ГЛАВА XVIII

ВЕНТИЛЯТОРЫ. ЭЛЕКТРОМОТОРЫ

  Перемещение воздуха при искусственной вентиляции производится главным образом вентиляторами, которые, вращаять от электромотора, создают тягу, т. е. движение воздуха в требуемом направлении. В зависимости от направления движения воздуха вентиляторы называются приточными или вытяжными. Вытяжные вентиляторы иногда называют эксгаусторами, а в тех случаях, когда они служат для дымовой тяги, дымососами. Различаются вентиляторы, предназначенные только для перемещения воздуха (газов) и для перемещения воздуха с большим количетвом пыли, огшлак и т. п. (пылевые вентиляторы). Те и другие вентиляторы бывают различных типов, образуя две основные группы: 1) винтовые или осевые вентиляторы, 2) центробежные вентиляторы.

1. ВИНТОВЫЕ (ОСЕВЫЕ) ВЕНТИЛЯТОРЫ

  Винтовые (осевые) вентиляторы, как показывает название, устроены подобно гребному винту парохода; они ввинчиваются в воздух, но так как сами они не перемещаются, то в движение приходит воздух.
  Все системы винтовых вентиляторов имеют однородные составные части и отличаются лишь формой крыла.
  Винтовой вентилятор состоит из крыльев (лопастей), которые прикреплены (обычно приклепаны) к втулке (муфте), имеющей отверстие (расточку) для насадки на вращающийся вал (ось).
  Наиболее употребительны следующие типы винтовых вентиляторов (фиг. 183).

  1. Вентилятор оконного типа — легкий крыльчатый вентилятор (фиг. 183, а), с. прямыми лопатками (4 или 6), приклепанными к втулке в виде звездочки, насаженной на валик маленького электромоторчика.
  Оконные вентиляторы лучше устанавливать не в окнах, а в отверстиях наружной стены, так как вентилятор, установленный в окне, отнимает свет и расшатывает оконную раму; но иногда приходится к этому прибегать; такая установка показана на фиг. 184. Моторчик с вентилятором укрепляется на полосовом железе в железном кожухе, имеющем дверцу на пружине.

  Провода к моторчику подводятся через фарфоровые втулки, вставленные в дыры, пробитые в кожухе.
  Ниже приводится таблица размеров вентиляторов оконного типа и объемов воздуха, перемещаемого ими за 1 час, т. е. их производительности. Производительность вентиляторов с плоскими лопастями зависит главным образом от угла, на который повернуты лопасти к направлению движения; для нормальной работы таких вентиляторов угол должен быть 15 — 20°, а зазор между крылом и кожухом быть всюду не более 5 мм.

  2. Винтовой вентилятор «Двойной Блекман» имеет лопасти из полосового железа, согнутого треугольником (фиг. 183, б). Лопастей 8, укрепленных на втулке (звездочке) под углом 40 — 45°.

  3. Винтовые вентиляторы «Блекман-Стримлейн» имеют шесть прямых лопаток прямоугольной формы, укрепленных на втулке под углом около 40°. Приводим таблицу основных размеров и производи-тельности вентиляторов «Блекман-Стримлейн» (фиг. 183, г).

  4. Винтовые вентиляторы «Сирокко» имеют 5 лопастей, расширяющихся кокружности; лопасти вырезаются (штампуются) из железа и края их отгибаются (отбиваются) в разные стороны, как показано на фиг. 183, в.
  Втулку вентилятора «Сирокко» делают как чугунную с выступами для приклепывания лопастей (по два выпуска на каждую лопасть), так и железную (сварную) с приваренными лопастями.
  В приложении приведена таблица производительности осевых вентиляторов «Сирокко».
  Все осевые вентиляторы приведенных типов реверсивны (обратимы), т. е. при вращении в другом направлении могут перемещать воздух одинаково как в ту, так и в другую сторону без перестановки крыльев.
  5) Осевые вентиляторы ЦАГИ (фиг. 183, д) сконструированы на основе опытов Центрального аэрогидродинамического иститута и выпускаются пяти промышленных серий:
  а) четырехлопастные старого типа с диаметром колеса от 300 до 1 500 мм, обозначаемые номерами, соответствующими числу сотен миллиметров диаметра; диаметр втулки равен приблизительно 1/4 диаметра крыла; этот тип устарел и снимается с производства
  б) четырехлопастные нового типа на производительность от 1 000 до 90 000 м³/час при напоре до 50 мм вод. ет.;
  в) трех лопастные на производительность от 1 000 до 70 000 м³/час при напорах до 30 мм вод. ст.;
  г) двухлопастные на ту же производительность, что и трехлопастные, но для напоров до 15 мм вод. ст.;
  д) восьмилопастные — реверсивные на производительность от 500 до 10 000 м³/час при напорах до 100 мм вод. ст.
  Вентиляторы ЦАГИ первых четырех типов не реверсивны и работают нормально лишь в одном направлении, а в случае пуска в обратную сторону без перестановки крыла производительность вентилятора будет не больше 30% нормальной. Для изменения направления потока воздуха в обратную сторону крыло этих вентиляторов должно быть повернуто на 180°, т. е. та сторона крыла, которая была обращена в помещение, теперь будет снаружи. Например если такое крыло насажено на вал электромотора, то для перемены направления потока воздуха можно или повернуть мотор с вентилятором, или же, сняв крыло, насадить его вновь другой стороной и после этого придать обратное вращение, так как нереверсивные крылья ЦАГИ всегда должны вращаться одинаково — прямым ребром лопастей вперед. При перестановке крыла надо иметь в виду, что расточка во втулке делается обычно на конус и в этом случае ее приходится перетачивать.
  В отличие от указанных типов реверсивные вентиляторы ЦАГИ имеют поворотные лопасти, которые позволяют в зависимости от того, на какой угол они повернуты, изменять производительность вентилятора, а при пуске в обратную сторону изменять направление потока воздуха без перестановки крыла. Поворотные лопасти реверсивных вентиляторов (фиг. 186) сидят на стержнях (8 шт.), которые вставлены в отверстия втулки, состоящей из двух колец, приваренных к железному диску; стержни имеют на концах резьбу для подтягивания гайкой и сухари с нажимными винтами. В центре втулки приварена муфта для насадки крыла, а по наружному кольцу лежит обечайка. По расстоянию от края обечайки до ребра лопатки определяется угол установки лопастей. Втулка закрывается съемной крышкой. Благодаря креплению лопаток на стержнях вентиляторы этого типа имеют более спокойный и бесшумный ход по сравнению с обычными осевыми вентиляторами.

