В радиальном вентиляторе со спиральным кожухом

(рис. 2.1) перемещаемая среда, двигаясь в осевом на­правлении через всасывающий коллектор, попадает на вращающееся рабочее колесо, снабженное лопатками, изменяет направление своего движения к периферии ко­леса, закручивается в направлении вращения, поступа­ет в спиральный кожух и затем через отверстие выхо­дит из нагнетателя. Рабочее колесо сидит на валу и при­водится во вращение приводом. Вал вращается в под­шипниках, укрепленных на станине или непосредствен­но на кожухе,

Рис. 2.3. Схема осевого вентилятора

1 ~~ коллектор; 2 — входной направляющий аппарат; 3 — рабочее колесо; 4 — выходной направляющий аппарат; 5 — кожух (обечайка); 6 — обтекатель

Рис. 2.4. Схема прямоточного вентилятора /—корпус; 2 -~ рабочее колесо; 3—-диффузор

 

 

Аналогичную конструкцию и принцип действия име­ет центробежный насос, изображенный на рис. 2.2.

К достоинствам таких вентиляторов следует отнести возможность использования для привода высокоскорост­ных электродвигателей, высокий КПД (более 80%), простоту изготовления, высокую равномерность подачи и относительную простоту ее регулирования. Недостат­ком является то, что подача зависит от сопротивления сети.

В осевом вентиляторе (рис. 2.3) поток движется пре­имущественно в направлении оси вращения и некото­рое закручивание приобретает лишь при выходе из ко­леса. Поток через коллектор поступает во входной на­правляющий аппарат, затем в рабочее колесо и в вы­ходной направляющий аппарат. Колесо сидит на валу, вращающемся в подшипниках, укрепленных на стойках. 30

Колесо и направляющие аппараты заключены в ко­жух (обечайку). Втулка рабочего колеса имеет обте­катель.

Как в осевом, так и в радиальном вентиляторе пере­дача энергии от двигателя потоку среды происходит во вращающемся рабочем колесе.

Аналогичную конструкцию и принцип действия име­ет осевой насос, схема которого изображена на рис. 4.32. Осевые нагнетатели просты в изготовлении, ком­пактны, реверсивны; по сравнению с радиальными на­гнетателями они имеют более высокие КПД. и подачу при относительно низком давлении (напоре).

В прямоточном радиальном вентиляторе (рис. 2.4) перемещаемая среда вначале также движется в осевом направлении и поступает во вращающееся рабочее ко­лесо, где под действием центробежной силы проходит в радиальном направлении в межлопаточном простран­стве и выходит в осевом направлении по кольцу через радиальный лопастной диффузор, стенки которого име­ют криволинейную форму, а лопатки установлены на осесимметричном коленообразном участке диффузора. В диффузоре часть динамического давления преобра­зуется в статическое. КПД вентилятора достигает 70%. Одним из преимуществ вентиляторов такого типа яв­ляется возможность размещения электродвигателя внутри кожуха, что приводит к улучшению шумовых характеристик установки. Изготовление таких вентиля­торов несколько сложнее, чем обычных.

Смерчевой вентилятор (рис. 2.5) имеет рабочее коле­со с небольшим числом лопаток, прикрепленных к зад­нему диску. Это колесо размещено в специальной нише в задней стенке спирального кожуха. При вращении ко­леса возникает вихревое течение, аналогичное атмосфер­ному вихрю — смерчу, в центральной и периферийной частях которого образуется перепад давлений, являю­щийся побудителем движения воздуха. Вследствие это­го основная часть потока с содержащимися в нем при­месями проходит через нагнетатель, минуя рабочее ко­лесо. КПД вентилятора не превышает 60 %.

Дисковый вентилятор (рис. 2.6) относится к нагне­тателям трения. Рабочее колесо у такого нагнетателя представляет собой пакет дисков (колец), расположен­ных с небольшим зазором перпендикулярно оси враще­ния колеса. Передача энергии от колеса потоку жид-

 

 

Рис. 2.5. Схема смерчевого вентилятора 1 — кожух; 2 — лопатка; 3 — задний диск

Рис. 2.7. Схема вихревого насоса

/ — рабочее колесо; 2 — лопатка; 3 —- корпус; 5 —выходное отверстие

 

Рис. 2.6. Схема дискового вентилятора

/ — корпус; 2 — рабочее колесо

кости происходит в результате действия сил трения в по­граничном слое, образующемся на дисках. Отсутствие срывных вихревых зон, неизбежных в лопастном рабо­чем колесе, способствует устойчивой работе дисковых машин с малым шумом. КПД таких нагнетателей не превышает 40—45 %.

Вихревой насос (рис. 2.7) относится к машинам тре­ния. Его рабочее колесо, аналогично колесу центробеж­ного насоса, засасывает жидкость из внутренней части канала и нагнетает ее во внешнюю, в результате чего возникает продольный вихрь. При прохождении жидко­сти через рабочее колесо в вихревом насосе, как и в центробежном, увеличиваются кинетическая энергия жидкости (увеличивается ее скорость) и потенциальная энергия давления.

