CN112443483A - 一种罗茨鼓风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种罗茨鼓风机，其包括：壳体，限定有叶轮腔室；一对轴，包括主动轴和从动轴，分别由所述壳体可旋转地支承；一对叶轮，分别提供在所述一对轴各自的第一端上，并可随对应的所述轴一起转动，所述一对叶轮被容纳在所述叶轮腔室中；彼此啮合的一对同步齿轮，包括设置在所述主动轴上的驱动齿轮和设置在所述从动轴上的从动齿轮；以及用于驱动所述主动轴转动的驱动装置，其中所述同步齿轮和所述驱动单元位于所述叶轮腔室的同一侧。在本发明的罗茨鼓风机中，同步齿轮、轴承等需要使用润滑油的部件布置在叶轮的同一侧，从而相比于传统的罗茨鼓风机显著减小了油封的数量。

Description

一种罗茨鼓风机

技术领域

本发明涉及一种罗茨鼓风机。

背景技术

罗茨鼓风机是一种已广泛应用的容积回转鼓风机，其一般包括：壳体、由壳体可旋转地支承的一对轴(即，主动轴和从动轴)、分别提供在主动轴和从动轴上的一对叶轮/转子、分别设置在主动轴和从动轴的端部处的一对彼此啮合的同步齿轮(即，驱动齿轮和从动齿轮)、以及与主动轴的另一端相连用于驱动主动轴转动的驱动装置。壳体限定有腔室，腔室具有进气口和排气口，叶轮容纳在腔室中。在工作时，驱动装置驱动主动轴转动。驱动齿轮和从动齿轮的啮合带动从动轴与主动轴同步且反向地转动。叶轮随主动轴和从动轴的转动而彼此相对转动，从腔室的进气口带走气体，并将气体输送到的排气口，从而实现对气体的输送。

在原理上，罗茨鼓风机的一对叶轮彼此之间不接触地啮合，并通过严格控制叶轮之间的间隙来实现密封。因此，罗茨鼓风机具有排出的气体不受润滑油污染的优点。在结构上，每个轴均贯穿叶轮腔室，并通过两个轴承支承在壳体上，例如支承在叶轮腔室的两个相对的侧壁上。同步齿轮与驱动装置也分别布置在叶轮腔室的两侧。众所周知，轴承和齿轮在工作时均需使用润滑油。因此，为了实现罗茨鼓风机的上述优点，需要在各轴从叶轮腔室的两个侧壁穿过之处分别设置油封(通常为机械密封)，以避免润滑油等进入叶轮腔室。因此，现有的罗茨鼓风机中使用的油封数量较多(至少四个)，导致潜在的故障和/或泄露的风险大。

现有的罗茨鼓风机还存在叶轮间隙调整困难的问题。在现有的罗茨风机中，叶轮与对应的轴是一体形成的；而同步齿轮与对应的轴之间采用圆锥面过盈配合连接。在安装同步齿轮时，需要保证两个叶轮的啮合部位之间的间隙符合要求。同步齿轮的安装一般采用温差法或液压法。温差法是将齿轮加热，使齿轮内锥孔膨胀，然后将齿轮安装到预定轴向位置。当齿轮冷却后，齿轮与轴形成过盈配合。如要调整叶轮间的间隙，则需拆下齿轮，再将其重新安装到新的轴向位置。液压法是利用注入到同步齿轮与轴的结合面之间的高压液压油使齿轮内锥孔膨胀，然后将齿轮安装到预定轴向位置。液压法能够比温差法更方便地调整齿轮的轴向位置，从而调整叶轮间的间隙。然而液压法需要额外的液压设备。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种罗茨鼓风机，以克服或缓解上述现有技术中的一个或多个不足。

为实现上述目的，本发明提出了一种罗茨鼓风机，其包括：壳体，限定有叶轮腔室；一对轴，包括主动轴和从动轴，分别由所述壳体可旋转地支承；一对叶轮，分别提供在所述一对轴各自的第一端上，并可随对应的所述轴一起转动，所述一对叶轮被容纳在所述叶轮腔室中；彼此啮合的一对同步齿轮，包括设置在所述主动轴上的驱动齿轮和设置在所述从动轴上的从动齿轮；以及用于驱动所述主动轴转动的驱动装置，所述驱动装置与所述主动轴的第二端相联。所述同步齿轮位于所述驱动装置和所述叶轮腔室之间。

