RE150 型扭叶罗茨鼓风机的研究

１　引言

　　由于罗茨鼓风机周期性地吸、排气以及瞬时等容压缩而形成的气流速度与压力脉动 , 从而产生了很大的气体动力噪声和振动辐射噪声。据实测D250型罗茨鼓风机得知 , 其进气口噪声为128dB(A),排气口噪声达129dB(A), 在风机种类中被称之为“声老虎”。虽然在罗茨鼓风机噪声治理中,采用了对其传声途径的消声、隔声、隔振等措施,但效果仍不理想,许多单位对罗茨鼓风机噪声污染治理时的技改费用甚至超过了其购置费用,而且还影响了正常投产使用。因此,罗茨鼓风机的节能工作及噪声污染治理已提到了非常重要的议事日程。
　　用扭叶转子代替直叶转子用于罗茨鼓风机的低噪声结构设计,虽然在多年前就已经提出,但扭叶转子在传统数控刨床上无法加工。随着数控机床及加工技术的发展,扭叶转子的加工已成为可能[1,2]。
　　本文概述了扭叶罗茨鼓风机样机的主要技术参数及样机检测的测试数据 ; 认为扭叶罗茨鼓风机比传统直叶罗茨鼓风机在节能、降噪等性能方面均有一定的优势 , 并对扭叶罗茨鼓风的扭叶转子加工工艺进行了探讨。

２　扭叶罗茨鼓风机的设计及样机的研制
　　在研制扭叶罗茨鼓风机样机时,为了今后样机性能检测对比的方便,样机采用国内风机行业RE150型三叶直叶罗茨鼓风机的主参数。扭叶罗茨鼓风机主参数:理论流量49m3/min , 额定升压:50kPa,额定转速:1350r/min , 配套电机功率:55kW。
　　 扭叶罗茨鼓风机转子参照的是 RE150 型转子外形尺寸:
　　 转子直径 360mm; 转子长度360mm; 中心距240mm; 扭叶转角60°( 左、右旋各一件 )。
　　 扭叶罗茨鼓风机转子的端面型线采用了圆弧—圆弧包络型线 , 该型线提高了转子的面积利用系数, 从而也提高了风机的容积效率, 还降低了能耗, 右旋扭叶转子见图1。扭叶罗茨鼓风机在机壳进、排气口的布置上采取了与螺杆式压缩机相似的布置方式, 这种结构布置的最大特点就是避免了传统直叶罗茨鼓风机上呈对称布置的吸、排气口,它使基元容积的气体直接与排气口相通; 在直叶罗茨鼓风机中, 气体压力并非由于容积缩小而提高,而是借排气口气体较高的压力回流来提高气缸容腔中的气体压力的。而这种扭叶罗茨鼓风机吸、排气口呈对角线布置以及结合扭叶转子逐渐啮合的特点 , 使扭叶转子工作时并不象直叶那样能使基元容积完全与排气口相通。这样在与排气口连通之前 , 使基元容积中的气体能在机壳内转子旋转时产生一定的内压缩。

　　　　　　　　　　　　　　图 1 　扭叶罗茨鼓风机右旋转子

　　为了使排气压力脉动峰值平缓,扭叶罗茨鼓风机在机壳结构设计时,在机壳上采用了内回流槽及预进气结构,以减小高压气体的回流强度,可明显降低噪声;　还增加了散热筋板,并扩大了润滑、冷却油箱容积,取消了循环水冷却装置，从而也节约了水资源。扭叶罗茨鼓风机采用模块化设计,能迅速实现立、卧式机座转换。装配图及零件图采用参数化绘图 , 这有利于产品系列化及变型设计。扭叶低噪声节能罗茨鼓风机在外观设计上改变了传统造型,具有现代工业设计风格(见图 2) 。