CN101725529B - 罗茨式鼓风机转子对准的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种罗茨式鼓风机转子对准的装置。具有螺旋摆线转子的罗茨式鼓风机以这些转子几何形状固有的角位置展现出倒漏流的变化。利用高分辨率的对准与剩余噪声现象的增强检测的组合来校准单个鼓风机使得所生产的鼓风机中的噪声能够被显著地衰减。由倒漏变化所引起的噪声的固有下限与制造公差、必要间隙以及特定的几何描述有关。总的对准误差(除转子之间的接触以外)产生了三倍于轴转速的特征噪声脉冲频率。恰当的对准抑制了所述问题并且显示出如下脉冲序列：双倍于所述频率，并且是不恰当对准的幅度的大约一半。

Description

罗茨式鼓风机转子对准的方法及装置

技术领域

本发明一般涉及罗茨式鼓风机。更具体地，本发明涉及通过转子的临界对准(critical alignment)来降低罗茨式鼓风机中的噪声。

背景技术

典型的罗茨式鼓风机在壳体内具有两个平行的、等尺寸的、反向旋转的叶片转子(lobed rotor)。所述壳体内部典型地具有两个平行的、交迭的、等尺寸的圆柱形室，转子在其中旋转。每个转子具有与另一个转子的相应叶片交错的两个以上叶片。每个转子在支撑在轴承上的轴上被支承，但是轴和轴承的布置都可以至少部分地与转子和/或壳体成为整体。在现代的实践中，罗茨式鼓风机的转子叶片具有典型地近似为一系列圆弧的螺旋、渐开线或摆线轮廓(在本申请的图中示出的那些叶片是摆线的)，并且由容纳在与转子室分离的隔间内的传动比为1：1的齿轮来驱动。转子轴中的一个一般由诸如电动机的外部动力源来驱动，而另一个由第一个来驱动。进气口和出气口通过沿圆柱形室膛之间的交迭区域去除某些部分的材料来形成。净流(net flow)横向穿过转子轴的平面：泵出的材料绕转子的周边从进口移动到出口，随着交错的叶片从腔的中心朝进气口的移动被引入鼓风机中，打开了孔隙；在气缸中的转子的两个叶片之间的体积的交替的“吞气(gulp)”中绕室被运载，通过从气缸壁提升每个连续的吞气的主叶片而释放到出气口，然后随着每个叶片进入靠近出气口的反向转子的下一个叶间槽而被挤出出气口。

每个转子的叶片的数量可以是任意的；例如，公知有两个、三个和四个叶片的转子。所谓的齿轮泵是使用渐开线叶片形状以允许叶片起具有滚动的面间接触的齿轮的作用的罗茨式鼓风机的变化；所述设计还允许对齿的差动数量进行选择。

在二十世纪早期之前，罗茨式鼓风机的叶片是直线式(限定了表面的直线与各个旋转轴平行)而不是螺旋式的。由于增加的排出体积是不恒定的，因此具有所述叶片的鼓风机在每次旋转的过程中产生了显著的输出波 动。然而，适当成形的直线式叶片之间的倒漏(leakback)(由于压差Δp而从出口侧流回到进口侧)实质上可以是恒定的，达到可以使所有的间隙均匀不变的程度。二十世纪三十年代制造技术的发展包括以合理价格制作齿轮齿以及顺着螺旋路径沿旋转轴前进的压缩机叶片的能力。这带来了具有有效恒定的排出体积而不是分离脉冲的罗茨式鼓风机，例如由Hallet在专利号为2,014,932的美国专利中所公开的。然而，所述鼓风机表现出脉动倒漏，因此净输送流保持不恒定。

发明内容

本发明的一些实施方式通过提供关于叶片特征比先前的螺旋转子设计显著更均匀的倒漏中的脉动来降低罗茨式鼓风机中的脉冲能量以及相关噪声。用于所述均匀性的主要机构是通过在旋转的过程中精确测量和调整相对的角位置来促进的在转子之间的对准上的改进。

根据一个方案的罗茨式鼓风机转子对准的方法，包括：将成对的驱动转子和惰轮转子安装在鼓风机壳体中；将惰轮固定到齿轮侧的惰轮转子轴上；使惰轮相对于壳体固定；以及将伸长杠杆臂连在电动机侧的驱动转子轴上。

所述方法进一步包括：使伸长杠杆臂在交替方向上旋转以将杠杆臂移动到第一和第二行进长度，其中，每个行进长度由在壳体内的驱动转子与惰轮转子的接触来限定；测量杠杆臂在两个行进长度之间的位移；通过将第一基准补偿值加到测量到的位移长度之间的位移值来形成第一位置值；以及将驱动齿轮固定到齿轮侧的驱动转子轴上。

所述方法进一步包括：设定气体流入鼓风机的出气口的速度；使驱动轴以预定速度在顺流的方向上旋转；在流路上的位置处测量流动压力；将测量到的流动压力中的脉冲瞬时幅度和速度与用于幅度的第一通过/中断标准和用于速度的第二通过/中断标准进行比较；以及将通过额定值(passing rating)分配给满足两个标准的鼓风机。

在另一个方案中，提出了一种罗茨式鼓风机对准装置。所述装置包括：角度设置工具基座；鼓风机夹具，其用铰链安装到设置基座上，其中，所述夹具被配置为将鼓风机可松开地接合到设置基座上；惰轮接合组件，其中，惰轮接合组件被配置为在足以允许建立鼓风机惰轮与惰轮接合组件的具 有配置为与其啮合的偏心支承的惰轮接合齿形的部件之间的啮合的范围内旋转，并且其中，惰轮接合齿形相对于所述组件旋转地固定；以及惰轮接合组件旋转锁，其中，旋转锁被配置为至少在惰轮接合齿形与惰轮相啮合的角度夹紧惰轮接合组件的旋转。

