CN2301559Y - 一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮 - Google Patents

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Abstract

本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮,揭示罗茨鼓风机和泵采用多叶型叶轮,并使逆流装置满足γ1≥α－β1+ε1和γ2≥α－β1+ε2关系,能够隔绝逆流进气与高压排气和低压进气的干扰,显著强化降噪与冷却效果。

Description

一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮
本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮涉及旋转活塞泵，具体地说是一种带逆流装置并采用多叶型叶轮的罗茨鼓风机和泵的叶轮。
现有罗茨鼓风机和泵压气部分的结构及运行简图如图1所示，包含有一对平行轴1，每根平行轴1上装有一个两叶型叶轮4，利用装于轴端的同步齿轮，使两叶轮4相互啮合作反向旋转。两平行轴1与叶轮4装于机壳3内，机壳3两侧设有机壳进气口2和机壳排气口7。当叶轮4在机壳3中旋转时，叶轮4的下端叶轮顶部17，叶轮顶部17的右尖点为Q，当Q点正位于机壳工作面终点T的部位时，被叶轮4与机壳3封闭的容积V，其压力为进气压力P1。一旦Q偏离T而出现缝隙时，机壳排气口7的高压气体以压力P2，经QT缝隙冲入容积V而进行压缩，并对叶轮4产生回流冲击，排气流因周期性脉动而带来较大的噪声和振动。随着生产发展的需要，排气压力P2日益增高，不仅使噪声影响更为严重，而且高压排气的气温也大为升高，并严重威胁罗茨鼓风机和泵的正常运转和工作寿命，从而成为国内外长期未能解决的难题。
七十年代以来，从改进机体结构以降低机体流体动力噪声入手，人们进行了大量的探索，其主要措施就是试图在QT缝隙出现前，将部分高压排气事先导入容积V进行预升压，使V的压力P′与P2之差压ΔP′尽量缩小，以减少回流冲击和噪声。
七十年代中期，美国德莱赛(DRESSER)公司推出了带有韦氏结构(Whispair)的罗茨韦氏风机，即世界首例采用逆流升压降噪措施的系列产品。同时还推出了排气直通大气的罗茨韦氏真空泵，其逆流进气孔道直接与大气连通，利用冷空气对真空泵负压的差压，直接进入V以产生逆流升压降噪和逆流冷却的双重功效。但由于叶轮4为两叶型，逆流进气孔道离排气口很近，故一旦逆流进气孔道被打开，很快就因QT缝隙的出现，使逆流气体受到高压排气的回流干扰，而无法充分发挥其降噪和冷却的效能。为此本申请人和设计人于95年12月，向中国专利局提出了实用新型专利申请，申请号：95235177.3，名称：带有逆流装置的罗茨鼓风机、真空泵新结构。其目的针对二叶型罗茨鼓风机和泵压气部分的逆流进气孔道距排气口过近的缺点，利用二叶宽叶尖型叶轮型线，将逆流进气孔道内移，可延长逆流升压和逆流冷却的过程以改善降噪和冷却的效能，但仍无法彻底消除高压排气对逆流进气的干扰。
八十年代初，日本宇野泽组铁工所推出了ARJ型罗茨鼓风机和泵完整的系列，利用三叶型叶轮并采用前述的逆流装置，使逆流进孔道可内移30°，从而改善了逆流效果，但因该公司采用的叶轮型线为常用的三叶圆弧型线，故也不能消除高压排气对逆流进气的消极影响。
本实用新型的目的就在于克服上述现有技术的不足，公开一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，使逆流进气与高压排气隔绝，从而可以显著地强化降噪与冷却效果。
本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，对于罗茨鼓风机和泵压气部分和逆流供给装置，实现本实用新型目的的技术措施是：逆流供给装置通过逆流进气管向机壳内输气的逆流进气孔道是设置在机壳上，机壳进气口的机壳工作面始点S对轴心O的连线与逆流进气孔道的上端点U对轴心O的连线间夹角为γ1，机壳排气口的机壳工作面终点T对轴心O的连线与逆流进气孔道的下端点W对轴心O的连线间夹角为γ2，进气端封闭角为ε1，排气端封闭角为ε2，多叶型叶轮的叶轮顶部的顶宽为B1，B1所对中心角为β1，所述各角同时满足关系γ1≥α-β1+ε1    (1)和γ2≥α-β1+ε2    (2)的条件，其中α为多叶型叶轮两相邻叶片间中心角。
参见图2、图3和图4，位于叶轮4叶片顶部6的尖点M与机壳3逆流进气孔道10上端点U重合，即处于逆流进气刚要通过MU缝隙冲入容积V1进行预升压的临界位置上，这时叶轮顶部5之P点与机壳3的工作面始点S所形成的中心角称进气端封闭角ε1，即ε1＝∠SOP，如P点在S点之左，则存在PS缝隙，故进气端封闭角ε1定为负值。从美国德莱赛(DRESSER)公司DVJ型韦氏真空泵实物上发现：ε1达-15°上下，故推荐ε1＝0～-10°为宜。机壳3之工作面始点S与逆流进气孔道10上端点U的中心角为γ1，令叶轮上端顶部5的顶宽为B1，叶轮直径为D，则B1所对应的中心角β1＝2、arcsin(B1/D)。要保证逆流进气与机壳进气口2的低压进气不产生干扰，则应满足：
γ1≥α-β1+ε1    (1)的条件。
同理，在图4中，位于叶轮叶片顶部6的尖点N，与机壳3的逆流进气孔道10下端点W重合，即处于逆流进气即将完成，而又不与机壳排气口7的高压排气相互干扰的临界位置上。这时叶轮顶部17的Q点与机壳工作面终点T所形成的中心角称排气端封闭角ε2＝∠TOQ，如Q点在T点之左，即存在QT缝隙，故排气端封闭角ε2定为负值，故也推荐ε2＝0～-10°。令逆流进气孔道10下端点W与机壳工作面终点T的中心角为γ2。要保证逆流进气与机壳排气口7的高压排气不产生干扰，则应满足γ2≥α-β1+ε2  (2)的条件。
