CN104632618A - 具有泄漏机构的罗茨式风机 - Google Patents
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Abstract
罗茨式风机(1),包括:限定第一和第二横向交叠的圆柱形腔室(41,42)的壳体(20),至少一个入口(23)以及出口(25);相啮合的第一和第二叶形转子(31,32),每个叶片具有与腔室密封配合的顶接触部(53,54),用于输送流体的多个控制容积,每个控制容积由一个转子上的成对相邻叶片(51,52)、至少一个腔室限定;第一和第二转子的叶片啮合而形成在腔室内的通气孔;风机包括延伸穿过每个腔室的壳体壁的至少一个回流槽(29),用于从至少一个出口的下游产生流体泄漏进入控制容积。本发明还涉及包括设置在腔室的第二端壁(44)中的至少一个排放凹陷(45)的罗茨式风机,排放凹陷提供使得流体能在相邻控制容积之间实现泄漏的通道。
Description
技术领域
本发明涉及罗茨式风机(Roots-type blowers),尤其涉及叶片为扭曲形的罗茨式风机。这样的罗茨式风机通常用于在一些应用中泵送大量空气,例如对车辆的内燃发动机升压或增压。
背景技术
在车辆发动机的应用中,罗茨式风机增压器用于输送大量的空气到发动机的燃烧室。输送的空气量大于发动机的排量,因此增加了燃烧室内部的气压,这导致更大的发动机输出功率。
罗茨式风机是一种容积式叶片泵(positive displacement lobepump),其通过设置在交叠转子室内的一对相互啮合的叶形转子来泵送流体进行工作。流体被收集在环绕叶片的穴中,并从入口侧传送到出口侧。
现代罗茨式风机通常具有扭曲叶片(twisted lobes),即转子叶片相对转子的轴向限定了大于零度的螺旋角(helix angle)。罗茨式风机另一个重要的参数是每个叶片的扭转角(twist angle),即当沿着叶片从转子的一端行进到转子的另一端时角位移的程度。
罗茨式风机早为人知的问题是它们产生高能级的脉动噪声。如在US 2006/0263230A1中公开的,可以通过增大叶片的螺旋角来减小噪声。大的螺旋角使得当转子旋转时叶片啮合而形成“通气孔(blowholes)”。通气孔允许相邻穴中的流体连通,其使得在打开出口之前压力平衡。已知压力平衡可减少空气紊流(脉动)并因此减小脉动噪声。
然而,即使具有很多通气孔,但罗茨式风机仍然可能产生大量噪声。尤其是,如果在低发动机转速下艰难运转,罗茨式风机可能在车辆内引起大量噪声干扰,这是因为发动机在低速时不能产生充足的噪声将来自罗茨式风机的噪声淹没。
因此需要改进罗茨式风机,至少部分地消除上述不足。
发明内容
本发明的一个目的是提供具有减小的NVH(noise vibrationharshness,噪声、振动、不平顺性)水平的罗茨式风机。该目的由权利要求1和10限定的特征实现。
本发明涉及罗茨式风机。该风机包括限定第一和第二横向交叠的圆柱形腔室的壳体,且该壳体包括第一端壁和第二端壁。该壳体限定邻近所述第一端壁的至少一个入口和邻近所述第二端壁的至少一个出口。该风机还包括分别设置在所述第一和第二圆柱形腔室中的相啮合的第一和第二叶形转子。每个转子包括多个叶片。每个叶片具有与第一和第二端壁密封配合的第一和第二轴向面对端面以及与所述圆柱形腔室密封配合的顶接触部。每个叶片还使其第一和第二轴向面对端面限定了扭转角和螺旋角。该风机还包括多个控制容积,用于将流体从所述至少一个入口输送到所述至少一个出口。每个控制容积由其中一个转子上的一对相邻的叶片、至少一个圆柱形腔室、第一端壁、和/或第二端壁限定。该风机还具有用于在相邻的控制容积之间实现流体泄漏的泄漏机构。泄漏机构包括与第一和第二转子的叶片啮合相关地形成在圆柱形腔室内的通气孔。
根据本发明的一个方面,罗茨式风机包括至少一个回流槽形式的附加泄漏机构,其延伸穿过每个圆柱形腔室的壳体壁,用于在所述至少一个出口的边界被所述控制容积的前导叶片(lead lobe)的顶接触部横过之前,实现流体从所述至少一个出口的下游泄漏进入控制容积。
