螺旋叶轮高转速罗茨鼓风机

技术领域

本发明涉及鼓风机技术领域，特别是涉及一种螺旋叶轮高转速罗茨鼓风机。

背景技术

罗茨鼓风机是一种容积式气体鼓风机，因其具有结构简单，使用维修方便，强制排气的特性，在越来越多的特殊领域得到广泛使用。传统的罗茨鼓风机叶轮材质一般是灰口铸铁、球墨铸铁、不锈钢等材质，转子部叶轮的重量大，且噪音大。受叶轮材质最大线速度的制约(如HT250材质叶轮一般线速度为30m/s)，鼓风机转速不能太高，使得鼓风机的流量满足不了客户的需求；同时在罗茨鼓风机高转速时叶轮孔与轴之间、齿轮孔与轴之间需要具有较大的摩擦力矩，以保证轴与叶轮、齿轮不会发生相对转动。

发明内容

本发明针对传统的罗茨鼓风机受叶轮材质最大线速度的制约，使得鼓风机的流量无法满足使用需求的技术问题，以及高转速时在叶轮孔与轴之间、齿轮孔与轴之间需要具有较大的摩擦力矩的技术问题，提供一种螺旋叶轮高转速罗茨鼓风机，该鼓风机为了满足罗茨鼓风机高转速要求，减小叶轮的重量与噪音，提高叶轮转速，叶轮采用4叶螺旋设计；同时将叶轮的材质设计为铝合金，减小叶轮的重量，将主动轴、从动轴采用滚花设计，依靠叶轮轴滚花部产生的过盈量，保证主动轴、从动轴与叶轮、齿轮配合更加牢固，使得罗茨鼓风机在高转速状态时运行更安全。

为此，本发明的技术方案是，一种螺旋叶轮高转速罗茨鼓风机，包括机壳、墙板、油箱和高速变频电机，机壳通过墙板与油箱固定连接，机壳的内部对称设有主动轴和从动轴，主动轴包括左轴承段、中轴段、油封段、右轴承段和齿轮段，左轴承段与中轴段之间设有左涨紧段，左涨紧段的外表面设有滚花，中轴段与油封段之间设有右涨紧段，右涨紧段的外表面设有滚花，右涨紧段与油封段之间设有V型槽，油封段、右涨紧段、左涨紧段的直径大于中轴段，油封段、右涨紧段、左涨紧段的直径依次减小，齿轮段外表面设有滚花，左轴承段通过左轴承与机壳旋转连接，油封段的外部设有油封，右轴承段通过右轴承与墙板旋转连接，齿轮段的外部设有齿轮，油箱与墙板之间设有油箱室，齿轮位于油箱室的内部，主动轴通过齿轮、中间轴与高速变频电机相连接，齿轮与中间轴通过传动销固定连接，传动销通过缓震套与中间轴固定连接，中间轴通过油箱轴承与油箱旋转连接；

主动轴的左涨紧段、中轴段、右涨紧段的外部设有主动螺旋叶轮，从动轴和主动轴的结构相同，从动轴的左涨紧段、中轴段、右涨紧段的外部设有从动螺旋叶轮，主动螺旋叶轮为4叶的左旋叶轮，从动螺旋叶轮为4叶的右旋叶轮，主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮的材质为铝合金，主动螺旋叶轮和从动螺旋叶轮均设有弧形顶部和螺旋凹槽，螺旋凹槽的轴向截面的形状为椭圆形，主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮相互啮合在弧形顶部的两侧形成第一啮合腔室和第二啮合腔室，第一啮合腔室和第二啮合腔室之间设有啮合间隙。

优先地，主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮的外圆直径64mm，主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮的长度80mm，主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮的螺旋导程为260mm。

优先地，弧形顶部的弧长为3-5mm。

优先地，椭圆形的短半径与长半径的比值为1:3。

优先地，啮合间隙的大小0.05-0.1mm。

优先地，机壳的上端面设有进气口，机壳的左端面的下部设有第一出气口和第二出气口，第一出气口和第二出气口相连通形成为半环形出气通道，第一出气口和第二出气口之间设有中隔板，中隔板的位于出气通道的后半部。

优先地，墙板的内侧设有过流槽，过流槽与进气口相连通。

优先地，左涨紧段、右涨紧段和齿轮段的外表面设有直纹滚花或网纹滚花。

优先地，油封为双道油封，并选用耐高温聚四氟乙烯材质。

优先地，主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮的材质2A70铝合金，机壳与墙板的材质为ZL105铝合金。