设机壳工作面始点S对叶轮4垂直轴线之中心夹角为δ1，机壳工作面终点T对叶轮4垂直轴线之中心夹角为δ2。通常δ1和δ2均在10°左右。设逆流进气孔道10宽UW对应的中心角为μ，通常μ在20°上下，则机壳工作面中心展角θ＝180°+δ1+δ2如       θ≥γ1+μ+γ2    (3)则从结构上确实能够保证条件式(1)、(2)的同时实现，从而真正做到逆流进气与机壳进气口2的低压进气和机壳排气口7的高压排气相互隔绝而互不干扰，实现了本实用新型目的。
下面结合附图对本实用新型及其实施例做进一步说明。
图1为现有罗茨鼓风机和泵结构及运行简图示意图；
图2为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮一个实施例的结构示意图(只展示了右半部，左半部与右半部对称，以下同)；
图3为图2实施例进气部分运行结构示意图；
图4为图2实施例排气部分运行结构示意图；
图5为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮工作流程较佳实施例示意图；
图6为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮工作流程较佳实施例示意图；
图7为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮较佳实施例叶轮顶部带有迷宫槽结构示意图。
作为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮的实施例，结构示意如图2、图3、图4和图7所示，本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮对于罗茨鼓风机和泵压气部分和逆流供给装置，逆流供给装置8通过逆流进气管9向机壳3内输气的逆流进气孔道1O是设置在机壳3上，机壳进气口2的机壳工作面始点S对轴心O的连线与逆流进气孔道10的上端点U对轴心O的连线间夹角为γ1，机壳排气口7的机壳工作面终点T对轴心O的连线与逆流进气孔道10的下端点W对轴心O的连线间夹角为γ2，进气端封闭角为ε1，排气端封闭角为ε2，多叶型叶轮4的叶轮顶部5的顶宽为B1，B1所对中心角为β1，所述各角同时满足关系
  γ1≥α-β1+ε1    (1)和  γ2≥α-β1+ε2    (2)的条件，其中α为多叶型叶轮4两相邻叶片间中心角。
作为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮的实施例，多叶型叶轮4叶片数n若为3、4、5或更多，则两相邻叶片间中心角α就应为120°、90°、72°或360°/n。当多叶型叶轮4为三叶型，即多叶型叶轮4叶片数n为3时，参见图3和图4，这时γ1＝γ2＝90°，叶片同中心角α＝120°，即使取进、排气端封闭角ε1＝ε2＝-10°，则必保证叶轮4的叶轮顶部5的顶宽B1所对中心角β1为15°～25°，这种较宽的叶片顶宽B1的三叶型线，能够同时满足前述条件式(1)、(2)和(3)，实现逆流进气与机壳进气口2的低压进气和机壳排气口7的高压排气相互隔绝而互不干扰的要求，同时，这种叶轮4型线是容易获得。当叶轮4叶片数n＝4时，参见图3和图4，θ＝200°，令逆流进气孔道10中心角μ＝20°，则γ1＝γ2＝90°即可全面保证前述条件式(1)和(2)的要求，并在结构上得以实现。故对四叶及四叶以上的多叶型叶轮4可以采用B1＝0的无叶片顶部宽度的叶轮型线。
考虑到本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮罗茨鼓风机和泵压气部分15的叶轮4采用了较大的叶轮顶部顶宽B1，对高压下减少径向泄漏、提高运行效率极为有利。特别是当工作中进气和逆流进气中含有较严重的微小尘粒时，由于B1较宽，对抗拒尘粒对叶轮顶部5因磨透而丧失工作能力的事故起到极大的保护作用，作为一种更佳实施例，如图7所示，最好是在多叶型叶轮4全部叶轮顶部5(及图3、图4和图7中6、17)上均设置有叶轮顶部迷宫槽19，它既可进一步减少径向泄漏、提高运行效率，而且在含尘严重时，叶轮顶部迷宫槽19可作为集尘槽，收纳工作中进气和逆流进气中的尘粒，防止对叶轮顶部5、6、17及机壳3工作面的磨损，还可在叶轮4随由动力机11驱动的(见图5、图6和图7)平行轴1旋转中，将收纳在叶轮顶部迷宫槽19中的尘粒输向机壳排气口7随气流排出。
作为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮的较佳实施例，如图2、图3、图4和图5所示，对于排气直接通入大气的罗茨真空泵，其逆流供给装置8可以是直接与大气连通，以大气作为逆流进气的气源，由逆流进气管9由逆流进气孔道10进入机壳3中。由罗茨真空泵压气部分15经机壳排气口7排出的气流既可直接排入大气，也可通过排气消声器14由排气管16排入大气，减少对环境的噪声污染。作为更佳实施例，如图5所示，逆流供给装置8在从大气获取逆流进气气流时，最好是经带滤清器21的进气消声器13再进入机壳3中。由于低温大气对罗茨真空泵进口低负压存在较大的自然差压，故能实现最经济的逆流升压降噪和逆流冷却的双重功效。
作为本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮的较佳实施例，如图2、图3、图4和图6所示，对于全部排气压力为正的罗茨鼓风机和排气不与大气连通的罗茨真空泵，逆流供给装置8可以是与罗茨鼓风机和泵压气部分15的排气端7连通，其逆流供气是由高压排气提供作为更佳实施例，如图6所示，逆流供给装置8从罗茨鼓风机和泵压气部分15排气取得气源时，最好是为中间冷却器18，或回流消声器20，或是为串连的中间冷却器18和回流消声器20，冷却、消音后的气体经逆流进气管9由逆流进气孔道10进入机壳3中，以实现逆流升压降噪和逆流冷却的双重功效。
本实用新型一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮揭示了带逆流装置罗茨鼓机和泵采用多叶型叶轮，并使逆流装置的设置满足相应的规律，充分隔绝逆流进气与高压排气和低压进气的相互干扰，以获得最佳逆流功效，显著地强化降噪与冷却效果，保证罗茨鼓风机和泵高效正常运转，提高工作寿命。