在风机运行过程中,由于风机的泵送效应,出口下游的流体压力通常显著大于入口的流体压力。控制容积内的流体压力因此也会显著小于出口下游的压力。当控制容积朝出口打开时,高压流体将迅速流进控制容积从而产生紊流和噪声。具有通气孔作为泄漏机构的罗茨式风机,在朝出口打开之前,在相邻的控制容积之间提供了一定程度的压力平衡。然而,已经发现,仅利用通气孔作为泄漏机构的罗茨式风机存在压力平衡不充分的问题。即使当使用相当高的扭转角(例如至少90度)时,仍然会产生不充分的压力平衡,由此增加的扭转角因为一些原因导致内部泄漏增加。例如,通过保持转子和壳体长度,保持转子速度而仅增加扭转角,在风机中通常同时存在增大数量的通气孔,延长每个通气孔的存在时间,且由于每个控制容积内的轴向空气速度减小,在入口处不大可能产生真空,使得能实现在每个控制容积增加气压和减小紊流。根据本发明的提供至少一个附加泄漏机构的优势在于,在朝出口打开之前相邻控制容积之间的压力平衡被进一步改善,使得进一步减小了由罗茨式风机产生的NVH水平。
根据本发明的另一个方面,罗茨式风机包括用于在相邻的控制容积之间实现流体泄漏的泄漏机构,其中所述泄漏机构包括设置在第二端壁中的至少一个排放凹陷,且其中所述排放凹陷在叶片的第二轴向面对端面和第二端壁之间提供通道,使得流体能在相邻的控制容积之间泄漏。这种解决方案,技术不同但表现出基本上相同的技术效果、解决基本上相同的问题,同样在朝出口打开之前在相邻的控制容积之间提供了压力平衡,从而也具有减小的NVH水平。排放凹陷的尺寸、形状和位置可根据具体的情况选择以获得噪声衰减和泵送效率的期望的平衡。排放凹陷和回流槽不是相互排斥的,而是可以用于同一个风机。
通过实施从属权利要求的一个或更多个特征,可实现进一步的优势。
在本发明的一个方面中,附加泄漏机构包括至少一个独立的回流槽,回流槽设置在壳体的壁中位于轴向延伸的中心线的每一侧。回流槽是壳体中的开口。在控制容积朝出口打开之前,至少一个回流槽允许控制容积与回流管中的压力至少部分地平衡。因此,在朝出口打开之前,上述压力差减小,这导致噪声减小。
此外,通过为每一个圆柱形腔室提供至少一个独立的回流槽,能消除由回流槽导致的工作腔室之间的任何相互影响。
所述至少一个回流槽的设计,例如数目、尺寸、形状和位置,可根据具体的风机设备变化以将噪声最小化。具体设备可以是例如具体的车辆模型。每一个车辆模型的具体设计决定了车辆内部的声响效果。通常,一些频率的声音相当快地衰减消失,而其它一些频率的声音历时长久或甚至放大。由罗茨式风机产生的噪声的基调的频率与转子的旋转频率对应。也产生了若干个倍频,即基频的倍数。所述至少一个回流槽的尺寸、形状和位置对产生哪些倍频及达到什么程度有影响。因此,回流槽可设计为除去在具体设备中有可能会长久的或甚至放大的某些倍频。
所述至少一个回流槽可具有基本上是矩形的形状。所述至少一个回流槽可具有细长的形状,长度在3-25mm的范围内,优选在4-20mm的范围内,更优选在4-15mm的范围内。
附加泄漏机构可包括设置在中心线每一侧上的至少两个独立的回流槽,更优选的是设置在中心线每一侧上的至少三个独立的回流槽。提供很多回流槽使得更多流体泄漏,因此实现更好的压力平衡。替代性的,大尺寸的一个或几个回流槽可用于替代多个较小的回流槽。然而,壳体中的设计元件(例如加强线)可能阻碍大回流槽的使用,而较小的回流槽容易适配在阻碍的设计部件之间。
中心线任一侧上的独立的回流槽优选布置为沿着相对壳体纵向具有槽轴线角的槽轴线,其中所述槽轴线角小于叶片的螺旋角,使得当控制容积的前导叶片的顶接触部逐渐地横过所述槽轴线时,沿每条槽轴线的独立回流槽依次构成到控制容积的流体流动通道。这样布置的优势在于,随着越来越多的回流槽打开,控制容积中的压力逐渐与回流管中的压力相等。这种逐渐的压力平衡减小了更多的紊流,因而导致更加有效的噪声减小。
所述至少一个排放凹陷的角宽度大于叶片的角宽度。
在本发明的一个方面中,在第二端壁中设置至少两个排放凹陷,其中至少一个排放凹陷与每个独立的圆柱形腔室关联。这种布置减少了第一和第二控制容积之间的干扰。
每个转子典型地可包括三至五片叶片。更具体地,每个转子包括四片叶片。
叶片的扭转角可以是至少120°,更特别地是至少140°。对于给定长度的转子,高的扭转角实现高的螺旋角。增加的螺旋角使得在圆柱形腔室内产生更大数量的通气孔。而且,增大的螺旋角导致通气孔沿转子的更低线速度。换句话说,增大的螺旋角导致更多的存在时间更长的通气孔。因此,有更多的通气孔用于流体泄漏,且泄漏可在更长的时间内发生。这导致泄漏增加,因此增加了穿过通气孔的压力平衡且减小了噪声。
所述扭转角也可小于360°,特别地小于300°,且更特别地小于240°。
附图说明
本发明的详细说明可参考下面附图给出,其中:
图1是包括罗茨式风机的发动机吸气组件的透视图。
图2是本发明罗茨式风机外部透视图。
图3是图2中本发明罗茨式风机的转子的透视图。
图4是图2中以透视图显示的罗茨式风机的纵向剖视图。
