CN2364250Y - 多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构 - Google Patents

多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构 Download PDF

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本实用新型多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构涉及旋转活塞泵,具体地说是对多叶型叶轮罗茨鼓风机、真空泵机壳进气部位结构的改进,机壳的整个工作弧面可以分为有效工作弧面和非工作弧面,充分利用非工作弧面的空间,使实际非工作弧面向外推移足够大的一个间距后,不仅可以避免高压排气下叶轮与机壳进气部位机壳弧面发生碰撞事故,还为在此部位再添加消声措施以强化降噪、隔声效果提供可能。

Description

多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构
本实用新型涉及旋转活塞泵，具体地说是对多叶型叶轮罗茨鼓风机、真空泵机壳进气部位结构的改进。
现有罗茨鼓风机、真空泵结构及运行简图如图1所示，包括有一对平行轴1，其轴心为O点，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的下端顶部6，其右尖点为Q，而Q点正位于机壳工作弧面8终点T的部位时，叶轮4的上端项部5的右尖点为P，P点在机壳工作弧面8上对应点为W，则 为有效工作弧面。由
Figure Y9822199200042
和叶轮4的P、Q点间的型面形成封闭容积V，既构成基本排气单元，又在此有效工作弧面
Figure Y9822199200043
的范围内完成压缩、升温和排气的全过程。由于在二叶型叶轮罗茨鼓风机、真空泵中，机壳3整个工作弧面 与有效工作弧面 并无较大差异，即非工作弧面 相对较小，故对此未引起注意。
由于生产发展的需要，高压罗茨鼓风机和高负压罗茨真空泵的应用日益广泛，为防止叶轮4受排气口7高压P2而向进气口2侧挠变，发生叶轮4与机壳工作弧面8因间隙变小而撞击的恶性事故起见，现有技术二叶型叶轮多为在机壳进气口2端沿工作弧面约60°的范围内再加工一段偏心圆弧面9，偏心间隙约为叶轮4与机壳工作弧面8间隙δ的1/2左右，效果较好，可参见图1左边上半部分。
八十年代以来，三叶型叶轮罗茨鼓风机、真空泵开始在市场上大量涌现，因三叶型叶轮叶片间中心角α＝120°，即有效工作弧面 对应的中心角≈120°，故非工作弧面
Figure Y9822199200048
对应的中心角接近或大于60°，从而使有效工作弧面和非工作弧面的概念获得现实意义和实用可能。纵观目前市场所出现的三叶型罗茨鼓风机，真空泵样本和机壳实物，以及其他多叶型叶轮罗茨鼓风机、真空泵有关技术论文和专利等有关资料，尚未见到有提出机壳有效工作弧面和非工作弧面概念者，更未见到对机壳非工作弧面的任何有益利用的尝试。
本实用新型的目的就在于针对罗茨鼓风机、真空泵采用多叶型叶轮后，存在较大机壳非工作弧面的特点，即三叶型叶轮的机壳有效工作弧面中心角≈120°，非工作弧面中心角≥60°；四叶型叶轮机壳有效工作弧面中心角≈90°，非工作弧面中心角≥90°；……，充分利用机壳非工作弧面的空间，改进现有机壳进气部位结构，不仅可以避免高压排气下叶轮与机壳进气部位机壳弧面发生碰撞事故，同时还可在此部位再添加消声措施以强化降噪、隔声效果。
本实用新型多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，注意到多叶型叶轮罗茨鼓风机、真空泵机壳的整个工作弧面可以分为下部排气端的有效工作弧面和上部进气端的非工作弧面，若机壳工作弧面所对中心角为γ，机壳的工作弧面始点与轴心的垂线夹角为λ1，机壳的工作弧面终点与轴心垂线的工作弧面延伸角为λ2，叶轮顶部顶宽所对中心角β1，排气端封闭角为ε，机壳排气端有效工作弧面所对中心角为γ1，机壳进气端非工作弧面所对中心角为γ2，多叶型叶轮两相邻叶片间中心角为α，则实现本实用新型目的的技术方案是：上述各角满足：
γ＝λ1+180°+λ2    (1)
γ1＝α-β1+ε               (2)
γ2＝γ-γ1          (3)的关系，且γ2所对上部进气端的非工作弧面向外推移一个间距E形成实际非工作弧面。
