Побудители тяги вентиляционных систем. Борьба с шумом и вибрациями

Вентиляторами называются нагнетатели вращательного типа, предназначенные для подачи газов или воздуха при не­большом давлении.

Обычно различают центробежные и осевые вен­тиляторы. Центробежные вентиляторы применяются для подачи воздуха или газа при относительно большом давлении, а осе­вые – когда необходимо перемещать большое количество воз­духа при малом давлении.

Наиболее широкое распространение в практике получили цент­робежные вентиляторы, которые применяются в разветвленных вентиляционных установках, в системах пневматического транс­порта, в котельных установках в качестве тягодутьевых устройств и т. п.

Рассмотрим конструктивную схему центробежного вентиля­тора (рис. 8.13). Воздух в вентилятор поступает через входной патрубок 1 и направляется в рабочее колесо 2, которое состоит из: ступицы 5, ведущего диска 7, лопастей и (ведомого) покрыв­ного кольцевого диска 9. Обычно рабочее колесо приводится во вращение при помощи ступицы 5, насаженной на рабочий вал 6, который передает движение непосредственно от двигателя или с помощью трансмиссионной передачи. На ступице смонтирован ведущий диск, к которому прикреплены лопасти рабочего колеса. Со стороны входа на лопастях рабочего колеса крепится по­крывной кольцевой диск 9.

Рис. 8.13. Схема центробежного вентилятора	Рис. 8.14. Схема осевого вентилятора

Вращающееся рабочее колесо помещается в неподвижный спиральный кожух 8, имеющий на выходе расширяющийся па­трубок 4. Воздух или газ, попадающий через входной патрубок 1 в рабочее коле­со 2, лопастями отбрасыва­ется с большой скоростью к периферии. Передача энер­гии воздуху завершается в рабочем колесе. Часть этой энергии вследствие силового воздействия лопастей рабо­чего колеса получается в виде потенциальной энергии давления. Другая часть, в зависимости от степени ре­активности рабочего колеса, получается в виде кинетической энергии (скоростного напора). Воздух, поступающий с большой скоростью из рабочего ко­леса, тормозится в кожухе вентилятора. При этом скоростной напор преобразуется в потенциальную энергию давления. Спи­ральная форма кожуха способствует этому процессу. Избыток давления на выходе из вентилятора в патрубке 4 идет на прео­доление сопротивлений и противодавления в нагнетательной системе трубопроводов.

Чтобы избежать утечки воздуха, который был подвергнут сжатию в вентиляторе, устанавливают различного типа уплот­нения и осуществляют сопря­жение входного патрубка вен­тилятора и входной кромки рабочего колеса с минималь­ным зазором ~ 1 мм. С этой же целью язык 3 спиральной камеры подводят как можно ближе к внешнему ободу ра­бочего колеса.

Центробежные вентилято­ры различаются по создавае­мому ими полному давлению (сумме статического и дина­мического давлений) при по­даче нормального атмосферно­го воздуха (плотность воздуха на входе в вентилятор ρ = 1,2кг/м³).

Вентилятор, конструкция которого обеспечивает продольное пе­ремещение воздуха вдоль его оси, называется осевым. Наиболее простой осевой вентилятор (рис.33) состоит из следующих ча­стей: осевого лопастного ра­бочего колеса 1, цилиндри­ческого кожуха 6, входного коллектора 7, имеющего очертания плавного растру­ба. На выходе устанавлива­ется диффузор 2 с выход­ным отверстием 5. Передняя торцевая часть втулки ло­пастного колеса и электро­двигатель 4 вентилятора за­крыты обтекателями 8 и 3.

Лопастное колесо монтируется непосредственно на валу элек­тродвигателя или на специальной втулке, жестко посаженной на вал электродвигателя, который находится в центре воздушного потока соосно с кожухом вентилятора.

При быстром вращении лопастного колеса воздух всасывает­ся через коллектор 7, проходит через кожух 6, диффузор 2 и выбрасывается через выходное отверстие 5. Диффузор 7 исполь­зуется для преобразования части кинетической энергии воздуха в давление. Поэтому давление воздуха за лопастным колесом в диффузоре больше, чем в кожухе вентилятора.