图5是图2中罗茨式风机的横向剖视图。
图6是图5中沿A-A线的剖视图。
图7是图2中本发明罗茨式风机的出口法兰的俯视图。
图8是本发明罗茨式风机第二实施例的横向剖视图。
具体实施方式
本发明的不同方面将在下文中结合附图说明且不限制本发明,其中相同的附图标记指示相同的部件,且本发明的多个方面不局限于具体显示的实施例,所述实施例可以施加到本发明的其他方面上。
图1显示包括罗茨式风机1的发动机吸气组件100的示意图。典型地,这样的发动机组件存在于汽车,例如轿车、卡车、公共汽车等中。在这个例子中,罗茨式风机1和涡轮增压器8结合使用,用于输送空气到内燃发动机10的燃烧室。输送空气的体积大于发动机10的排量,因此增加了燃烧室内的气压,这导致更大的发动机输出功率。空气经由空气入口2进入发动机吸气组件100,经过用于移除对组件100有害的颗粒的空气过滤器3。旁通阀4控制进入的空气是经过罗茨式风机1流至涡轮增压器8还是直接流至涡轮增压器8。例如,在发动机低转速时可能需要罗茨式风机1泵送,而在发动机高转速时就不必要。如果旁通阀4朝罗茨式风机1打开,空气通过流入管5流入罗茨式风机1。罗茨式风机的泵送机械由连接到发动机曲轴的传动带7机械地驱动。在被泵送后,空气经过流出管6离开罗茨式风机1并被传送到涡轮增压器8,在涡轮增压器8中空气可被进一步泵送。经过涡轮增压器8之后,在进入发动机10的燃烧室之前,空气被中间冷却器9冷却。燃烧之后,废气从发动机10排出。废气在经由废气出口11离开发动机吸气组件100之前驱动涡轮增压器8。
图2显示本发明的罗茨式风机1的第一实施例的外部透视图,其具有纵向A和横向B。罗茨式风机1包括壳体20。空气通过入口23进入风机1,该入口23由邻近壳体20一端的开口限定。入口法兰46围绕入口23并提供用于连接到流入管5的装置。出口25设置在壳体20的上侧。在这个例子中,所述单个出口25由沿着横向B延伸的端面28和一对倾斜的侧表面26、27限定,使得出口25是大致三角形。倾斜的侧表面26、27相对于纵向A倾斜。倾斜角优选选择对应于在壳体20中可旋转定位的两个转子31、32的螺旋角。出口法兰47围绕出口25并提供连接到排出管6的装置。出口法兰47具有矩形形状并包围一显著大于排出25流动区域的区域。壳体20的外表面48占据被包围在出口法兰47内但不是出口25的部分的区域。壳体通过沿纵向A间隔开的多个横向延伸的加强肋49加强。
通过出口25可部分地看见第一转子31和第二转子32。当叶形转子31、32旋转时,流体被收集在由连续的叶片包围的穴(在此称为控制容积)中,并且当转子旋转时流体被从入口23输送到出口25。为了在朝出口25打开之前在连续的控制容积之间提供改善的压力平衡,壳体设置回流槽29,回流槽29允许控制容积在朝出口25打开之前压力与流出管8至少部分地平衡。驱动所述转子31、32的机械输入是借助于适于与驱动带7配合的带轮15。
图3示出图2的风机壳体20的剖视图,以及完整的转子31、32。转子31、32分别包括第一和第二转子轴33、34。每个转子轴33、34由壳体20中的轴承装置可旋转地支撑。在显示的例子中,转子的扭转角是160°。扭转角是指任何叶片在第一轴向面对端面61和第二轴向面对端面62处的角度定向的差。在这个例子中,每个转子31、32具有四个叶片51、52。第一转子31经由轴50连接到带轮21。
现在来详细说明风机的内部设计,其中图4示出风机沿纵向A的中心剖视图且图5示出风机沿横向B的相应剖视图。风机壳体20限定了一对横向交叠的圆柱形腔室41、42。圆柱形腔室41,42在与入口23处于一条线上的入***点(inlet cusp)40a处和在与出口25处于一条线上并被出口25断开的出***点(outlet cusp)40b处交叠。在圆柱形腔室41、42的第一端处,壳体20限定了包括入口23的第一端壁43。在腔室41、42的相对端,壳体20限定了第二端壁44。出口25形成在第一和第二腔室41、42的相交处,邻近第二端壁44。