所述装置进一步包括：用于鼓风机的电动机侧的驱动轴的角度感应杠杆，其被配置为夹紧到驱动轴上，在夹紧到驱动轴上时实质上垂直于驱动轴的旋转轴延伸；角度感应杠杆位移量规，其被配置为检测并且提供在杠杆的位移的范围内的角度感应杠杆的位移的指示；以及用于角度感应杠杆的锁，其被配置为在位移量规的检测范围内的位置处夹紧所述杠杆。

所述装置进一步包括：电动鼓风机轴驱动器；鼓风机轴驱动器与鼓风机之间的连接器；处于第一压力的测试气体源，其结合到鼓风机出气口上；处于比第一压力低的第二压力的测试气体的目的地(destination)，其结合到鼓风机进气口上，以及气压传感器，其提供与气压形式的输入成比例的电形式的输出，其中，在从测试气体源通过鼓风机到测试气体目的地的流径中，输入到传感器的气压从满足与鼓风机倒漏成比例的气压的位置连接到气压传感器上。所述装置进一步包括：数据获取系统，其被配置为将压力传感器输出变换为作为时间的函数的压力显示，以及用于通过或中断经受处于预定速度的测试气体流并且以预定速度旋转的鼓风机的标准。

在又一个方案中，提出了一种罗茨式鼓风机对准装置。所述装置包括：用于将鼓风机装配到转子根据需要被轴承支撑并且安装在转子壳体内的位置上的工具，室在两端闭合，驱动转子和惰轮转子啮合并且安装到它们的相应的轴上，并且惰轮上紧到适当的位置。

所述装置进一步包括：夹具，其能够使惰轮相对于壳体保持静止；以及角度传感器，其能够测量驱动转子的处于其两个旋转极限的角位置之间的差，所述极限在行进的每一端由固定(immobilized)惰轮转子和可动驱动转子之间的接触来设定并且由角度传感器来量度。所述装置进一步包括与角度传感器兼容的驱动转子夹具，以及用于将驱动齿轮上紧到驱动转子上的工具。

所述装置进一步包括：气体源，其被配置为连在所述鼓风机出气口上，因此存在进口-出口压力差；电动机和连接器，使得驱动转子轴在其法向上旋转从而将气体从进口输送到出口；压力传感器，其放置为在从出气口 到进气口的气体流路内的位置处感知压力变化；显示器，其被配置为呈现作为轴角度和/或时间的函数的压力传感器输出；以及规则，其允许显示器与用于适当操作的至少一个标准进行比较，由此可以估算出在测试中鼓风机的对准精度。

为了可以更好地理解接下来对本发明的详细描述，以及为了可以更好地意识到对本领域的贡献，因此已经相当广泛地概述了本发明的较重要的特征。当然，还有以下将描述的本发明的附加的特征并且其将形成所附的权利要求的主题。

考虑到这样，在详细解释本发明的至少一个实施方式之前，将要理解的是，本发明的应用不限定于下列描述中陈述的或图中示出的结构的细节和部件的布置。本发明可以是其它实施方式，并且可以以各种方式来实践和实现。还将理解的是，在此使用的措辞和术语以及摘要是为了描述而不应视为限制。

同样地，本领域技术人员将意识到的是，本发明所基于的概念可以容易地用作用于实现本发明的若干目的的其它结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是，权利要求应当被视为包括在不背离本发明的精神和范围的情况下的这种等同的结构。

附图说明

图1为完整的罗茨式鼓风机的立体图。

图2为以分解的形式示出了图1中的鼓风机的立体图。

图3、图4和图5为分别示出了为了清晰而转离对准位置的处于零度、三十度和六十度的角位置的一对转子的立体图，并且每个转子上包括的线表示每个位置的转子之间的流间隙(flow gap)的轨迹。

图6为面朝出气口的本发明使用的鼓风机的壳体部件的第一截面图。

图7为面朝进气口的图6的壳体的第二截面图。

图8为根据本发明的对比在不恰当对准与恰当对准的在一次旋转期间的倒漏变化的图表。

图9和图10为在不使轴倾斜分开的情况下的对应于图3和图4的视图的端视图，示出了未对准的转子对。

图11为并入本发明的鼓风机机械对准夹紧装置的第一立体图。

图12为并入本发明的机械对准夹紧装置的第二立体图。

图13为并入本发明的机械对准夹紧装置的分解图。

图14为并入本发明的压力测验夹紧装置的方框图。

图15为概述并入本发明的对准方法的流程图。

具体实施方式

现在将结合附图来描述本发明，其中，相同的附图标记始终指示相同的部分。根据本发明的一个实施方式提供了一种改进的罗茨式鼓风机对准方法及支持其的装置，其中，可以在大量生产的环境中调节罗茨式鼓风机以使在与先前的大量生产的方法和装置进行比较时产生的转子转动的对准相关的噪声产物的水平降低。本发明使得量化、检验、以及可重复性可以克服现有技术固有的可生产限制。

在接下来的讨论中提到的转子，不论是螺旋的或直切(straight-cut)的，截面都是摆线而不是渐开线。这省略了瞬间堵住、压缩然后释放气体容积的趋势，并且因此消除了非本发明的一部分的额外的很好理解的噪声源。

如在此公开的本发明中，与用作用于空气的鼓风机的直线转子相比，螺旋转子的特征是两个不同的现象，即输出率和倒漏率。尤其当与直线转子的脉动输出率特征进行比较时，螺旋转子可以被配置为在旋转周期内提供实质上恒定的输出率。然而，通过螺旋转子的特定尺寸可以使倒漏在另外所期望的螺旋转子中比在直线转子中更加可变。