  Из осевых вентиляторов наиболее современными являются вентиляторы ЦАГИ, так как правильно построенная конструкция их крыла позволяет получать требуемую производительность с меньшей затратой энергии, чем у других осевых вентиляторов. Отношение количества полезно используемой энергии к общему расходу энергии называется коэфициентом полезного действия (к. п. д.) и показывает, насколько экономична машина в работе. Вентиляторы ЦАГИ имеют к. п. д. 0,45 — 0,50, т. е. половина энергии, потраченной на их вращение, отдается ими в виде полезной работы, тогда как к. п. д. вентиляторов других типов значительно ниже: «Блекман-Стримлейн» — 0,35; «Сирокко» — 0,30; «Двойной Блекман» — 0,23, т. е. расход силы при работе вентиляторов ЦАГИ сравнительно меньше и для них требуются моторы меньшей мощности. Вторым важным преимуществом вентиляторов ЦАГИ является их способность создавать большие напоры, благодаря чему они могут успешно работать в установках с разветвленными воздуховодами, тогда как осевые вентиляторы других типов могут работать нормально только при открытом входе и выходе.
  Крылья осевых вентиляторов всех типов преимущественно насаживаются на вал электромотора, который затем укрепляется в железном кожухе или раме (чугунной или железной). В тех случаях, когда размер крыла, а следовательно и его вес значительны, вентилятор делают с отдельным валом, который вращается в подшипниках, укрепленных на раме или на стойках (фиг. 187). Валы вентилятора и электромотора соединяются при помощи муфты, которая состоит из двух чугунных дисков (половинки муфты), укрепленных на соединяемых валах; между собою половинки муфты могут соединяться двояко: 1) свертываются, болтами, как фланцы труб, наглухо (жесткая муфта), 2) одна половина муфты имеет укрепленные по окружности выступающие стержни «пальцы», которые по установке муфты на место входят в отверстия на другой половине муфты; на пальцы надеваются резиновые кольца для смягчения удара при пуске мотора.

  Такая муфта называется эластичной (мягкой) (фиг. 188).

  Насадка крыла вентилятора на вал электромотора и соединение муфтой называются непосредственным соединением.
  В тех случаях, когда нет электромотора с подходящим числом оборотов или же при использовании трансмиссии, вентиляторы могут приводиться во вращение при помощи приводного ремня. Для ременного привода изготовляются вентиляторы со шкивом. Конструкция вентилятора та же, что и для муфтового соединения, но только вместо муфты на вал вентилятора насаживается шкив, обычно с бортиками, предохраняющими от соскакивания ремня (фиг. 189).

  Вал вентилятора обычно делают на шариковых подшипниках, которые сильно уменьшают трение. Основой шарикового подшипника является шариковый элемент однорядный или двухрядный (фиг. 190). Элемент состоит из двух колец — внутреннего и наружного, между которыми помещаются стальные закаленные и хорошо отполированные шарики. Внутреннее кольцо насаживается на вал непосредственно или же сначала насаживается втулка, а на нее уже кольцо.

