پیش‌نویس:سوپرشارژر روتس (Roots type supercharger)

سوپرشارژر روتس (Roots type supercharger)

سوپرشارژر روتس (Roots type supercharger) یا دمنده روتس (Roots blower) یک پمپ لوب (lobe pump)جابه‌جایی مثبت (positive displacement) است که به وسیله یک جفت لوب درگیر در هم سیال را پمپ می‌کند. سیال در حفره‌های بین لوب‌ها به دام می‌افتد و از سمت مکش به سمت خروجی می‌رود.معمولا از اصطلاح دمنده برای توصیف انواع مختلف سوپرشارژر استفاده می‌شود.

سوپرشارژر روتس دارک یک تکنولوژی پیشرفته در صنعت خودروسازی است که برای شارژ سریع باتری خودروهای الکتریکی و هیبریدی استفاده می‌شود. این تکنولوژی باعث می‌شود باتری خودرو در مدت زمان کوتاهی شارژ شود و در نتیجه فاصله‌ی سفر بیشتری با شارژ کامل برای راننده فراهم شود.

سوپرشارژر روتس دارک تحت لیسانس شرکت تسلا تولید می‌شود و از تکنولوژی شارژ سریع با ولتاژ بالا استفاده می‌کند. این تکنولوژی برای شارژ باتری‌های خودروهای الکتریکی و هیبریدی بسیار مفید است، زیرا باعث کاهش زمان شارژ و افزایش برد خودرو می‌شود.

سوپرشارژرهای روتس دارک در جایگاه‌های ایستا و مسیرهای سفر برای خودروهای الکتریکی و هیبریدی نصب شده‌اند. این شارژرها قابلیت شارژ باتری خودرو با توان بالا را دارند و به راحتی می‌توانند باتری خودرو را در مدت زمان کمتر از یک ساعت شارژ کنند.

استفاده از سوپرشارژر روتس دارک برای رانندگان خودروهای الکتریکی و هیبریدی بسیار ساده است. کافی است خودرو را به شارژر متصل کرده و منتظر بمانید تا باتری شارژ شود. این شارژرها دارای دستگاه‌های کنترل هوشمندی هستند که به صورت خودکار شارژ باتری را مدیریت می‌کنند و در صورت نیاز به توقف شارژ به دلیل حرارت بیش از حد یا دیگر علل، شارژ خودکار متوقف می‌شود.

در نهایت، باید گفت که سوپرشارژر روتس دارک یک تکنولوژی پیشرفته و بسیار مفید در صنعت خودروسازی است که به رانندگان خودروهای الکتریکی و هیبریدی امکان می‌دهد باتری خودرو را با سرعت بالا شارژ کنند و از فاصله‌ی سفر بیشتری با شارژ کامل برای خودرو خود لذت ببرند.

سوپرشارژر اسکرو (screw type supercharger)، سوپرشارژر روتس (Roots type supercharger) و سوپرشارژر سانتریفوژ (centrifugal supercharger) همگی انواعی از دمنده هستند و بیش‌تر به عنوان سوپر شارژر (supercharger) در موتورها به کار می‌روند.

سوپرشارژرها به طور مستقیم به وسیله میل لنگ (crankshaft) موتور و به واسطه یک تسمه (belt)، زنجیر (chain) و یا چرخ‌دنده (gears) رانده می‌شوند.

در مقابل، توربو شارژر به جای استفاده از ارتباط مکانیکی مستقیم، از دود متراکم اگزوز برای چرخش توربین خود استفاده می‌کند و بنابراین عموما به عنوان یک "دمنده" در نظر گرفته نمی‌شوند بلکه به آن توربو (turbo) می‌گویند.

بلوئرهای روتس معمولا در کاربردهایی به کار می‌روند که در آن یک حجم بالای هوا باید در یک اختلاف فشار نسبتا پایین جابه‌جا شود.

این شامل کاربردهای خلاء کم می‌شود که در آن روتس بلوئر به تنهایی کار می‌کند و یا از آن به عنوان یک بخش از یک سیستم خلاء بالا در ترکیب با پمپ‌های دیگر استفاده می‌شود.دمنده‌های روتس همچنین به صورت برعکس برای اندازه‌گیری جریان گازها و مایعات به عنوانفلومتر (flowmeter) به کار می‌روند.

نام روتس بلوئر به افتخار برادران روتس، بنیان‌گذاران شرکت دمنده روتس در آمریکا گذاشته شده که برای اولین بار در سال 1860 طراحی اولیه یک پمپ هوا برای استفاده در کوره‌های دمشی (blast furnace) و دیگر کاربردهای صنعتی را ثبت کردند.

کارکرد دمنده‌های روتس

سوپرشارژر روتس ساده است و به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. سوپرشارژرهای روتس در سرعت‌های پایین موتور، می‌توانند برای ایجاد فشار مثبت در منیفولد هوای ورودی موثرتر از سوپرشارژرهای دیگر باشند که این باعث می‌شود تبدیل به که یک انتخاب محبوب برای خودروها شوند.بر خلاف تصویر اولیه، بیش‌تر سوپرشارژرهای روتس مدرن دارای روتور با سه یا چهار لوب (lobe) هستند.

