Bộ công thơng
viện nghiên cứu cơ khí báo cáo
đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ
cấp bộ năm 2010 T
ên đề tài:

nghiên cứu chế tạo toàn bộ phần TĩNH quạt root
gm10s có thông số : Q=8,71m
3
/ph, P=0,5 bar, n=15kw
Ký hiệu: 202- 10 RD/HĐ - KHCN

T
ên đề tài:

nghiên cứu chế tạo toàn bộ phần tĩnh quạt root
gm10s có thông số : Q=8,71m
3
/ph, P=0,5bar, n=15kw
Ký hiệu: 202- 10RD/HĐ - KHCN

Viện trởng chủ nhiệm đề tài

Phan Thch H ThS Trần Thị Hoàng Thanh
16

3.1. Cấu tạo Quạt roots . 16

3.2. Yêu cầu kỹ thuật của Quạt roots GM 10S . 23
3.2.1. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi. 23
3.2.2. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của bộ truyền răng.

26

Chương 4:
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO QUẠT ROOTS R8

33

4.1.Các vấn đề chung về công nghệ chế tạo 33
4.2. Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết Quạt roots 35
4.2.1.Quy trình công nghệ chế tạo: Thân quạt 35
4.2.2 Quy trình công nghệ chế tạo: Cánh chủ động 37
4.2.3.Quy trình công nghệ chế tạo: Cánh bị động 40
4.2.4 Quy trình công nghệ chế tạo: Thân ổ bi 1 42
4.2.6.Quy trình công nghệ chế tạo: Nắp hộp 1 46
4.2.7.Quy trình công nghệ chế tạo: Nắp hộp 2 48
4.2.8.Quy trình công nghệ chế tạo: Bánh răng 1 49
Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK2

4.2.9.Quy trình công nghệ chế tạo: Bánh răng 2 50



Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK3Chương 1
TỔNG QUAN

Quạt roots thuộc nhóm máy thủy khí gồm: Bơm; quạt; máy nén khí,
máy làm việc có dòng chất lỏng ( nước hoặc khí) đi qua. Bơm dùng cơ năng
của động cơ để vận chuyển chất lỏng. Quạt, máy nén khí dùng cơ năng để
cung cấp khí nén có áp suất cho những công việc khác nhau như: Hàn; vận
chuyển các hạt nhiên liệu nhỏ Trong nhà máy sản xuất xi măng, các băng
truyền máng khí độ
ng.
Máy thủy khí được dùng nhiều trong các sản xuất cũng như sinh hoạt.
Có thể khẳng định rằng không có một ngành kỹ thuật nào mà không sử dụng
máy thủy khí.
Hiện nay có rất nhiều các loại máy thủy khí khác nhau như: Bơm ly tâm,
bơm hướng trục, bơm bánh răng các loại quạt, các loại máy nén khí. Trong
phần nghiên cứu của đề tài này chúng ta quan tâm đến quạt root một loại máy
thủy khí dùng trong công nghiệp sản xuất xi măng.
Qu
ạt root dùng để biến đổi cơ năng nhận được từ động cơ điện thành cơ
năng của dòng chất khí. Quạt roót tạo ra dòng khí có áp suất. Trong ngành chế
tạo máy thuỷ khí, quạt roót là một trong những máy quan trọng, đòi hỏi công
nghệ chế tạo cao.
Quạt root được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp khác nhau
như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nặng…Trong ngành sản xuất xi

ực
khác biệt tương đối nhỏ. Điều này bao gồm các ứng dụng chân không thấp với
quạt Roots hoạt động một mình, hoặc sử dụng như là một phần của một hệ
thống chân không cao nếu kết hợp với máy bơm khác.

Các bộ phận chính của
Quạt roots gồm có: Thân quạt, Roto
chủ động, Roto bị động

Nguyên lý hoạt động của Qu
ạt roots minh họa như hình dưới đây:

Roto bị động
Roto chủ động
Thân quạt
H
ình 1.1
Q
u
ạ
t Root
Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK5

số hãng đã nghiên cứu chế tạo loại roto xoắn, kết cấu cho dòng khí ra đều và
Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK6

êm hơn. Với các kích cỡ nhỏ roto thường được chế tạo đặc và liền trục, với các
kích thước lớn hơn roto thường được làm rỗng và có trục rời. Dưới đây là một
số hình ảnh và về Quạt roots:

Hình 1.3. Một số mẫu quạt root
Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK7

1.2. Các ứng dụng của Quạt roots.
Quạt roots được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cấp nước sạch, các
nhà máy cấp nước, các hệ thống xử lý nước thải và chất thải, khu công nghiệp,
công nghiệp chế biến, nuôi trồng thủy sản, nông nghiệp, công nghiệp xi măng,
lâm nghiệp, chế biến gỗ, hệ thống sấy khô, hệ thống xông hơi công nghiệp, hệ
thống xông hơi khách s
ạn, công nghiệp in, công nghiệp chế biến và sản xuất

cát

Trợ giúp công việc tách khuôn
Xông khí trong nhà hoặc ngoài trời, hồ
bơi cho các hiệu ứng thuốc và thư giãnĐề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK9Ở nước ta một ứng dụng điển hình và thường thấy của Quạt roots là
trong ngành công nghiệp xi măng. Tại các nhà máy: xi măng Hoàng Thạch, xi
măng Hoàng Mai, xi măng Bỉm Sơn và các nhà máy khác, Quạt roots được sử
dụng để cung cấp khí cho hệ thống máng khí động dưới các Xi lô xi măng
(mỗi xi lô bố trí một hệ thống khoảng 10 quạt tùy theo yêu cầu công nghệ).
Bột xi măng ( và các loại bột, hạt khác) khi được trộn v
ới không khí sẽ có hiệu
ứng linh động như chất lỏng, rễ dàng chảy trong máng khí động đến các vị trí
theo yêu cầu công nghệ.
Hiện nay các hệ thống quạt roots sử dụng trong nước đều phải nhập
ngoại từ các nước công nghiệp phát triển, điều này tiêu tốn một lượng ngoại tệ
nhất định, góp phần làm tăng vốn đầu tư xây dựng công trình. Việc nghiên cứu
thiết k
ế và lập quy trình công nghệ chế tạo quạt roots ở trong nước không chỉ
có ý nghĩa về mặt kinh tế mà còn có ý nghĩa về mặt khoa học kỹ thuật khi
chúng ta từng bước làm chủ được thiết kế và công nghệ chế tạo các thiết bị
máy móc để thay thế nhập ngoại. Đây cũng là hoạt động khoa học công nghệ
nằm trong định hướng, chương trình “Nội địa hóa các sản phẩm cơ

ấu quạt tối ưu
Năm 1995 phòng Bơm - Viện Nghiên Cứu Cơ Khí tiếp tục nghiên cứu,
thiết kế chế tạo hai cánh theo mẫu quạt có công suất N =155KW, lưu lượng Q
=14000m
3
/h cột áp P= 0,3 bar của Trung Quốc. Thông số lưu lượng Q, áp suất
P đạt yêu cầu thiết kế hay không là do chất lượng chế tạo hai cánh. Sau khi đo
đạc thông số hình học profin cánh. Thiết kế, chế tạo cánh theo dưỡng, lắp vào
vỏ quạt Trung Quốc, quạt làm việc ổn định, độ ồn nhỏ hơn 90dB. Quạt chạy
khảo nghiệm, đạt các thông số: Lưu lượng Q =14000 m
3
/h; P=0,3 bar dầu
không bị phun ra đầu quạt, như vậy hai cánh quạt thiết kế, chế tạo đạt yêu cầu
về chất lượng.
Năm 2008 Trung tâm Nghiên cứu thuỷ khí Viện nghiên cứu Cơ khí đã
tiến hành nghiên cứu thiết kế phần động theo mẫu quạt root GM10S của Cộng
Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK11