现在主要参考图5,可以看到在第一圆柱形腔室41内设置了第一转子31且在第二圆柱形腔室42内设置了第二转子32。当从入口观察转子时,如图5所示,第一转子31顺时针旋转而第二转子逆时针旋转。第一转子31包括四个叶片51且第二转子32包括四个叶片52。叶片的第一和第二轴向面对端面61、62与壳体20的第一和第二端壁43、44密封配合,每个叶片的顶接触部(top land)53、54与圆柱形腔室41、42密封配合,这是现有技术中众所周知的。通过入口23流进圆柱形腔室41、42的空气将流进由同一转子31、32的两个顺序相邻的叶片51、52限定的容积。如本文所使用的,上述容积被称为“控制容积(control volume)”。当转子旋转时,包含在控制容积中的空气将被其各自的叶片输送,直到控制容积与出口25连通。换句话说,术语“控制容积”主要是指在后叶片(trailing lobe)已经横过入***点40a之后并且在前叶片(leading lobe)横过出***点40b之前,在两个相邻的未啮合叶片之间的区域或容积。例如在US 2006/0263230A1中提供了叶片运动和相应的控制容积的更详细的说明。
图6示出了沿图5中的线A-A的剖视图,用于说明由具有较大扭转角的罗茨式风机引起的固有的内部泄漏。当转子31、32旋转时,叶片51、52进入啮合和退出啮合。与两个叶片51、52的啮合相关,一个或更多个通气孔55(有时被称为回流口)沿出***点40b形成。通气孔55是通过其允许前述控制容积与相邻的控制容积连通的开口。因此,通气孔55提供了在朝出口25打开之前控制容积与相邻的控制容积压力平衡的可能性。如本领域技术人员理解的那样,通气孔的形成以循环方式发生,即一个通气孔55由两个啮合的叶片51、52形成。当叶片啮合在朝向出口25的方向线性移动时,通气孔55沿着同一方向线性移动。在任一时刻能有若干个通气孔55存在于罗茨式风机1中。叶片51、52的扭转角越大,同时存在的通气孔55越多,且每个通气孔将呈现更大的区域。并且,如果转子的长度保持恒定,更大的扭转角意味着叶片51、52的更大螺旋角HA。当螺旋角HA增加时,叶片啮合的线速度减小并且因此通气孔55的线速度减小。这导致每个通气孔55在更长的时间段内存在,这意味着相邻控制容积之间的压力平衡时间更长。并且,同时存在的很多通气孔55可在多个相邻控制容积之间提供压力平衡。因此,在朝出口25打开之前,通常由增加的扭转角实现的增加的螺旋角在控制容积之间提供了改进的压力平衡。
在图6中,图示了泄漏流60进入出口25并流过形成在第一转子31的第一叶片51a和第二转子32的第一叶片52a之间的第一通气孔55,从而在出口25的下游压力和由第一转子31的第一和第二叶片51a、51b限定的第一控制容积70之间实现一定水平的压力平衡。泄漏流60可接着继续从第一控制容积70到由第二转子32的第一和第二叶片52a、52b限定的第二控制容积71,从而在出口25的下游压力和第一和第二控制容积70、71之间实现一定水平的压力平衡。在本示例中,第二转子32的第一叶片52a的顶接触部还没有横过出口25的边界。跟在第一转子31的第一控制容积70后面的第三控制容积72对泄漏流60仍然是关闭的。
图7显示本发明罗茨式风机1的第一实施例的俯视图。在这个例子中,在壳体20的壁中在轴向延伸的中心线CL的每一侧设置三个回流槽29,即总计六个回流槽。当从图7中壳体的出口侧观察时,中心线CL在第一和第二转子31、32的中心沿纵向线A延伸。每个回流槽29是延伸穿过壳体20的开口,用于在控制容积和出口25外部的容积之间实现流体泄漏。在出口25的每一侧,三个回流槽基本上沿槽轴线22设置,槽轴线22与壳体20的纵向A构成角度α。槽29可具有与关联的槽轴线22平行布置的延伸轴线。每个槽29的中心可位于槽轴线上。可替代地,一个或更多个槽29的中心可从槽轴线22稍稍偏移。壳体20的纵向A与转子31、32的纵向轴线重合。在这个例子中,槽轴线角α小于叶片51、52的螺旋角HA,使得当控制容积的前叶片51、52的顶接触部53、54逐渐横过槽轴线22时,回流槽29依次与控制容积接触。从而,距离入口最近的两个回流槽29将首先提供回流通道,此后距离入口最近的四个回流槽29将提供回流通道,之后所有六个回流槽将提供回流通道。在这个例子中,六个回流槽29处于围绕出口25的V形构造中。每个回流槽29具有细长的、基本上矩形的形状。回流槽29具有细长的形状且长度L1在3-25mm,优选为4-20mm,更优选为4-15mm的范围内。进一步地,回流槽29的宽度L2优选在1-5mm,更优选为1-3mm的范围内。但是,回流槽29也可以具有其它数目、形状和位置。优选的,回流槽29的设计,例如数目、尺寸、形状和位置,适于在具体的罗茨式风机环境中将噪声最小化,例如在具体的车辆模型中。由罗茨式风机产生的噪声的基调频率与转子31、32的旋转频率对应。也产生了多个倍频(overtones),即基频的倍数。回流槽29的尺寸和形状影响产生哪些倍频。在此标示了侧表面26、27的倾斜角度β。