图1为罗茨式鼓风机10的一个示例的立体图，其中壳体12在第一端以电动机盖14为界，在第二端以齿轮盖16为界。进口18由壳体12的形状和进气口盖20来建立，在该图中进气口盖20隐藏了进气口22。出口24也同样由壳体12的形状和出气口盖26来建立，出气口盖26隐藏了出气口28。

图2为图1中的鼓风机的分解立体图，缺少进气口盖和出气口盖。壳体12包括一对室30。在该图中，如以下详细陈述的，驱动转子32(连接到电动机34上)以及从动(惰轮)转子36可以被视为形成了镜像的螺旋线，被配置为沿连续的线以近侧表面之间的恒定间隙反向旋转。驱动齿轮38和从动齿轮(惰轮)40分别被可调节地结合到相应的转子32和36上。进气口22 和出气口28在该图中可见。剖面A-A-A-A包括与成对的室30的膛轴一致的转子轴46和48。用于旋转部件的轴承，不论是普通轴承、套筒轴承、滚珠轴承、滚针轴承、空气轴承、组合轴承等，以及紧固件和保持器的细节均可以根据实施方式的推力、径向载荷以及位置稳定性的需求来实现。

以下讨论陈述了考虑到倒漏的转子到室的界面以及各个转子之间的界面。在此未陈述可以衰减倒漏引起的噪声的鼓风机设计的方案。

螺旋转子32和36与它们在其中工作的室30之间的界面具有倒漏流动阻力基本上恒定的实质上平坦的第一(电动机)-端42和第二(齿轮)-端44边界，并且，在本发明之前，周壁边界的倒漏流动阻力也是基本上恒定的。两个适当地形成和间隔的并且实质上镜像的螺旋转子32和36之间的界面具有在转子的长度上的随角位置周期性变化的边界。在每次旋转的过程中存在在六个位置处(假定是图中的两个三叶转子)反复出现的展现出最小倒漏的特定角。

图3为示出了远离彼此倾斜的、定向在这些最小倒漏的角位置中的第一个的、在此称为零度角位置的各个转子32、36的立体图50。在所述位置中，在转子32、36的近端处(最靠近观察者；这可以是齿轮端，但是省略了轴)，第一螺旋转子32的第一叶片52与第二螺旋转子36的第一叶间槽54完全接合，并且第一叶片52和槽54与转子轴46、48(图2中所示)的平面A-A成一直线。在所述零度角处，在转子32、36的远端处(电动机端，如果近端是齿轮端)，第二转子36的一部分即第二叶片58，与第一转子32的一部分即第二槽56也在平面A-A中完全接合。沿转子界面连续地，存在具有实质上一致的厚度的弯曲的间隙路径60。通过所述弯曲的间隙路径60的倒漏(如图2所示，当转子平行时)也是实质上均匀的，并且，如所提及的，为最小值。路径60显示为两个转子32、36上的重粗线，在视图被插入的叶片阻断的位置处显示为虚线。

可以观察到，转子32和36之间的间隙60在近端、中间、远端处有效地遵循近似位于转子轴的平面A-A中和界面B-B中的实线，同样如图2中指示，界面B-B是与转子轴平面A-A垂直的平面，并且在转子轴46和48之间是等距离的。因此，除了粗略地从出气口28的质心(centroid)到进气口22的质心、与转子轴的平面A-A垂直并且位于界面B-B内之外，不存在显著的倒漏流方向。流动的范围和流向在此称为自然倒漏(NLB)。NLB可 以量化为间隙宽度62(近似为转子长度)与间隙厚度64(转子之间的间隔，由于在该图中的转子倾斜分开而不易示出)的乘积。

将要理解的是，间隙长度66，即从高压到低压通过的分子的行进距离，对于机械装置即在转子32和36之间是流动阻力中较不重要的因子。间隙横截面的面积在流动阻力中即在罗茨式鼓风机的倒漏中是较重要的。

图4示出了如前所述为了图示的目的而倾斜分开的旋转前进了三十度的图3中的转子32、36。尽管第一叶片52上的转变点(transition point)100仍然完全接近于第二转子36上的对应点100，但是先前居中的第一叶片52的近端已经前进。在转子32和36的中间处，第一槽54与第二叶片58之间以及在第一叶片52与第二槽56之间的对应的转变点102现在正变得脱开，而在第二槽56与第三叶片106之间以及在第二叶片58与第三槽108之间的相应的转变点104处，第二接合正在形成。在远端处，第二叶片58向第三槽108的转变是在其接合结束时在对应点110(重叠)处，是在第二槽56与第三叶片106之间的转变。

在所述角位置中，转子32和36之间的间隙路径112具有最大的范围—该间隙具有从102到104的伸长的位移，在某些实施方式中宽度增加了大约40％，而间隙厚度实质上保持一致。由于出气口与进气口之间的压力可能是恒定的，因此所述较大的宽度导致了较低的流动阻力。所述较低的流动阻力与最大倒漏相关。将观察到的是，尽管在三十度旋转位置处的路径112粗略地保持在界面B-B中，但是，与图3中所示的间隙路径60相比，路径112更大部分地扩张到如图2所示的转子轴46、48的平面A-A外。结果，倒漏流的方向在近至远的方向中具有至少一个轴向的即与出口至进口的方向垂直的分量114。

随着转子继续前进，图5中所示的六十度位置116与图3中的零度位置成镜像关系，通过弯曲的间隙路径118的倒漏再次为最小值。未示出的九十度位置与图4中的三十度位置成镜像关系。在九十度位置中，弯曲的间隙路径与转子轴平面之间的角度是反向的，所以对于由远至近的方向，流的轴向分量与三十度位置的流的轴向分量114是反向的。

