Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Приводной нагнетатель типа Roots

Приводной нагнетатель типа Roots — разновидность компрессора с приводом от коленчатого вала для принудительной подачи воздуха в камеру сгорания двигателя.

Двигатель

История создания приводного нагнетателя типа Roots

Компрессор типа Roots относятся к приводным объемным нагнетателям роторного типа.

Свое название они получили по имени изобретателей, братьев Фрэнсис и Филандер Рутс, изготовивших первое подобное устройство в 1859 году. Знаменитый Готтлиб Даймлер усовершенствовал механизм и уже в 1900 году с конвейера Daimler-Benz сошел первый серийный автомобиль с компрессором такого типа.

Изначально объемная роторная шестеренная машина предназначалась для вентиляции промышленных помещений и имела довольно простую конструкцию. В общем корпусе располагались две прямозубые шестерни. Они вращались в противоположных направлениях и перегоняли объемы воздуха, заключенного в пространстве между зубьями и стенками кожуха, от впускного к выпускному коллектору.

Доработал и еще более улучшил конструкцию нагнетателя соотечественник братьев-изобретателей — инженер  Итон в 1949 году. Теперь воздух в нем стал перемещаться вдоль оси вращения косозубых роторов, сменивших шестерни. Но главный принцип работы устройства остался неизменным — воздух в нем не сжимался, а перекачивался. Поэтому данный тип приводных роторных нагнетателей по-прежнему носит имя Roots.

Дальнейшая модификация роторных компрессоров типа Roots шла по пути конструктивных ухищрений. Так, вместо двух лопаток на роторе, стали изготавливать четыре. Это позволило сделать подачу воздуха более равномерной и дало возможность частично сгладить пульсацию его давления – этого основного недостатка приводных нагнетателей подобного типа.  С той же целью впускное и выпускное окна компрессора стали делать треугольной формы. К тому же все эти изменения значительно снизили уровень шума при работе механизма.

                            

Устройство и принцип работы приводного нагнетателя типа Roots

Конструктивно приводные нагнетатели типа Roots выглядят следующим образом: в овальном корпусе установлены два ротора, насаженных на оси и имеющих специальный профиль. Эти оси связаны между собой шестернями. Вращаются роторы в противоположные стороны.

Между корпусом механизма и роторами существует зазор 0,1-0,15 мм. Точно такой же зазор отделяет их и друг от друга.

В результате вращения деталей, в пространство между ними и внутренней поверхностью корпуса нагнетателя захватывается определенный объем воздуха. Затем он перемещается от всасывающего патрубка к нагнетательному трубопроводу. Воздух в трубопровод подается толчками. С каждым оборотом роторов в него поступает четыре (с каждого ротора по две) порции. В этом принцип работы приводного нагнетателя типа Roots аналогичен принципу работы насосов шестеренного типа.

Корпус и роторы механизма изготавливают из алюминиевого сплава.

Располагается компрессор в передней части двигателя: перед карбюратором или между ним и двигателем. В первом случае нагнетатель засасывает чистый воздух и нагнетает его в карбюратор.

Вторая схема расположения более распространена. В этом случае компрессор всасывает горючую смесь и нагнетает ее в трубопровод. При этом она энергично перемешивается роторами, что служит лучшему испарению бензина. Кроме того, при размещении нагнетателя между двигателем и карбюратором, последнему не требуются какие-либо дополнительные устройства.

Давление наддува компрессоров типа Roots обратно качеству наполнения, то есть, при повышении давления в нагнетательном трубопроводе усиливается утечка воздуха (смеси) в зазоры нагнетателя и уменьшается коэффициент наполнения. Из-за этого, с повышением давления в трубопроводе, резко падает КПД нагнетателя. Избежать этой неприятности можно, увеличив скорость вращения роторов, или добавив двух- или трехступенчатую передачу.

Однако в многоступенчатых конструкциях теряется одно из главных достоинств компрессоров Roots – их компактность. А с увеличением скорости вращения роторов, увеличивается и объем отбираемой у силовой установки мощности.

Компрессоры типа Roots обеспечивают достаточное давление в нагнетательном трубопроводе при малых и средних оборотах двигателя. Кроме того, автомобилям, оборудованным такими нагнетателями, обеспечен хороший разгон.