在一个例子中，每个所述轴通过两个轴承支承于所述壳体，第一轴承设置在所述叶轮腔室与所述同步齿轮之间，第二轴承设置在所述同步齿轮与所述驱动装置之间，在所述第一轴承与所述叶轮腔室之间设置有油封。

在一个例子中，所述壳体具有分别位于所述叶轮的相对两侧的第一壁和第二壁，所述叶轮腔室限定在所述第一壁与所述第二壁之间，所述一对轴穿过所述第一壁，但不穿过所述第二壁，所述油封设置在所述一对轴穿过所述第一壁的位置，且位于所述第一壁与所述第一轴承之间。

在一个例子中，所述油封为双唇形密封圈。

在一个例子中，至少一个叶轮是与对应的至少一个轴分离的部件，并安装到所述至少一个轴的第一端。

在一个例子中，在所述至少一个叶轮的端侧设置有压板，所述紧固件将所述压板压紧到所述至少一个叶轮，所述压板将所述至少一个叶轮压紧到所述至少一个轴的第一端。

在一个例子中，所述至少一个叶轮与所述至少一个轴之间为间隙配合，并通过紧固件安装到所述至少一个轴的第一端。

在一个例子中，至少一个所述叶轮一体地形成在对应的至少一个轴的第一端。

在一个例子中，至少一个同步齿轮与对应的至少一个轴之间采用键连接。

在一个例子中，至少一个同步齿轮与对应的至少一个轴之间采用过盈配合连接。

在一个例子中，所述壳体还限定有齿轮腔室，所述一对同步齿轮被容纳在所述齿轮腔室内。

在一个例子中，所述壳体包括主体和分别安装在所述主体的相对两侧的第一盖和第二盖，所述主体与所述第一盖限定所述叶轮腔室，所述主体与所述第二盖限定所述齿轮腔室。

在一个例子中，所述驱动装置包括电机，所述电机的转子直接固定到所述主动轴的第二端。

在一个例子中，所述转子与所述主动轴之间为间隙配合，并通过紧固件固定到所述主动轴的所述第二端。

在一个例子中，所述转子通过过盈配合固定到所述主动轴的所述第二端。

在一个例子中，所述驱动装置包括电机，所述电机的转子与所述主动轴为一体地形成。

在一个例子中，其中所述驱动装置包括电机和传动机构，所述电机的输出轴通过所述传动机构连接到所述主动轴的第二端。

在一个例子中，所述主动轴的第二端延伸到所述壳体之外，所述罗茨鼓风机还包括固定在所述壳体外侧的罩体，所述驱动装置至少部分地容纳在所述罩体与所述壳体所限定的空间中。

本发明采用悬臂支撑方式，将叶轮布置在轴的端部，并将同步齿轮、轴承等需要使用润滑油的部件布置在叶轮的同一侧，从而相比于传统的罗茨鼓风机显著减小了油封的数量。本发明采用双唇形密封圈替代机械密封，结构简单，尺寸紧凑，可大幅减少罗茨鼓风机的整体轴向尺寸。本发明将叶轮和对应的轴设置成分离的部件，从而可以直接调整叶轮之间的间隙，简化了间隙调整操作。此外，本发明可以取消电机的轴承，从而简化罗茨鼓风机结构。

附图说明

下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1为根据本发明一实施例的罗茨鼓风机的剖视示意图；

图2为图1的放大图，示出了双唇形密封圈；

图3示出了叶轮与轴之间的连接；以及

图4为根据本发明另一实施例的罗茨鼓风机的剖视示意图；

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其它实施方式中。

如图1所示，根据本发明一实施例的罗茨鼓风机在整体上标识为100，其包括壳体10、由壳体10可旋转地支承的一对轴21和22、分别提供在轴21和22各自的第一端21a和22a上的一对叶轮31和32、以及分别设置在轴21和22上的一对同步齿轮41和42。壳体10限定有叶轮腔室11。叶轮31和32容纳在腔室11中，并可分别随对应的轴21和22一起转动。轴21和22包括主动轴21和从动轴22。同步齿轮41、42彼此啮合，并包括设置在主动轴21上的驱动齿轮41和设置在从动轴22上的从动齿轮42。罗茨鼓风机100还包括用于驱动主动轴21转动的驱动装置50。驱动装置50与主动轴21的第二端21b相联。同步齿轮41、42位于驱动装置50和叶轮腔室11之间。