Hoà Liên Bang Đức thuộc hãng: AERZENER MACHINENFAB BRIKGMBH
quạt có các thông số: Q=8,71m
3
/ph, P=0,5bar, N=15KW. Lý do Trung tâm
Nghiên cứu Thủy Khí đã lựa chọn quạt hãng AERZENER MACHINENFAB
BRIKGMBH làm quạt mẫu. Bởi đây là một hãng có thương hiệu lớn trên thị
trường thiết bị máy CN Thế Giới trong đó có Việt Nam.
1.4.Tình hình nghiên cứu quạt roots ở nước ngoài.
Các nước trên thế giới có nền công nghiệp phát triển, ngành công nghiệp
chế tạo máy nói chung ngành chế tạo máy thuỷ khí nói riêng đã được ưu tiên

Sau khi chế tạo và lắp ráp xong tiến hành chạy rà, hiệu chỉnh và kiểm tra
các thông số kỹ thuật quạt, đánh giá chất lượng thiết kế chế tạ
o.
Năm 2008 TT Nghiên cứu Thủy khí đã thiết kế chế tạo phần tĩnh của
quạt root GM 10S theo mẫu, đưa vào khảo nghiệm ( phần vỏ quạt được dùng
nguyên bản của quạt mẫu) với thông số tương đương quạt mẫu.
2.2.Khảo sát quy trình lắp đặt, vận hành quạt root.
Địa điểm khảo sát: Nhà máy xi măng Hoàng Mai, nhà máy xi măng
Hoàng Thạch, nhà máy xi măng Bỉm Sơn. Nhìn chung các nhà máy bố trí số
lượng cũng như vị trí các loại quạt gần như nhau.
Sau đây là sơ đồ bố trí quạt Root trong hệ thống si lô xi măng (hình1 )
2.2.1.Sơ đồ bố trí quạt Root trong hệ thống silô xi măng
1-Silô chứa xi măng
2-Quạt Root GM10 S
3-Van một chiều tự động đóng mở
4-Đường ống chính
5-Đường ống nhánh
6-Máng khí động
7-Van tiết lưu hai chiều trên đường ống chính
2.2.2. Mô tả hệ thố
ng cấp khí vào các máng khí động
Đáy silô bố trí 10 quạt Root GM10S có công suất, lưu lượng, áp suất
như nhau. Có van một chiều, có ống dẫn khí.

Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK13

1m
1,5m

Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK14

2.2.2.1 Quy trình lắp đặt
- Lắp ráp hệ thống ống chính (4) cung cấp khí: các van một chiều (3), van hai
chiều(7), ống nhánh (5), quạt Root (2).
- Dưới chân đáy silô xi măng lắp 10 quat Root GM10S
- Lắp 10 ống nhánh ∅100 từ quạt Root kết nối đường ống chính và lắp 10 van
một chiều sau quạt
- Lắp hệ thống ống dẫn chính ∅100
- Lắp 3 van tiết lưu hai chiều trên đường ống chính
- Lắp đường ống nhánh ∅100 từ ống chính lên hệ thống máng khí động
2.2.2.2 Quy trình vận hành hệ thống cung cấp khí dưới đáy silô xi măng
- Trước khi vận hành kiểm tra quạt root có bị sự cố gì không
- Mở van hai chiều 7 vào các nhánh cần vận hành
- Cho quạt hoạt động để cung cấp khí có áp suất đến các máng khí động.
2.2.2.3 Vận hành theo yêu cầu năng suất nhiều hay ít
- Ta cần năng su
ất lớn: vận hành cả ba nhánh. Nhánh I có quạt số 8, số 9 hoạt
động còn quạt số 10 dự phòng; nhánh II có quạt số 5, số 6 hoạt động quạt số 7
dự phòng; nhánh III quạt số 1, số 3 hoạt động quạt 4 dự phòng.
- Nếu cần năng suất trung bình ta vận hành nhánh II-III hoặc I-III hoặc I-II.


Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK16

Chương 3
CẤU TẠO VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA QUẠT ROOT

3.1. Cấu tạo Quạt roots .

Một máy thổi không khí Roots có các bộ phận chính như sau: 1- Quạt roots
2- Hộp khí ra và bệ
máy
3- Bộ lọc không khí
vào kết hợp giảm thanh
4- Động cơ điện
5- Bộ truyền đai
6- Hộp kết nối đầu ra
7- Van áp suấ
t
8- Van một chiều
9- Đầu nối ống mềm

Trong các bộ phận trên, bộ phận quan trọng nhất, có ảnh hưởng quyết
định đến toàn bộ máy là Quạt roots. Đây cũng là mục tiêu nghiên cứu chính

ạ
t
Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK18

Trong đó: n G [rpm] Tốc độ quạt
V [m
3
/min]
Lưu lượng cửa
vào
n M [rpm] Tốc độ động cơ
p
1
[bar abs] Áp suất cửa vào P
k
[kW]
Công suất tại trục
quạt
∆p [mbar]
Chênh lệch áp
suất
P
mot
[kW] Công suất động cơ
t
1
[°C]
Nhiệt độ cửa


Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 

NARIME-TTNCTK20
Hình 3.5. Các chi tiết của Quạt root Đề tài: 202-10RD/HĐ-KHCN 


13 QR8-013 Đệm làm kín 0.20mm 2 0,047 0,094 Đồng lá
14 QR8-014 Đệm làm kín 0.20mm 2 0,024 0,048 Đồng lá
15 QR8-015 Bạc chặn 3 0,102 0,306 CT38
16 QR8-016 Bạc chặn 1 0,085 0,085 CT38
17 QR8-017 Nắp chặn bi 2 0,3 0,6 CT38
18 QR8-018 Vớt dầu bánh ră
ng 1 0,1 0,1 CT38
19 QR8-019 Vớt dầu ô bi 1 0,1 0,1 CT38
20 QR8-020 Đệm100CT38
21 QR8-021 Đệm100CT38
22 QR8-022 Bạc chặn 1 0,1 0,1 C45
23 QR8-023 Mắt dầu 2 0,049 0,098
24 QR8-024 Tấm chặn 2 0,1 0,2 CT38
25
O-ring 38.7x3.55-B-ISO 3601-1
Gioăng cao su 4 0,0013 0,0052 Cao su
Mua ngoài
26 DIN 472 - 75x2.5 Vòng hãm 4 0,02 0,08 65Mn
Mua ngoài
27 DIN 1804 - M35x1.5 - N Đai ốc tròn M35x1.5 2 0,12 0,24 C45
Mua ngoài
28 DIN 1804 - M24x1.5 - N Đai ốc tròn M24x1.5 2 0,063 0,126 40X
Mua ngoài
29 SKF-2207 E Ổ bi đỡ lòng cầu 3 0,366 1,098
Mua ngoài
30 W61620-sodemann Đệm lò xo 3 0,006 0,018 65Mn
Mua ngoài
30 SKF NJ 2208 EC Ổ đỡ trụ 10,50,5
Mua ngoài
31 DIN 1804 - M30x1.5 - C Đai ốc tròn M30x1.5 1 0,096 0,096 C45

thông số kỹ thuật cần phải đạt được:
- Lưu lượng khí: 600 m
3
/h (10 m
3
/ph)
- Công suất động cơ: 15 kW
- Số vòng quay động cơ: 2930 v/phút
- Số vòng quay quạt roots: 4440 v/phút
- Áp suất đầu vào: 1 bar
- Nhiệt độ đầu vào: 20
0
c
- Mức chênh lệch áp suất: 400 mbar
- Nhiệt độ đầu ra: 58
0
c
Cách tốt nhất để đánh giá là sau khi chế tạo quạt được lắp thay thế quạt
mẫu và tiến hành đo kiểm tra các thông số cần thiết cũng như theo dõi quạt về
công suất, độ ổn định, tuổi thọ của quạt.
3.2.1. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.
s
j
= s
σ
j
. s
τ
j
/

Trích đoạn Lắp Quạt roots và chạy thử

---