Центробежный вентилятор: устройство и принцип работы

Центробежный вентилятор, улитка, внешний видИздревле люди оснащали свои жилища простейшими системами естественной вентиляции, но время шло, и прогресс не стоял на месте. С появлением первых заводов и фабрик возникла необходимость в принудительной вентиляции. Начали появляться разные устройства для вентиляции, некоторые из них дошли и до наших дней. Одним из таких устройств является центробежный вентилятор.

Назначение и применение

Центробежные вентиляторы предназначены для перемещения газов, они применяются в тех местах где не требуется существенного поднятия, или снижения давления (максимальная степень сжатия для вентиляторов - 1,15). Например, в системах охлаждения бытовой техники — для отвода горячего воздуха от радиатора, в отопительных приборах — для обдува нагревательных элементов, в системах дымоудаления и вентиляции, на предприятиях — для перекачки газов и т. д.

Устройство

Центробежные вентиляторы, в простонародье называемые улитками из-за сходного внешнего вида, состоят из следующих деталей: спиралевидного корпуса, рабочего колёса с установленными на нём лопатками, имеющими на концах загибы вперёд или назад, станины, и привода (электро или пневмо).

Вид в разрезе:

Вентилятор в разрезе

Стрелками указано движение потока газа при работе вентиляторного агрегата.

Центробежный и Канальный вентиляторыТо, в какую сторону направлены загибы на лопатках, определяется назначением конкретного вентилятора. Лопатки с загнутыми назад концами дают повышенную на 20% экономичность и возможность нормальной работы при перегрузках по расходу газа. Агрегаты с загнутыми вперёд лопатками имеют свои преимущества, это меньший уровень производимого шума из-за более низкой скорости вращения, и компактность, из-за меньших размеров рабочего колёса и соответственно корпуса.

В станине установлены подшипники для валов двигателя и крыльчатки. На вентиляторные установки обычно ставятся роликовые подшипники, заполненные маслом. На тех моделях, которые эксплуатируются в условиях высоких температур, во избежание перегрева, подшипники оснащены водяной системой охлаждения.

А также в вентиляторе могут быть установлены входные и выходные заслонки для управления потоками газа внутри его.

Разновидности устройства

Сегодня выпускается множество разных вариантов вентиляторных агрегатов. Каждый рассчитан на определённые условия эксплуатации, которые везде разные, поэтому универсальных решений в этой области нет.

Центробежные вентиляторы делятся по направлению вращения:

  • правого (по часовой стрелке) вращения;
  • левого (против часовой).

Вентиляторы также делят за типом приводных механизмов:

  • ременной;
  • прямой;
  • регулируемый.

Вентиляторы делятся за уровнем давления и выделяют следующие типы:

  • высокого (3 кПа - 12 кПа);
  • среднего (1 кПа - 3 кПа);
  • низкого (до 1 кПа) давления.

По направленности движения воздушных потоков вентиляторные установки классифицируют следующим образом:

  • вытяжные;
  • и двустороннего всасывания.

Устройство центробежного вентилятора.А также существуют установки для использования в условиях агрессивных сред, причём большинство таких агрегатов узкоспециализированы, и предназначены только для эксплуатации в одной, определённой среде, например, среде хлора. Установки для неё делаются из устойчивых именно к хлору материалов, и если применить такой агрегат для работы в иной агрессивной среде, то далеко не факт, что он сохранит герметичность рабочей камеры, и не выйдет из строя.

Обычные вентиляторы рассчитаны на эксплуатацию при температуре газа до 80 градусов, и содержании в нём твёрдых примесей не более 100 мг на кубометр. Существуют также установки для применения в запылённых средах, т. н. пылевые вентиляторы, у которых содержание твёрдых примесей в рабочем теле ограничено одним килограммом на м³. Достойны упоминания и роторные вентиляторы во взрывобезопасном исполнении, с пневматическим приводом, применяемые в шахтной вентиляции, и на прочих взрывоопасных предприятиях.

По приводам также есть существенные различия, самый простой и надёжный из них — прямой. В нём крыльчатка установлена непосредственно на вал двигателя, ломаться практически нечему. Недостаток у этого привода все же есть — необходимость иметь регулятор оборотов для мотора при потребности в регулировке мощности вентиляторной установки, так как конструкция привода не позволяет изменять скорость вращения крыльчатки без изменения оборотов двигателя.

Следующим идёт ременной привод, надёжность у него пониже, чем у прямого (ремень может соскочить со шкива или порваться), но зато уже имеется возможность изменять скорость вращения ротора без изменения таковой у двигателя. Состоит из двух шкивов (первый стоит на валу мотора, второй — на одном валу с крыльчаткой), имеющих несколько канавок с разными диаметрами, перебрасывая ремень между которыми, можно изменять передаточное соотношение, там самым изменяя обороты вентилятора, не затрагивая при этом двигатель.

Последний тип привода, самый современный из всех — регулируемый. В нём передача вращательного движения осуществляется через магнитную или гидравлическую муфту, расположенную между валами двигателя и вентилятора. Так как такой привод технически сложнее всех предыдущих, то для простоты управления в нём применяется микроконтроллер, что делает возможным использование вентиляторов с таким приводом в централизованных системах, где реализована функция удалённого управления.

Что касается разницы между вентиляторными установками двустороннего всасывания и вытяжными, то она очевидна: у вытяжного забор газа происходит с одного торца, а у первого — с обоих.

Принцип действия

Трудно будет найти более простое в работе устройство, чем центробежный вентилятор, принцип работы которого заключается в следующем: газ всасывается через заборное отверстие, далее он попадает на вращающийся ротор с расположенными на нём лопатками, проходя по каналам между ними, за счёт центробежной силы газ получает ускорение, и покидает ротор. Далее он собирается кожухом, и выбрасывается в выходное отверстие.