  Для непосредственной насадки на вал внутреннее кольцо нагревают в масле до 70°, отчего оно расширяется, и горячим нагоняют его на вал легкими ударами медного молотка или обыкновенным молотком через деревянную прокладку; когда покажется резьба, навинчивают гайку, доводя кольцо до упора в выступ вала. Насадка с втулкой не требует нагревания, так как втулка сделана конусной и имеет продольную прорезь, которая при отвернутой гайке позволяет легко надеть втулку на вал; затем на втулку надевают со стороны резьбы внутреннее кольцо и затягивают гайку, которая надвинет кольцо на коническую часть втулки и сожмет втулку, прочно закрепив ее на валу. При разборке подшипника кольцо, насаженное без муфты, сгоняется молотком с медной прокладкой.
  Шкив и крыло вентилятора укрепляются на валу обычно при помощи шпонки (продольного клина) прямоугольного сечения с закругленными концами, которая закладывается в сделанную на валу шпоночную канавку глубиной в половину высоты шпонки; высоту (толщину) шпонки делают равной половине ее ширины.
  Для выступающей части шпонки внутри расточки шкива или муфты вентилятора также делается шпоночная канавка. Чтобы шкив сидел прочно, толщину шпонки делают с небольшим уклоном в 1% длины, т. е. при длине шпонки 100 мм она к одному концу толще на 1 мм. Иногда шкив или муфта имеют упорный болт, который заостренным концом входит в засверленное на шпонке гнездо. Крылья оконных вентиляторов укрепляются без шпонки одним упорным болтом, гнездо для которого насверливается непосредственно в валу мотора.
  Винтовые вентиляторы, как было отмечено выше, не могут развивать значительных напоров воздуха (давлений) за исключением новейшего вентилятора типа ЦАГИ; до настоящего времени во всех случаях, когда требуется перемещать большие объемы воздуха и при этом преодолевать сопротивление разветвленной сети сложных и длинных воздуховодов, обычно применялись центробежные вентиляторы (фиг. 191).

2. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

  Центробежные вентиляторы состоят из кожуха, внутри которого вращается колесо с лопатками (фиг. 192); лопатки гонят воздух в выхлопное отверстие кожуха по его спирали, в кожухе образуется разрежение, и туда стремится воздух снаружи; входное отверстие для притока воздуха находится на боковой стенке кожуха. Воздух отбрасывается с лопаток центробежной силой, которая получается от быстрого движения воздуха между лопатками вращающегося колеса.

  Устройство центробежных вентиляторов несколько видоизменяется в зависимости от их назначения, вследствие чего центробежные вентиляторы делятся на следующие 3 группы:
  1) вентиляторы низкого давления (до 80—100 мм вод. ст.) (см. ниже) для перемещения воздуха (газов);
  2) среднего давления (до 200 мм вод. ст.) для сильно запыленного воздуха и перемещения опилок, стружек и т. п. — обычно называются пылевыми вентиляторами или эксгаусторами;
  3) высокого давления (до 500 мм вод. ст.) для дутья под горны, вагранки и т. п.
  Укажем особенности основных частей вентиляторов каждой из этих групп.
  Центробежные вентиляторы низкого давления имеют следующие составные части:
  1. Кожух, имеющий форму улитки, делается из листового железа или дерева (в химических производствах, где железо разъедается); он имеет:
  а) две боковые стенки и соединяющую их спиральную обшивку; передняя стенка кожуха имеет входное круглое отверстие для притока воздуха, задняя стенка имеет отверстие для вала вентилятора; на обшивке оставляется прямоугольное выхлопное отверстие с фланцем (из углового железа) для присоединения воздуховода;
  б) патрубок на входном отверстии с фланцем для присоединения воздуховода и с конусом для направления потока воздуха к колесу вентилятора. У вентилятора небольшого диаметра патрубок может наглухо прикрепляться к кожуху, а отъемным делается только конус.
  Для удобства перевозки и монтажа кожуха для диаметров колеса около 1 м и более они делаются составными из отдельных частей.
  2. Колесо состоит из следующих деталей:
  1) втулка, являющаяся основой колеса и служащая для насадки его на вал; втулка бывает чугунная или железная сварная; расточка для вала имеет шпоночную канавку и отверстие с резьбой для прижимного болта; шпонка для втулки делается чековая; к втулке приклепывается диск;
  2) диск из листового железа;
  3) переднее кольцо колеса обычно изготовляется из углового железа на вальцовке и сваривается газовой сваркой;
  4) лопатки штампуются из железа, края с дырами для заклепок отгибаются; передний конец приклепывается к кольцу, а задний — к диску; число лопаток в колесах низкого давления малого диаметра (до 300 мм) — 48 шт., в больших колесах 64 шт.;
  5) тяжи («стяжки») для укрепления и выверки колеса делаются из круглого железа с откованными (но не приваренными) головками на одном конце и резьбой на другом. Тяжи пропускаются в отверстия или приклепанные ушки на наружном кольце, а нарезанный конец подтягивается гайкой к сухарям (ушкам), ввернутым во втулку. Регулируя натяжку тяжей, достигают правильной формы колеса. Правильной формы колеса однако недостаточно для его нормальной работы. Самое важное — это добиться равномерного распределения веса материала по всей окружности колеса, так как только в этом случае вращение колеса будет плавным. Это достигается балансировкой колеса на специальных козлах (фиг. 193), имеющих вверху горизонтальные ножи, на которые кладется вал с насаженным колесом; затем, вращая вал от руки, следят, чтобы остановки происходили в различных положениях колеса; если же колесо останавливается в одном и том же положении, то для баланса в верхней точке приклепывают полоску железа, уравновешивая перетягивающую сторону.