本发明的有益效果是，该鼓风机为了满足罗茨鼓风机高转速要求，减小转子部叶轮的重量与噪音，提高叶轮转速，主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮采用4叶螺旋设计，将主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮材质设计为2A70铝合金，线速度是灰铁材质的10倍。同时，为满足罗茨鼓风机高转速时齿轮与主动轴、从动轴之间需要较大摩擦力矩的要求，保证轴与齿轮不会发生相对转动，将齿轮段的外表面采用滚花设计，依靠滚花部位与齿轮内孔产生的过盈量，使其连接更加牢固，罗茨鼓风机在高转速状态时运行更安全，为了防止机油进入机壳内部，该风机采用两道耐高温与摩擦的聚四氟乙烯材质油封，保证了机壳内部输送气体的清洁。

将左涨紧段、右涨紧段外表面采用滚花设计，依靠滚花部位与主动螺旋叶轮和从动螺旋叶轮的内孔产生的过盈量，通过热装使主动螺旋叶轮和从动螺旋叶轮分别与主动轴、从动轴紧密连接，使其连接更加牢固，罗茨鼓风机在高转速状态时运行更安全。

通过V型槽的设计，可以存储铝屑，避免铝屑进入主动轴或者从动轴与待组装配件的装配结合处，保证了配件与主动轴或者从动轴的同轴性。啮合间隙的设计可以有效的避免高速旋转的主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮受热膨胀时发生相互摩擦，提高了设备的可靠性和寿命。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是壳体进气口结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是墙板的结构示意图；

图5是主动螺旋叶轮与从动螺旋叶轮啮合的结构示意图；

图6是主动螺旋叶轮的结构示意图；

图7是从动螺旋叶轮的结构示意图；

图8是主动螺旋叶轮的剖视图；

图9是主动轴的结构示意图。

图中符号说明：

1.机壳；101.进气口；102.第一出气口；103.第二出气口；104.中隔板；2.墙板；201.过流槽；3.油箱；301.油箱室；4.主动轴；401.左轴承段；402.左涨紧段；403.中轴段；404.右涨紧段；405.V型槽；406.油封段；407.右轴承段；408.齿轮段；5.主动螺旋叶轮；501.第一啮合腔室；502.第二啮合腔室；503.啮合间隙；504.弧形顶部；505.螺旋凹槽；6.从动轴；7.从动螺旋叶轮；8.左轴承；9.油封；10.右轴承；11.齿轮；12.高速变频电机；13.中间轴；14.传动销；15.缓震套；16.油箱轴承。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

图1-图9是本发明一种螺旋叶轮高转速罗茨鼓风机的实施例，其包括机壳1、墙板2、油箱3和高速变频电机12，机壳1的上端面设有进气口101，机壳1的左端面的下部设有第一出气口102和第二出气口104，第一出气口102和第二出气口104相连通形成为半环形出气通道，第一出气口102和第二出气口104之间设有中隔板104，中隔板104的位于出气通道的后半部，中隔板104起到支撑加强机壳1的作用，既能保证出气量又能保证机壳1的支撑稳定性，机壳1通过墙板2与油箱3固定连接，墙板2的内侧设有过流槽201，过流槽201与进气口101相连通，机壳1采用上进气下出气的方式，保证进气的连续性，提升设备的性能，机壳1与墙板2一体式设计，刚性足，提高设备的可靠性。

机壳1的内部对称设有主动轴4和从动轴6，主动轴4包括左轴承段401、中轴段403、油封段406、右轴承段407和齿轮段408，左轴承段401与中轴段403之间设有左涨紧段402，左涨紧段402的外表面设有直纹滚花或网纹滚花，中轴段403与油封段406之间设有右涨紧段404，右涨紧段404的外表面设有直纹滚花或网纹滚花，右涨紧段404与油封段406之间设有V型槽405，油封段406、右涨紧段404、左涨紧段402的直径大于中轴段403，油封段406、右涨紧段404、左涨紧段402的直径依次减小，齿轮段408外表面设有直纹滚花或网纹滚花，左轴承段401通过左轴承8与机壳1旋转连接，油封段406的外部设有油封9，油封9为双道油封，并选用耐高温聚四氟乙烯材质，采用两道耐高温与摩擦的聚四氟乙烯材质油封，保证了机壳内部输送气体的清洁，右轴承段407通过右轴承10与墙板2旋转连接，齿轮段408的外部设有齿轮11，油箱3与墙板2之间设有油箱室301，齿轮11位于油箱室301的内部，主动轴4通过齿轮11、中间轴13与高速变频电机12相连接，齿轮11与中间轴13通过传动销14固定连接，传动销14通过缓震套15与中间轴13固定连接，中间轴13通过油箱轴承16与油箱3旋转连接，优选地，传动销14的数量为3个，传动销14与缓震套15配合起到联轴器的作用，具备节省空间的效果，同时该罗茨鼓风机与高速变频电机直联，省去了变速箱，节省了成本。