图8示出了本发明的罗茨式风机的第二实施例的横向剖视图。在这个实施例中,圆柱形腔室41、42的第二端壁44设置有两个排放凹陷45,每一个圆柱形腔室41、42中有一个。每个排放凹陷45典型地具有几毫米的深度,例如2-10mm,但是更小的、更大的或变化的深度也是可能的。排放凹陷45的角宽度W大于叶片51、52的角宽度1w,使得排放凹陷45在叶片51、52的端面和第二端壁44之间提供通道。该通道使得流体能在两个相邻的控制容积之间泄漏。排放凹陷45的角宽度w典型地是叶片51、52的角宽度1w的1.1-2.0倍的范围内。叶片51、52或排放凹陷45的角宽度定义为叶片51、52或排放凹陷45的平均宽度。为了不在三个控制容积之间提供通道,排放凹陷45的宽度典型地小于叶片对宽度1pw,即一对叶片的总宽度。根据具体的环境选择凹陷的位置、尺寸和形状。由于更宽的叶片宽度1w等,三叶形转子通常需要更宽的排放凹陷。排放凹陷的位置和尺寸也优选选择为避免工作流体可从出口排放到入口。在图8所示的具体例子中,排放凹陷可具有45-90°,优选60-80°范围内的宽度w。排放凹陷45的角中心64与在旋转方向上叶片指向出口的位置之间的角度可在90-180°,优选110-150°的范围内。第二实施例可成功地实施在具有大变化的扭转角和螺旋角HA的罗茨式风机上,例如具有在0-360°范围内的扭转角。
此处的术语螺旋角是指叶片和设置叶片的转子的轴线之间的角度。螺旋角典型地以转子的节圆(或节圆直径)计算。此处的术语扭转角是指叶片从转子的一个端面行进到另一个端面时叶片描述的角度。
权利要求中的附图标记不应视为限制权利要求保护的实物的范围,它们唯一的作用是使权利要求更容易理解。正如将被认识到的,本发明能够在多个明显的方面修改,所有皆不背离附加的权利要求保护范围。例如,每个排放凹陷可被分为两个或更多的具有不同角度延伸和/或位置的排放凹陷,入口和出口的位置可被改变。因此,此处的附图和说明应视为来说明本质,而不是限制它。
Claims (15)
1.一种罗茨式风机(1),包括:
-壳体(20),所述壳体限定了第一和第二横向交叠的圆柱形腔室(41,42),所述壳体(20)包括第一端壁(43)和第二端壁(44),所述壳体(20)限定邻近所述第一端壁(43)的至少一个入口(23)和邻近所述第二端壁(44)的至少一个出口(25);
-分别设置在所述第一和第二圆柱形腔室(41,42)中相啮合的第一和第二叶形转子(31,32),每个转子包括多个(N个)叶片(51,52),每个叶片具有分别与第一和第二端壁(43,44)密封配合的第一和第二轴向面对端面以及与所述圆柱形腔室(41,42)密封配合的顶接触部(53,54),每个叶片(51,52)使其第一和第二轴向面对端面(61,62)限定至少90°的扭转角,且每个叶片(51,52)限定了螺旋角(HA);
-用于将流体从所述至少一个入口(23)输送到所述至少一个出口(25)的多个控制容积,每个控制容积由其中一个转子(31,32)上的一对相邻叶片(51,52)、至少一个所述圆柱形腔室(41,42)、第一端壁(43)、和/或第二端壁(44)限定;且
-用于在相邻的控制容积之间产生流体泄漏的泄漏机构,所述泄漏机构包括形成在圆柱形腔室(41,42)内的通气孔(55),通气孔(55)与第一和第二转子(31,32)的叶片(51,52)啮合相关;
其特征在于:所述罗茨式风机(1)包括形式为至少一个回流槽(29)的附加泄漏机构(29),所述至少一个回流槽延伸穿过每个圆柱形腔室(41,42)的壳体壁(20),用于在所述至少一个出口(25)的边界被控制容积的前导叶片(51,52)的顶接触部(53,54)横隔之前,使来自所述至少一个出口(25)下游的泄漏流体进入所述控制容积。
2.根据权利要求1所述的罗茨式风机(1),其特征在于:所述附加泄漏机构包括设置在壳体(20)的壁中在轴向延伸中心线(CL)的每一侧上的至少一个独立的回流槽(29)。
3.根据前述任一项权利要求所述的罗茨式风机(1),其特征在于:所述附加泄漏机构包括设置在中心线(CL)每一侧上的至少两个独立的回流槽(29),更优选包括设置在中心线(CL)每一侧上的至少三个独立的回流槽(29)。
4.根据权利要求3所述的罗茨式风机(1),其特征在于:在中心线(CL)两侧上的独立的回流槽(29)布置为沿着相对于壳体(20)的纵向(A)具有槽轴线角(α)的槽轴线(22),其中,所述槽轴线角(α)小于叶片(51,52)的螺旋角(HA),使得当控制容积的前导叶片(51,52)的顶接触部(53,54)逐渐地横隔所述槽轴线(22)时,所述独立回流槽(29)沿每条槽轴线(22)顺序构成到控制容积的流体流动通道。
