一种干式螺杆鼓风机
技术领域
本发明涉及的是一种新型的螺杆鼓风机，属于可压缩流体机械领域，尤其适用于有节能需求的高压风机使用场合。
背景技术
在鼓风机制造工艺上，传统的罗茨风机没有内压缩，耗能高，传统螺杆鼓风机存在泄露三角形，造成鼓风机泄漏量随压力的增加而增加。一方面，同一转速下流量随压力增加下降的很快，且所能达到的最高压力低；另一方面，传统螺杆鼓风机且加工设备复杂，加工机床一般由国外进口，费用昂贵，加工面积也大。
发明内容
基于上述现有技术的不足，本发明提出了一种低耗能、高压力、加工容易，低成本的一种干式螺杆鼓风机。
本发明的一种干式螺杆鼓风机的技术方案为：
一种干式螺杆鼓风机，包括前盖(1)、前密封板(2)、机壳(3)、排气板(4)、后盖(5)，所述前盖(1)和机壳(3)之间设有前密封板(2)隔开，机壳(3)和后盖(5)之间设有排气板(4)隔开，所述机壳(3)内部的螺杆腔体内设置有主动螺杆(6)、从动螺杆(7)，所述主动螺杆(6)、从动螺杆(7)的一端通过齿轮(11)相连接，且主动螺杆(6)、从动螺杆(7)靠近后盖(5)一端通过定位轴承(8)固定，所述主动螺杆(6)、从动螺杆(7)靠近前盖(1)的一端通过浮动轴承(9)固定；
所述前盖(1)与螺杆腔体之间、后盖(5)与螺杆腔体之间均设有前后端的复合密封(10)，定位轴承(8)和后端的复合密封(10)设置在排气板(4)内，排气板(4)上设有排气口，浮动轴承(9)和前端的复合密封(10)设置在前密封板(2)内；所述前盖(1)和前密封板(2)之间、后盖(5)和排气板(4)之间均填充部分润滑冷却剂，用来润滑齿轮(11)、定位轴承(8)和浮动轴承(9)；前后端的复合密封(10)均设置在靠近螺杆腔体这侧，以阻止润滑冷却剂流入螺杆腔体，主动螺杆(6)在前盖(1)的轴伸出端有轴封(12)进行密封。
进一步，所述前盖(1)与前密封板(2)之间、前密封板(2)与机壳(3)之间、机壳(3)与排气板(4)之间、排气板(4)与后盖(5)之间均用螺栓固定连接。
进一步，所述主动螺杆(6)、从动螺杆(7)与定位轴承(8)由锁紧螺母固定。
进一步，当主动螺杆(6)、从动螺杆(7)受热膨胀的时候，向浮动轴承(9)一侧膨胀，浮动轴承(9)因为轴承内圈是活动的，允许螺杆轴向窜动一定距离。
进一步，所述齿轮(11)与主动螺杆(6)、从动螺杆(7)之间用锁紧螺母压紧，互相之间无相对运动。
进一步，还包括，干式螺杆鼓风机的进气口，所述进气口设置在机壳上且远离排气板的位置，保证进气口和排气口之间有气流充分穿过主动螺杆(6)、从动螺杆(7)，排气口设置在排气板(4)侧面，将高压气体导通到外部。
进一步，所述齿轮(11)和主动螺杆(6)的轴伸出端设置在机壳(3)的两侧，或者设置在机壳(3)的同侧。
进一步，当齿轮(11)和主动螺杆(6)的轴伸出端设置在机壳(3)的两侧时，齿轮(11)和定位轴承(8)用润滑油作为润滑冷却剂，浮动轴承(9)用润滑油或者用润滑脂作为润滑冷却剂；当齿轮(11)和主动螺杆(6)的轴伸出端设置在机壳(3)的同侧时，定位轴承(8)、齿轮(11)和浮动轴承(9)只能用润滑油作为润滑冷却剂。
本发明具有以下技术效果：