Claims (16)

1、一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，包括罗茨鼓风机和泵压气部分和逆流供给装置，其特征在于逆流供给装置(8)通过逆流进气管(9)向机壳(3)内输气的逆流进气孔道(10)是设置在机壳(3)上，机壳进气口(2)的机壳工作面始点S对轴心O的连线与逆流进气孔道(10)的上端点U对轴心O的连线间夹角为γ1，机壳排气口(7)的机壳工作面终点T对轴心O的连线与逆流进气孔道(10)的下端点W对轴心O的连线间夹角为γ2，进气端封闭角为ε1，排气端封闭角为ε2，多叶型叶轮(4)的叶轮顶部(5)的顶宽为B1，B1所对中心角为β1，所述各角同时满足关系
γ1≥α-β1+ε1    (1)和  γ2≥α-β1+ε2    (2)的条件，其中α为多叶型叶轮(4)两相邻叶片间中心角。
2、按照权利要求1所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说多叶型叶轮(4)叶片数n为3、4、5或更多，两相邻叶片间中心角α为120°、90°、72°或360°/n。
3、按照权利要求2所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说多叶型叶轮(4)为三叶型，即多叶型叶轮(4)叶片数n为3，并且叶轮(4)的叶轮顶部(5)的顶宽B1所对中心角β1为15°～25°。
4、按照权利要求1或2或3所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于多叶型叶轮(4)全部叶轮顶部(5)上均设置有叶轮顶部迷宫槽(19)。
5、按照权利要求1或2或3所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的罗茨鼓风机和泵压气部分(15)是排气直接通入大气的罗茨真空泵，其逆流供给装置(8)与大气连通，其逆流供气直接由大气提供。
6、按照权利要求4所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说罗茨鼓风机和泵压气部分(15)是排气直接通入大气的罗茨真空泵，其逆流供给装置(8)与大气连通，其逆流供气直接由大气提供。
7、按照权利要求1或2或3所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为带滤清器(21)的进气消声器(13)。
8、按照权利要求4所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为带滤清器(21)的进气消声器(13)。
9、按照权利要求1或2或3所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的罗茨鼓风机和泵压气部分(15)是全部罗茨鼓风机和排气不与大气连通的罗茨真空泵，其逆流供给装置(8)是与罗茨鼓风机和泵压气部分(15)排气端(7)连通，其逆流供气由高压排气提供。
10、按照权利要求4所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的罗茨鼓风机和泵压气部分(15)是全部罗茨鼓风机和排气不与大气连通的罗茨真空泵，其逆流供给装置(8)是与罗茨鼓风机和泵压气部分(15)排气端(7)连通，其逆流供气由高压排气提供。
11、按照权利要求9所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为中间冷却器(18)。
12、按照权利要求10所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为中间冷却器(18)。
13、按照权利要求9所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为回流消声器(20)。
14、按照权利要求10所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为回流消声器(20)。
15、按照权利要求9所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为串连的中间冷却器(18)和回流消声器(20)。
16、按照权利要求10所述的一种用于罗茨鼓风机和泵的多叶型叶轮，其特征在于所说的逆流供给装置(8)为串连的中间冷却器(18)和回流消声器(20)。
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