为了保持低的功率消耗、噪声和磨损，转子之间的绝对间隙以及每个转子与室的圆柱形壁之间的间隙的存在在所有的操作条件下均是优选的。为了保证这点，至少用于转子和室的材料可以是相同的或显示出可比的 温度膨胀系数(C_T)，以便部件之间的间隙实质上不随温度变化。例如，如图1所示，在对于特定铝合金优选地用于鼓风机10的实施方式中，包括壳体12、端板14、16等的外壳的所有部分可以优选地用所述合金制造并且经受相同的热处理，如果所述处理影响C_T。另外，转子、轴、齿轮以及相关的部件也可以用同一种合金制造或者用另外具有实质上等同的—并且各向同性的—C_T的材料制造。为了引用可以适于转子应用的若干工程塑料中的一种，聚醚醚酮(PEEK)可以被共同实现具有与特定铝合金的C_T近似一致的C_T的产物的材料填满，并且因此可以适于包含在低噪声的鼓风机中。对于包含超高温、腐蚀性液体、研磨悬浮体等的实施方式，对于与输送液体接触的所有元件的材料选择的进一步精细化、热处理、镀膜和表面处理，以及应力去除过程可以是优选的，对于材料选择的进一步精细化可以包括使用同一种材料。

上述公开中所描述的鼓风机装置可以利用现有技术的方法和装置来装配和生效，或者利用至少显著地提高速度的新的方法和装置，可以实现所构造的产品的样本一致性(sample-to-sample consistency)和性能。如图2所示，现有技术的装配方法仅提供了转子叶片32和36之间的间隙的一般范围。然而，已经显示倒漏在整个旋转周期内的相对均匀性显著地降低了噪声。

图6为面朝出气口122的鼓风机室的截面图120。虚线表示典型的位置处的叶片齿棱(lobe tip)。第一虚线124表示仍然端至端最接近室壁126并且提供了相对于室壁126而倒漏的基线范围的叶片齿棱。在该位置中，叶轮齿棱用作保持还未直接与出气口122处的完全加压的空气接触的空气体积的吞气的前缘。

第二线128表示同一个叶片齿棱，使其充分地前进以开始打开减压槽130，随着逐渐增加室壁的穿透深度而进入室中，并且最终切入出气口122侧壁(与图2所示的转子轴平面A-A垂直的周面)，从而出气口122处出现的气压开始被引入吞气中。当叶片齿棱已经前进到第三线134的位置时，吞气向出气口122完全打开。出气口122向吞气的打开通过减压槽130来调停。转子运动的效果限定了以下讨论的图8的压力模式。这实质上应用于减压槽的任意配置，图6所示的那些配置是典型的。

图7为改为面朝进气口172的室的截面图170。虚线174、176和178表示在规则运动180的过程中的叶片齿棱位置。叶片齿棱位置174、176 和178与图6中的位置124、128和134近似相对应，其中，转子32和36之间的倒漏随着角位置而变化。

所述现象在六个旋转角处重复，在转子之间交替，用于具有两个三叶螺旋转子的鼓风机。倒漏流可以被视为从出口基本上直接引向进口，并且因此在最小流处是非轴向的，并且在倒漏流的最大范围处具有图4所示的显著的轴向分量114。

图8为作为时间的函数的端口压力的图表200，对应于作为轴旋转期间的转子角位置的函数的倒漏流。图表200示出了引起间隙宽度不平衡以及因此倒漏的不平衡的上述未对准产生与转速和出口压力直接相关的可测量的噪声产物。未对准如端口压力的第一曲线202所示。端口压力204在角位置上是不恒定的，并且展现出每轴转速三倍的显著峰206。

图8进一步示出了作为角位置的函数的端口压力的第二曲线208，通过根据本发明的改进对准鼓风机来实现。在恰当对准的鼓风机中，标称的端口压力波形210大致比得上未对准的鼓风机的端口压力波形204，但是与图3和图5中最小的倒漏角位置相关的压力峰212的出现速度加倍达到每次旋转出现六次，并且峰212的幅度是显著较低的。所述性能改进的原因是新的方法和装置可以实现对准的可重复性。

诸如曲线202、208的鼓风机性能的表示可以利用模拟压力检测即一个或多个压力传感器来产生，压力传感器输出随输入压力连续变化的电压。多种数字传感器中的任意一种也可以是适当的；所述器件典型地以离散的时间间隔对输入压力采样。也可以对模拟传感器采样，样品为了存储或显示而被处理。随着基于采样的测试，采样率为至少奈奎斯特(Nyquist)速率即最高影响频率(highest frequency of interest)的速度的两倍是有益的。例如，鼓风机轴转速的至少十二倍的速度优选为克服假信号——也就是说，次谐波对实际脉冲频率的遮蔽。显著地高于所述采样率——高两倍、四倍或更多倍——的采样率能够进一步显示出这些非正弦波形的谐波分量包含相当大的能量。

图9为示出了具有对准误差的转子对222、224的轴端图220。各个转子的前面226、228示出为完全啮合；在任意距离处通过转子222、224的平行截面将示出前一个间隙与下一个间隙之间的相类似的关系。可以看到， 接合的叶片230在恰当对准的位置的前方前进，使得前侧间隙232比后侧间隙234小。

图10为对应于图9的图240，表示在旋转六分之一之后的同一个转子对222、224。前述接合的叶片230前进六十度，使得来自相对转子的叶片242现在完全啮合。由于对准误差，前缘间隙244超出了后缘间隙246。通过比较两个图，可以理解的是，这些角位置的极端处的倒漏率不同。倒漏波动的两个范围之间的交替在每次完全旋转的过程中重复三次。对准恰当的话，将改为六个实质上相同的倒漏波动，从而压力变化的偏移范围将较小，同时，如图8中的两个波形202、208所区分的，由变化所产生的噪声的谱含量将包含高俯仰的基波。