在工作时，驱动装置50驱动主动轴21转动。设置在主动轴21上的驱动齿轮41随主动轴21一起转动。驱动齿轮41带动与之啮合的从动齿轮42同步且反向地转动。从动轴22随设置在其上的从动齿轮42一起转动。在腔室11内，叶轮31、32分别随主动轴21和从动轴22的转动而彼此相对转动，从腔室11的进气口(未示出)带走气体，并将气体输送到的排气口(未示出)，从而实现气体的输送。

由于两个叶轮31、32分别提供在主动轴21和从动轴22的端部21a、22a，而且驱动装置50和同步齿轮41、42位于相对于叶轮腔室11的同一侧，因此主动轴21和从动轴22并未如现有技术那样贯穿叶轮腔室11。相反地，如图1所示，主动轴21和从动轴22仅从叶轮腔室11的一侧延伸进入叶轮腔室11，它们的第一端21a、第一端22a容纳在叶轮腔室11内，而没有从叶轮腔室11的另一侧穿出。这种构造使得需要使用润滑油的部件，例如同步齿轮、轴承(下面具体说明)等，均位于叶轮腔室的同一侧。因此，仅需在叶轮腔室11的一侧布置油封即可避免润滑油进入其中。相比于现有技术中需要在叶轮腔室的两侧布置油封的情形，本发明显著减少了油封的数量(仅需两个)，因此降低了潜在的故障和/或泄露发生的可能性。

在一个例子中，如图1所示，主动轴21和从动轴22中的每个均通过两个轴承23、24支承于壳体20。两个轴承23、24分别设置在对应的同步齿轮的相对的两侧。如图1所示，第一轴承23设置在叶轮腔室11与对应的同步齿轮41/42之间，第二轴承24设置在对应的同步齿轮41/42与驱动装置50，背向叶轮腔室11的另一侧。在第一轴承23与叶轮腔室11之间设置有油封15。

在一个例子中，如图1所示，壳体10包括位于叶轮31、32的相对两侧的第一壁13和第二壁14，叶轮腔室11限定在第一壁13与第二壁14之间。轴21、22穿过第一壁13进入叶轮腔室11，但不穿过第二壁14。油封15设置在轴21、22穿过第一壁13的位置处，位于第一壁13与第一轴承23之间。而第二壁14由于未被轴21、22穿过因而无需在其与轴之间油封。

根据本发明的一个例子，油封15可以采用双唇形密封圈。下面结合图2，以设置在主动轴21上的油封15为例进行说明。应当理解，设置在从动轴22上的油封的构造和安装方式可以与主动轴上的油封相同。双唇形密封圈的内侧具有两个唇形凸缘151、152。在组装后，这两个唇形凸缘151、152彼此分开，其中一个唇形凸缘151朝向叶轮腔室11的方向，即，朝向压缩气体的方向；而另一唇形凸缘152朝向使用润滑油工作的部件的方向。

在图2示出的例子中，轴21上套设有轴套28。双唇形密封圈15的两个唇形凸缘151、152分别贴合到轴套28的外周表面，从而实现密封。根据本发明的其他实施例，双唇形密封圈15的两个唇形凸缘151、152可以直接贴合到轴21的外周表面，以实现密封。这种双唇形密封圈为接触式密封，在鼓风机运转和停机状态下均能提供良好的密封效果，防止润滑油和气体之间的泄露。而且，相比于机械密封，双唇形密封圈结构简单，尺寸紧凑，可大幅减少罗茨鼓风机的整体轴向尺寸。然而应当理解，根据本发明可以使用任何适合类型的油封。