  Таким же образом балансируются осевые вентиляторы.
  3. Вал стальной с двумя шариковыми подшипниками и шкивом для ременной передачи или муфтой для соединения с электромотором.
  а) Шариковые кольца были описаны выше. Для центробежных вентиляторов применяются обычно кольца с затяжными втулками; кольца помещаются в чугунных корпусах (фиг. 194) с крышкой, прижимающей наружное шариковое кольцо к корпусу; крышка должна быть плотно пригнана к подшипнику во избежание засорения последнего. В кольцевые канавки вставляются войлочные прокладки, смазанные теплым вазелином или маслом; задний подшипник закрывается заглушкой. Перед сборкой подшипники промываются бензином и смазываются тавотом; в случае применения жидкой смазки масло должно наливаться до половины нижнего шарика.

  В тех случаях, когда вентилятор работает как дымосос и через него проходят газы с высокой температурой (200° С и выше), применяют подшипники, которые охлаждаются водой, пропускаемой вокруг подшипника по каналу, сделанному для этого в его корпусе.
  На фиг. 195 изображен подшипник с водяным охлаждением; пунктиром показан путь охлаждающей воды.

  б) Шкив применяется чугунный и железный сварной; деревянные шкивы не имеют распространения, так как легко портятся от сырости или же рассыхаются; кроме того эти шкивы изготовляются наборными из кусков и потому не могут подвергаться обточке для уменьшения диаметра; в этом отношении удобнее стяжной наборный шкив из фанеры (фиг. 196), который допускает уменьшение диаметра обточкой и не так подвержен атмосферным влияниям.

  4. Стойка (станина) для укрепления подшипников. Стойка бывает чугунная или железная сварная; делается она с двумя горизонтальными площадками для помещения корпусов подшипников и средним пролетом для шкива и прохода приводного ремня. Стойка имеет отверстия для подшипников, для фундаментных болтов и для скрепления с кожухом.
  Скрепление стоек с кожухами осуществляется двояко: а) у крупных размеров (диаметр колеса более 500 мм) стойки и кожуха имеют самостоятельное крепление к фундаменту; такие кожуха называются стационарными или неповоротными, б) у размеров до 500 мм (включительно) кожуха прикрепляются непосредственно к стойкам на болтах (фиг. 197); такие кожуха называются поворотными, так как их можно переставить на симметрично расположенных болтах, повернув в любом из четырех положений. Еще более удобным является поворотный кожух с диском (фиг. 198). Диск укреплен на стойке и к нему привертывается кожух, который на задней стенке имеет такое же отверстие, как и на передней (входное), но закрытое диском; в случае необходимости кожух может быть не только повернут, но и перевернут, т. е. патрубок с конусом переставляется на отверстие в задней стенке, которое становится входным отверстием, а прежнее входное отверстие оказывается под диском. Здесь необходимо иметь в виду следующую особенность центробежных вентиляторов. Лопатки крыльчатого колеса для лучшего захватывания воздуха выгибаются, отчего колесо нормально работает только в одном направлении; поэтому различают колеса правого и левого вращения, если смотреть со стороны шкива. Колесу соответствует и кожух, так что, не меняя колеса, можно кожух лишь повертывать, а перевертывая кожух с диском, мы должны сменить также и колесо.

  Для заказа вентилятора с поворотным кожухом (мелкие номера) достаточно указать направление вращения: правое (но часовой стрелке) или левое, если смотреть со стороны шкива, а при заказе вентиляторов крупных размеров, начиная с № 5, необходимо кроме номера указать требуемый тип согласно фиг. 199. Тип вентилятора обозначается соответствующей буквой, а размер номером; номер вентилятора зависит от диаметра его колеса: у вентиляторов завода «Красная Пресня» каждая единица номера соответствует 100 мм диаметра, например № 5 имеет диаметр колеса 500 мм и т. д., а у вентиляторов завода им. Ярославского каждая единица соответствует 5 дюймам: № 2 — 10 дм., № 2½ — 12½ дм. и т. д. При обозначении вентилятора кроме указания типа и номера следует отмечать название завода, выпускающего этот тип вентилятора, или указывать диаметр колеса. Например вентилятор № 3 завода «Красная Пресня» имеет диаметр колеса 100 X 3 = 300 мм, а № 3 завода им. Ярославского 5 X 3 = 15 дюймов, или 380 мм, т. е. два вентилятора, обозначенные одним и тем же номером, имеют разные диаметры колес, а следовательно и разную производительность, и потому указанием одного только номера ограничиваться нельзя.

  В тех случаях, когда требуется большая производительность вентилятора, но помещение не позволяет установить большой его размер, применяются центробежные вентиляторы с двойным крылом (фиг. 200) и сдвоенным кожухом, имеющим два входных отверстия. Такие вентиляторы при том же диаметре колеса имеют вдвое большую производительность и сравнительно небольшие размеры.

