Roots-kompressor

Rødderne typen kompressoren eller Roots blæser er en positiv forskydning knastpumpe som fungerer ved at pumpe en væske med et par indbyrdes indgribende lapper ikke ulig et sæt strakte redskaber. Fluid er fanget i lommer omkring lapperne og transporteres fra indsugningssiden udstødningen. Det er ofte brugt som en kompressoren i motorer, hvor det drives direkte af motorens krumtapaksel via et bælte, kæde, eller gear.

Det er opkaldt efter den amerikanske opfindere og brødre Philander og Francis Marion Roots, grundlæggerne af rødderne Blower Company, Connersville, Indiana, der først patenteret det grundlæggende design i 1860 som en luftpumpe til brug i højovne og andre industrielle applikationer. I 1900, Gottlieb Daimler omfattede en Roots-stil kompressoren i en patenteret motor design, hvilket gør Roots-kompressoren den ældste af de forskellige designs nu tilgængelig. Roots blæsere er almindeligvis omtales som luft blæsere eller PD blæsere, og kan kaldes normalt "huffers", når det anvendes med benzin-brænding motorer i hot rod tilpassede biler.

Applikationer

Den Roots-kompressor er enkel og meget udbredt. Det kan være mere effektiv end alternative kompressor på at udvikle positive indsugningsmanifold tryk ved lave omdrejningstal, hvilket gør det til et populært valg for passager bil applikationer. Maksimale drejningsmoment kan opnås ved ca. 2000 rpm. I modsætning til den grundlæggende illustration, de fleste moderne Roots-kompressor optage trevingede eller fire-fortandningsrotorerne.

Akkumuleret varme er en vigtig overvejelse i driften af ​​en kompressor i en forbrændingsmotor. Af de tre grundlæggende kompressor typer, historisk Roots design besad den værste termiske effektivitet, især ved høje trykforhold. I overensstemmelse med idealgasloven, vil en kompression operation hæve temperaturen på den komprimerede output. Derudover drift af kompressoren selv kræver energitilførsel, der omdannes til varme og kan overføres til gassen gennem kompressorhuset, opvarmning mere. Selv mellemkølere er mere almindeligt kendt for deres brug på turboladere, kan kompressor også drage fordel af anvendelsen af ​​en ladeluftkøler. Forbrændingsmotorer er baseret på en termodynamisk kredsproces, og en lavere temperatur af indtagelsen charge resulterer i en større termodynamisk ekspansion og vice versa. En varm indtag afgift frarøver motor effektivitet og producerer faldende afkast fra kompressionen, mens en intercooling etape tilføjer kompleksitet, men kan forbedre effektiviteten ved at frigive noget af den overflødige varme. Over ca. 5 psi i intercooling forbedring kan blive dramatisk. Med en Roots-kompressor, en metode anvendt med succes, er tilføjelsen af ​​et tyndt varmeveksler placeret mellem blæseren og motoren. Vand cirkuleres gennem den til en anden enhed placeret nær den forreste del af køretøjet, hvor en ventilator og den omgivende luft-strøm kan sprede de indsamlede varme.

Den Rødder design blev almindeligt anvendt på to-takts dieselmotorer, der kræver en form for tvungen induktion, da der ikke er særskilt indtagelse slagtilfælde. Den Rootes Co. to-takts dieselmotor, der anvendes i Commer og Karrier køretøjer, havde en Roots-kompressor, men de to navne er ikke tilsluttet.

De kompressor bruges på top fuel-motorer, sjove biler og andre dragsters, samt varme stænger, er i virkeligheden derivater af General Motors Coach Division blæsere til deres industrielle dieselmotorer, som blev tilpasset til anvendelse i motorkøretøjer i de tidlige dage af sporten af drag racing. Navnet model af disse enheder skildrer deres størrelse; dvs. den engang almindeligt anvendt "4-71" og "6-71" blæsere var designet til General Motors dieselmotorer der har fire eller seks cylindre på 71 cubic inches hver. Aktuelle konkurrenceregler dragsters bruger eftermarkedet GMC varianter ligner i design til -71 serien, men med rotoren og sagen længde øges for ekstra pumpekapacitet, identificeret som 8-71, 12-71, 16-71, etc.

Kapselblæsere anvendes typisk i anvendelser, hvor et stort volumen af ​​luft skal flyttes på tværs af en relativt lille trykforskel. Dette omfatter lavt vakuum applikationer, med Roots blæser alene, eller som en del af et højt vakuum-system, i kombination med andre pumper.

Nogle civilforsvar sirener brugte Roots blæsere til at pumpe luft til rotoren. Den mest kendte er den føderale Signal Thunderbolt serien, og ACA Hurricane. Disse sirener er kendt som "trykladning sirener".