与罗茨风机没有内压缩，耗能高相比，本发明的新型干式螺杆鼓风机有内压缩，降低了耗能，由于螺杆端面曲线共轭带来的严格密封，同一转速下流量随压力变化小，且加工容易，降低了加工成本。
传统螺杆鼓风机存在泄露三角形，造成鼓风机泄漏量随压力的增加而增加，同一转速下流量随压力增加下降的很快，且所能达到的最高压力低；而且传统螺杆鼓风机具有加工设备复杂，加工面积大的缺点，本产品结构简单，技术成熟，创新性强，替代作用明显，节能实用，寿命长久，前景明朗，利润可观。同时本发明的螺杆加工由于结构简单可以由国内的机床加工替代，制造成本大大降低。
附图说明
图1为本发明结构图；
图2为机壳上进气口俯视图；
图3为排气板上的排气口图；
图4为单个螺杆端面型线图；
图5为双螺杆端面型线图；
图6为双螺杆的四中不同工作状态示意图。
图中：1、前盖；2、前密封板；3、机壳；4、排气板；5、后盖；6、主动螺杆；7、从动螺杆；8、定位轴承；9、浮动轴承；10、复合密封；11、齿轮；12、轴封；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明的一种干式螺杆鼓风机，包括前盖1、前密封板2、机壳3、排气板4、后盖5，所述前盖1和机壳3之间设有前密封板2隔开，机壳3和后盖5之间设有排气板4隔开，所述机壳3内部的螺杆腔体设置有主动螺杆6、从动螺杆7，所述主动螺杆6、从动螺杆7的一端通过齿轮11相连接，且主动螺杆6、从动螺杆7靠近后盖5一端通过定位轴承8固定，所述主动螺杆6、从动螺杆7靠近前盖1的一端通过浮动轴承9固定；
所述前盖1与螺杆腔体之间、后盖5与螺杆腔体之间均设有前后端的复合密封10，定位轴承8和后端的复合密封10设置在排气板4内，排气板4上设有排气口，浮动轴承9和前端的复合密封10设置在前密封板2内；所述前盖1和前密封板2之间、后盖5和排气板4之间均填充部分润滑冷却剂，用来润滑齿轮11、定位轴承8和浮动轴承9；前后端的复合密封10均设置在靠近螺杆腔体这侧，以阻止润滑冷却剂流入螺杆腔体，主动螺杆6在前盖1的轴伸出端有轴封12进行密封。
上述前盖1与前密封板2之间、前密封板2与机壳3之间、机壳3与排气板4之间、排气板4与后盖5之间均用螺栓固定连接。
上述主动螺杆6、从动螺杆7与定位轴承8由锁紧螺母固定。
当主动螺杆6、从动螺杆7受热膨胀的时候，向浮动轴承9一侧膨胀，浮动轴承9因为轴承内圈是活动的，允许螺杆轴向窜动一定距离。
上述齿轮11与主动螺杆6、从动螺杆7之间用锁紧螺母压紧，互相之间无相对运动。
如图2-3所示，上述干式螺杆鼓风机的进气口，该进气口设置在机壳3上远离排气板的一侧，进气口和排气口在空间上是上进侧出。
上述齿轮11和主动螺杆6的轴伸出端设置在机壳3的两侧，或者设置在机壳3的同侧。
作为本发明的一个具体实施例，当齿轮11和主动螺杆6的轴伸出端设置在机壳3的两侧时，所述后盖5与排气板4之间的齿轮11和轴承必须用润滑油润滑，前密封板2上的轴承既可以用润滑油润滑，也可以用润滑脂润滑。当齿轮11和主动螺杆6的轴伸出端设置在机壳3的同侧时，定位轴承8、齿轮11和浮动轴承9只能用润滑油润滑。