5.根据前述权利要求1-4任一项所述的罗茨式风机(1),其特征在于:所述至少一个回流槽(29)具有基本上矩形的形状。
6.根据前述任一项权利要求所述的罗茨式风机(1),其特征在于:所述至少一个回流槽(29)具有细长的形状,长度(L1)在3-25mm的范围内,优选在4-20mm的范围内,更优选在4-15mm的范围内。
7.根据前述权利要求2-6任一项所述的罗茨式风机(1),其特征在于:在所述出口(25)的两侧上各设置至少一个回流槽(29)。
8.根据前述权利要求3-7任一项所述的罗茨式风机(1),其特征在于:所述壳体(20)包括从壳体(20)的外表面(35)向外突出且在与纵向(A)垂直的方向上延伸的至少一个加强肋(21),并且,设置在中心线(CL)每一侧上的至少两个独立的回流槽(29)设置在所述加强肋(21)的每一侧上。
9.根据前述任一项权利要求所述的罗茨式风机(1),其特征在于:相邻控制容积之间的通气孔(55)形成在沿所述风机(1)的纵向(A)的如下区域中,即,在所述区域任何转子(31,32)的叶片(51,52)位于其中所述顶接触部(53,54)已经经过出***点(40b)的一角位置和其中所述叶片在与另一转子(32,31)的叶片(52,51)啮合时密封地封闭所述控制容积的一角位置之间。
10.一种罗茨式风机(1),包括:
-壳体(20),所述壳体限定第一和第二横向交叠的圆柱形腔室(41,42),所述壳体(20)包括第一端壁(43)和第二端壁(44),所述壳体(20)限定邻近所述第一端壁(43)的至少一个入口(23)和邻近所述第二端壁(44)的至少一个出口(25);
-分别设置在所述第一和第二圆柱形腔室(41,42)中的相啮合的第一和第二叶形转子(31,32),每个转子包括多个(N个)叶片(51,52),每个叶片具有分别与第一和第二端壁(43,44)密封配合的第一和第二轴向面对端面以及与所述圆柱形腔室(41,42)密封配合的顶接触部(53,54),每个叶片(51,52)使得其第一和第二轴向面对端面限定扭转角,且每个叶片(51,52)限定螺旋角(HA);
-用于将流体从所述至少一个入口(23)输送到所述至少一个出口(25)的多个控制容积,每个控制容积由其中一个转子(31,32)上的一对相邻的叶片(51,52)、至少一个所述圆柱形腔室(41,42)、第一端壁(43)、和/或第二端壁(44)限定;且
其特征在于:所述罗茨式风机(1)包括用于在相邻的控制容积之间产生流体泄漏的泄漏机构,所述泄漏机构包括设置在所述第二端壁(44)中的至少一个排放凹陷(45),其中,所述排放凹陷(45)提供在叶片(51,52)的所述第二轴向面对端面(62)和第二端壁(44)之间的通道,使得流体能在相邻的控制容积之间实现泄漏。
11.根据权利要求10所述的罗茨式风机(1),其特征在于:在第二端壁(44)中设置至少两个排放凹陷(45),其中,至少一个排放凹陷(45)与每个独立的圆柱形腔室(41,42)关联。
12.根据前述权利要求10-11任一项所述的罗茨式风机(1),其特征在于:所述至少两个排放凹陷(45)每一个具有的角宽度(w)大于叶片的角宽度(1w)。
13.根据前述权利要求10-12任一项所述的罗茨式风机(1),其特征在于:与每个独立的圆柱形腔室(41,42)关联的所述至少一个排放凹陷(45)被定位成使得仅在每个所述相邻的控制容积与所述入口(23)没有流体连通之后才在相邻的控制容积之间产生流体泄漏。
14.根据前述任一项权利要求所述的罗茨式风机(1),其特征在于:所述叶片(51,52)的所述扭转角是至少120°,特别是至少140°。
15.根据前述任一项权利要求所述的罗茨式风机(1),其特征在于:叶片(51,52)的所述扭转角小于360°,特别地小于300°,且更特别地小于240°。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109973391A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-05 | 烟台菱辰能源有限公司 | 一种用于燃料电池的罗茨空压机的降噪装置 |