Соединение центробежного вентилятора с двигателем (обычно электромотором) делается так же, как было указано для винтовых вентиляторов: 1) непосредственное соединение — насадка колеса вентилятора на вал электромотора (фиг. 201); 2) то же посредством муфты; 3) посредством ременного привода.

  Как видим, при различных соединениях изменяется лишь устройство стойки, а в первом случае упраздняется вал вентилятора с подшипниками и шкивом. Центробежный вентилятор иногда также приводится в движение двигателем внутреннего сгорания.
  Центробежные вентиляторы среднего давления (пылевые) в отношении крепости кожуха и колеса выполняются массивнее вентиляторов низкого давления. Конструкция их имеет следующие особенности:
  1. Кожух — тех же типов, что и описанные выше, но входное отверстие в отличие от конуса вентиляторов низкого давления имеет цилиндрическую форму; диаметр входного отверстия делается меньше диаметра колеса; поэтому в передней стенке оставляют отверстие для прохода колеса при оборке вентилятора, а патрубок прикрепляется к диску, который накладывается на это отверстие.
  2. Колеса бывают разных конструкций; наиболее употребительны следующие:
  1) колесо открытого типа («Блекман», фиг. 202) с радиально укрепленными на втулке лопатками; употребляется при перемещении крупных кусков;

  2) колесо полуоткрытого типа: а) типа «S» ленинградских заводов (фиг. 202, б); б) «Сирокко» или «Даква» — московских заводов (фиг. 202, в); эти колеса имеют также втулку и диск, к которым приклепаны редкие широкие лопасти; у небольших вентиляторов делают 6 лопастей, а у более крупных число лопастей увеличивается; кроме того колесо укрепляется передним кольцом, которое не ставится на малых колесах; номер вентилятора соответствует 133 мм диаметра колеса на каждую единицу;
  3) колесо закрытого типа «N» ленинградских заводов (фиг. 202, г) употребляется для отсасывания мелких отходов и пыли;
  4) колесо системы «П» московского завода «Красная Пресня» (фиг. 202, д) по устройству занимает промежуточное положение между двумя последними типами колес; оно имеет для всех номеров вентиляторов 24 лопатки, радиально уширяющиеся к заднему диску и прикрепленные передними концами к кольцу из листового железа; колеса диаметром до 500 мм не имеют тяжей, а большего диаметра снабжаются ими; номер вентилятора соответствует 110 мм диаметра колеса на каждую единицу;
  5) колесо системы «Кейсс» (фиг. 202, е) имеет лопатки, суживающиеся к втулке; номер вентилятора определяется диаметром его колеса в дюймах: № 10 — 10" = 254 мм, № 12½ — 12½” = 317 мм и т. д.
  Направление вращения для колес «Кейсс» указывается (в противоположность другим центробежным вентиляторам) не со стороны привода, а со стороны всасывающего отверстия.
  Из указанных типов колес для перемещения мелких отбросов и материалов лучшими считаются колеса полуоткрытого типа, особенно колеса без переднего кольца, которое иногда вызывает засорение вентилятора стружками. Колеса системы «П» особенно применимы в котельных установках для подачи воздуха под колосниковые решетки и для отсасывания дыма. Устройство привода и соединения с электромотором у пылевых вентиляторов подобно описанному для вентиляторов низкого давления.
  Центробежные вентиляторы высокого давления (дутьевые) служат для перемещения сравнительно небольших объемов воздуха с таким сильным напором (давлением), чтобы продуть его например через слой угля в горне, через вагранку и т. п., соответственно этому делается и их конструкция (фиг. 203).

  1. Кожух делают чугунный или прочный железный, более узкий, чем у доугих типов вентиляторов.
  Входное отверстие обычно не имеет патрубка, так как воздух для дутья забирается вентилятором непосредственно из помещения; в этом случае необходима установка на входном отверстии редкой предохранительной сетки; при засасывающем воздуховоде необходимо устройство патрубка.
  2. Колесо делается более массивным и узким, чем у вентиляторов низкого давления; число лопаток обычно бывает то же, но они делаются короче. Тяжи на колесах не ставятся вследствие небольшой ширины колеса.
  Ввиду большого числа оборотов, с которым обычно вращается колесо высокого давления, прочность и балансировка колеса имеют здесь особое значение.
  3. Стойка у вентиляторов с чугунным кожухом обычно отливается вместе с кожухом, который имеет лапки для фундаментных болтов, а у вентиляторов с железным кожухом стойка делается обычного типа.
  Для вентиляторов тяжелой модели иногда делают три подшипника, два из которых помещаются на стойке у задней стенки, а третий ставится перед всасывающим отверстием на отдельной стойке или фундаменте и служит для удлинения переднего конца вала, выпущенного из всасывающего отверстия.

3. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, НАПОР И РАСХОД ЭНЕРГИИ У ВЕНТИЛЯТОРОВ

  Работа вентиляторов всех типов характеризуется:
  1) производительностью, т. е. объемом воздуха, перемещаемого вентилятором за 1 час в куб. метрах;
  2) напором (давлением), который при этом развивает вентилятор; напор измеряется в миллиметрах водяного столба (см. гл. XXII);
  3) расходом энергии (в л. с. или квт), потребной для получения от вентилятора необходимой производительности и напора.
  1. Производительность вентилятора зависит:
  а) от размеров (и конструкции) вентилятора, т. е. чем вентилятор больше, тем больше он переместит воздуха;
  б) от числа оборотов вентилятора; вентилятор с каждым своим оборотом перемещает определенное количество воздуха, а так как производительность исчисляется за 1 час, то следовательно чем больше вентилятор сделает за это время оборотов, тем больше воздуха он переместит; для удобства принято число оборотов вентилятора определять всегда за одну минуту;
  в) от сопротивления, которое приходится преодолевать вентилятору при перемещении воздуха. Если вентилятор, который без всякого воздуховода, засасывая воздух из помещения, выбрасывает его наружу, соединить е длинными разветвленными воздуховодами, а за вентилятором поставить шахту, то в этом случае вследствие трения и местных сопротивлений в воздуховодах производительность вентилятора сделается меньше; поэтому, чтобы за 1 час переместить столько же воздуха, придется нагнетать его сильнее, увеличив число оборотов вентилятора по сравнению с первым случаем.
  2. Напор, создаваемый вентилятором, должен преодолеть все сопротивления проходу воздуха и обеспечить перемещение требуемого часового объема воздуха. Напор измеряется миллиметрами водяного столба; подробнее об этом говорится ниже, сейчас заметим лишь, что давление 1 мм вод. ст. соответствует давлению груза весом в 1 кг на площадку в 1 м².
  Напор, создаваемый вентилятором, зависит:
  а) от конструкции вентилятора. Выше было указано, что вентиляторы изготовляются для разных давлений, причем из винтовых вентиляторов значительное давление может развивать лишь тип ЦАГИ (до 60 — 70 мм вод. ст.);
  б) от числа оборотов вентилятора; с увеличением числа оборотов производительность вентилятора увеличивается, т. е. увеличится скорость прохода воздуха по воздуховоду, для чего потребуется и больший напор.
  3. Расход энергии, которую потребляет вентилятор, зависит:
  а) от коэфициента полезного действия вентилятора, т. е. от того, насколько экономно расходует вентилятор получаемую энергию;
  б) от производительности вентилятора, т. е. от количества перемещаемого воздуха; чем больше воздуха нужно перемещать вентилятору, тем больше энергии потребуется затратить на его работу;
  в) от величины напора, так как чем большее сопротивление понадобится преодолеть вентилятору, тем больше пойдет на это энергии. Необходимо иметь в виду, что увеличение сопротивлений без увеличения числа оборотов, как было указано выше, уменьшает производительность вентилятора; поэтому, например закрыв совсем воздуховод, мы не будем иметь никакого перемещения воздуха, т. е. вентилятор перестанет выполнять свою работу и будет расходовать лишь очень немного энергии на вращение вентилятора вхолостую; наоборот, при уменьшении сопротивления без одновременного уменьшения числа оборотов вентилятора, например в случае отсоединения воздуховода (полностью или значительной его части), вентилятор получит возможность столько перекачивать воздуха, что увеличение расхода энергии может вызвать порчу электромотора (сжечь мотор).
  При определении производительности вентилятора с изменением напора в сети и числа его оборотов исходят из указанной зависимости этих величин, которая хорошо поясняется следующим простым примером: при увеличении числа оборотов вентилятора вдвое производительность увеличивается в 2 раза, напор увеличивается в 2², т. е. в 4 раза, расход силы увеличивается в 2³, т. е. в 8 раз. Этот пример наглядно показывает, насколько опасно увеличивать число оборотов вентилятора без расчета расхода энергии, так как электромотор при этом легко может быть перегружен и сгореть.
  Подбор вентилятора производится по таблицам, помещенным в каталогах. Наиболее удобными и точными являются каталог Наркомтяжпрома вып. 1935 г. и особенно справочник-каталог, изданный ЦАГИ в 1936 г. (составлен инж. М. П. Калинушкиным, вып. 1 — осевые вентиляторы и вып. 2 — центробежные вентиляторы). В каталогах приведены производительности (Q м³/сек), напоры [в каталоге ЦАГИ полные напоры, т. е. сумма статического (H ст.) и скоростного (динамического — H дин.) напоров, а в каталоге НКТП отдельна H ст. и H дин.]; числа оборотов вентилятора в минуту и приблизительный расход энергии; в каталоге ЦАГИ кроме того указан к. п. д. вентиляторов.
  Подбор вентилятора в случае нахождения в таблице нужной производительности при том же напоре прост, но если совпадения этих данных с табличными цифрами нет, то необходимо сделать пересчет.
  1) Например требуется подобрать центробежный вентилятор на 9 000 м³/час для напора H = 40 мм вод. ст. по каталогу ЦАГИ.
  Находим по таблицам подходящий вентилятор низкого давления № 6, ближайшая меньшая производительность 8 000, а большая 10 000 м³/час. Число оборотов для этих величин находим в графе подходящего H = 40 мм соответственно 710 и 720 об/мин. По этим данным находим число оборотов (n) для 9 000 м³/час при H = 40 мм; вычисление производится по способу нахождения средней величины, так называемой интерполяции:

  2) Вентилятор на 9 000 м³/час. и H = 38 мм вод. ст.; предварительно пересчитываются для этого H обе указанные выше ближайшие величины:
            8 000 м³/час. 710 об/мин. H = 40 мм ;
            8 000 м³/час. 520 об/мин. Н = 20 мм

            10 000 м³/час 720 об/мин. H = 40 мм.
            10 000 м³/час 560 об/мин. H = 20 мм.