Kapselblæsere anvendes også i omvendt til måling af gennemstrømningen af ​​gasser eller væsker, for eksempel i gasmålere.

Tekniske overvejelser

Den enkleste form for en Roots blæser har cykloidal rotorer, som er bygget af skiftevis tangentielle dele af hypocycloidal og epicykloidale kurver. For en to-fliget rotor, de mindre genererer cirkler er en fjerdedel diameteren af ​​den større. Reelle rødder blæsere kan have mere komplekse profiler for øget effektivitet. Fligene på en rotor vil ikke køre den anden rotor med minimal freeplay i alle positioner, således at en separat par tandhjul giver gradvis af lapper.

Fordi roterende lap pumper nødt til at opretholde en frigang mellem lapper, kan en enkelt fase Roots blæser pumpe gas på tværs af kun et begrænset trykforskel. Hvis pumpen bruges uden dets specifikationer, komprimeringen af ​​gassen frembringer så meget varme, at lapperne udvide til det punkt, at de marmelade, beskadige pumpen.

Roots pumper er i stand til at pumpe store mængder, men da de kun opnå moderate kompression, er det ikke ualmindeligt at se flere rødder blæsertrinene, ofte med varmevekslere i mellem at afkøle gassen. Manglen på olie på pumpe- overflader tillader pumperne at arbejde i miljøer, hvor forurening kontrol er vigtig. Den høje pris for pumpning carbonhydrider giver også Roots pumpe for at tilvejebringe en effektiv isolering mellem olierede pumper, såsom roterende kompression pumper og vakuumkammeret.

En variant bruger klo-formede rotorer for højere kompression.

Den Roots-kompressor kan opnå en effektivitet på omkring 70%, mens opnå et maksimalt trykforhold på to. Fordi en Roots kompressor pumper luft i diskrete pulser, kan pulsation støj og turbulens sendes nedstrøms. Hvis ikke håndteres korrekt eller tegnede sig for, kan de resulterende svingningerne forårsage væske kavitation og / eller skader på komponenter nedstrøms for blæseren.

Rødder Effektivitet kort

For enhver given Roots blæser kører under givne betingelser, vil et enkelt punkt falde på kortet. Dette punkt vil stige med stigende styrke og vil bevæge sig mod højre med stigende blæserhastigheden. Det kan ses, at ved moderat hastighed og lav boost, kan effektiviteten være over 90%. Dette er det område, hvor Roots blæsere blev oprindeligt beregnet til at fungere, og de er meget god til det.

Boost gives i form af trykforhold, som er forholdet mellem absolut lufttryk før blæseren til det absolutte lufttryk efter kompression af blæseren. Hvis der ikke boost er til stede, vil trykket forholdet være 1,0, som udløbstrykket lig med indgangstrykket. Femten psi boost er markeret til reference. Ved 15 psi boost, Roots blæsere svæve mellem 50% og 58%. Udskiftning af en mindre blæser med en større blæser flytter punktet til venstre. I de fleste tilfælde, som kortet viser, vil dette flytte den ind i højere områder effektiviseringer på venstre som den mindre blæseren vil sandsynligvis har kørt hurtigt på højre side af diagrammet. Normalt vil brug af en større blæser og kører det langsommere at opnå samme boost til en forøgelse af kompressoreffektivitet.

Den volumetriske effektivitet Roots-kompressor er meget god, normalt opholder sig over 90% på alle, men de laveste blæser hastigheder. På grund af dette, vil selv en blæser kører ved lav effektivitet stadig mekanisk levere den planlagte mængde af luft til motoren, men luften bliver varmere. I drag racing applikationer, hvor store mængder af brændstof injiceres med at varm luft, fordampning af brændstof absorberer varmen. Dette fungerer som en slags flydende efterkøler systemet og går en lang vej at bevirke, at ineffektiviteten af ​​rødderne design i denne ansøgning.

Komparative fordele

Rotary lap blæsere, der almindeligvis kaldes boostere i højt vakuum ansøgning, der ikke anvendes som en stand alone pumpe. I høje vakuum applikationer kan boostere pumpehastighed bruges til at reducere sluttryk og øge pumpehastighed.

Relaterede termer

Udtrykket "blæser" er almindeligt anvendt til at definere en anordning placeret på motorer med en funktionel behov for yderligere luftstrøm ved hjælp af en direkte mekanisk forbindelse som energikilde. Udtrykket blæser anvendes til at beskrive forskellige typer kompressor. En skrue typen kompressoren, Roots typen kompressoren, og en centrifugal kompressor er alle typer af blæsere. Omvendt er en turbolader, ved hjælp af udstødning kompression til at spinde sin mølle, og ikke en direkte mekanisk forbindelse, ikke generelt betragtes som en "blower", men blot en "turbolader".

  0   0
Næste artikel Arthur Edward Ellis

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha