Вентиляторы

Вентиляторы - механические устройства, которые служат для перемещения воздуха по воздуховодами, непосредственной подачи или отсоса воздуха из помещения. Перемещение воздуха происходит благодаря созданию перепада давления между входом и выходом вентилятора.

Классификация вентиляторов:

1. Конструкция (аэродинамическая схема) - центробежные (радиальные), осевые.

2. Условия работы - обычные, термостойкие, коррозионностойкие, взрывозащищенные, пылевые.

3. Значение полного давления - низкое, среднее, высокое.

4. Способ установки - обычные, канальные, крышные.

5. Способ соединения крыльчатки вентилятора и электродвигателя - непосредственное соединение с электродвигателем, клиноременная передача.

Наиболее широкое распространение получили центробежные вентиляторы, применяемые в разветвленных вентиляционных установках, в системах пневматического транспорта, в котельных установках и др.

Конструктивная схема центробежного вентилятора представлена ​​на рисунке 30.

Рисунок 30 - Центробежный вентилятор:

1 - входной патрубок; 2 - рабочее колесо; 3 – переход; 4 – расширяющийся патрубок; 5 – ступица; 6 - рабочий вал; 7 - ведущий диск; 8 - спиральный кожух; 9 - ведомый кольцевой диск

 

 

Воздух в вентилятор поступает через входной патрубок 1 и направляется в рабочее колесо 2, состоящее из ступицы 5, ведущего диска 7, лопастей и известного кольцевого диска 9. Обычно рабочее колесо приводится во вращение с помощью ступицы 5, насажена на рабочий вал 6, который передает движение непосредственно от двигателя или с помощью трансмиссионной передачи. Вращающееся рабочее колесо помещается в неподвижный спиральный кожух 8, имеющий на выходе патрубок 4, расширяется. Воздух или газ, который попадает через входной патрубок в рабочее колесо 2, лопастями отбрасывается с большой скоростью к периферии. Передача энергии воздуху завершается в рабочем колесе. Часть этой энергии вследствие силового воздействия лопастей рабочего колеса выходит в виде потенциальной энергии давления, остальная часть в зависимости от степени реактивности рабочего колеса, выходит в виде кинетической энергии (скоростного напора).

Воздух, поступающий с большой скоростью из рабочего колеса, тормозится в кожухе вентилятора. При этом скоростной напор преобразуется в потенциальную энергию давления. Спиралеобразные форма кожуха способствует этому процессу. Избыток давления на выходе из вентилятора патрубки 4 идет на преодоление сопротивлений и противодавления в нагнетательной системе трубопроводов.

Чтобы избежать утечки воздуха, который был подвергнут сжатия в вентиляторе, устанавливают различного типа уплотнения и осуществляют сочетание входного патрубка вентилятора и входной кромки рабочего колеса с минимальным зазором.

Основным преимуществом центробежных вентиляторов является большой воздухообмен при высоком давлении. Недостатками центробежных вентиляторов является их большие габариты и сложность конструкции.

Осевой вентилятор содержит лопасти (в некоторых случаях вместо понятия «лопасти» применяется понятие «лопатки»), которые перемещают воздух вдоль оси, вокруг которой они вращаются. В виду совпадения направления движения всасываемого и нагнетаемого воздуха, а также, в большинстве случаев, простоты изготовления, этот вид вентилятора является наиболее распространенным.

Рисунок 31 - Осевой вентилятор:1 - рабочее колесо; 2 – диффузор; 3, 8 – обтекатель;4 – электродвигатель; 5 - выходное отверстие; 6 - цилиндрический кожух; 7 - входной коллектор

 

Наиболее простой осевой вентилятор (рисунок 31) состоит из осевого лопастного рабочего колеса 1, цилиндрического кожуха 6, входного коллектора 7, имеет контуры плавного раструба. На выходе устанавливается диффузор 2 из выходным отверстием 5. Передняя торцевая часть втулки лопастного колеса и электродвигатель 4 вентилятора ограждены обтекателя 8 и 3.Лопастные колесо монтируется непосредственно на валу электродвигателя или на специальной втулке, жестко посаженной на вал электродвигателя, который находится в центре воздушного потока соосно с кожухом вентилятора.При быстром вращении лопастного колеса воздух всасывается через коллектор, проходит через кожух, диффузор и выбрасывается через выходное отверстие. Диффузор 7 используется для преобразования части кинетической энергии воздуха в давление. Поэтому давление воздуха по лопастным колесом в диффузоре больше, чем в кожухе вентилятора. В больших вентиляторах лопасти для облегчения делают полыми, а для удобства регулировки - поворотными. В этом случае регулировка достигается установкой лопастей под разным углом к ​​плоскости вращения. Такой способ регулирования осевого вентилятора, а также способ регулирования поворотом лопастей направляющего аппарата (если он есть) являются наиболее целесообразными, так как позволяют изменить характеристику вентилятора в нужном направлении, что является преимуществом перед способами регулирования задвижкой или изменением частоты вращения лопастного колеса.

