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  9.2 离心式压气机的工作原理

容积式压气机是按照空气披压缩时容积缩小、压力升高的原理而工作的压气机。它把从进气腔来的一定量的空气或可燃混合气进行压缩,并转送到压缩腔。进气腔和压气腔被转于隔开互不相通。在内燃机上应用较广的为转子——齿轮式的罗茨压气机。

一、罗茨式压气机

由动画可以知道它的工作原理是:两转子支承在壳体中,另外一个转子由曲轴带动,转子轴上的齿轮传动转子上的齿轮,因此它为主动转子.两个转子支承在完体两端的轴承上同步转动,并保证转子与转子、转于与壳体间互不相碰,但间隙很小。转子外廓把进气口和出气口隔开。

当转子转动时,下转子把一定容积的空气挤向压缩腔.与此同时,由于上转子的齿离开出气口边缘,压缩空气在压力差的作用下,自压气腔倒流入上转子和壳体之间的空腔,一直持续到两腔压力相等为止。从压力平衡的时刻起到相应于位置Ⅲ的时刻止为压缩过程,位置I和位置Ⅲ在工作过程中所起的作用是相同的,所以双叶转子压气机气流流通部分的压力和速度的脉动周期,相当于转子的90°转角。

为了减少压力和速度的脉动,经常采用三叶形转子,如下图所示。当采用三叶转子时,气流流通部分的速度和压力脉动周期相当于转于的60°角,因此,振幅比双叶转子的小。

图中转子装在由铝合金铸成的壳体中,外侧开口为进气口,内侧对着发动机为出气口,壳体表面有加强筋以提高刚度。铝合金盖板和8上装有双排径向止推轴承,用以固定转子的轴向位置。单列滚珠轴承允许微量位移,以保证转于和壳体微变形时不致咬死。

两空心转子由铝合金铸成,每个转子的两端都装有钢轴,转子的外旋轮线型经过精加工,以保证在工作过程中各单独空腔的密封性。斜齿轮同步转动可保证转子和壳体间的必要间隙,以避免转子和壳体间以及转子相互间的接触。转子的径向间隙和在轴向与壳体间的间隙大小应合理选择,使其能保证空气的泄漏量最小,又可完全避免转子工作时互相接触。

压气机通过弹性爪式离台器和扭力轴驱动,防止发动机扭振时损坏压气机,也可防止曲轴转速急剧变化时产生过载而损坏齿轮。转子式压气机是一种较早应用于发动机增压的压气机,其优点是结构比较简单,使用寿命长,平衡性好,增压压力随转于转速变化的规律比较理想,适应发动机变工况工作的要求。缺点是重量较大,噪音较高。罗茨式压气机增压压力一般为Pk0.150.17MPa以下。

.螺旋型转子压气机

螺旋型与上述转子式压气机不同,其流通部分的空气运动是斜线方向,而且旋转的螺杆和壳体间的空腔有容积变化,进行内部压缩,将空气压缩到一定的压力。

螺旋型转子压气机,两个平行的转子制成螺旋形,由两齿轮传动,在外壳中旋转,转子之间间隙很小。进气口和排气口位于对角线上,空气沿螺旋槽流动。
转子叶型的横截面如下图所示。一个转子的叶片位于节圆之外呈凸出状,而另一个转子的叶片在节圆之内呈凹入状。在转子的全长上叶片的扭转龙度为240°

当转子旋转时,其凹处开始与外壳上的进气口相通充满空气,随后凹处与进气口断开,各转子间的接触线则逐渐地沿轴线方向向外移动。同时,由凹处所构成的容积也逐渐缩小,使其中的空气受到压缩,当凹处与排气口相通时,受压缩的空气就进入增压腔。

螺旋转子压气机可连续而均匀地向增压腔供气,能达到较高的压力。当增压压力Pk≥0.17MPa时,采用这种压气机较为合适。这种增压器的缺点是尺寸较大,因为横截面的大部分为转子本身所占满,此外,型线复杂制造困难。

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