因为在较高频率下滤声比较简单，所以不仅通过其降低的幅度——粗略为一半——而且通过其高八度(双频)的音调来容易地使信号进一步静噪。例如，较小的隔音板、较薄的阻尼材料等可以足以衰减较高频率的能量，同时较少的谐波可用于激发共振。因此，双倍于噪声信号源的频率往往改善了静噪。

现有技术的对准方法和装置缺少对转子间布置的精细控制。因此，如图9和图10所示，可能发生交替上紧和松开倒漏间隙在转子32和36之间的角位置上留下充分的不确定性。结果，倒漏在来自一个转子的叶片在另一个转子的叶间槽中被接合时可能是过量的，而在来自另一个转子的叶片处于所述位置时可能是不足的，导致了图8中的三个周期的特征脉动206。这可能如现有技术的方法所对准的那样在组件之间有较大地变化。通过现有技术的方法对准的鼓风机可能具有不可预知的噪声电平，在某些鼓风机中包括显著的低于八倍频的输出电平，而有些鼓风机中没有。利用现有技术的方法的噪声鼓风机或低噪鼓风机的重新加工，包括在先前通过噪声测试之后的重新加工，同样地产生了不可预知的结果。此外，虽然一名工匠可能与另一名工匠相比产生更低噪的单元，但是较成功的工匠可能缺少对过程的真正控制。

如本文所述的噪声源可以通过模拟和实验来识别；本发明限定了一种优选的对准装置和方法从而允许技工而非工匠来产生低噪单元，可预知地这样做，将实质上的静噪强加于实际上任意的噪声单元，并且如果希望确保其噪声电平不会从优选的低电平开始显著地变化则反复地重新加工单元。

本发明的方法和装置设定了驱动转子叶片与惰轮转子叶片之间的叶间隙64的显著提高的均匀性。所述装置提供了长的杠杆臂，适于以增加的分辨率测量叶间隙，同时所述方法允许对每个单元中的公差增加的量化和补偿。所述方法暗含可以使得在诸如轴承滚道位置、转子轮廓等的单个部件上制造公差变紧而不能为零的公理。因此，组件中的残差，虽然小，但是可能累积。不当的方法可能对于一个示例产生了实际上理想的结果，但是对另一个示例产生了欠缺的结果。至少某些可靠的方法可以包括误差校正的重复过程。

图11以第一立体图示出了校准工具300。工具300包括基座302、壳体夹具304、惰轮控制组306，以及驱动齿轮控制组308。

图12以第二立体图示出了图11中的工具300。图12示出了具有轴夹具312的电动机轴的杠杆臂310、偏转度计(deflection gauge)314、第一杠杆臂偏转螺杆316、第二杠杆臂偏转螺杆318，以及杠杆臂偏转螺杆接触蝶片320。

图13以分解图示出了图11和图12中的工具300。为了清晰需要，以下讨论涉及全部三幅图以及图2。

在操作中，用户可以将鼓风机壳体12——之前装配有转子32、36和轴承322、324，以及完全密封和支撑转子的电动机侧盖326，并且第一(驱动)转子齿轮38和第二(惰轮)转子齿轮40安装到它们的各个轴尖328、330(图2所示)上，齿轮38、40未上紧——固定到工具300上。可以通过将壳体12平放到基座302上并且靠着夹紧装置的准备好的基准面进一步移动壳体12，使偏心安装的、不旋转的惰轮夹紧齿轮334与惰轮40接合，并且驱使壳体夹具304锁紧壳体12并且驱动惰轮锁紧杠杆336锁紧惰轮夹紧齿轮334的偏心轴338来执行固定壳体12。

惰轮旋转锁紧杠杆336包括锁紧螺杆部件，锁紧螺杆部件当在交替方向上旋转时螺旋前进和缩回，从而减小和增加轴承孔的通径(pass diameter)，拉紧和释放偏心轴338，轴338通过关闭和打开轴承孔中的减压槽穿过轴承孔。通过惰轮夹紧齿轮334来接合和固定惰轮40。

驱动齿轮38则可以通过利用驱动旋钮340使驱动夹紧齿轮332的偏心轴旋转而与驱动夹紧齿轮332接合，但是驱动夹紧齿轮332能够在一定 范围内自由旋转。在将鼓风机壳体12固定在工具300上之前或之后，用户可以以预定转矩上紧螺杆342从而将惰轮40固定到其轴尖330上。

利用夹紧但是在其轴上足够松从而允许驱动转子32旋转的驱动齿轮38，并且利用通过具有粗略地位于锁紧夹具312的槽346内的杠杆臂偏转螺杆接触蝶片320的锁紧夹具312而连在驱动转子轴344的电动机端上的杠杆臂310，在每次旋转极值时——转子32、36运动几千分之一英寸(几百分之一毫米)，用户可以通过升起和降低杠杆臂310来手动地旋转电动机轴344直到驱动转子32上的叶片接触惰轮转子36上的叶片。随着将振摆量规(runout gauge)或其它可比的工具并入作为偏转度计314，为杠杆臂310选择的长度放大了节径处的实际偏转并且允许对转子32和36之间的配合的精确的、高分辨率的测量。

在某些实施方式中，偏转度计314可以包括计量轴348，计量轴348配置为能够在轴向上自由移动，定向为保持与杠杆臂310上的基准面350接触，与基准面350的运动弧线实质上相切。在其它实施方式中，光或声距离测量器件等可以优选地代替图13至图15所示的振摆量规314。在另外的其他实施方式中，诸如编码器、角度变化检测器或倾斜传感器的直接旋转测量器件可以固定到代替杠杆臂310或在杠杆臂310上的驱动转子轴344上，具有测量器件所获得的分辨率必须足以确保可重复性的限制。这里讨论的平衡假定使用臂310和偏转度计314。缺少以所选角度锁紧转子轴344的设备的实施方式可以提供等同的功能。