主动轴4的左涨紧段402、中轴段403、右涨紧段404的外部设有主动螺旋叶轮5，从动轴6和主动轴4的结构相同，从动轴6的左涨紧段402、中轴段403、右涨紧段404的外部设有从动螺旋叶轮7，主动螺旋叶轮5为4叶的左旋叶轮，从动螺旋叶轮7为4叶的右旋叶轮，主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7的材质为铝合金，主动螺旋叶轮5和从动螺旋叶轮7均设有弧形顶部504和螺旋凹槽505，弧形顶部504的弧长为3-5mm，保证了叶轮的强度，螺旋凹槽505的轴向截面的形状为椭圆形，椭圆形的短半径与长半径的比值为1:3，主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7相互啮合在弧形顶部504的两侧形成第一啮合腔室501和第二啮合腔室502，第一啮合腔室501和第二啮合腔室502之间设有啮合间隙503，啮合间隙503的大小0.05-0.1mm。这种结构设计，具备更高的性能和稳定性，同时因铝合金在受热时会膨胀，啮合间隙503的设计可以有效的避免高速旋转的主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7受热膨胀时发生相互摩擦，提高了设备的可靠性和寿命。

将左涨紧段402、右涨紧段404外表面采用滚花设计，依靠滚花部位与主动螺旋叶轮5和从动螺旋叶轮7的内孔产生的过盈量，通过热装使主动螺旋叶轮5和从动螺旋叶轮7分别与主动轴4、从动轴6紧密连接，使其连接更加牢固，罗茨鼓风机在高转速状态时运行更安全。

将齿轮段408的外表面采用滚花设计，依靠滚花部位与齿轮内孔、产生的过盈量，通过热装使齿轮与轴紧密连接，使其连接更加牢固，罗茨鼓风机在高转速状态时运行更安全。

因铝合金材质硬度较低，在热装时，涨紧段因挤压会产生铝屑，通过V型槽405的设计，可以存储铝屑，避免铝屑进入主动轴或者从动轴与待组装配件的装配结合处，保证了配件与主动轴或者从动轴的同轴性。

在一个具体实施例中，主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7的外圆直径64mm，主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7的长度80mm，主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7的螺旋导程为260mm。该鼓风机流量变化平稳，波动幅度小，结构上有较好的对称性，其流动性能更平稳、可靠。

在一个具体实施例中，主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7的材质2A70铝合金，机壳1与墙板2的材质为ZL105铝合金。

通过实验证明，本发明的螺旋叶轮的面积利用系数比使用4叶直叶叶轮风机更高，流量比使用4叶直叶叶轮风机高8％；噪声脉动更低，比使用4叶直叶叶轮低4％；叶轮材质使用2A70铝合金，线速度可以达到300m/s，可以满足主机转速6000～14000r/min的要求，比使用4叶直叶叶轮风机压力高0.2～1.2bar。

本发明为了满足罗茨鼓风机高转速要求，减小转子部叶轮的重量与噪音，提高叶轮转速，主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7采用4叶螺旋设计，将主动螺旋叶轮5与从动螺旋叶轮7材质设计为2A70铝合金，线速度是灰铁材质的10倍。同时，为满足罗茨鼓风机高转速时齿轮11与主动轴4、从动轴6之间需要较大摩擦力矩的要求，保证轴与齿轮不会发生相对转动，将齿轮段408的外表面采用滚花设计，依靠滚花部位与齿轮内孔产生的过盈量，使其连接更加牢固，罗茨鼓风机在高转速状态时运行更安全，为了防止机油进入机壳内部，该风机采用两道耐高温与摩擦的聚四氟乙烯材质油封，保证了机壳内部输送气体的清洁。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。