루트형 과급기

Roots-type supercharger
2개의 로터가 달린 루트 블로워.대부분의 진짜 루트 블로워의 로터는 서너 개의 로브를 가지고 있다.(애니메이션 버전) 키:
  1. 로터리 베인 1
  2. 펌프 본체
  3. 로터리 베인 2
  1. 섭취
  2. 펌핑
  3. 흡기 매니폴드로 강제 공기 또는 혼합 공기

루트형 블로워는 정용량 로브 펌프로, 늘어난 기어 세트와 유사한 한 쌍의 메시 로브를 사용하여 오일을 펌핑하여 작동합니다.오일은 로브를 둘러싼 포켓에 갇혀 흡기 측에서 배기 장치로 운반됩니다.루트형 블로워의 가장 일반적인 적용 분야는 Detroit DieselElectro-Motive Diesel과 같은 2행정 디젤 엔진의 유도 장치입니다.루트형 블로워는 또한 4행정 오토 사이클 엔진을 과급하는 데 사용되며 블로워는 톱니 또는 V 벨트, 롤러 체인 또는 기어 트레인을 통해 엔진의 크랭크축에서 구동됩니다.

Roots형 송풍기는 미국 인디애나주 Connersville의 Roots Blower Company의 설립자인 미국인 발명가이자 형제Philander와 Francis Marion Roots의 이름을 따서 지어졌습니다.그는 1860년에 용광로 및 기타 산업용 공기 펌프로서 기본 설계를 특허 취득했습니다.1900년, Gottlieb Daimler는 특허받은 엔진 설계에 Roots 스타일의 블로워를 포함시켰고, Roots 타입 블로워는 현재 사용 가능한 다양한 디자인 중 가장 오래된 것이 되었습니다.루트 블로워는 보통 에어 블로워 또는 PD([1]양용량) 블로워라고 불리며, 핫 로드 맞춤형 [2]자동차에서 가솔린 연소 엔진과 함께 사용할 경우 일반적으로 "허퍼"라고 불립니다.

적용들

Eaton M62 루트형 슈퍼차저2006년식 새턴 이온 레드 라인에서 이 Ecotec LSJ 엔진의 전면에 표시됩니다.

루트형 블로워는 단순하고 널리 사용됩니다.낮은 엔진 속도에서 양의 흡기 매니폴드 압력(즉, 대기압 이상)을 개발하는 데 대체 슈퍼차저보다 더 효과적일 수 있어 승용차 용도로 널리 사용되는 선택입니다.최대 토크는 약 2,000rpm까지 달성할 수 있습니다.기본적인 삽화와 달리 가장 현대적인 Roots-type superchargers, 이것만큼 조금이라도 틀다 슈퍼의 무료 길을 열어 놓을 수 있는 엽들이 있는 입력과 출력에서 pulsing을 줄일 수 있는 회전자 축을 따라가면서 약간의 twist[해명 필요한]이 두 기능과, 비현실적인 것을 확보할 수 있three-lobe 또는four-lobe의 회전 날개를 포함하고 있다.충전기에서 특정한글리)[citation needed]