                                                      

Достоинства и недостатки конструкции приводного нагнетателя типа Roots

Компрессоры типа Roots имеют ряд существенных недостатков.

При возникновении турбулентности — выдавливании несжатого воздуха из нагнетателя в сжатый воздух трубопровода — температура воздушного заряда растет дополнительно к обычному повышению от увеличения давления. Поэтому компрессоры подобного типа дополнительно оснащаются интеркулерами.

Кроме того, недостатками нагнетателей Roots остаются сложный процесс установки и относительно высокая цена. 
  

Однако, благодаря долговечности конструкции, низкой шумности, компактности и эффективности на средних и малых оборотах, приводные устройства такого типа снискали популярность у именитых брендов автомобилестроения. General Motors, Ford, Mercedes, Daimler Chrysler оснащают свои модели именно компрессорами Roots.

В настоящее время приводные нагнетатели типа Roots выпускают известные компании: Magna Charger, Eaton Automotive, Jackson Racing, Kenne Bell, Superchargers. Их продукция широко представлена на современном рынке автозапчастей и пользуется успехом а автолюбителей.

Воздуходувки типа «рутс» – ГАЗСПЕЦКОМПРЕССОР

Газодувки Рутса или компрессоры низкого давления  типа «рутс».

Братья Рутс разработали объемный нагнетатель  в 1859 г. Эти роторно-шестеренчатые компрессоры теперь так и называются – компрессоры типа «roots». На автомобилях устройства подобного типа появились в 20-е годы прошлого века благодаря компании Mercedes.Тогдашний уровень развития технологий не способствовал распространению подобных устройств, но сейчас они довольно популярны. Были и другие типы нагнетателей. Со временем они естественным образом разделились на механические (с приводом от коленвала или другим способом) и турбо (с приводом от выхлопной системы — в автомобильной промышленности). Последние, хоть и имеют общие корни и назначение, все же довольно обособленная ветвь развития нагнетателей. Далее в этой статье речь пойдет о нескольких основных типах механических нагнетателей.

     

Компрессоры типа «рутс» относятся к классу объемных нагнетателей. Конструкция их довольно проста и более всего напоминает масляный шестеренчатый насос. В корпусе овальной формы вращаются в противоположные стороны два ротора, имеющие специальный профиль. Роторы насажены на оси, связанные одинаковыми шестернями. Между самими роторами и корпусом поддерживается небольшой зазор. Основное отличие этого метода нагнетания в том, что воздух сжимается не внутри, а как бы снаружи компрессора, непосредственно в нагнетательном трубопроводе. Именно поэтому их иногда называют компрессорами с внешним сжатием. Воздух как бы зачерпывается кулачками (попадая в пространство между роторами и корпусом) и выжимается в нагнетательный трубопровод.

Главным минусом такого способа нагнетания является то, что, раз процесс сжатия воздуха осуществляется вовне компрессора, его эффективная работа возможна лишь до определенных значений наддува. Как бы точно ни были выполнены детали компрессора, с ростом давления в нагнетательном трубопроводе увеличивается просачивание воздуха назад, и его КПД ощутимо снижается. Увеличивая скорость вращения роторов, можно несколько снизить утечки воздуха, но это возможно лишь до определенных пределов. Далее мощность, затрачиваемая на вращение самого нагнетателя, может превысить добавочную мощность двигателя. Чтобы повысить давление наддува, применялись конструкции с двумя и более ступенями. Они позволяли поднять итоговые значения давления в 2, 3 раза и больше. Но в силу того, что эти компрессоры теряли одно из своих главных преимуществ – компактность, такие многоярусные конструкции не прижились.