根据本发明的一个例子，叶轮31、32中的至少一个，优选为两个，可以是与对应的轴21、22分离的部件，并通过装配的方式安装到对应的轴的第一端。下面以叶轮31与主动轴21之间的装配为例进行说明。应当理解，叶轮32与从动轴22之间的装配与叶轮31与主动轴21之间的装配相同。如图3所示，叶轮31的安装孔33与主动轴21之间设置成间隙配合。主动轴21的第一端21a上设置有轴向螺纹孔25。叶轮31通过例如螺栓34的紧固件与轴向螺纹孔25的配合而固定到主动轴21的第一端21a。叶轮31可以直接通过螺栓34固定到主动轴21。优选地，可以在叶轮31的端侧提供一压板35。螺栓34将压板35压紧到叶轮31，并利用压板35将叶轮31压紧到主动轴21的第一端21a。通过轴向压紧力产生摩擦力来传递扭矩，使得叶轮和对应的轴一起转动。

与现有技术中叶轮与轴一体形成并通过调整同步齿轮之间的间隙来调整叶轮之间的间隙的方案不同，本发明的上述构造使得可以直接调整叶轮31和32之间的间隙，从而使得调整操作简单方便，有利于罗茨鼓风机的组装、保养、维修。具体的调整步骤包括：松开螺栓，将对应的叶轮调整到期望的径向位置，然后再锁紧螺栓即可。

在这里，齿轮41、42中的至少一个与对应的轴21、22之间可采用键连接。图1中示出了齿轮41、42分别通过键43、44连接到对应的轴21、22。与现有技术中齿轮通过孔的内圆锥面与对应的轴过盈配合连接的方案相比，采用键连接不仅便于齿轮的安装，而且便于齿轮的维修、更换操作。

然而应当理解，根据本发明，叶轮和/或齿轮均可通过任何适合的方式安装到对应的轴上。例如，至少一个叶轮的安装孔具有内圆锥面，并利用该内圆锥面与对应的轴之间形成过盈配合连接。可替代地，至少一个叶轮可以一体地形成在对应的轴的第一端。至少一个同步齿轮的安装孔也可以设置成具有内圆锥面，并利用该内圆锥面与对应的轴之间形成过盈配合连接。

根据本发明，壳体10还可限定齿轮腔室12，以将同步齿轮41、42容纳在其中。根据一个例子，壳体10可包括主体16、以及分别安装在主体16的相对的两侧的第一盖17和第二盖18。第一盖17和第二盖18可通过任何适合的方式固定安装到主体16。叶轮腔室11被限定在主体16与第一盖17之间，其中主体16形成了叶轮腔室11的第一壁13，而第一盖17形成了叶轮腔室的第二壁14。齿轮腔室12限定在主体16与第二盖18之间。第一轴承23可安装在主体16上，而第二轴承24可安装在第二盖18上。

根据本发明，驱动装置50与同步齿轮41、42布置在叶轮腔室11的同一侧。在一个例子中，驱动装置50配置成与主动轴21的第二端21b相联以驱动主动轴21转动。根据一个例子，如图1所示，驱动装置50可以包括电机51，电机51的转子52可以直接固定到主动轴21的第二端21b。这种构造可以取消电机的轴承，从而进一步简化罗茨鼓风机结构。在一个例子中，转子52(例如其轴上)设置有安装孔54，安装孔54与主动轴21之间形成间隙配合。主动轴21的第二端21b上设置有轴向螺纹孔26。并通过例如螺栓53的紧固件将转子52固定到主动轴21的第二端21b。在一个可替换的例子中，转子52的安装孔54具有内圆锥面，并利用内圆锥面与主动轴21的第二端21b之间形成过盈配合连接。驱动装置50包括电机51，电机51的转子52与主动轴21是一体形成的。

图4示出了根据本发明另一实施例的罗茨鼓风机100’，其与前面描述的罗茨鼓风机100的区别仅在于驱动装置60包括电机61和传动机构65，其中电机61的输出轴62经由传动机构65连接到主动轴21的第二端21b。传动机构65例如可以是带传动机构，如图4所示，其包括固定安装到电机输出轴62上的第一带轮66、固定安装到主动轴第二端21b上的第二带轮67、以及张紧在第一带轮66和第二带轮67上的环形带68。在可替代的例子中，传动机构65可以是齿轮传动机构。应当理解，根据本发明的传动机构65可包括不同类型的传动装置的组合。

