Для перемещения воздушной или газовой массы в определенном направлении используется специальное оборудование — вентиляторы осевые. Называются они так благодаря свойству перемещать воздух вдоль оси своего вращения. Перемещение воздуха выполняется путем передачи ему энергии вращения рабочего колеса с лопастями, которое приводится в действие электродвигателем.
Конструктивные особенности
Конструкция вентиляторов этого типа базируется на вихревой теории гребного винта, а также на известной теореме Н. Жуковского о действующей на тело в потоке газа подъемной силе. Первый такой вентилятор промышленного применения был сконструирован в СССР сотрудниками знаменитого ЦАГИ в 1926 году. До сих пор разработанные в этом институте вентиляторы осевые показывают высокие показатели производительности, опережая многие более поздние модели.
Непременной деталью осевых вентиляторов является кожух, имеющий цилиндрическую форму. В мощных промышленных моделях он снабжается диффузором, который служит для преобразования части энергии движения потока воздуха в статическое давление. Внутри кожуха крепится рабочее колесо, состоящее из втулки (где чаще всего размещается двигатель) и лопастей, лопаток и наружной обечайки. Материалами для кожуха, втулки и лопаток служат, в зависимости от назначения вентилятора, сталь или латунь или другие искробезопасные сплавы. Для маломощных вентиляторов это могут быть различные виды пластика.
Количество лопастей на втулке может колебаться от 2 до 50, в зависимости от предназначения вентилятора. Крепление к втулке бывает сварным или стержневым, позволяющим изменять угол к плоскости вращения, что дает возможность регулировать производительность вентилятора. Зазор между кожухом и рабочим колесом должен быть минимальным, не более 1,5 % длины лопастей. У качественных вентиляторов зазор не превышает 0,5 %. Некоторые разновидности осевых вентиляторов могут обходиться без кожуха — например, настольные или напольные бытовые обдувающие устройства.
Обычно рабочее колесо расположено непосредственно на валу электродвигателя. Эта конструкция используется для перемещения чистой воздушной массы, не содержащей большого количества пыли, волокнистых и липких включений, агрессивных компонентов, а также имеющей температуру ниже 40 °С. Если параметры рабочей среды вентилятора могут ухудшить работу двигателя или привести к его аварии, то двигатель размещается вне потока за счет удлинения вала.
Области применения
Для перемещения чистого воздуха служат вентиляторы осевые общего назначения, а устройства, способные работать в загрязненном или горячем воздушном потоке, а также в агрессивных или взрывоопасных средах, называют вентиляторами специального назначения. Первые используются для вентиляции жилых и офисных помещений, торговых и складских зданий, а также в вентиляционных системах предприятий, не связанных с высокими температурами, запыленностью и другими вредными условиями.
Вентиляторы специального назначения проектируются для максимального соответствия условиям эксплуатации. Если они применяются в условиях повышенной взрывоопасности, то в конструкции используются латунные элементы, а для использования в потоках повышенной агрессивности кожух и рабочее колесо могут быть защищены обрезиниванием, покрытием полимерной пленкой или кислотостойкими смолами.
Шахтные вентиляторы применяют для вентилирования подземных полостей — выработок и шахтных стволов, и к ним в полной мере относятся требования взрывобезопасности и надежности. Кроме того, они должны быть компактными, простыми в обслуживании, небольшими по массе и стабильно работающими в воздушном потоке любой плотности, обеспечивая свежим воздухом рабочих в подземных выработках. Аналогичные требования предъявляются к вентиляционным установкам подземного транспорта, поддерживающим жизнеобеспечение тоннелей метрополитена.
Вентиляторы осевого типа широко используются в различных технологических установках для транспортировки воздуха и газовоздушных смесей, для удаления излишней пыли, влаги, вредных для здоровья газов, а также для поддержания заданного температурного режима на определенных этапах технологического процесса.