  получаем новые величины для расчета при H = 38 мм.
            8 000 м³/час 691 об/мин.
           10 000 м³/час 704 об/мин.
  находим искомое число оборотов для 9 000 м³/час при H = 38 мм вод. ст.

  Подсчет расхода энергии для работы вентилятора и подбор необходимого электромотора делается преимущественно вычислением. Единицей измерения работы служит так называемая лошадиная сила [сокращенно обозначается так: л. с. или HP (буквы аш и пе)]. Лошадиная сила соответствует расходу энергии на подъем 1 кг на высоту 75 м или 75 кг на 1 м за 1 сек., т. е. 75 килограммометрам. Поэтому, чтобы узнать, сколько энергии в лошадиных силах требуется на какую-нибудь работу, нужно определить, скольким килограммометрам соответствует эта работа, и затем, разделив на 75, найти расход энергии в л. с. Требуемую мощность электромотора выражают преимущественно в киловаттах. Киловаттом называется единица мощности электроэнергии, равная 1 000 ватт (ватты — мелкие единицы электроэнергии — известны всем по расходу тока в электролампах), Энергия в 736 в соответствует 1 л. с., которая таким образом составляет около 3/4 квт, т. е. 1 киловатт равняется 1,36 л. с.
  Произведем расчет расхода энергии для нашего примера: производительность вентилятора 9 000 м³/час и напор H = 38 мм вод. ст., к. п. д. = 0,50. Если бы наш вентилятор имел производительность в 1 м³/час и напор 1 мм вод. ст. при к. п. д., равном единице, то расход энергии на его работу был бы меньше, чем в нашем примере. Обозначим расход энергии для нашего случая через N; он будет больше первоначального во-первых, потому, что производительность теперь не 1 м³/час, а 9 000 м³/час, т. е. больше в 9 000 раз; во-вторых, напор не 1 мм, а 38 мм, т. е. увеличился в 38 раз; в-третьих, полезно используется не вся затрачиваемая энергия, а только 50% ее, так как к. п. д. теперь не единица, а 0,5; наконец если вентилятор с ременным приводом, то на скольжении ремня теряется около 10% энергии, что учитывается к. п. д. ременной передачи 0,9. Следовательно расход энергии в нашем примере будет равняться:

  1) на 3 600 делят потому, что производительность 9000 м³/час, т. е. 3 600 сек., а л. с. есть работа за 1 сек.;
  2) на 75 делят для того, чтобы найти число л. с. (согласно предыдущему);
  3) 0,5 — к. п. д. вентилятора и 0,9 — к. п. д. ременной передачи; делением на эти величины узнаем полный расход энергии, который будет больше использованного во столько раз, во сколько единица больше 0,5 и 0,9
  Таким образом получаем формулу для определения расхода энергии:

где Q — производительность в м³/час;
  H — полный напор;
  N — расход энергии;
при непосредственном соединении вентилятора с электромотором к. п. д ременной передачи 0,9 не нужен; к. п. д. вентилятора 0,5 взят средний.
  Определение расхода энергии по таблицам вентиляторов делается с надбавкой на найденную величину 25%, причем необходимо иметь в виду, что по каталогу НКТП мощности моторов указаны в л. с., а по каталогу ЦАГИ в киловаттах.
  По найденному расходу энергии подбирают электромотор согласно каталогам электромоторов, причем для обеспечения некоторого запаса мощности на случай перегрузок вентилятора выбирается электромотор, мощность которого будет ближайшей большей против найденного расхода энергии.
  Электромоторы бывают постоянного и переменного токов, главные составные части у них те же самые, и отличаются они лишь по устройству.
  Электромотор состоит из чугунного корпуса, имеющего внутри собранные из штампованного железа пазы или выступы, на которые намотаны провода (обмотка). Корпус имеет две крышки на болтах, в которых укреплены подшипники для вала мотора (шариковые или с кольцевой смазкой); подшипники с кольцевой смазкой (фиг. 204, а) состоят из неподвижно укрепленного в крышке мотора бронзового вкладыша и виде трубки, в которой вращается конец вала; в стенке вкладыша выпиливается вырез, в который входит смазывающее кольцо, висящее таким образом на валу; низ кольца погружен в масло; во время вращения вала кольцо также начинает вращаться и подавать на вал смазку; у моторчиков «вентиляторного типа» для мелких крыльчатых вентиляторов смазка производится при помощи масленок Штауфера (фиг. 204,6), ввернутых прямо в подшипники; в масленки закладывается тавот (или вазелин), который подвертыванием крышки выдавливается в нижнюю часть масленки и подается непосредственно или фитилем на вал.