내연기관에서 컴프레서를 작동할 때 축적된 열은 중요한 고려 사항입니다.세 가지 기본 슈퍼차저 유형 중 Roots 설계는 역사상 열 효율이 가장 낮았으며, 특히 고압비에서 [3][4]열 효율이 가장 낮았습니다.이상 가스 법칙에 따라 압축 연산은 압축 출력의 온도를 상승시킵니다.또한 컴프레서 자체의 작동에는 에너지 입력이 필요하며, 에너지 입력은 열로 변환되어 컴프레서 하우징을 통해 가스로 전달되어 더 가열될 수 있습니다.인터쿨러터보차저에 사용하는 것으로 더 일반적으로 알려져 있지만 슈퍼차저는 인터쿨러를 사용하는 것이 좋습니다.내연소는 열역학 사이클을 기반으로 하며 흡기 전하의 온도가 낮을수록 열역학 팽창이 커지며 그 반대도 마찬가지입니다.고온 흡기 충전은 가솔린 엔진에서 폭발을 유발하고 디젤 엔진에서 피스톤을 녹일 수 있는 반면, 인터쿨링 단계는 복잡함을 더하지만 엔진이 더 큰 용량을 가진 것처럼 입력 충전량을 증가시킴으로써 출력을 향상시킬 수 있습니다.인터쿨러는 압축에 의해 발생하는 열(전력)을 손실함으로써 열역학 효율을 낮추지만, 각 사이클의 작업 질량이 증가하기 때문에 사용 가능한 전력을 증가시킵니다.약 5psi(35kPa)를 초과하면 인터쿨링이 극적으로 [citation needed]개선됩니다.루트형 슈퍼차저에서는 블로워와 엔진 사이에 얇은 열 교환기를 추가하는 방법이 성공적으로 채택되었습니다.물은 팬을 통해 차량 전면 근처에 있는 두 번째 유닛으로 순환되며, 여기서 팬과 외부 공기 흐름이 수집된 열을 방출할 수 있습니다.

3로브 루트 블로워를 통과하는 흐름 방향을 로터에 약간 비틀어 보여주는 애니메이션

루트 설계는 별도의 흡기 스트로크가 없기 때문에 어떤 형태의 강제 유도를 필요로 하는 2행정 디젤 엔진(General Motors의 디트로이트 디젤 [트럭 및 버스] 및 Electro-Motive [철도] 사업부에서 널리 사용됨)에 일반적으로 사용되었습니다.상용캐리어 차량에 사용되는 Rootes Co. 2행정 디젤 엔진은 Roots형 블로워를 가지고 있었습니다. 두 회사는 관련이 없습니다.

연료 엔진, 재미있는 자동차, 그리고 다른 드래그스터사용되는 슈퍼차저는 사실 그들의 산업용 디젤 엔진용 제너럴 모터스 코치 디비전 블로워의 파생 모델이며, 드래그 레이싱에서 자동차용으로 개조되었다.이러한 장치의 모델명은 크기를 나타냅니다. 한때 일반적으로 사용되던 4-71 및 6-71 송풍기는 71 시리즈 디젤용으로 설계되었습니다.현재 경쟁 드래그스터는 71 시리즈와 디자인이 유사하지만 추가 용량을 위해 로터 및 케이스 길이가 증가하여 애프터마켓 GMC 모델을 사용합니다. 핫 드라이브 업체도 6-71s를 사용합니다.

루트 블로워는 일반적으로 많은 양의 공기를 비교적 작은 압력 차이에 걸쳐 이동시켜야 하는 용도에 사용됩니다.여기에는 루트 블로워가 단독으로 작동하거나 고진공 시스템의 일부로 다른 펌프와 함께 작동하는 저진공 애플리케이션이 포함됩니다.가장 일반적인 산업 용도는 파이프를 통해 벌크 고형물을 이동시키기 위해 대량의 공기를 공급하는 공압 반송 [5]시스템입니다.

일부 민방위 사이렌은 Roots 블로어를 사용하여 로터(초퍼)에 공기를 공급하여 모든 피치 범위에서 소리 출력을 크게 증가시켰습니다.가장 잘 알려진 것은 Federal Signal Thunderbolt Series와 ACA(현재의 American Signal Corporation) 허리케인입니다.이 사이렌은 "슈퍼차지 사이렌"으로 알려져 있습니다.

루트 블로워는 가스 또는 액체의 흐름을 측정하기 위해 역방향으로도 사용됩니다(: 가스 미터).

루트 블로워는 항공기의 실내 가압에 사용되었으며, 처음에는 2차 대전 직전에 조사되었고, 1960년대에도 여전히 숫자가 증가하고 있는 조지 고드프리 경과 파트너스와 같은 회사에 의해 만들어졌으며, 나중에 제트 엔진 압축 [6]단계에서 공기 누출로 대체되었다.