Сравнение осевых вентиляторов с центробежными демонстрирует, что осевые вентиляторы при равных эксплуатационных условиях менее громоздкие, занимают меньшую площадь, конструктивно более простые и при больших подачах воздуха значительно экономичнее. Они развивают меньшее давление, но способны перемещать большие количества воздуха. Поэтому осевые вентиляторы применяются в вентиляционных системах с большой подачей воздуха, где отсутствуют значительные сопротивления.

Одним из преимуществ осевых вентиляторов является их быстроходность. Вследствие этого они позволяют непосредственное сообщение с быстроходными электродвигателями и паровыми турбинами. Осевые вентиляторы по сравнению с центробежными имеют больший КПД, а также реверсивные (при изменении направления вращения колеса изменяется направление движения газа.

Газодувки (воздуходувки)

Газодувки - вид нагнетательной машины, которая приводится в действие приводным двигателем через упругую муфту и применяются для транспортировки газа или воздуха. По давлению воздуха или газа, который нагнетается, данное устройство находится между компрессором и вентилятором.

По принципу действия газодувки можно разделить на три группы:

- Лопастные;

- Поршневые;

- Ротационные.

Рисунок 32 - Поршневая газодувка:

1 - рабочий цилиндр; 2 – поршень; 3 - приемный рабочий клапан; 4 - нагнетательный рабочий клапан; 5 – шток; 6 – крейцкопф; 7 – шатун; 8 – кривошип

 

Основными узлами поршневой газодувки (рисунок 32) есть рабочий цилиндр 1, поршень 2, приемный рабочий клапан 3, который является распределительным органом для поступления газа в газодувки, нагнетательный рабочий клапан 4, который является распределительным органом на выходе сжатого газа из цилиндра в напорный трубопровод. Кривошипно-шатунного система, состоящая из штока 5, крейцкопфа 6, шатуна 7, кривошипа 8, служит для преобразования вращательного движения привода в возвратно-поступательное движение поршня.Принцип действия газодувок такого типа не отличается от принципа действия поршневых насосов, преимущества а недостатки аналогичны. Основные схемы поршневых газодувок показано на рисунке 33.

 

Рисунок 33 - Схемы поршневых газодувок:

а - одинарного действия, одноступенчатая, вертикальная, непрямоточная; б - двойного действия, горизонтальная; в – двухступенчатая; г – двухцилиндровая; д - V-образная; е – прямоточная;

 

Объемные, или роторные газодувки - отдельная группа, куда входят модели шестеренных, пластинчатых, зубчатых газодувок, а также устройства Лисхольма и Рутса. В их конструкции наблюдаются некоторые непринципиальные различия, но основным признаком является наличие ротора, расположенного внутри корпуса.

 

Шиберные (пластинчатая) газодувка (рисунок 34), состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором эксцентрично расположен массивный ротор 2 с радиальными продольными пазами, где свободно размещены пластины 3. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил выходят из пазов и прижимаются к внутренней поверхности корпуса, захватывают на стороне всасывания жидкость и перемещают ее в нагнетательного трубопровода, таким образом пластины выполняют роль поршня.

К преимуществам шиберных газодувок относятся:

- Высокая равномерность подачи;

- Возможность непосредственного соединения с электродвигателем;

- Отсутствие клапанов;

- Реверсивность;

- Независимость подачи от противодавления сети;-

Возможность использования для создания вакуума.

К недостаткам машин такого типа относятся:

- Повышенная чувствительность к качеству среды, транспортируется (наличия в ней механических примесей);

- Быстрый износ кромок пластин;

- Достаточно низкий КПД - 50% (вследствие перетекания жидкости через затворы между кромками пластин и стенками корпуса).

Наиболее распространенным типом роторных газодувок являются двухроторные объемного действия.

 

Газодувки Рутса (рисунок 35) относится к машинам с внешним типом сжатия - в самой газодувке газ не сжимается, а лишь переносится со стороны всасывания на сторону нагнетания лопастями роторов газодувки, где смешивается со сжатым газом из сети, за счет чего и происходит сжатие. В рабочей полости двухроторного машины синхронно вращаются два ротора, которые выполняют роль вращающихся поршней. При вращении они захватывают газ из всасывающего патрубка и перемещают его в нагнетательном патрубке. Как только объем газа, который перемещается между одним из поршней и корпусом камеры, соединяется с нагнетательным патрубком, происходит резкое (практически адиабатическое) повышение давления до давления нагнетания. Сжатие газа происходит за счет обратного потока и рабочий перепад давлений всегда равно сопротивлению цепи. Ротора газодувки не вступают в контакт друг с другом, а синхронизация роторов достигается синхронизирующими шестернями, имеющие передаточное отношение 1, что обуславливает их низкую загруженность и простоту конструкции.

Рисунок 34 - Схема шиберной (пластинчатой) газодувки:

1 – корпус;2 – ротор; 3 – пластины

Рисунок 35 - Двухроторная газодувка Рутса