Еще один существенный недостаток. В компрессорах подобного типа при выдавливании несжатого воздуха в сжатый в нагнетательном трубопроводе создается турбулентность, способствующая росту температуры воздушного заряда. То есть, наряду с обычным ростом температуры от непосредственно повышения давления, в рутс-компрессорах происходит дополнительный нагрев. В этой связи подобные нагнетатели в обязательном порядке оснащаются интеркулерами (особое устройство для охлаждения воздуха). Шум от работы объемных компрессоров не столь сильный, как у центробежных, и имеет несколько иную тональность. Но, в отличие от последних, работа роторно-шестеренчатых нагнетателей сопровождается пульсациями давления. Происходит это по причине неравномерности подачи воздуха. Для снижения шума и амплитуды пульсаций последнее время наибольшее распространение получили трехзубчатые роторы спиральной формы. Кроме того, для тех же целей впускное и выпускное окно компрессора делают треугольным. Эти конструктивные ухищрения позволяют добиться того, что такие компрессоры работают достаточно тихо и равномерно.

В настоящее время современные технологические возможности вывели подобные компрессоры на очень высокий уровень производительности. Такие автогиганты, как DaimlerChrysler, Ford и General Motors, устанавливают на некоторые свои автомобили механические нагнетатели именно рутс-типа. Тому есть несколько причин. В первую очередь объемные нагнетатели, в отличие от центробежных, эффективны уже на малых и средних оборотах двигателя. Эта особенность рутс-компрессоров сделала их наиболее пригодными для дрегрейсинга, где ценится прежде всего именно динамика разгона.

Другой важный плюс – относительная простота конструкции. Малое количество движущихся частей и малые скорости вращения делают эти нагнетатели одними из самых надежных и долговечных. Однако сложность в изготовлении и установке, а значит, и высокая цена (относительно центробежных) несколько снизили их рыночную популярность. Если не считать перечисленных выше производителей, для вторичного рынка подобные нагнетатели производит несколько компаний. Вот некоторые из них: Jackson Racing, Kenne Bell Superchargers, Magna Charger. Отдельно стоит отметить компанию Eaton Automotive. Именно она является, что называется, локомотивом раскрутки нагнетателей рутс-типа. Кстати, это ее компрессоры и устанавливаются на двигатели. В России такие нагнетатели в силу дороговизны не столь популярны, но, по крайней мере, пара марок представлены и у нас.

В корпусе овальной формы вращаются в противоположные стороны два ротора, имеющие специальный профиль. В зависимости от размеров роторов частота их вращения составляет 500-6000 об/мин и может достигать 12000 об/мин. Роторы насажены на валы, связанные одинаковыми шестернями. Между самими роторами и корпусом поддерживается небольшой зазор. Основное отличие этого метода нагнетания заключается в том, что воздух сжимается не внутри, а непосредственно в нагнетательном трубопроводе, поэтому его эффективная работа возможна лишь до определенных значений давления наддува, как правило, степень повышения давления не превышает 2.    В 1949 г. другой американский изобретатель, Итон, улучшил конструкцию нагнетателя – прямозубые шестерни уступили место косозубым роторам и воздух начал перемещаться не поперек их осей вращения, а вдоль. Но, как и до модернизации, основным принципом работы нагнетателей типа Roots является простая перекачка воздуха в другой объем, без сжатия воздуха внутри механизма.

Универсальная характеристика компрессора.

Нагнетатели данного типа, в отличие от центробежных, начинают свою работу уже при низких частотах вращения вала и продолжают без потери эффективности нагнетать воздух в цилиндры. С ростом давления в нагнетательном трубопроводе, а также при низком расходе воздуха увеличиваются утечки воздуха в зазорах, и его КПД ощутимо снижается. Увеличением скорости вращения роторов можно несколько снизить утечки воздуха, но лишь до определенных пределов.

 

 

Обзор серии Duragas — Roots Systems Ltd

Компания Roots Systems производит собственные компрессоры серии Duragas для работы с технологическими газами.

Серия Duragas разработана и изготовлена ​​для применения в технологических процессах в широком диапазоне размеров, материалов и уплотнений, подходящих для широкого спектра газов, включая коррозионные, горючие, радиоактивные и токсичные.

 
Машины Duragas могут быть разработаны как для низкотемпературных («криогенных»), так и для высокотемпературных применений.

Безмасляный

Наши машины Duragas в стандартной комплектации смазываются разбрызгиванием, но имеют широкий «промежуток» между внутренними газовыми уплотнениями и масляными уплотнениями подшипников. Он действует как уловитель, предотвращая попадание смазочного масла в поток технологического газа.