在一个例子中，主动轴21的第二端21b延伸到壳体10(例如第二盖18)之外，而从动轴22可以不延伸出壳体10。在一个例子中，在壳体10之外可设置有另外的罩体19。罩体19可通过任何适合的方式固定安装到壳体，例如壳体的第二盖18。驱动装置50可至少部分地容纳在罩体19与壳体10所限定的空间55中，例如如图1所示。然而，应当理解，驱动装置50也可以部分地容纳在罩体19与壳体10所限定的空间中。例如，可以设置罩体以容纳图4中驱动装置50的传动机构65。替代地，可以设置罩体以容纳图4中的整个驱动装置50。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (18)

1.一种罗茨鼓风机，其特征在于，包括：

壳体，限定有叶轮腔室；

一对轴，包括主动轴和从动轴，分别由所述壳体可旋转地支承；

一对叶轮，分别提供在所述一对轴各自的第一端上，并可随对应的所述轴一起转动，所述一对叶轮被容纳在所述叶轮腔室中；

彼此啮合的一对同步齿轮，包括设置在所述主动轴上的驱动齿轮和设置在所述从动轴上的从动齿轮；以及

用于驱动所述主动轴转动的驱动装置，所述驱动装置与所述主动轴的第二端相联；

其中所述同步齿轮位于所述驱动装置和所述叶轮腔室之间。

2.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中每个所述轴通过两个轴承支承于所述壳体，第一轴承设置在所述叶轮腔室与所述同步齿轮之间，第二轴承设置在所述同步齿轮与所述驱动装置之间，在所述第一轴承与所述叶轮腔室之间设置有油封。

3.根据权利要求2所述的罗茨鼓风机，其中所述壳体具有分别位于所述叶轮的相对两侧的第一壁和第二壁，所述叶轮腔室限定在所述第一壁与所述第二壁之间，所述一对轴穿过所述第一壁，但不穿过所述第二壁，所述油封设置在所述一对轴穿过所述第一壁的位置，且位于所述第一壁与所述第一轴承之间。

4.根据权利要求2或3所述的罗茨鼓风机，其中所述油封为双唇形密封圈。

5.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中至少一个叶轮是与对应的至少一个轴分离的部件，并安装到所述至少一个轴的第一端。

6.根据权利要求5所述的罗茨鼓风机，其中所述至少一个叶轮与所述至少一个轴之间为间隙配合，并通过紧固件安装到所述至少一个轴的第一端。

7.根据权利要求6所述的罗茨鼓风机，其中在所述至少一个叶轮的端侧设置有压板，所述紧固件将所述压板压紧到所述至少一个叶轮，所述压板将所述至少一个叶轮压紧到所述至少一个轴的第一端。

8.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中至少一个所述叶轮一体地形成在对应的至少一个轴的第一端。

9.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中至少一个同步齿轮与对应的至少一个轴之间采用键连接。

10.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中至少一个同步齿轮与对应的至少一个轴之间采用过盈配合连接。

11.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中所述壳体还限定有齿轮腔室，所述一对同步齿轮被容纳在所述齿轮腔室内。

12.根据权利要求11所述的罗茨鼓风机，其中所述壳体包括主体和分别安装在所述主体的相对两侧的第一盖和第二盖，所述主体与所述第一盖限定所述叶轮腔室，所述主体与所述第二盖限定所述齿轮腔室。

13.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中所述驱动装置包括电机，所述电机的转子直接固定到所述主动轴的所述第二端。

14.根据权利要求13所述的罗茨鼓风机，其中所述转子与所述主动轴之间为间隙配合，并通过紧固件固定到所述主动轴的所述第二端。

15.根据权利要求13所述的罗茨鼓风机，其中所述转子通过过盈配合固定到所述主动轴的所述第二端。

16.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中所述驱动装置包括电机，所述电机的转子与所述主动轴为一体地形成。

17.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中所述驱动装置包括电机和传动机构，所述电机的输出轴通过所述传动机构连接到所述主动轴的所述第二端。

18.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机，其中所述主动轴的所述第二端延伸到所述壳体之外，所述罗茨鼓风机还包括固定在所述壳体外侧的罩体，所述驱动装置至少部分地容纳在所述罩体与所述壳体所限定的空间中。

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