기술적 고려 사항

2단 사이클로이드 로터 구축빨간색 곡선은 에피사이클로이드이고 파란색 곡선은 저사이클로이드입니다.작은 생성원(빨간색 및 파란색)은 큰 생성원(검은색) 직경의 1/4입니다.로터 프로파일은 두꺼운 선입니다.
루츠 블로워 (오픈 애니메이션)

루트 블로워의 가장 단순한 형태는 사이클로이드 로터가 있으며, 사이클로이드 로터와 에피사이클로이드 곡선의 접선부가 번갈아 구성되어 있습니다.두 개의 로터의 경우, 작은 원은 큰 원의 직경의 1/4입니다.실제 루트 블로어는 효율을 높이기 위해 더 복잡한 프로파일을 가질 수 있습니다.한 로터의 로브는 다른 로터를 모든 위치에서 최소 유격으로 구동하지 않으므로 별도의 기어 쌍이 로브의 페이싱을 제공합니다.

로터리 로브 펌프는 로브 사이의 간극을 유지해야 하므로, 1단계 루트 블로워는 제한된 압력 차이에 대해서만 가스를 펌핑할 수 있습니다.펌프를 사양 이상으로 사용하면 가스의 압축으로 충분한 열이 발생하므로 로브가 막힐 정도로 팽창하여 펌프가 손상됩니다.

루트 펌프는 대량 펌핑이 가능하지만 적당한 압축만 이루어지기 때문에 여러 루트 블로워 단계를 통해 가스를 냉각하는 열 교환기(인터쿨러)를 중간에 두는 경우가 많습니다.펌핑 표면에 오일이 부족하기 때문에 펌프는 오염 관리가 중요한 환경에서 작동할 수 있습니다.탄화수소의 펌핑 속도가 높기 때문에 Roots 펌프는 회전식 압축 펌프와 진공 챔버와 같은 오일 주입 펌프 사이를 효과적으로 격리할 수 있습니다.

변형 모델에서는 높은 압축성을 위해 손톱 모양의 로터를 사용합니다.

루트 효율 맵

루트형 블로워는 최대 압력비 2를 달성하면서 약 70%의 효율을 달성할 수 있습니다.더 높은 압력 비율을 달성할 수 있지만 효율은 감소합니다.루트형 블로워는 (나사 압축기와는 달리) 개별 펄스로 공기를 펌프하기 때문에 맥동 소음 및 난류가 다운스트림으로 전달될 수 있습니다.(출구 배관 형상을 통해) 적절하게 관리되지 않거나 (하류 구성 요소의 구조적 보강에 의해) 설명되지 않을 경우, 그 결과로 발생하는 맥동으로 인해 유체 캐비테이션 및/또는 송풍기 다운스트림 구성 요소가 손상될 수 있습니다.

루트 슈퍼차저 효율 맵.일반 블로워 효율성 맵은 블로워 효율이 속도와 부스트에 따라 어떻게 달라지는지를 보여줍니다.

주어진 조건에서 작동하는 임의의 루트 블로워에 대해 단일 지점이 지도에 표시됩니다.이 지점은 부스트 증가에 따라 상승하고 블로워 속도가 증가함에 따라 오른쪽으로 이동합니다.적당한 속도와 낮은 부스트에서 효율이 90% 이상임을 알 수 있습니다.원래 Roots Blower가 작동하려고 했던 분야로, 매우 능숙합니다.

