Осевые вентиляторы
В осевом вентиляторе, в отличие от центробежного, не происходит изменения направления движения воздуха (воздух в нем входит и выходит по оси вращения рабочего колеса).
Схема осевого вентилятора показана на рисунке 6.4. Принцип его работы заключается в том, что при вращении лопаточного колеса воздух перемещается между лопатками, а давление его увеличивается.
В основу теории и расчета осевых вентиляторов положена знаменитая вихревая теория гребного винта и теорема Н. Е. Жуковского о подъемной силе. Этим можно объяснить тот факт, что разработанные в настоящее время в Советском Союзе (в ЦАГИ) осевые вентиляторы отличаются высокими показателями. Заметим, что первый промышленный осевой вентилятор был создан значительно позднее центробежного - в 1926 году в ЦАГИ.
Основным элементом осевого вентилятора, так же как и центробежного, является его рабочее колесо, которое состоит из втулки и укрепленных на ней лопаток.
Втулки обычно изготовляют сварными или литыми. Лопатки осевых колес делают из листового металла или отливают. Рабочие колеса осевых вентиляторов изготавливают также путем штамповки целого колеса (втулки и лопаток) из листового металла или пластмассы. Цельные колеса могут, кроме того, изготавливаться и отливкой.
Рисунок. 6.4. Схема осевого вентилятора:
1 - входное отверстие; 2 - цилиндрический кожух; 3 - лопаточное колесо; 4 - диффузор; 5 - выходное отверстие
Число лопаток может быть различным, оно колеблется от 2 до 50. К втулкам лопатки приклепывают, приваривают или крепят с помощью стержней. В последнем случае их можно устанавливать под разными углами к плоскости вращения.
Кожух осевого вентилятора имеет обычно цилиндрическую форму и снабжается диффузором, позволяющим преобразовывать часть кинетической энергии воздушного потока в статическое давление.
У простейших установок с осевыми вентиляторами может и не быть диффузора (рисунок 6.5). Зазор между внутренним диаметром кожуха и рабочим колесом должен быть минимальным. Во всяком случае он не должен превышать 1,5% длины лопаток. У хорошо выполненных осевых вентиляторов зазор составляет 0,5% длины лопаток.
Нередко рабочее колесо насажено прямо на вал электродвигателя, и поэтому последний располагается непосредственно в воздушном потоке (рисунок 6.4 и 6.5). В отдельных случаях (например, при перемещении агрессивной среды) двигатель выносится из потока (рисунок 6.6).
Рисунок. 6.5. Простейшая установка осевого вентилятора.
Рисунок. 6.6. Осевой вентилятор с вынесенным из потока двигателем:
1 - лопаточное колесо; 2 - опорный подшипник; 3 - сальник; 4 - двигатель; 5 - вал
Находит также применение установка осевых вентиляторов без какого-либо кожуха, что используется в некоторых душирующих или обдувающих установках.
К этому типу относятся и настольные вентиляторы. Необходимо отметить, что при изменении направления вращения рабочего колеса в осевом вентиляторе, в отличие от центробежного, направление движения воздуха изменяется на обратное. Поэтому, вообще говоря, все осевые вентиляторы относятся к реверсивным. Однако реверсивными принято называть такие, у которых производительность при изменении направления вращения сохраняется неизменной. У таких осевых колес лопатки имеют симметричный профиль. Но в аэродинамическом отношении более совершенными являются лопатки с несимметричным профилем. Эти лопатки при вращении встречают воздух сперва тупой кромкой. Затем они расширяются по направлению от концов к втулке и, кроме того, закручиваются. Последнее означает, что их угол установки увеличивается от концов к втулке.