本实用新型多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，揭示了罗茨鼓风机、真空泵采用多叶型叶轮后，存在机壳的整个工作弧面可以分为下部排气端的有效工作弧面和上部进气端的非工作弧面，整个压缩、升温和排气的全部过程均在有效工作弧面上完成的特点，由于三叶或三叶以上多叶型叶轮，其非工作弧面所对中心角≥60°，一般均超过90°，甚至达到120°或更大，所以本实用新型多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构充分利用机壳非工作弧面的空间，使实际非工作弧面与现有技术原弧面相比向外推移足够大的一个间距后，不仅可以避免高压排气下叶轮与机壳进气部位机壳弧面发生碰撞事故，同时也可以节省对该段弧面的加工成本，特别是还为在此部位再添加消声措施以强化降噪、隔声效果提供可能。
下面结合附图对本实用新型及其实施例作进一步说明。
图1为现有技术两叶型罗茨泵运行结构示意图；
图2为本实用新型四叶型实施例右半部结构示意图；
图3为本实用新型五叶型实施例右半部结构示意图；
图4为本实用新型三叶型实施例右半部结构示意图；
作为本实用新型多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构的实施例如图2-4所示。
实施例1
图2为本实用新型四叶型实施例右半部结构示意图，该图仅显示了罗茨鼓风机、真空泵采用四叶型叶轮4在机壳3内的右半部分。机壳3的进气端工作弧面始点为S，S点对轴心O的垂线夹角为λ1；同理机壳3排气端工作弧面终点为T，T点对轴心O的垂线的工作弧面延伸角为λ2。通常λ1取为0°～15°，λ2取为0°～15°。图2中叶轮4之下叶片，其顶部为6，顶部右尖点为Q，这时Q点与机壳3之工作弧面终点T的夹角即封闭角为ε，即ε＝∠QOT＝0°～-6°。设叶轮4直径为D，叶轮4的顶宽为B1，则B1对应之中心角β1＝2arcsin(B1/D)＝0°～30°。叶轮4之右下叶片顶部5，其下尖点为P，P点在工作弧面上之对应点为W，则有效工作弧面8为 。设机壳全工作弧面所对中心角为γ，即γ＝∠SOT，则有
 γ＝λ1+180°+λ2    (1)令有效工作弧面 所对中心角γ1，非工作弧面10为
Figure Y9822199200063
所对中心角为γ2。设多叶型叶轮叶片数n＝3、4、5或更多，即相邻两叶片间夹角α为120°、90°、72°或360°/n。则有
γ1＝α-β1+ε           (2)
γ2＝γ-γ1      (3)为此，将非工作弧面
Figure Y9822199200064
向其外侧推移为一同心弧面
Figure Y9822199200065
，两弧面的间距为E，以 为实际非工作弧面，该弧面为非加工面，一般取E＝2～20mm或更大，既节省了加工成本，也彻底根除了高压P2下叶轮4对机壳3进气部位原弧面碰撞的危险。
通过对机壳有效工作弧面 的实施验证，证实多叶型叶轮罗茨鼓风机、真空泵的全部压缩、升温和排气等运行过程完全能在机壳该段弧面上实现，压缩过程产生的热也主要局限于该弧段。为此在使实际非工作弧面
Figure Y9822199200073
与原非工作弧面 间保持间距E的基础上，尚可在实际非工作弧面
Figure Y9822199200075
部位采取消声隔音措施。
实施例2
图3为五叶型叶的另一较佳实施例，因两相邻叶片间中心角α＝72°，故实际非工作弧面中心角γ2可望达到110°-140°，在保护与 弧面间距为E的前提下，沿 弧面设置穿孔板15，并在穿孔板15与机壳3的壳壁11间填塞消声材料12(如吸声垫毡等)，穿孔板15与机壳3的壳壁11可通过连接装置16适当固定连接，从而在机壳实际非工作弧面
Figure Y9822199200079
上形成一个消声通道。大气经机壳3的进气口2以大气温度在压力P1下进入机壳3内，低温进气对流道的冷却作用可抵消有效工作弧段的高温热传导以及消声材料12对隔热升温所产生的负面影响。当低温进气进入机壳3的有效工作弧面 与两叶片的P、Q点间的型面所形成的封闭容积单元V中，经排气口7的高压P2排气沿叶轮4的顶部6的右尖点Q与机壳3工作弧面终点T间的间隙，冲入V进行压缩、升温，最后完成排气的全过程。
实施例3
图4为三叶型叶轮的另一实施例。在图示的机壳实际非工作弧面
Figure Y98221992000711
部位，设置带夹层的结构，即在内壳壁11a之外另增设一外壳壁11b，内壳壁11a的内表面与
Figure Y98221992000712
弧面重合，并保证
Figure Y98221992000713
弧面与原非工作弧面 之间存在间距E，从而起到减弱进气噪声向机体外辐射的作用。同时，还可在内壳壁11a与外壳壁11b之间填塞消声材料12，以强化隔声效果。
实施例4
作为四叶型叶轮的另一实施例，仍参见图2，机壳3的壳壁11内侧面与实际非工作弧面 重合，并保证弧面 与原非工作弧面
Figure Y9822199200083
保持等间距E。在弧面 的壳壁11外侧，覆盖与壳壁11以连接装置14适当固定连接的外壳13(如铁皮)，在壳壁11与外壳13之间压实填塞消声材料12作为垫层，以强化隔声效果。