CN118188532A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-14 | 江苏兆胜空调有限公司 | 船用高压防爆风机 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10436197B2 (en) | 2005-05-23 | 2019-10-08 | Eaton Intelligent Power Limited | Optimized helix angle rotors for roots-style supercharger |
US11286932B2 (en) | 2005-05-23 | 2022-03-29 | Eaton Intelligent Power Limited | Optimized helix angle rotors for roots-style supercharger |
US9683521B2 (en) * | 2013-10-31 | 2017-06-20 | Eaton Corporation | Thermal abatement systems |
USD788174S1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-05-30 | Eaton Corporation | Supercharger housing |
USD786934S1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-16 | Eaton Corporation | Supercharger housing having integrated cooling fins |
USD819084S1 (en) | 2015-11-02 | 2018-05-29 | Eaton Corporation | Supercharger housing having integrated cooling fins |
WO2018093999A1 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | Eaton Corporation | Optimized helix angle rotors for roots-style supercharger |
USD894239S1 (en) | 2017-09-15 | 2020-08-25 | Eaton Corporation | Supercharger |
CN109915365B (zh) * | 2019-04-04 | 2023-11-17 | 烟台东德氢能技术有限公司 | 罗茨式空气压缩机 |
CN110307154A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-10-08 | 烟台菱辰能源有限公司 | 一种罗茨式氢气循环泵 |
CN115773243B (zh) * | 2022-12-08 | 2023-10-24 | 西安交通大学 | 一种应用于燃料电池汽车***的罗茨氢泵 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4768934A (en) * | 1985-11-18 | 1988-09-06 | Eaton Corporation | Port arrangement for rotary positive displacement blower |
CN1177063A (zh) * | 1996-06-28 | 1998-03-25 | 株式会社安来特 | 罗茨式鼓风机 |
JP2001295780A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ルーツ式過給機とその騒音低減方法 |
US20030039568A1 (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-27 | Ford Global Technologies, Inc. | Backflow orifice for controlling noise generated by a rotary compressor |
JP2004270545A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | ルーツ式流体機械 |
US6874486B2 (en) * | 2003-04-04 | 2005-04-05 | General Motors Corporation | Supercharger with multiple backflow ports for noise control |