Чтобы предотвратить перетекание воздуха из области более высокого давления (диффузора) в область всасывания (коллек­тор) зазор 8 между внешними кромками лопастей и кожухом вентилятора делают минимальным, не превышающим 1,5% дли­ны лопатки.

Лопастное колесо вентилятора состоит из втулки относитель­но большого размера (от 40 до 70% диаметра колеса) с цент­ральным отверстием для вала. На втулке в специальных пазах закреплены лопасти. Иногда лопасти крепятся на специальном ободе, который монтируется на внешней поверхности втулки. Ло­пасти могут быть поворотными или закреплены наглухо. Коли­чество лопастей колеблется от 2 до 16, в зависимости от назна­чения вентилятора.

В крупных вентиляторах лопасти для облегчения делают пустотелыми, а для удобства регулирования — поворотными. В этом случае регулирование достигается установкой лопастей под разным углом к плоскости вращения. Такой способ регули­рования осевого вентилятора, а также способ регулирования по­воротом лопастей направляющего аппарата (если такой имеет­ся) являются наиболее целесообразными, так как позволяют изменить характеристику вентилятора в нужном направлении, что является преимуществом перед способами регулирования задвижкой или изменением частоты вращения лопастного ко­леса.

Из сравнения осевых вентиляторов с центробежными следу­ет, что осевые вентиляторы при равных эксплуатационных усло­виях менее громоздки, занимают меньшую площадь, конструк­тивно более просты и при больших подачах воздуха значительно экономичнее. Они развивают относительно меньшее давление (40—400 Па), но способны перемещать большие количества воз­духа — до нескольких десятков тысяч метров кубических в час. Поэтому осевые вентиляторы применяются в вентиляционных системах с большой подачей воздуха, где отсутствуют значитель­ные сопротивления.

Снижение вентиляционного шума является важной задачей, так как шум является серьезной производст­венной вредностью. Известно, что если шум на 15...20 дБ превышает допус­тимые значения; производительность труда снижается на 10...20%, увели­чивается производственный травма­тизм, появляются профессиональные заболевания. Допустимый уровень шу­ма в зданиях различного назначения регламентируют нормы. В промышлен­ных цехах, где шум создается техно­логическим оборудованием, уровень шума от вентиляционных установок должен быть на 5 дБ ниже уровня производственного шума.

Шум, производимый механической вентиляцией, по своему происхож­дению может быть механическим и аэродинамическим, передаваемым через структуру ограждений и по воздуху. Механический шум создает­ся вибрацией вентиляционной уста­новки (вентилятор с электродвига­телем). Он может возникать из-за неправильного выбора типа и номера вентилятора и нарушения режима ра­боты установки (нарушение баланси­ровки вентилятора с электродвигате­лем и плохой эксплуатационный уход за установкой). Аэродинамическийшум связан с образованием воздуш­ных вихрей и пульсирующим дейст­вием давления воздушного потока, обтекающего элементы вентилятора и вентиляционной сети (фасонные части, запорно-регулирующие устрой­ства, решетки, насадки).

Передаче и распределению шума способствуют неудачно выбранные места расположения вентиляционных установок при проектировании объемно-планировочного решения здания в целом; неудачное конструктивное ре­шение устройства основания под вен­тиляционные установки и присоедине­ния каналов и оборудования камер к вентилятору; отсутствие звукоизоля­ции в вентиляционных каналах; за­ниженные размеры каналов, транспор­тирующих воздух.

Для снижения вентиляционного шума применяют следующие меры;

1. Вентилятор с электродвигателем располагают в отдельных камерах. Ограждение камер делают герметич­ным с облицовкой звукопоглотителями (минеральным войлоком, стекло­волокном, акустической штукатуркой) .

2. Камеры вентиляционных уста­новок размещают в подвалах, технических этажах, чердаках, в редких случаях – в подсобном помещении обслуживаемого этажа или непосред­ственно в шумном цехе.

3. Виброизоляцию вентиляционных установок осуществляют устройст­вом пружинных или резиновых амор­тизаторов под основание агрегата и гибких вставок до и после вентилятора для соединения его с оборудованием камеры и с магистральным приточным каналом.

4. Вентиляционные каналы изолируют от ограждающих конструк­ций упругими прокладками.

5. На путях движения воздухаустанавливают шумоглушители или облицовывают стенки каналов звукопоглощающим материалом.