臂310可以通过抵靠接触蝶片320设置第一和第二转矩臂偏转螺杆316、318而居中或锁紧在偏转度计314的读数之间的行程中间。驱动齿轮38则可以通过上紧驱动齿轮锁紧螺杆352(图2所示)而锁紧到驱动转子32上，使得各个尖端接触。

上述顺序将转子32、36置于一致并且可重复的第一对准条件下，这可以示出为从进一步的精细化中显著地受益。可以观察到，因为鼓风机在负载过轻(under load)的情况下从单个方向运行，也就是说，出气口处的压力超过了进气口处的压力，所以驱动齿轮38上的一个齿面将力连续地施加到惰轮40的相应的一个齿面上，各个非接触面之间的间隙构成了鞭状物(lash)。此外，可以观察到，将完全啮合的螺旋齿轮上紧到尖端上插入了位移。因此，如上所述使偏转度计314居中导致了操作中的转子32、36的离心关系。可以 进一步观察到，这始终如一地实现了在现有技术的范围内设置的一种可能的对准。

由于使用相同装置的方法的进一步的精细化，转矩臂310被锁紧到的值可以包括预定的基准补偿值。例如，偏转度计314读数上的差为0.050英寸(在某些实施方式中，偏转度计可以在行程的一个极值处设置为零，使得所述值直接读出)，因此中间位置为0.025英寸，可以增加诸如0.015英寸的基准补偿值——也就是说，转矩臂偏转螺杆316、318可以调节0.040英寸而非0.025英寸的量规读数——在上紧驱动齿轮38之前。可以观察到，分辨率能够比本文所指示的精细至少一个数量级的数字振摆量规可以提供足够的精度以确保可重复性。具有两位或三位以上的较大位数的器件同样是可用的，并且在某些实施方式中可能是优选的。

作为另一种方法的精细化，同样利用相同的装置，驱动齿轮38与惰轮40之间的任意的齿轮鞭状物可以通过在适当的旋转方向上对齿轮38、40加预载荷而被设定为零。为了便于建立所述的预载荷，驱动夹紧齿轮332可以通过载荷弹簧356支撑在偏心轴354上，载荷弹簧356可以进一步包括止动销358，并且允许驱动夹紧齿轮332在驱动锁紧杠杆360被接合之前接合具有预定载荷的未固定的驱动齿轮38。

上述装配顺序产生了能够安装到产品中的鼓风机组件，但是未验证所述步骤已经产生了可接受的转子对准。在以上顺序之后执行的测试和验证程序可以确保已经调节为低噪声。

图14以方框图示出了用于倒漏变化的顺序测量的形成工具400，例如，通过将来自出气口44的测试气体402的恒定逆流的选定值施加到进气口22，同时使驱动转子轴344以选定的前进速度旋转，诸如利用连接器404——连接电动机406、转速表408，以及控制器410——在存在倒漏变化的情况下的恒定流在被压力传感器412测量时在气流414中展现出变化的压力。如果在气流414中测量到并且在418中显示的压力瞬时数据416在正常的操作中足以预测到噪音，则所述测试可以不需要调整测试气体的流速。限流器420的设置和鼓风机进口路径44(虚线路径)中的压力传感器422的安装可以在不应用测试气体402的情况下同样地允许显示倒漏变化的差压(进口至出口)通过使驱动轴344以选定轴速旋转来建立。

所述测量可以示出在负载过轻的情况下对应于低噪声并且与均匀的叶片间距物理相关的倒漏变化的合成模式。如图8中的轴旋转的图表所示，所述的低噪声设置的特征进一步在于，在轴旋转的过程中来自所有六个叶间间隔288的实质上均匀的压力瞬态。与此相反，如图9和图10所示以及以上讨论的，在轴旋转的过程中，噪声调节状态每次旋转典型地展现出三种不同瞬态286，和与松开的叶片间隔以及高倒漏流交替的靠近的叶片间隔和低倒漏流物理相关。在陈述中暗含转子在操作期间在任意点都不彼此撞击。

在测试的情况下，过量的倒漏变化和/或一个单元中三个脉冲的波动可以被视为对准缺陷。校正需要释放驱动齿轮38，重新装配所述的对准工具配置，施加如上所述的大于或小于0.015英寸的偏移，并且重新上紧驱动齿轮38。这之后是重复倒漏变化测量。

偏移的比值(specific value)在特定的产品风格或产品类型中可以被确定为鼓风机的特征。这样的初始值确定可以允许对准和验证为鼓风机的风格或类型而制作程序。

在修改补偿样品变化的偏移值中的特定步长的分配(assignment)可以同样地被确定为是有用的。因此，如果以上示例的0.015英寸的偏移将证明不满足某些单元，则程序可以指定例如0.005英寸的步长，将用在应用于所述单元的连续的对准顺序中。偏移值和步长的选择是用户选项。

可以确定偏移读数的具体范围或压力波形的性能特征与特定幅度或未对准的方向相关。利用所述详细的信息，步长和方向可以考虑到测试结果来选择，而不是恒定地增加一步并且重新测试以得到第二个数据点，然后利用所述两个值来估算第三次测试的设置。例如，可以例如通过将每轴转速提供至少零脉冲的角度编码器等传感器用作转速表408，并且通过结合编码器型转速表408在连接器404中提供驱动转子叶片的正方向来实时获知驱动转子32的角度。这可以允许在驱动转子叶片接合的状态与惰轮转子叶片接合的状态之间进行区分(考虑到在另一个转子的叶间槽的对应点处啮合的一个转子叶片的电动机端点为了与最小倒漏相对应的目的而“接合”)。然后，如果压力在驱动叶片这样接合时高，并且在惰轮叶片这样接合时低，则可以推断出驱动转子从其适当位置减速，从而必需的偏移校正为正，也就是说，往往使驱动转子相对于惰轮转子前进。反之亦然。