Claims (7)

1、一种多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，机壳(3)的整个工作弧面
Figure Y9822199200021
分为下部排气端的有效工作弧面
Figure Y9822199200022
和上部进气端的非工作弧面
Figure Y9822199200023
，机壳(3)工作弧面
Figure Y9822199200024
所对中心角为γ，机壳(3)的工作弧面始点S与轴心O的垂线夹角为λ1，机壳(3)工作弧面终点T与轴心O垂线的工作弧面延伸角为λ2，叶轮(4)顶部顶宽B1所对中心角为β1，排气端封闭角为ε，机壳(3)排气端有效工作弧面
Figure Y9822199200025
所对中心角为γ1，机壳(3)进气端非工作弧面
Figure Y9822199200026
所对中心角为γ2，多叶型叶轮(4)两相邻叶片间中心角为α，其特征在于所述各角满足：
γ＝λ1+180°+λ2    (1)
γ1＝α-β1+ε                   (2)
γ2＝γ-γ1          (3)的关系，且γ2所对上部进气端的非工作弧面 向外推移一个间距E形成实际非工作弧面
Figure Y9822199200028
。
2、按照权利要求1所述的多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，其特征在于所述多叶型叶轮(4)叶片数n＝3、4、5或更多，两相邻叶片间中心角α为120°、90°、72°或360°/n，机壳(3)工作弧面进气端延伸角λ1取为0°～15°，机壳(3)工作弧面排气端延伸角λ2取为0°～15°，机壳(3)排气端封闭角ε取为0°～-6°，叶轮(4)叶片顶宽为B1，所对应中心角β1取为0°～30°。
3、按照权利要求2所述的多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，其特征在于所述的实际非工作弧面 向外推移间距E取值为2～20mm或更大。
4、按照权利要求3所述的多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，其特征在于在机壳(3)进气部位实际非工作弧面
Figure Y9822199200032
为一个穿孔板(15)，在穿孔板(15)与机壳(3)的壳壁(11)间填塞有消声材料(12)。
5、按照权利要求3所述的多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，其特征在于所述的位于机壳(3)进气部位实际非工作弧面 处的壳壁(11)外侧还覆盖有与壳壁(11)固定连接的外壳(13)，在壳壁(11)与外壳(13)之间填塞有消声材料(12)。
6、按照权利要求3所述的多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，其特征在于所述的位于机壳(3)进气部位实际非工作弧面
Figure Y9822199200034
处的内壳壁(11a)之外还另增设有一外壳壁(11b)。
7、按照权利要求6所述的多叶型叶轮罗茨泵机壳进气部位结构，其特征在于所述的内壳壁(11a)与外壳壁(11b)之间填塞有消声材料(12)。
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