Рабочим органом насоса является рабочее колесо с радиальными или наклонными лопатками. Колесо вра­щается в цилиндрическом корпусе с малыми торцовы-

Рис. 2.8. Схема диаметрального вентилятора

/ — рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — неподвижное тело

ми зазорами. Жидкость поступает через всасывающее отверстие в канал, перемещается по нему рабочим ко­лесом и выбрасывается через выходное отверстие.

Вихревой насос по сравнению с центробежным об­ладает следующими достоинствами: создаваемое им давление в 3—5 раз больше при одинаковых размерах и частоте вращения рабочего колеса; конструкция про­ще и дешевле; обладает самовсасывающей способ­ностью; может работать на смеси жидкости и газа; по-•дача меньше зависит от противодавления сети. Недо­статками насоса являются низкий КПД, не превышаю­щий в рабочем режиме 45%, и непригодность для по­дачи жидкости, содержащей абразивные частицы (так как это приводит к быстрому изнашиванию стенок тор­цовых и радиальных зазоров и, следовательно, падению давления и КПД),

Диаметральный вентилятор (рис. 2.8) имеет следую­щий принцип действия. Если во вращающееся колесо барабанного типа поместить неподвижное тело, располо­женное несимметрично относительно оси колеса, то осе-симметричный вихрь, образующийся вокруг колеса, сме­щается в сторону, и возникает течение воздуха через колесо в сторону меньшего сечения. Поперечное течение появляется также при установке лопаточного колеса в несимметричном коленообразном корпусе.

Диаметральные вентиляторы имеют следующие преи­мущества по сравнению с радиальными: диаметральные вентиляторы с широкими колесами могут непосредствен­но присоединяться к воздуховодам, имеющим сечение в форме вытянутого прямоугольника; диаметральные вентиляторы могут создавать значительные давления даже при невысоких окружных скоростях рабочих ко­лес, поскольку поток воздуха дважды пересекает лопа­точное колесо.

Недостатки, мешающие более широкому применению диаметральных вентиляторов, состоят в следующем: невысокий КПД (максимальный 60—65 %); повышен­ный уровень шума; возможность появления неустойчи­вых режимов работы в области, где с увеличением по­дачи наблюдается рост давления; существенные пере­грузки электродвигателя при уменьшении сопротивле­ния сети.

Поршневой нагнетатель (рис. 2.9) состоит из цилинд­рического корпуса, внутри которого перемещается пор­шень с кольцами, всасывающего и нагнетательного кла­панов. Поршень в корпусе совершает возвратно-поступа­тельное движение. Преобразование вращательного дви­жения привода в возвратно-поступательное движение поршня осуществляется с помощью кривошипно-шатун-ного механизма. При движении поршня вправо откры­вается клапан 3, и жидкость заполняет пространство внутри корпуса. При этом клапан 4 закрыт. При дви­жении поршня влево клапан 3 закрыт, открывается кла­пан 4, и жидкость выталкивается в нагнетательный тру­бопровод.

Поршневые нагнетатели имеют следующие достоин­ства: высокий КПД (до 95%); возможность получения высоких давлений; независимость подачи от противо­давления сети; возможность запуска в работу без пред­варительного залива {при использовании в качестве на-

Рис. 2.9. Схема поршневого нагнетателя

1 — корпус; 2 — поршень; 3 — вса­сывающий клапан; 4 — нагнета­тельный клапан

Рис. 2,10. Схема зубчатого насоса I — корпус; 2 — шестерня

сосов). К недостаткам относятся громоздкость конструк­ции; невозможность использования для привода высо­коскоростных электродвигателей из-за сложности при­вода через кривошипно-шатунный механизм; сложность регулирования подачи.

Зубчатый (шестеренный) насос (рис. 2.10) состоит из двух шестерен, расположенных в корпусе. Одна из шес­терен приводится в движение расположенным на одной оси электродвигателем, а вторая получает вращение от первой благодаря плотному зацеплению зубьев. При работе жидкость захватывается зубьями колес, отжи­мается к стенкам корпуса и перемещается со стороны всасывания на сторону нагнетания. Переток жидкости в обратном направлении практически отсутствует из-за плотного сцепления зубьев.

Число зубьев в пределе может быть уменьшено до двух, при этом вращающиеся элементы будут иметь очертания, напоминающие восьмерку (рис. 2.11). В та­ком нагнетателе необходимо обеспечить привод от дви­гателя обеих «восьмерок», так как в отличие от зуб­чатых насосов они не имеют зацепления.

К достоинствам нагнетателей данного вида следует отнести компактность, простоту конструкции, отсутствие клапанов, возможность использования для привода вы­сокоскоростных электродвигателей, независимость пода­чи от противодавления сети, реверсивность, возмож­ность получения высоких давлений (5 МПа для шесте­ренного насоса^ 0,5 МПа для насоса «восьмерочного» типа). Основные недостатки состоят в быстром износе