图15以流程图500的方式呈现了以上程序，也就是说：

从开始502状态开始，将成对的驱动转子和惰轮转子安装在鼓风机壳体中，从而包括单个部件的测量、轴承的安装和预加载，以及其它必要步骤，概述为装配鼓风机芯(blower core)504。这之后，将惰轮固定到齿轮侧的惰轮转子轴上506并且将鼓风机芯和惰轮安装到对准夹紧装置基座上508。接下来，利用用于将齿轮锁紧到基座上的设备来使惰轮相对于壳体固定510。

对于该组程序，将杠杆臂连在电动机侧(驱动转子)轴上512并且通过使杠杆臂在交替方向上旋转从而使杠杆臂移动到第一和第二行进长度来测量和记录臂的范围(即，容许位移)514，其中，通过驱动转子在壳体内与惰轮转子的接触来确定每个行进长度，并且其中，通过诸如振摆量规的传感器来检测臂的运动514。接下来，通过将第一基准补偿值加到测量到的位移长度中间的位移值来形成第一位置值；这可能需要从图表中获得偏移值516并且计算等于中间位置加上基于图表的偏移值的设置值518。在这之后，利用齿轮侧的驱动转子轴，将杠杆臂固定(锁紧)在第一位置(设置)值520并且将驱动齿轮固定到连接杠杆臂的转子上522。这完成了校准的装配部分。此时，鼓风机可以准备添加剩余的部件，诸如气体配件和电动机，并且将会比根据现有过程装配的鼓风机执行得更好。然而，进一步确保最小化噪声产物可以通过确认测试来实现。

继续图15的过程，如果为了上述目的而使用单独的装置，则鼓风机可以从如上所述的对准夹紧装置移动到气流测试仪(flow tester)524。在某些实施方式中，气流测试仪可以包括能够以一定速度设定的流入鼓风机的输出口中的气体源，可以包括用于使驱动轴例如以预定转速在顺流方向上旋转(spinning)(旋转(rotating))的设备526，并且可以例如通过在流径中的一点处测量流动压力来用于脉冲噪声的检测528。所述测量可以利用压力到电压或压力到数字数据的传感器、利用机械的最小读数以及最大读数的量规的压力的直接显示等来检测；检测到的值表示可以量化、存储或为观察而显示的噪声530。鼓风机可能通过或中断用于瞬时脉冲幅度或速度的基于标准的对比测试532；其中，鼓风机实现了通过率，该结果可以被记录540并且所述测试结束542。

在测试标准中断的情况下532，过程可以被重复，首先选择另一个基于图表的值(所述图表可以是物理列表、基于计算机的数据串，或另一种 形式；“指针(pointer)”则可以是铅笔痕迹、地址偏移，或另一种方法)534。如果图表中存在诸如比值的指示：不再有待进行的实验536，则先前的日志记录540和测试结束542可以用拒绝记录来调用。除所述拒绝以外，驱动齿轮可以松开538并且从将测试中的单元重新固定到机械对准夹紧装置上508开始，所述过程重复。这概述了根据本发明的方法对准转子的基本程序，包括可能需要补偿产品变化的重复的调节。

上述程序没有明显地提出以下单元：所述单元的不易于检测到的累计公差或缺陷阻止了实现通过率，而是涉及记录失败。如果值足够大则某些失败的单元可以通过部件替换或拆卸和重新装配来大概地恢复，或者如果值不够大则可以被修补或丢弃。

具有可重复的对准步骤、临界尺寸的直接的物理测量、高分辨率的调节，以及与适当操作直接相关的对准验证测试的主要属性的上述程序允许在最后的对准的过程中待补偿的产品单元中的部件公差增加，从而产品鼓风机可以展现出一致的性能以及噪声减小的期望范围。所述可重复性与现有技术的方法明显不同，现有技术的方法至少缺少对调节设置的精细控制。如果在现有技术的装配程序(即，在调整上缺少精细控制的程序)的背景中执行倒漏变化测试，则倒漏变化测试不能单独地作为可预测的制造低噪声鼓风机的过程的基础。

以上所指示的尺寸适于在尺寸上与微型感光胶片罐(miniature photographic film canister)单独相当并且在普通室温附近使用的转子，由被室内空气的连续引入所典型地限制的工作而引起温度上升。对于热曝晒的尺寸或范围上的显著差别，具体的公差值可以显著地不同，但是可以应用基础的方法。可以以选择出的差压或者在特定的温度范围内执行验证测试，其中，以上预测的大气压和室温程序可能不被充分地精细化。例如，在内燃机应用中，增压器转子中的每一个均可以是一个面包的尺寸量级，并且操作需要验证的温度可以从冰点到几百度适当变化。与此相反，对于低温应用，测试温度可能需要外壳和测试液体的过冷。类似地，对于微米或纳米尺寸的应用，角度传感器和压力传感器可能需要比本文所指示的分辨率更精细的分辨率以确保可重复性。

本文描述的方法和装置在尺寸、应用和材料以及变化的叶片数量的范围内可以应用于鼓风机。虽然提出以说明本发明的所述实施方式使用了 前进六十度的三叶片的、螺旋的摆线转子，但是罗茨式鼓风机风格的范围可以应用所指示的方法。类似地，所指示的方法可以应用于除罗茨式鼓风机以外的设备，其中，精细的机械调节是必需的，机械定位的精细控制是实用的，并且足以展现可行的通过/中断标准的测量过程是可用的。

本发明的许多特征和优点从详细的说明中是明显的，并且，因此，所附的权利要求的意图是覆盖落入本发明的本质的精神和范围内的本发明的所有这些特征和优点。此外，由于无数的改进和变化将容易被本领域技术人员想到，因此不希望将本发明限定到所图示的和所描述的精确的构造和操作，并且，相应地，所有适当的改进和等同物可以诉诸落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种鼓风机对准装置，包括：

