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罗茨鼓风机原理与特点

更新时间  2024-01-26 08:55 阅读 136

罗茨式鼓风机,作为气体压缩与输送的卓越机械,以其经久耐用和相对较低的价格,广泛应用于诸多领域,其客户群体也颇为分散。作为罗茨风机的制造商,我们深感有责任将罗茨风机的基础知识进行系统的梳理,以便于客户在使用和维护过程中能够有所参考。因此,从这篇文章开始,我们将开始介绍罗茨鼓风机的基础知识,敬请关注。


风机概述

压缩和输送气体的机械,分为通风机、鼓风机和压缩机等类别(见表1-1)。其中,通风机升压较小,侧重于输送目的;压缩机升压较高,首要作用是压缩;鼓风机的性能介于上述两者之间,与通风机合称风机。另外,鼓风机和压缩机在吸入侧工作的场合,称为抽风机或真空泵。

罗茨式起初只用于正压鼓风,后来发展到真空领域,演化出罗茨真空泵。当进气口处于大气状态时,罗茨鼓风机的排气表压一般为9.8~ 196kPa。作为真空泵,直排大气时真空度可达-9.8~-80kPa;与旋片式或滑阀式前置真空泵配套,作机械增压泵使用时,其极限真空可达5X10 'Pa左右。

直排大气的真空泵与机械增压泵虽然都称罗茨真空泵,但工作特性有很大差异。前者在粗真空范围工作,压差大、压力比小,气体呈粘滞流状态;后者在中、高真空范围工作,压差小、压力比大,含有分子作用原理。罗茨鼓风机与直排大气的罗茨真空泵,虽然名义上有鼓风机与真空泵之分,但都在大气压附近工作,压力特性并无多少差异。通常,罗茨鼓风机可直接作直排大气的真空泵使用,反之亦然。

罗茨风机工作原理

基本原理

罗茨鼓风机是一种双转子压缩机械(见图1- 1),两转子的轴线互相平行。转子由叶轮与轴组合而成,叶轮之间、叶轮与机壳及墙板之间具有微小间隙,以避免相互接触。两转子由原动机通过一对同步齿轮驱动,作方向相反的等速旋转。借助于两叶轮的相互啮合(假定其叶面相互接触),鼓风机进、排气口不直接相通,叶轮与机壳及墙板围成封闭的基元容积,其大小在旋转过程中不发生变化。传统形式下,气体的压缩,是在基元容积与排气口连通的一瞬间,由高压气体向基元容积回流均压而实现的。

预进气原理

预进气压缩方法,主要是为改善鼓风机的回流冲击特性提出来的。在基元容积由进气口向排气口移动的过程中,通过开在机壳或墙板上的导气孔口,向其内部预先导人高压气体,以便在基元容积与排气口连通之前,使其内部压力逐渐与排气口的压力达到平衡(或接近平衡)。与传统的压缩情形相比,导入预进气后,排气口的回流冲击强度大为减弱,鼓风机的气体动力性噪声得以降低。实际应用中,通常从鼓风机的排气口引回-部分气体,作为高压预进气导人机壳。如果将排气口的高温气体冷却之后再导人基元容积,则不仅可以减缓排气口的回流冲击,而且还能降低鼓风机的排气温度,这种降低排气温度的方法称为逆流冷却。

罗茨风机的分类

由于工作方式不同,罗茨鼓风机(真空泵)有单级与双级、于式与湿式之分。

(1)单级与双级。只有一个压缩级的鼓风机(真空泵),称为单级鼓风机(真空泵)。将两台单级鼓风机(真空泵)串联起来,对气体连续进行两次压缩,即为双级鼓风机(真空泵)。

(2)干式与湿式。鼓风机--般作于式输送,真空泵有干式和湿式两种情况。所谓湿式真空泵,就是从泵的进气口向机壳内注人少量的水,通过水分与气体混合,吸收气体压缩过程中产生的热量;同时利用水对机壳内部间隙进行密封,减少气体经过间隙的泄漏。因此,注人的水既称冷却水,又称密封水。

此外,还有下列各种分类方法:

按叶轮头数分,有两叶鼓风机和三叶鼓风机。

按密封型式分,有迷宫密封、涨圈密封、填料密封和机械密封等各种型式的鼓风机。

按冷却方式分,有空冷鼓风机、水冷鼓风机和逆流冷却鼓风机等。

按结构型式分,有立式鼓风机、卧式鼓风机、竖轴式鼓风机、密集成组型风机等。

按传动方式分,有直联鼓风机、带联鼓风机等。

按介质种类分,有空气鼓风机、煤气鼓风机、氢气鼓风机、二氧化硫鼓风机等。

还可按用途分,如立窑鼓风机、气化鼓风机、曝气鼓风机等。

罗茨风机特点

与其他类型的气体压缩机械比较,罗茨鼓风机具有下述特点:

(1)由于是容积式鼓风机,因而具有强制输气特征。在转速-定的条件下,流量也一-定(随压力的变化很小)。即使在小流量区域,也不会像离心式鼓风机那样发生喘振现象,具有比较稳定的工作特性。

(2)作为回转式机械,没有往复运动机构,没有气阀,易损件少,因此使用寿命长,并且动力平衡性好,能以较高的速度运转,不需要重型基础。运转一周有多次吸、排气,相对于活塞式压缩机而言,气流速度比较均匀,不必设置储气罐。

(3)叶轮之间、叶轮与机壳及墙板之间具有间隙,运转时不像螺杆式和滑片式压缩机那样需要注油润滑,因此可以保证输送的气体不含油,也不需要使用气-油分离器等辅助设备。由于存在间隙及没有气阀,输送含粉尘或带液滴的气体时也比较安全。

(4)无内压缩过程,理论上比那些有内压缩过程的鼓风机要多耗压缩功。但除同步齿轮和轴承外,不存在其他的机械摩擦,因此机械效率高。特别是大型罗茨鼓风机,容积效率高,全绝热效率也比较高。

此外,罗茨鼓风机还具有结构简单制造容易、操作方便、维修周期长等优点。其缺点是:①无内压缩过程,绝热效率较低(小机型尤为偏低);②由于间隙的存在,造成气体泄漏,且泄漏流量随升压或压力比增大而增加,因而限制了鼓风机向高压方向的发展;③由于进、排脉动和回流冲击的影响,气体动力性噪声较大。

罗茨风机的应用范围

作为一种典型的气体增压与输送机械,罗茨鼓风机在其特定压力区域内具有广泛的适用特性。其流量通常为0.5~ 800m3 /min,最大可达1400m³/min左右,单级工作压力为-53.3~98kPa。双级串联时,鼓风机正压可达196kPa,真空泵负压可达-80kPa。采用逆流冷却时,单级正压可达156.8kPa,负压可达- 78.4kPa。

就应用而言,罗茨鼓风机大多作空气鼓风机使用,其用途遍布建材、电力、冶炼、化工与石油化工、矿山、港口、轻纺、邮电、食品、造纸、水产养殖和污水处理等许多领域。采用气密性好的密封装置时,也可用来输送空气之外的气体,如氢气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、甲烷、乙炔、煤气等。另外,在医药、食品、化工和石油化工等部门,罗茨鼓风机通常用作各种低压气力输送系统的气源机械。