  Вал электромотора вращается в подшипниках, задний конец его закрыт, а передний выпущен за крышку мотора для насадки ременного шкива; на валу укреплен собранный из штампованного железа барабан — якорь; в моторах постоянного тока на якорь намотаны провода, припаянные концами к медным пластинкам, образующим сплошной цилиндр — коллектор, на котором лежат угольные или медные щетки; у моторов переменного тока обмотка якоря присоединяется не к коллектору, а к трем контактным кольцам со щетками на них; кроме того моторы переменного тока бывают с якорем без контактных колец и даже вовсе без обмотки — «с короткозамкнутым якорем». Для пуска в ход электромоторов постоянного тока и переменного тока с контактными кольцами применяются реостаты.
  Присоединение проводов к электромотору трехфазного переменного тока должно быть произведено к контактам, выведенным иа корпус электромотора; контактов 6 шт., и они должны быть между собой соединены в зависимости от напряжения тока и данных электромотора. Если на паспорте мотора помечено напряжение двойным числом 120/215 в или 220/380 в, то для напряжения тока, указанного первой цифрой, соединение контактов мотора делается так называемым «треугольником» (фиг. 205), а для напряжения, указанного второй цифрой, соединяют контакты «звездой» (фиг. 206). Для перемены направления вращения моторов трехфазного тока достаточно поменять местами любые два провода из трех подводящих ток; для пуска в другую сторону однофазного вентиляторного мотора снимают крышки и, вынув якорь, повертывают корпус на 180°, после чего вновь вставляют якорь и собирают мотор.

  Как было сказано выше, соединение вентилятора с мотором может быть непосредственное, причем мотор должен иметь число оборотов, соответствующее требуемому по расчету числу оборотов вентилятора. Необходимо заметить, что число оборотов электромоторов постоянного тока можно несколько изменить (регулировать), а для переменного тока это затруднительно и приходится считаться со стандартными типами моторов.
  Моторы переменного тока имеют нормальную обмотку для числа оборотов:

  В тех случаях, когда число оборотов электромотора не совпадает с нужным числом оборотов вентилятора, делается ременная передача, при которой, подбирая диаметры шкивов электромотора и вентилятора, можно получить требуемое число оборотов последнего. Например вентилятор должен делать 480 об/мин, а электромотор делает 960 об/мин; диаметр шкива вентилятора 250 мм; какой нужно поставить шкив на электромотор? Если поставить шкив того же диаметра — 250 мм, то ясно, что оба шкива будут вращаться с одинаковой быстротой, но вентилятор должен вращаться вдвое медленнее, и нужно, чтобы в то время, как шкив мотора повернется 2 раза, шкив вентилятора повернулся один раз, т. е. шкив мотора должен быть во столько раз меньше, во сколько раз быстрее он должен вращаться. В данном случае нужно, чтобы шкив мотора был вдвое меньшего диаметра, чем шкив вентилятора.
  Расчет сделан так:

но можно написать сразу:

  Между числами оборотов и диаметрами шкивов существует обратная зависимость:

т. е.

  Любой из членов пропорции находят, когда известны три остальные. Есть практическое правило, что перемножать нужно величины, относящиеся к одной и той же машине, и полученное произведение делить на третью известную величину, т. е. число оборотов вентилятора всегда множится на диаметр шкива вентилятора, а число оборотов мотора множится на диаметр шкива мотора. В тех случаях, когда по месту бывает трудно измерить диаметры шкивов, измеряют их окружности и в остальном ведут такой же расчет; например длина окружности шкива мотора 376 мм, число оборотов мотора 1 450; длина окружности шкива вентилятора 628 мм; сколько оборотов делает вентилятор?

  При расчете шкивов диаметр шкива электромотора можно уменьшать лишь до определенной величины, так как иначе будет слишком большое скольжение ремня; наименьшие допустимые размеры шкивов приведены в каталогах электромоторов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

  1. Как устроены и монтируются легкие крыльчатые вентиляторы?
  2. Какие бывают типы осевых вентиляторов?
  3. Какие осевые вентиляторы наилучшие?
  4. Как устроены, осевые вентиляторы?
  5. Как вентиляторы соединяются с мотором?
  6. Какие бывают центробежные вентиляторы?
  7. Из каких частей состоит центробежный вентилятор?
  8. Как устроено колесо центробежного вентилятора?
  9. Какие бывают типы кожухов?
  10. Чем отличаются вентиляторы высокого давления?
  11. Какие бывают колеса пылевых вентиляторов?
  12. Что такое производительность вентилятора и от чего она зависит?
  13. От чего зависит напор, создаваемый вентилятором?
  14. Какая единица измерения напора, создаваемого вентилятором?
  15. От чего зависит расход энергии вентилятора?
  16. Как определить расход силы установки?
  17. Как подбирают вентилятор по каталогу?
  18. Какие бывают электромоторы и из каких частей они состоят?
  19. Какое правило подбора шкивов?