摘要： 基元容积和高压回流气体流速是影响噪音产生的主要 因素， 对罗茨鼓风机的性价比做多元化的分析， 提出了对其结构的创新 和对噪声治理的要求。 关键词： 罗茨鼓风机； 创新结构设计； 节能； 噪声治理 一、 前言 以往的罗茨鼓风机没有内压缩过程， 流量在升压的过程中流 量的变化很小， 而且不需要对缸体进行润滑， 这些优点使他可以 大范围的应用在经济建设的所有的领域中。 目前， 在风机领域里， 罗茨鼓风机主要以叶轮头为标识， 将罗 茨鼓风机分为二叶罗茨鼓风机和三叶罗茨鼓风机。二叶罗茨鼓 风机指的是在单匹叶轮上， 两叶轮头的夹角为 １８０°， 同理， 三叶 罗茨鼓风机指的是单匹叶轮机上三叶轮头的夹角为 １２０°。根据 他们所具有的结构特点， 提出了对其结构上的创新要求， 以及对 噪声的治理要求。 二、 论述 一直以来， 罗茨鼓风机耗能大、 噪音大等难题一直困扰着设 计者和使用者。为此， 现就二叶罗茨鼓风机和三叶罗茨鼓风机降 低能耗的问题做多元化的分析。在进行定性分析之前， 假设罗茨鼓风机 叶轮各尺寸相同。 1.基元容积与节能的关系 首先， 从罗茨鼓风机的结构上做多元化的分析， 得知， 三叶罗茨鼓风 机的基元容积比二叶罗茨鼓风机的基元容积少， 三叶罗茨鼓风机 每旋转一周产生的输气量要比二叶的少了整整两个叶轮头所占 体积的输气量， 若要使三叶罗茨鼓风机在同等长的时间里到达二 叶罗茨鼓风机的输气量， 只能靠增加叶轮的直径或者是增加叶轮 长度这两个办法了。但是， 不管是增加叶轮的直径还是增加叶轮 长度， 都会增加鼓风机的制造成本和使用时的能量损耗。由此可 以看出， 三叶罗茨鼓风机不仅不能降低能耗， 反而比二叶罗茨鼓 风机更耗能。 鼓风机的输气量与转速成正比关系， 转速越快， 输气量越 大。从节能的方面出发， 在同等的功率下， 罗茨鼓风机的转速越 大， 输气量越大， 相当于降低了能耗。但对于三叶罗茨鼓风机来 说， 增加了转速但输气量的增大效果并不出众， 因此， 三叶罗茨鼓 风机不具备通过增加转速来降低能耗和增加输气量的优势。 2.基元容积与噪声的关系 气体动力性噪声和机械噪声是罗茨鼓风机噪声的主要来 源。气体动力性噪声的强度最高、 影响最大。气动噪声最重要的包含 高压气体从排气口系统回流与基元容积内的低压气体碰撞产生 的剧烈压力脉动以及叶轮扫过进气口、 排气口时产生的干扰压力 脉动。相比之下， 气体回流产生的剧烈压力脉动强度大于干扰压 力脉动。 传统的罗茨鼓风机的设计使得在基元容积开启的瞬间， 引起 风机基元容积内的气体压力爆破式突增， 产生极大突变气动Baidu Nhomakorabea击 噪声， 由于强度不均匀， 会引起风机震动。为解决这一难题， 最近 几年国外推出了三叶扭叶型罗茨鼓风机。这种鼓风机的特点主 要是叶轮型面为扭叶叶型面， 可以使鼓风机开启面积由零线性变 至最大， 避免气体的爆破式突变回流， 以期达到降低冲击噪声的 目的。此外， 除了改变叶形外， 还有对鼓风机气口形状进行改变 的， 改成单螺旋气口， 其道理与扭叶的原理一致。 但是， 同样采用单螺旋气口的三叶罗茨鼓风机却比二叶罗茨 鼓风机产生的噪声要小， 为什么呢？原因很简单， 相比之下， 二叶 鼓风机的基元容积比三叶鼓风机的基元容积大， 在相同的时间 内， 启动鼓风机后， 二叶鼓风机的高压回流气体大于三叶鼓风机 的， 再加上三叶鼓风机叶轮头数对于二叶鼓风机产生的与高压回 流气体相抗衡的干扰压力脉动大于二叶鼓风机， 故最终三叶鼓风 机合成的总噪声小于二叶鼓风机。降低罗茨鼓风机噪声的关键 方法就是降低高压气体回流均压流速， 而高压气体回流均压流速 与基元容积的大小有很大关系。 说到这里， 可以来比较一下三叶扭叶型罗茨鼓风机和三叶直 叶型罗茨鼓风机的优劣。扭叶型的鼓风机基元容积比直叶型的 鼓风机基元容积略大， 故扭叶型的高压气体回流脉动比直叶型的 要强， 因此噪声要大一些。若三叶扭叶型鼓风机配传统型气口， 三叶直叶型鼓风机配单螺旋气口， 则三叶扭叶型鼓风机产生的噪 声依然高于三叶直叶型鼓风机。 从制造成本上来看， 制造三叶罗茨鼓风机叶轮的复杂程度远 大于二叶罗茨鼓风机叶轮， 制造三叶鼓风机叶轮需要的原材料比 二叶鼓风机多， 重量也大。而要想加工三叶扭叶型罗茨鼓风机叶 轮的型面， 需要专门的数控设备， 且效率不高， 成本比三叶直叶型 罗茨鼓风机的高。考虑到三叶罗茨鼓风机的加工制造成本高、 效 率不高、 设备维护费高等原因， 目前国内使用的罗茨鼓风机大都 是二叶罗茨鼓风机。 3.创新结构设计与噪声治理 “一种低噪声罗茨鼓风机” 就是针对降低二叶罗茨鼓风机气 动噪声， 在噪声声源降噪的产品。其主要结构就是将罗茨鼓风机 的排气口设计为双螺旋气口， 并设有变径消声腔。当基元容积与 排气口相通时， 高压回流气体同时从双螺旋气口两侧进入基元容 积腔内， 与单螺旋气口相比， 相同时间内回流气体的体积增加一 倍， 回流流速降低一半， 故回流冲击脉动强度降低， 以此来降低了噪 声。 不仅如此， 双螺旋气口使的高压回流气体从两封口同时回 流， 其冲击作用在基元容积腔内相互作用、 相互抵消， 最终对风机 侧板基本不形成冲击力， 能很好的降低噪声。 与此同时， 双螺旋风口降低高压气体对叶轮轴的挠度影响， 使得运行更可靠， 这样的结构， 还提高了抗超负荷的能力。而且， 鼓风机内部联成整体， 使其的抗挤压能力和抗拉伸能力得到很大 提高。最后， 除了采用以上办法降低启动噪声和机械噪声外， 还 设计有变径消声腔干涉消声， 使得噪声大幅度的降低。 三、 结语 综上所述， 将专利 “一种低噪声罗茨鼓风机” 的技术运用在二 叶罗茨鼓风机上能更加进一步降低其噪声， 加之它本身耗能比三叶 罗茨鼓风机低， 这样的组合将是一个很不错的选择。 参考文献: [1] 国家环境保护总局监督管理司. 中国环境影响评价 [M]. 北 京:冶金工业出版社.2013. [2]苏春模.罗茨鼓风机及其使用[M].长沙:中南工业大学出版 社.2012. [3]李耀中.噪声控制技术[M].北京:化工工业出版社.2012.