Приводной нагнетатель типа Roots
История создания приводного нагнетателя типа Roots
Компрессор типа Roots относятся к приводным объемным нагнетателям роторного типа.
Свое название они получили по имени изобретателей, братьев Фрэнсис и Филандер Рутс, изготовивших первое подобное устройство в 1859 году. Знаменитый Готтлиб Даймлер усовершенствовал механизм и уже в 1900 году с конвейера Daimler-Benz сошел первый серийный автомобиль с компрессором такого типа.
Изначально объемная роторная шестеренная машина предназначалась для вентиляции промышленных помещений и имела довольно простую конструкцию. В общем корпусе располагались две прямозубые шестерни. Они вращались в противоположных направлениях и перегоняли объемы воздуха, заключенного в пространстве между зубьями и стенками кожуха, от впускного к выпускному коллектору.
Доработал и еще более улучшил конструкцию нагнетателя соотечественник братьев-изобретателей - инженер Итон в 1949 году. Теперь воздух в нем стал перемещаться вдоль оси вращения косозубых роторов, сменивших шестерни. Но главный принцип работы устройства остался неизменным - воздух в нем не сжимался, а перекачивался. Поэтому данный тип приводных роторных нагнетателей по-прежнему носит имя Roots.
Дальнейшая модификация роторных компрессоров типа Roots шла по пути конструктивных ухищрений. Так, вместо двух лопаток на роторе, стали изготавливать четыре. Это позволило сделать подачу воздуха более равномерной и дало возможность частично сгладить пульсацию его давления – этого основного недостатка приводных нагнетателей подобного типа. С той же целью впускное и выпускное окна компрессора стали делать треугольной формы. К тому же все эти изменения значительно снизили уровень шума при работе механизма.
Устройство и принцип работы приводного нагнетателя типа Roots
Конструктивно приводные нагнетатели типа Roots выглядят следующим образом: в овальном корпусе установлены два ротора, насаженных на оси и имеющих специальный профиль. Эти оси связаны между собой шестернями. Вращаются роторы в противоположные стороны.
Между корпусом механизма и роторами существует зазор 0,1-0,15 мм. Точно такой же зазор отделяет их и друг от друга.
В результате вращения деталей, в пространство между ними и внутренней поверхностью корпуса нагнетателя захватывается определенный объем воздуха. Затем он перемещается от всасывающего патрубка к нагнетательному трубопроводу. Воздух в трубопровод подается толчками. С каждым оборотом роторов в него поступает четыре (с каждого ротора по две) порции. В этом принцип работы приводного нагнетателя типа Roots аналогичен принципу работы насосов шестеренного типа.
Корпус и роторы механизма изготавливают из алюминиевого сплава.
Располагается компрессор в передней части двигателя: перед карбюратором или между ним и двигателем. В первом случае нагнетатель засасывает чистый воздух и нагнетает его в карбюратор.
Вторая схема расположения более распространена. В этом случае компрессор всасывает горючую смесь и нагнетает ее в трубопровод. При этом она энергично перемешивается роторами, что служит лучшему испарению бензина. Кроме того, при размещении нагнетателя между двигателем и карбюратором, последнему не требуются какие-либо дополнительные устройства.
Давление наддува компрессоров типа Roots обратно качеству наполнения, то есть, при повышении давления в нагнетательном трубопроводе усиливается утечка воздуха (смеси) в зазоры нагнетателя и уменьшается коэффициент наполнения. Из-за этого, с повышением давления в трубопроводе, резко падает КПД нагнетателя. Избежать этой неприятности можно, увеличив скорость вращения роторов, или добавив двух- или трехступенчатую передачу.
Однако в многоступенчатых конструкциях теряется одно из главных достоинств компрессоров Roots – их компактность. А с увеличением скорости вращения роторов, увеличивается и объем отбираемой у силовой установки мощности.
Компрессоры типа Roots обеспечивают достаточное давление в нагнетательном трубопроводе при малых и средних оборотах двигателя. Кроме того, автомобилям, оборудованным такими нагнетателями, обеспечен хороший разгон.
Достоинства и недостатки конструкции приводного нагнетателя типа Roots
Компрессоры типа Roots имеют ряд существенных недостатков.
При возникновении турбулентности - выдавливании несжатого воздуха из нагнетателя в сжатый воздух трубопровода - температура воздушного заряда растет дополнительно к обычному повышению от увеличения давления. Поэтому компрессоры подобного типа дополнительно оснащаются интеркулерами.
Кроме того, недостатками нагнетателей Roots остаются сложный процесс установки и относительно высокая цена.
Однако, благодаря долговечности конструкции, низкой шумности, компактности и эффективности на средних и малых оборотах, приводные устройства такого типа снискали популярность у именитых брендов автомобилестроения. General Motors, Ford, Mercedes, Daimler Chrysler оснащают свои модели именно компрессорами Roots.
В настоящее время приводные нагнетатели типа Roots выпускают известные компании: Magna Charger, Eaton Automotive, Jackson Racing, Kenne Bell, Superchargers. Их продукция широко представлена на современном рынке автозапчастей и пользуется успехом а автолюбителей.