前盖与前密封板、前密封板与机壳、机壳与排气板、排气板与后盖之间用螺栓连接。螺杆与8定位轴承由锁紧螺母固定。当螺杆受热膨胀的时候，向浮动轴承一侧膨胀。浮动轴承因为轴承内圈是活动的，允许螺杆轴向窜动一定距离。11齿轮与螺杆之间用锁紧螺母压紧，互相之间无相对运动。前盖和后盖内填充部分润滑油，用来润滑齿轮和轴承。前盖、后盖与螺杆腔体之间有10复合密封，复合密封阻止润滑油流入螺杆腔体，保证了吸排气过程完全无油。主动螺杆在前盖伸出段有轴封进行密封。
新型螺杆鼓风机进气口如图2所示，在机壳上远离排气板的一侧。排气板上的排气口形状如图3所示。所述进气口设置在机壳上且远离排气板的位置，排气口设置在排气板4侧面，将高压气体导通到外部。
新型螺杆鼓风机螺杆端面型线如图4所示，由摆线、渐开线和圆弧曲线共同围成。端面图绕螺杆轴线螺旋两周形成螺杆鼓风机螺杆。
如图4-5所示，本发明的双螺杆结构，螺杆端面型线依次由短摆线、渐开线、外圆弧曲线、长摆线、内圆弧曲线共同围成，绕螺杆轴线螺旋两周形成一个完整的螺杆。在设计过程中，首先确定了内圆弧和外圆弧的半径。先画内圆弧、外圆弧和一条摆线。摆线在直径方向是从内圆弧半径展开到外圆弧半径，角度上是从一个角度回到起始角度。再确定一个基元画一条渐开线，并再画一条摆线跟它相切，把多余的部分减去。并把这根两条曲线拼成的线移到原摆线的对面(让两个圆弧角度正好等分)，然后剪掉多余的圆弧就形成了围成的端面曲线。
主动螺杆6、从动螺杆7的摆线方程为：
x＝(外圆弧曲线的半径+内圆弧曲线的半径)*sint-外圆弧曲线的半径*sin2t
y＝(外圆弧曲线的半径+内圆弧曲线的半径)*cost-外圆弧曲线的半径*cos2t；
外圆弧曲线的半径也为图5中的外圆半径；内圆弧曲线的半径也为内圆半径。
渐开线方程为：
x＝-渐开线基圆半径*(cost+t*sint)；
y＝渐开线基圆半径*(sint-t*cost)。
上述基圆半径就是一个指定的数值。它要小于内圆半径。它的大小决定了渐开线展开角的大小，也就决定了圆弧的角度。
本发明中，摆线是从一个角度回到原始角度，起始点不存在角度差的问题。渐开线展开角是由基元半径决定。上述渐开线的角度越大，圆弧的角度越小。渐开线角度越大，容积效率越大，也就是同样大小的鼓风机流速更快。但是渐开线的角度过大会造成螺杆与机壳接触面的太窄，不适合螺杆用去重量的办法实现动平衡。
作为本发明的一个具体实施例，上述进气口直径150mm，气体流量为20立方米每分，压力为0.8公斤的鼓风机，我们选取外圆弧曲线的半径为127.5mm，内圆弧曲线的半径要达到轴的强度要求，设置为40.5mm。在上述20立方米每分钟的鼓风机中，我们选取了基元半径为27mm。
图6为双螺杆工作状态示意图。
结合附图描述装置或者系统的工作原理以及工作过程；
本发明设计是一种新型的螺杆鼓风机，属于可压缩流体机械领域，尤其适用于有节能需求的高压风机使用场合。
在电机及齿轮带动下，主动螺杆和从动螺杆在机壳内进行同速反向转动，造成螺杆之间以及螺杆与机壳之间容积扩张与压缩，气体从进气口吸入，被迫沿轴向从进气口一端流向排气口一端。螺杆与排气板之间有0.1毫米到0.25毫米之间的间隙，当气体被压缩达到排气压力的时候，气体与排气口相联通，气体从排气口被挤压出去，排气过程结束。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