این به لوب‌ها این امکان را می‌دهد تا در امتداد محور روتور کمی مارپیچ شوند که این به نوبه خود باعث کاهش نوسان در ورودی و خروجی می‌شود. این کار با دو لوب غیر عملی است زیرا حتی یک مارپیچ خفیف هم در زوایای خاصی از سوپرشارژر می‌تواند باعث ایجاد یک مسیر باز شود.

حرارت انباشته یک ملاحظه مهم در بهره‌برداری از کمپرسور (compressor) در یک موتور درون‌سوز (internal combustion engine) است.

احتراق داخلی بر اساس یک سیکل ترمودینامیکی انجام می‌شود و دمای خنک‌تر شارژ ورودی باعث انبساط ترمودینامیکی بیش‌تر می‌شود و برعکس. یک شارژ ورودی داغ راندمان موتور را می‌دزدد و باعث ضعیف‌تر شدن گازهای بیرون آمده از فرآیند تراکم می‌شود.

به صورت تاریخی از بین سه نوع اصلی سوپرشارژر (روتس، اسکرو و سانتریفوژ)، طراحی روتس از بدترین راندمان حرارتی برخوردار بوده است؛ به خصوص در نسبت فشار بالا.

مطابق با قانون گازهای ایده‌آل، یک عملیات تراکم باعث افزایش دمای خروجی پر فشار می‌شود. علاوه بر این، خود کارکرد کمپرسور نیاز به انرژی ورودی دارد که تبدیل به حرارت می‌شود و می‌تواند از بدنه کمپرسور به گاز منتقل و باعث گرم شدن بیش‌تر آن شود.اگرچه اینترکولرها (intercoolers) بیش‌تر برای استفاده در توربو شارژرها (turbochargers) شناخته می‌شوند، سوپرشارژرها نیز ممکن است از اینترکولر بهره‌مند شوند.

در حالی که یک مرحله اینترکولر به پیچیدگی اضافه می‌کند اما می‌تواند با خارج کردن بخشی از حرارت غیر لازم راندمان را بهبود بخشد.در فشار بیش از 0.3 بار، اینترکولینگ می‌تواند بسیار چشم‌گیر باشد. در مورد یک سوپرشارژر روتس، یک روش موفق اضافه کردن یک مبدل حرارتی (heat exchanger) بین دمنده (blower) و موتور (engine) است.

آب از میان یک یونیت دوم در نزدیکی جلوی خودرو می‌گذرد و در آن یک فن (fan) و جریان هوای محیط می‌توانند حرارت جمع شده را پراکنده کنند.

ملاحظات فنی در مورد دمنده‌های روتس

از آن‌جا که پمپ‌های روتاری لوب نیاز به حفظ فاصله بین لوب‌ها دارند، یک دمنده روتس تک مرحله‌ای می‌تواند گاز را تنها در یک اختلاف فشار محدود پمپ کند. اگر پمپ در خارج از مشخصات آن استفاده شود، تراکم گاز باعث تولید چنان حرارتی می شود که لوب‌ها منبسط می‌شوند و به هم گیر می‌کنند که این باعث آسیب به پمپ می‌شود.

پمپ‌های روتس قادر به پمپاژ حجم زیاد هستند، اما تنها برای دستیابی به یک تراکم متوسط به کار می‌روند و دیدن چند مرحله دمنده روتس با مبدل‌های حرارتی (heat exchangers) یا اینترکولر (intercoolers) در بین آن‌ها برای سرد کردن گاز غیر معمول نیست.

فقدان روغن در سطوح پمپاژ، به پمپ اجازه کار در محیط‌هایی که در آن کنترل آلودگی مهم است را می‌دهد.

یک دمنده روتس می‌تواند در نسبت فشار بیشینه به راندمان حدود 70 درصد برسد.

از آن‌جا که یک دمنده نوع روتس هوا را در پالس‌های گسسته پمپ می‌کند (بر خلاف کمپرسور اسکرو)، نویز نوسانی و توربولانس ممکن است به پایین دست منتقل شوند که اگر به درستی مدیریت نشود (از طریق هندسه لوله خروجی) و یا مورد محاسبه قرار نگرفته باشد (با تقویت ساختاری قطعات پایین دست)، می‌تواند باعث کاویتاسیون سیال و/یا آسیب به قطعات پایین دست دمنده شود.

مزایای نسبی دمنده‌های روتس

دمنده‌های لوب روتاری، که معمولا در کاربردهای خلاء بالا به نام بوستر خوانده می‌شوند، به عنوان یک پمپ مستقل استفاده نمی‌شوند. در کاربردهای خلاء بالا، می‌توان از سرعت پمپاژ بوستر برای کاهش فشار پایانی و افزایش سرعت پمپاژ استفاده کرد.

پیوند ها:

[تجهیزات دوار] - سوپرشارژر روتس (Roots type supercharger)

Roots-type supercharger - Wikipedia