两转子回转压缩机:罗茨鼓风机

1854年，罗茨鼓风机由美国人Roots发明，并于1860年获得，是最早制造的两转子回转压缩机之一。

罗茨鼓风机的主要零部件有转子,同步齿轮、机体、轴承密封件等。

由近乎椭圆形的气缸与两侧的端板包容 成一个空间，气缸两对面分别设置与吸、排气管道相连的吸气孔口与排气孔口。

一对彼此啮合的叶轮由气缸外侧的一对同步齿轮 带动而作方向相反的旋转。

借助于两叶轮的明合，使吸气口与排气口相互隔绝。

在旋转过程中，无内压缩地将气缸容积内的气体 从吸气孔口推到排气孔口，以达到鼓风的目的。

罗茨鼓风机的工作过程如图所示，从图6-39a到图6-39e五个位置，即位置a- 位置e表示具有两叶的叶轮旋转半周的工作 过程; 在另半周中，以同样的顺序重复以上过程。

上叶轮与气缸的假想接触点用x: 和X2 表示,下叶轮与气缸的假想接触点用yi 和yz 表 示。上、下叶轮间的接触点用z 表示。

转子在各位置的工作情况如下: 位置a:气缸内的空间被叶轮分隔为三部分,左面部分与吸气孔口相通其中的气体处于吸 气压力;右面部分与排气孔口相通,其中的气体处于排气压力下; 上叶轮与气缸被工1-工2 所封 闭的容积B。

按上叶轮的旋转方向,可知在此位置之前,接触点工尚不存在,容积B是与吸气 孔口相通的,故在位置a时,容积B中的气体压力仍为吸气压力。

位置b:气缸容积被叶轮分隔为两部分,由于上叶轮右面接触点工2的消失,容积B开始通 过缝隙8 与排气孔口相通此时,由于容积E 中的气体通过缝黎8回流到容积B中,使容积B 中的气体压力由吸气压力突然增加到排气压力,也即在不变的容积B 下提高了气体压力,这 就是等容积压缩过程。

考察此等容积压缩过程时须注意两点首先,认为排气孔口以后的管系 (包括容器)所具有的容积较容积B大得多,因此它与容积B连通、气体向容积B回流时,并不 会使排气背压改变;

其次，容积B中的气体与排气孔口气体的压力均衡过程并非瞬时进行,它 取决于转数n及缝踪8的大小实际上,过程是在短暂时间内发生,就是说,容积B中的气体是 在容积B改变的情况下获得压力提高的。

严格地讲,并非真正的等容积压缩,只不过是由于压 力均衡过程极为短暂,近似地看作等容积压缩过程罢了。

位置c:此时与位置a相同,只不过上、下叶轮位置互换而已。由于下叶轮左面接触点yz刚 从吸气侧闭合,故容积B' 中的气体具有吸气压力。

由于两叶轮上下对称,位置d相当位置b;位置e相当位置c。

所以,由位置c到位置e的过 程与位置a到位置c的过程完全一样。并且,叶轮到位置e时,与位置a完全相同,此时上、下叶 轮各旋转了半周。

从以上工作过程的分析，我们可看出罗茨鼓风机的以下特点:

1) 在罗茨鼓风机中，无内压缩过程。

气体压力并非由于容积缩小而提高，而是借排气 孔口较高压力之气体回流，以提高气缸容腔中的气体压力，即所谓等容积压缩。

它比有内压 缩时要多耗压缩功，故罗茨鼓风机的效率通常比有内压缩的各种鼓风机低;

2) 如果不考虑气体通过间隙的泄漏，可以说罗茨鼓风机是没有余隙容积的，它不存在 由于余隙容积中气体膨胀而造成的气缸几何尺寸利用率的降低;

3) 由于叶轮之间以及叶轮与机体之间实际上是具有一定间隙的，所以除了轴承及同步 齿轮外，罗茨鼓风机不存在其他的摩擦运动，这就使得这种机型具有转速高、基础小、无振 动、寿命长、机械效率高等优点。

同时也不需对气缸进行润滑，不会使所输送的介质含油。 然而，也正是由于叶轮之间以及叶轮与机体之间的间隙，造成气体泄漏，是影响罗茨鼓风机 向高压力、高效率发展的另一障碍;

4) 转子每旋转一周，依次有四个腔室与吸、排气孔口相通，因此吸、排气过程是间断 地、周期性地进行的，造成吸、排气管道中气体压力的脉动。

此外，由于它周期性吸、排气以及瞬时等容积压缩，而形成气流速度与压力的脉动，产 生较大的气体动力噪声，这是罗茨鼓风机的又一缺点。

罗茨鼓风机具有强制输气、结构简单、制造容易、维修方便等优点，故它广泛用于各种 气(体的输送、小高炉、化铁炉及水泥窑鼓风。

近年来，罗茨鼓风机作为压缩空气源，用于粮 食、水泥、粒状化工产品等固体粒输送装置上;在化工流程里，罗茨鼓风机也广泛应用于提 高化学反应速率的“沸腾床”技术中。

一般排气量为0.5~ 250m/min,最大可达1400m'/ min; 单级压力比通常小于1.7,最高可达2.1。