角度设置工具基座；

鼓风机夹具，其用铰链安装到所述角度设置工具基座上，其中，所述夹具被配置为将鼓风机可松开地接合到所述角度设置工具基座上，所述鼓风机具有驱动转子和惰轮转子；

惰轮接合组件，其包含具有配置为与鼓风机惰轮啮合的偏心支承的惰轮接合齿形的部件，其中，所述惰轮接合组件被配置为在足以允许建立所述鼓风机惰轮与所述部件之间的啮合的范围内旋转，并且其中，所述部件相对于所述惰轮接合组件旋转地固定；

惰轮接合组件旋转锁，其中，所述旋转锁被配置为至少在所述惰轮接合齿形与所述惰轮相啮合的角度夹紧所述惰轮接合组件的旋转；

用于所述驱动转子的电动机侧的驱动轴的角度感应杠杆，所述角度感应杠杆被配置为夹紧到所述驱动轴上，在夹紧到所述驱动轴上时实质上垂直于所述驱动轴的旋转轴而延伸；

角度感应杠杆位移量规，其被配置为检测并且提供在所述杠杆的位移的范围内的所述角度感应杠杆的位移的指示；以及

用于所述角度感应杠杆的锁，其被配置为在所述位移量规的检测范围内的一个位置处夹紧所述杠杆。

2.根据权利要求1所述的鼓风机对准装置，进一步包括：

驱动齿轮接合组件，其包含具有配置为与鼓风机驱动齿轮啮合的偏心支承的驱动齿轮接合齿形的部件并且连在所述角度设置工具基座上，其中，所述驱动齿轮接合组件被配置为在足以允许建立所述鼓风机驱动齿轮与所述部件之间的啮合的范围内旋转，并且其中，所述部件在一定范围内能够与所述鼓风机驱动齿轮相啮合而自由旋转；

止动件，其被配置为限制驱动齿轮接合齿形相对于所述驱动齿轮接合组件的旋转；

变扭弹簧，其被配置为将旋转预载荷施加到所述驱动齿轮接合齿形上从而用足以至少部分地克服所述鼓风机惰轮与所述鼓风机驱动齿轮之间的鞭状物的力靠着所述鼓风机惰轮来推动所述鼓风机驱动齿轮；

驱动齿轮接合组件旋转锁，其中，所述旋转锁被配置为至少在所述驱动齿轮接合齿形与所述驱动齿轮相啮合并且与所述止动件接合的角度夹紧所述驱动齿轮接合组件的旋转。

3.根据权利要求1所述的鼓风机对准装置，其中，所述惰轮接合组件进一步包括：

惰轮接合组件支架，其被配置为将所述惰轮接合组件连在所述角度设置工具基座上；

轴，其被配置为在所述支架的轴承孔内与所述驱动转子和所述惰轮转子的旋转轴平行旋转；

螺旋齿轮，其与鼓风机的驱动齿轮实质上相同，其偏心地固定在所述轴的第一端上；以及

旋钮，其固定在所述轴的第二端上。

4.根据权利要求3所述的鼓风机对准装置，其中，所述惰轮接合组件旋转锁进一步包括：

减压槽，其设置在轴承孔中，被配置为允许第一直径至少在一点处被减小；以及

锁紧螺杆，其被配置为在所述螺杆旋转时通过至少部分地关闭和打开所述减压槽来拉紧和释放所述轴。

5.根据权利要求1所述的鼓风机对准装置，其中，所述电动机侧的驱动轴角度感应杠杆进一步包括：

臂，其配置为在实质上径向的方向上安装到所述驱动轴上；

夹具，其配置为在选择的旋转方向可释放地将所述角度感应杠杆拉紧到所述驱动轴上；

杆锁紧部件，其可接近所述角度感应杠杆外部的保持部件，其中，所述保持部件被配置为确定所述杆相对于所述鼓风机的固定旋转位置；以及

基准面，其相对于所述臂固定在距所述驱动轴的轴线选择的距离并且实质上在其径向处，其中，随着夹紧到所述驱动轴上的所述角度感应杠杆的旋转，所述基准面沿着旋转路径前进。

6.根据权利要求5所述的鼓风机对准装置，其中所述位移量规被配置为允许在其位置的范围内检测所述基准面。

7.根据权利要求6所述的鼓风机对准装置，其中，所述位移量规进一步包括：

测量量规，其被配置为以预定格式、分辨率、可重复性以及测量的线性来指示位置差；以及

量规固定器，其安装到所述基座上，其中，所述固定器支撑所述量规与所述基准面的所述旋转路径实质上相切的方向。

8.根据权利要求7所述的鼓风机对准装置，进一步包括：

电动鼓风机轴驱动器；

所述鼓风机轴驱动器与所述鼓风机之间的连接器；

处于第一压力的测试气体源，其结合到所述鼓风机的出气口上；

用于比所述第一压力低的第二压力的所述测试气体源的目的地，其结合到鼓风机进气口上；

气压传感器，其包括与气压形式的输入成比例的电形式的输出，其中，所述气压传感器连接到在从所述测试气体源通过所述鼓风机到所述测试气体的目的地的流径中所述气压与鼓风机倒漏成比例的位置处；

数据获取系统，其被配置为将所述气压传感器输出变换为作为时间的函数的压力显示。

9.根据权利要求8所述的鼓风机对准装置，进一步包括：

验证测试装置安装基座；

所述电动鼓风机轴驱动器与所述验证测试装置安装基座之间的连接装置；以及

鼓风机夹具，其安装到所述验证测试装置安装基座上，其中，所述夹具被配置为可释放地将鼓风机接合到所述验证测试装置安装基座上。

10.根据权利要求8所述的鼓风机对准装置，进一步包括：

电动机驱动速度控制器；以及

电动机驱动速度检测器。