Воздуходувки: вихревые и роторные. Их особенности и сферы применения

Для снижения уровня давления в зоне выполнения технологических операций, в ходе которых требуется поддерживать непрерывность «откачивающей струи» воздуха при заданной производительности откачки, применяются вакуумные воздуходувки. Поскольку через выходной патрубок вакуумной воздуходувки выбрасывается поток воздуха повышенного давления, то при подключении его (а не входного патрубка) к обслуживаемому объекту, воздух из атмосферы будет нагнетаться в рабочую зону, создавая в ней повышенное давление. При таком «обратном» подключении к обслуживаемому объекту вакуумная воздуходувка будет работать в качестве компрессора.

Эти агрегаты «двойного назначения» подразделяются на два класса:

  • объемные (роторные) воздуходувки, в которых используются конструкции с пластинчатыми, зубчатыми, спиральными, винтовыми и мембранными механизмами,
  • динамические (лопастные) воздуходувки, часто называемые также вихревыми воздуходувками, вихревыми нагнетателями, вихревыми вакуум-насосами, бокопроточными, канальными и турбовоздуходувками.

Принцип действия первого класса воздуходувок – объемных – основан на сжатии захватываемой из входного патрубка порции воздуха между двумя роторами (или другими рабочими механизмами) и выталкивании ее под избыточным давлением через выходной патрубок в атмосферу. Вследствие такой цикличной работы в потоке воздуха возникают пульсации давления, а отводящий трубопровод подвергается воздействию вибраций, в результате чего уровень создаваемого агрегатом шума (в совокупности с шумом, вызываемым работой электродвигателя) достигает 100 дБ.

 

Схемы двух- и трехлопастных двухроторных воздуходувок типа Рутс. 

Первая двухроторная воздуходувка была запатентована в США в 1860 году братьями Рутс (Francis Roots и Philander Roots), которые для ее производства основали компанию Roots Blower Company (Blower переводится с английского как воздуходувка, нагнетатель, вентилятор, компрессор), которая производила на основе фирменного изобретения системы для принудительной вентиляции в промышленных и административных зданиях. Поскольку в этой конструкции для синхронизации вращения роторов используется шестеренчатая передача, двухроторные воздуходувки (воздуходувки типа Рутса) иногда называют шестеренчатыми компрессорами. В рабочей камере агрегатов такого типа нет механизмов, для которых требуется смазка, поэтому масло в нее не подается, а значит, в воздухе рабочей зоне нет масляных паров. Соответственно, их нет и на выходе воздуходувки, что важно при использовании ее в качестве нагнетателя.

Двухроторные воздуходувки способны создавать более высокие уровни вакуума (в режиме вакуумного насоса – до 500 мбар) или избыточного давления (в режиме компрессора-нагнетателя – до 2000 мбар), чем вихревые агрегаты.

Работа воздуходувок второго класса – вихревых воздуходувок – основана на «вентиляторном» принципе действия – непрерывном захвате потока воздуха из рабочей зоны вращающимися лопастями импеллера (канализированного вентилятора) и выбрасывании его через выходной патрубок, благодаря чему они создают поток воздуха без пульсаций давления, и уровень создаваемого ими шума не превышает 75 дБ. Лопасти закручивают в потоке воздуха вихри (отсюда название – «вихревые воздуходувки»), придавая ему дополнительную кинетическую энергию, благодаря чему растет давление на выходе агрегата. (Интересно, что вихревые воздуходувки были изобретены германской компанией Elmo ровно через 100 лет после двухроторных воздуходувок типа Рутса – в 1960 году.)

Схема вихревой воздуходувки.

Конструктивно вихревые воздуходувки значительно проще, чем двухроторные, и, соответственно, дешевле. Однако так как лопасти (лопатки) импеллера находятся очень близко к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, то даже микроскопические твердые частицы, находящиеся в откачиваемом воздухе, могут стать причиной «микрозаклиниваний» лопастей, что приводит к их преждевременному износу. Из-за этого на входе вихревых воздуходувок приходится устанавливать фильтры тонкой очистки воздуха.

Вихревые воздуходувки характеризуются более низким коэффициентом полезного действия, чем роторные, и способны, в основном, понижать давление до 500 мбар или повышать (при обратном подключении) до 1000 мбар. При этом поскольку в их рабочих объемах нет смазываемых деталей и механизмов (так же как в двухроторных типа Рутса), вихревые воздуходувки при любом подключении выдают на выходе чистый (без паров масел) воздух. Этому важному для многих технологических сфер применения достоинству вихревых воздуходувок сопутствуют следующие показатели – простой монтаж (и, соответственно, подключение), а также отсутствие какого-либо обслуживания в течение всего срока эксплуатации (обычно составляющего несколько лет): максимум, что оказывается необходимым предпринять для его продления, – это замена подшипников и рабочего колеса.

Вакуумный стол, работающий с использованием воздуходувки на деревообрабатывающем станке с ЧПУ, обеспечивает надежную фиксацию детали при ее обработке.

Основные сферы применения воздуходувок

Воздуходувки – наиболее распространенный вид вакуумного оборудования в тех областях, где требуется обеспечение низкого вакуума (или небольшого избыточного давления), например, в таких приложениях, как:

  • Вакуумный прижим обрабатываемых деталей на станках с ЧПУ.
  • Подача, прижим и раздувание листов в полиграфических машинах.
  • Прижим продуктов при их сортировке и упаковке.
  • Пневмотранспорт сыпучих веществ (гранул, порошков, зерна).
  • Смешивания сыпучих веществ.
  • Создание воздушной подушки («воздушных подшипников») на конвейерах и обрабатывающих центрах.
  • Удаление продуктов обработки материалов на станках, обрабатывающих центрах и конвейерах (промышленные пылесосы).
  • Принудительная подача воздуха в горелки.
  • Аэрация растворов в гальванических ваннах (для ускорения процессов нанесения покрытий и повышения равномерности толщины покрытий).
  • Аэрация водоемов и очистных сооружений.
  • Сушка материалов подачей теплого воздуха и вакуумированием.
  • Вакуумный захват в подъемниках-транспортерах.
  • Системы принудительной вентиляции.

 

Вакуумный подъемник-транспортер.

Использование вихревых воздуходувок наиболее оптимально в интервале производительностей от 1 до 40 м3/мин. в диапазоне перепадов давлений от 10 до 1000 мбар в режиме нагнетания и от 10 до 500 мбар в режиме всасывания.

А применение двухроторных воздуходувок предпочтительно для поддержания высокой (до 350 м3/мин.) и постоянной производительности при постоянном напоре.

Вихревые воздуходувки создают меньший уровень шума, чем двухроторные, проще в эксплуатации, однако существенно уступают двухроторным воздуходувкам по КПД, то есть при одной и той же величине мощности, потребляемой электродвигателем, они расходуют больше электроэнергии.

Узнать больше о воздуходувках, предлагаемых нашей компанией вы можете по этой ссылке.


© 2015 «СК Трейдинг Групп» Все права защищены