Устройство и применение радиальных вентиляторов

Радиальные вентиляторы также известны под названием центробежные и представляют собой устройства для перемещения воздуха или газа, где энергия вращения рабочего колеса преобразуется в кинетическую энергию потока за счёт центробежной силы, возникающей при движении частиц от центра к периферии лопаток. Основными элементами радиального вентилятора являются спиральный улиткообразный корпус, рабочее колесо с лопатками различной геометрии и электродвигатель через клиноременную передачу или муфту прямого соединения с валом колеса без промежуточных механизмов снижения оборотов. Лопатки радиальных вентиляторов классифицируются по направлению изгиба, где загнутые вперёд создают более высокое давление при меньших габаритах колеса, но имеют низкий коэффициент полезного действия и склонность к перегрузке двигателя при изменении сопротивления сети. Лопатки загнутые назад обеспечивают стабильную работу в широком диапазоне давлений, меньший уровень шума и более высокий КПД до восьмидесяти пяти процентов, что делает их предпочтительными для промышленных систем с большими объёмами перемещаемого воздуха в постоянном круглосуточном режиме.

Радиальные вентиляторы с прямыми радиальными лопатками отличаются простотой изготовления и повышенной устойчивостью к запылённым средам, поскольку плоские поверхности меньше задерживают частицы пыли и грязи, но их КПД не превышает шестидесяти процентов и они создают сильный турбулентный шум на выходе из спирального корпуса. Корпус радиального вентилятора выполняется из листовой стали или чугуна для больших промышленных машин, а для химически агрессивных сред применяется нержавеющая сталь или пластики с добавлением углеволокна для набора прочности без увеличения массы и коррозионного разрушения сварных швов. Улитка радиального вентилятора может поворачиваться относительно опорной плиты на любой угол через тридцать или сорок пять градусов, что позволяет направлять выходной патрубок в нужную сторону без переделки всей системы воздуховодов и дополнительных колен, создающих аэродинамическое сопротивление и потери давления.

Производительность радиального вентилятора измеряется в тысячах кубометров воздуха в час и зависит от частоты вращения рабочего колеса, внешнего диаметра лопаток и ширины канала между дисками, где более широкое колесо перемещает больше воздуха при том же диаметре, но требует более мощного двигателя для преодоления инерции вращающейся массы. Полное давление радиального вентилятора складывается из статической и динамической составляющей, где первая необходима для преодоления сопротивления фильтров, калориферов и протяжённых воздуховодов, а вторая представляет собой скоростной напор на выходе из патрубка, который может быть преобразован обратно в статическое давление при помощи диффузора. Рабочее колесо радиального вентилятора динамически балансируется на специальном станке после его сборки, потому что даже незначительный дисбаланс в несколько граммов на сантиметр вызывает вибрацию всей конструкции, разрушение подшипников и быстрый выход из строя узлов без возможности ремонта на месте без демонтажа вентилятора с фундамента.

Подшипниковые узлы радиальных вентиляторов должны обеспечивать тысячи часов непрерывной работы без перегрева и заклинивания, поэтому для ответственных систем применяются подшипники качения с сепараторами из латуни или текстолита и системой принудительной смазки через пресс-маслёнки солидолом или жидким маслом для высокоскоростных машин. Частота вращения радиального вентилятора может регулироваться изменением передаточного числа клиноремённой передачи где смена шкивов разного диаметра изменяет обороты колеса без замены электродвигателя что удобно при наладке системы вытяжки после монтажа воздуховодов с неизвестным заранее аэродинамическим сопротивлением. Частотные преобразователи позволяют плавно менять обороты электродвигателя в широких пределах от двадцати до ста процентов от номинальных, снижая энергопотребление и уровень шума в часы уменьшенной нагрузки на систему вентиляции без остановки всего агрегата и переборки механической части привода.

Температурная стойкость радиальных вентиляторов определяется материалом корпуса и колеса а также типом подшипников и смазки где обычные модели рассчитаны на перемещение воздуха до восьмидесяти градусов Цельсия а жаропрочные исполнения с зазором между валом и корпусом и специальной смазкой для подшипников работают при температурах до четырёхсот градусов в системах удаления горячих газов из плавильных печей и сушильных камер. Взрывозащищённые радиальные вентиляторы имеют корпус из искробезопасных алюминиевых сплавов не дающих искры при случайном задевании лопаток за улитку а также двигатели во взрывозащищённом исполнении с двойной изоляцией обмоток и герметичным вводом кабеля для отвода статического электричества и предотвращения воспламенения горючих газов и паров в вентилируемой среде. Шумовые характеристики радиального вентилятора зависят от формы лопаток и скорости потока на выходе из патрубка где установка глушителя шума на выходе или гибких вставок между вентилятором и жёстким воздуховодом снижают вибрацию и акустическое давление передающееся по стенам и перекрытиям здания от работающего агрегата. В итоге радиальные вентиляторы остаются самым эффективным способом перемещения больших объёмов воздуха в системах промышленной вентиляции кондиционирования и пневмотранспорта несмотря на развитие осевых и диагональных моделей с более простой конструкцией но худшими напорными характеристиками при одинаковых габаритах рабочего колеса.