부스트는 블로워 전 절대 공기압과 블로워 압축 후 절대 공기압의 비율인 압력 비율의 관점에서 제공됩니다.부스트가 존재하지 않는 경우 출구 압력이 입구 압력과 같기 때문에 압력비는 1.0(1:1을 의미)이 됩니다. 15psi 부스트는 참고용으로 표시됩니다(대기압에 비해 압력비가 2.0보다 약간 높음).15psi(100kPa)의 부스트에서 루트 블로어는 50%에서 58% 사이에서 맴돈다.소형 블로워를 대형 블로워로 교체하면 포인트가 왼쪽으로 이동합니다.대부분의 경우 맵에서 알 수 있듯이 작은 블로워가 차트의 오른쪽에서 빠르게 가동되고 있을 가능성이 높기 때문에 왼쪽의 고효율 영역으로 이동합니다.일반적으로 더 큰 블로워를 사용하고 동일한 부스트에 도달하기 위해 블로워를 느리게 작동시키면 컴프레서 효율이 향상됩니다.

루트형 블로워의 체적 효율은 매우 우수하며, 일반적으로 최저 블로워 속도를 제외하고 90% 이상을 유지합니다.따라서 저효율로 작동하는 블로워는 여전히 기계적으로 엔진에 의도된 양의 공기를 공급하지만 그 공기는 더 뜨거워집니다.많은 양의 연료가 뜨거운 공기로 분사되는 드래그 레이싱에서는 연료를 증발시키면 열이 흡수됩니다.이는 일종의 액체 애프터쿨러 시스템으로 기능하며, 해당 애플리케이션에서 Roots 설계의 비효율성을 부정하는 데 크게 도움이 됩니다.

비교 우위

로터리 로브 블로어(고진공 용도에서는 일반적으로 부스터라고 함)는 독립형 펌프로 사용되지 않습니다.고진공 애플리케이션에서는 부스트의 펌핑 속도를 사용하여 엔드 압력을 낮추고 펌핑 속도를 높일 수 있습니다.

압력이 낮은 팬은 일반적으로 상당한 양의 가스를 이동시키는 데 사용됩니다.일반적으로 건물의 공기 순환, 기계 환기, 냉각 장치 및 기타 산업 용도로 사용됩니다.

블로어 블로워는 적당한 압력 레벨로 중간 공기압을 생성합니다.팬보다 압력 요구량이 높은 애플리케이션에서 사용됩니다.

압축기 압축기는 산업 분야에서 공기 유량이 적은 8~12bar의 높은 공기압을 생성합니다.

관련 용어

"블로워"라는 용어는 일반적으로 기계식 직접 링크를 에너지원으로 사용하여 추가 공기 흐름이 필요한 엔진에 배치되는 장치를 정의하는 데 사용됩니다.블로워라는 용어는 다양한 유형의 슈퍼차저를 설명하는 데 사용됩니다.나사형 과급기, 루트형 과급기, 원심형 과급기는 모두 블로어입니다.반대로, 배기 압축을 사용하여 터빈을 회전시키는 터보차저는 일반적으로 "블로워"가 아니라 "터보"로 간주됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

  • T/F 탑 연료 드래그스터에 루트형 슈퍼차저가 사용되는 드래그 레이싱, 니트로메탄 연료를 사용하는 F/C Fuel Coupe 재미있는 자동차, 알코올 연료를 사용하는 T/AD 드래그스터 및 TA/FC 재미있는 자동차, 메탄올 연료를 사용하는 TA/FC 재미있는 자동차로 구성된 드래그 레이싱 클래스

레퍼런스

  1. ^ http://www.airblowerservices.com , Air Blower 서비스
  2. ^ Hot Rod Magazine's Street Machines and Brack Racing #3 (로스앤젤레스:Petersen Publishing, 1979), 페이지 65.
  3. ^ 벨, 코키슈퍼차지!Bentley Publishers, 2001, 페이지 48
  4. ^ "Twin Screw vs. Roots Kenne Bell". 23 August 2017.
  5. ^ http://www.powderprocess.net/Equipments%20html/Blowers.html
  6. ^ "Sir George Godfrey and Partners (Holdings) Ltd". Birmingham Daily Post. 18 December 1961. p. 14.

외부 링크