大氣的真空泵使用,反之亦然。

羅茨風(fēng)機工作原理

基本原理

羅茨鼓風(fēng)機是一種雙轉子壓縮機械(見(jiàn)圖1- 1),兩轉子的軸線(xiàn)互相平行。轉子由葉輪與軸組合而成，葉輪之間、葉輪與機殼及墻板之間具有微小間隙,以避免相互接觸。兩轉子由原動(dòng)機通過(guò)一對同步齒輪驅動(dòng),作方向相反的等速旋轉。借助于兩葉輪的相互嚙合(假定其葉面相互接觸),鼓風(fēng)機進(jìn)、排氣口不直接相通,葉輪與機殼及墻板圍成封閉的基元容積,其大小在旋轉過(guò)程中不發(fā)生變化。傳統形式下,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)現的。

預進(jìn)氣原理

預進(jìn)氣壓縮方法,主要是為改善鼓風(fēng)機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)在機殼或墻板上的導氣孔口，向其內部預先導人高壓氣體,以便在基元容積與排氣口連通之前,使其內部壓力逐漸與排氣口的壓力達到平衡(或接近平衡)。與傳統的壓縮情形相比,導入預進(jìn)氣后,排氣口的回流沖擊強度大為減弱，鼓風(fēng)機的氣體動(dòng)力性噪聲得以降低。實(shí)際應用中,通常從鼓風(fēng)機的排氣口引回-部分氣體,作為高壓預進(jìn)氣導人機殼。如果將排氣口的高溫氣體冷卻之后再導人基元容積,則不僅可以減緩排氣口的回流沖擊,而且還能降低鼓風(fēng)機的排氣溫度,這種降低排氣溫度的方法稱(chēng)為逆流冷卻。

羅茨風(fēng)機的分類(lèi)

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

(1)單級與雙級。只有一個(gè)壓縮級的鼓風(fēng)機(真空泵),稱(chēng)為單級鼓風(fēng)機(真空泵)。將兩臺單級鼓風(fēng)機(真空泵)串聯(lián)起來(lái),對氣體連續進(jìn)行兩次壓縮,即為雙級鼓風(fēng)機(真空泵)。

(2)干式與濕式。鼓風(fēng)機--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)氣口向機殼內注人少量的水,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)利用水對機殼內部間隙進(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(chēng)冷卻水，又稱(chēng)密封水。

此外,還有下列各種分類(lèi)方法:

按葉輪頭數分,有兩葉鼓風(fēng)機和三葉鼓風(fēng)機。

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

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

按結構型式分，有立式鼓風(fēng)機、臥式鼓風(fēng)機、豎軸式鼓風(fēng)機、密集成組型風(fēng)機等。

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

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

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

羅茨風(fēng)機特點(diǎn)

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

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

(2)作為回轉式機械,沒(méi)有往復運動(dòng)機構,沒(méi)有氣閥,易損件少，因此使用壽命長(cháng),并且動(dòng)力平衡性好,能以較高的速度運轉,不需要重型基礎。運轉一周有多次吸、排氣,相對于活塞式壓縮機而言,氣流速度比較均勻,不必設置儲氣罐。

(3)葉輪之間、葉輪與機殼及墻板之間具有間隙,運轉時(shí)不像螺桿式和滑片式壓縮機那樣需要注油潤滑,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)內壓縮過(guò)程,理論上比那些有內壓縮過(guò)程的鼓風(fēng)機要多耗壓縮功。但除同步齒輪和軸承外,不存在其他的機械摩擦,因此機械效率高。特別是大型羅茨鼓風(fēng)機，容積效率高,全絕熱效率也比較高。

此外,羅茨鼓風(fēng)機還具有結構簡(jiǎn)單制造容易、操作方便、維修周期長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是:①無(wú)內壓縮過(guò)程,絕熱效率較低(小機型尤為偏低);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)機的應用范圍

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

就應用而言,羅茨鼓風(fēng)機大多作空氣鼓風(fēng)機使用,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,在醫藥、食品、化工和石油化工等部門(mén)，羅茨鼓風(fēng)機通常用作各種低壓氣力輸送系統的氣源機械。