CN1880766A (zh) * | 2005-05-23 | 2006-12-20 | 伊顿公司 | 用于罗茨型增压器的具有最优化螺旋角的转子 |
CN201836050U (zh) * | 2010-11-01 | 2011-05-18 | 山东章晃机械工业有限公司 | 设有均压逆流孔的罗茨风机 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5370298B2 (ja) * | 2010-07-14 | 2013-12-18 | 株式会社豊田自動織機 | ルーツ式流体機械 |
-
2013
- 2013-11-08 EP EP13192052.2A patent/EP2871367B1/en active Active
-
2014
- 2014-11-07 US US14/535,831 patent/US9617998B2/en active Active
- 2014-11-10 CN CN201410858300.3A patent/CN104632618B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4768934A (en) * | 1985-11-18 | 1988-09-06 | Eaton Corporation | Port arrangement for rotary positive displacement blower |
CN1177063A (zh) * | 1996-06-28 | 1998-03-25 | 株式会社安来特 | 罗茨式鼓风机 |
JP2001295780A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ルーツ式過給機とその騒音低減方法 |
US20030039568A1 (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-27 | Ford Global Technologies, Inc. | Backflow orifice for controlling noise generated by a rotary compressor |
JP2004270545A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | ルーツ式流体機械 |
US6874486B2 (en) * | 2003-04-04 | 2005-04-05 | General Motors Corporation | Supercharger with multiple backflow ports for noise control |
CN1880766A (zh) * | 2005-05-23 | 2006-12-20 | 伊顿公司 | 用于罗茨型增压器的具有最优化螺旋角的转子 |
CN201836050U (zh) * | 2010-11-01 | 2011-05-18 | 山东章晃机械工业有限公司 | 设有均压逆流孔的罗茨风机 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109973391A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-05 | 烟台菱辰能源有限公司 | 一种用于燃料电池的罗茨空压机的降噪装置 |
CN118188532A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-14 | 江苏兆胜空调有限公司 | 船用高压防爆风机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9617998B2 (en) | 2017-04-11 |
CN104632618B (zh) | 2018-05-29 |
US20150132171A1 (en) | 2015-05-14 |
EP2871367B1 (en) | 2016-04-27 |
EP2871367A1 (en) | 2015-05-13 |
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