Стандарт API 619

Roots Systems — один из немногих производителей роторных воздуходувок в мире, которые соответствуют стандарту API 619, что делает нашу серию Duragas лучшим выбором для нефтехимической, нефтяной и газовой промышленности, как на суше, так и на море.

Широкий диапазон расхода

Серия Duragas охватывает диапазон расхода от 5 до 50 000 м 3 /ч (от 3 до 30 000 куб. футов в минуту).

Высоковакуумные

Машины Duragas могут работать при абсолютном входном давлении до долей миллибара (доли торра).

Высокое давление

Машины Duragas могут работать при входном давлении более 150 бар (2175 фунтов на кв. дюйм).

Высокий перепад давления

Машины Duragas могут создавать дифференциальное давление до 4,5 бар (65 фунтов на кв. дюйм) за одну ступень.

Высокая температура на входе:
+225°C (+437°F) при эксплуатации,
+280°C (+536°F) конструкция.
 

Высокое давление на входе:
94 бар изб. (1363 фунта на кв. дюйм) рабочее,
163 бар изб. (2360 фунтов на кв. дюйм) конструкция,
ASME B16.5 класс 1500 фланцы.

Высокий перепад давления:
Одноступенчатый,
4 бар (58,0 фунтов на кв. дюйм) Рабочий дифференциал.
 

Низкая температура на входе:
-100°C (-148°F) рабочая,
-170°C (-274°F) конструкция.
 

Низкое давление на входе:
22,6 мбар (17 торр) абс.


 
 

Многоступенчатый компрессорный агрегат
Мы можем поставить многоступенчатый агрегат для создания высокого перепада давления с промежуточным охлаждением для ограничения общего повышения температуры, если это необходимо.

Роторы и валы

Два ротора, установленные на горизонтальных валах, будут вращаться в противоположных направлениях через пару синхронизирующих шестерен. Профиль и отделка роторов должны быть такими, чтобы между ними и между роторами и отливками сохранялся точный зазор. Каждый ротор имеет блочную конструкцию с цельнолитым валом. Все роторы статически затем динамически сбалансированы после окончательной обработки.

Подшипники

Каждый ротор установлен в цилиндрическом роликоподшипнике на неприводном конце для обеспечения осевого расширения роторов и двухрядном шарикоподшипнике с глубокими канавками на приводном (фиксированном) конце. Подшипники воздуходувки антифрикционного типа с адекватным осевым сжатием. Подшипники расположены как можно ближе к рабочему колесу, чтобы обеспечить максимально жесткую опору и исключить любую тенденцию к прогибу. Срок службы подшипника (B10) оценивается более чем в 50 000 часов.

Промежуточные промежутки

В торцевых крышках между внутренними/газовыми уплотнениями и масляными уплотнениями для смазки подшипников предусмотрено большое и широкое газовое пространство. Этот промежуточный объем будет обеспечиваться, чтобы смазочное масло не могло мигрировать в поток технологического газа.

Встроенные зубчатые колеса

Зубчатые колеса для тяжелых условий эксплуатации имеют одиночные косозубые зубья, изготовленные с высокой точностью для сохранения относительного положения роторов и обеспечения бесшумной работы и минимального люфта. Шестерни зажаты для легкой замены и регулировки времени. Для высокоскоростной работы может быть предусмотрена принудительная (напорная) система смазки.

Встроенный маслосборник

Используется система смазки разбрызгиванием. Масло будет распределяться по шестерням и подшипникам, находясь в поддоне. Система смазки будет полностью автономной и обычно не требует внимания, кроме проверки уровня масла и периодической замены масла.

Корпуса

Корпуса снабжены отверстиями во фланцах в соответствии с применением. Полные фланцы доступны при необходимости.

© Copyright 2022 | Рутс Системс Лтд

Что такое воздуходувка корневого типа и как она работает?

В этой статье вы узнаете больше о конструкции и работе воздуходувки типа Рутса и ее применении в качестве нагнетателя.

  • 1 Принцип работы
  • 2 Корн-тип Supercharger
  • 3 Конструкция роторов
    • 3,1 Ротариновый Vane
    • 3,2. принцип работы Нагнетатель типа Рутса ( Нагнетатель типа Рутса ) с парой двухлопастных поворотных лопаток ( роторы ), названный в честь его изобретателя Фрэнсис Рутс . Жидкость перекачивается со стороны всасывания ( впуск ) на сторону нагнетания ( выпуск ) между отдельными выступами зацепления и корпусом. За счет противодавления на стороне нагнетания газообразная жидкость сжимается.

      Рисунок: Структура воздуходувки Рутса (лопастной насос) Анимация: Принцип работы двухлопастной воздуходувки Рутса (лопастной насос)

      Роторы обычно приводятся в движение ременной передачей и парой зубчатых колес, установленных сзади. Таким образом, роторы не приводятся в действие за счет контакта зацепляющихся с ними лопастей! Наоборот, между вращающимися лопастями должен оставаться даже небольшой зазор, так как в противном случае высокие скорости приводили бы к недопустимому выделению тепла, и роторы быстро изнашивались бы.

      Рисунок: Ведущий шкив и зубчатая передача воздуходувки типа Рутса

      Однако вместо двухлопастных роторов обычно используются трехлопастные или даже четырехлопастные роторы. Чтобы добиться более непрерывного сжатия и тем самым избежать скачков давления, роторы также закручиваются вдоль оси вращения. Профиль поперечного сечения роторов состоит из циклоид. Однако из-за бесконтактного зацепления это не циклоидная передача в прямом смысле!

      Рисунок: Трехлопастная роторная нагнетательная установка Рутса (лопастной насос) Анимация: Принцип работы трехлопастной нагнетательной установки Рутса (лопастной насос)

      Нагнетатели Рутса используются, среди прочего, в качестве компрессоров для наддува горения двигатели. Они также используются для перекачивания жидкостей или пищевых продуктов, таких как рис или крупы.

      Рисунок: Компрессор для наддува воздуха в двигателях внутреннего сгорания

      Нагнетатель типа Рутса

      Анимация ниже показывает структуру и принцип действия нагнетателя типа Рутса, используемого для наддува воздуха для сгорания в автомобилях.

      Анимация: Принцип действия нагнетателя типа РутсаРисунок: Нагнетатель типа Рутса (нагнетатель)

      Воздух всасывается через прорезь в передней части. Воздух поступает в корпус через это воздухозаборное отверстие, снабженное охлаждающими ребрами.

      Рисунок: Воздухозаборник нагнетателя типа Рутса

      Внутри нагнетателя типа Рутса находятся трехлопастные поворотные лопатки (роторы), которые нагнетают воздух между роторами и внутренней стенкой корпуса со стороны всасывания (вверху) на стороне нагнетания (внизу). Из-за «скопившегося» воздуха на стороне нагнетания давление там увеличивается и воздух соответственно сжимается.

      Рисунок: Трехлопастные лопасти нагнетателя типа Рутса Анимация: Принцип работы нагнетателя типа Рутса

      Вращающиеся лопасти приводятся в движение ременной передачей, при этом ведущий шкив приводит в движение только один из двух роторов напрямую. Второй ротор приводится в движение двумя косозубыми шестернями.

      Рисунок: Ведущий шкив и косозубые шестерни нагнетателя типа Рутса

      После того, как воздух нагнетается на сторону нагнетания, сжатый воздух можно использовать для процесса сгорания. Нежелательному повышению температуры при сжатии противодействуют охлаждающие ребра на корпусе.

      Рисунок: Выход воздуха из нагнетателя типа Рутса

      Соотношение давлений между стороной нагнетания и стороной всасывания нагнетателя типа Рутса обычно не превышает 2. В зависимости от скорости вращения КПД в этих случаях составляет около 50 %. . При больших перепадах давления КПД быстро снижается! По сути, чем меньше степень сжатия, тем эффективнее нагнетатели типа Рутса.

      Конструкция роторов

      Форма роторов воздуходувок типа Рутса состоит из циклоид так же, как и циклоидные шестерни . Однако между вращающимися лопастями нет передачи мощности, как в случае с циклоидными передачами!

      Лопатка двухлопастная роторная

      Для конструкции двухлопастного ротора окружности качения для эпициклоид и гипоциклоиды выбирают на четверть диаметра базовой окружности (см.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *