Воздуходувки электрические промышленные — принцип работы, характеристики, назначение, типы (вихревые, роторные), производители
Производственный процесс отличается сложностью и с точки зрения управления, и со стороны обеспечения требуемых рабочих условий для сотрудников и оборудования. Важную роль в этом процессе играет система откачки газов. Современные производители активно используют промышленные воздуходувки, которые призваны откачивать из производственных помещений небезопасные промышленные выбросы, создавать оптимальную внутреннюю микроатмосферу, формировать низкий вакуум или незначительное избыточное давление.
Воздуходувки промышленные
Содержание:
- Воздуходувки промышленные — принцип работы
- Роторные воздуходувки типа Рутс
- Вихревые воздуходувки
- Компрессоры низкого давления
- Компрессор-воздуходувка высокого давления
- Производители оборудования
Воздуходувки промышленные — принцип работы
Чтобы снизить уровень давления при осуществлении технологических процессов, во время которых необходимо сохранять непрерывной «откачивающую струю» воздуха при установленной производительности откачивания, используются вакуумные воздуходувки.
Воздуходувки промышленные — принцип работы
Область применения данного оборудования чрезвычайно широка. С его помощью осуществляют прижим под вакуумом обрабатываемых элементов на станках с числовым программным управлением; подают, прижимают и раздувают листы в полиграфии; прижимают продукты, сортируя и упаковывая их; смешивают и транспортируют гранулы, порошки, зерна и прочие сыпучие материалы; формируют воздушную подушку на конвейерах и центрах обработки; удаляют вещества, оставшиеся после обработки материалов на станках, центрах обработки и конвейерах; принудительно подают воздушные массы на горелки; выполняют аэрацию растворов в гальванических емкостях, что позволяет более быстро наносить покрытия и делать более равномерной их толщину.
Помимо всего прочего, воздуходувки в обязательном порядке применяются при аэрации водоемов и очистных конструкций; для высушивания материалов теплым воздухом и с помощью вакуума; при вакуумном захвате в специальных подъемных устройствах; в вентиляционных системах.
Воздушный поток повышенного давления выбрасывается через выходной патрубок устройства. И если подключить его, а не входной патрубок, к требуемому объекту, будет происходить нагнетание атмосферного воздуха в рабочую зону с целью создания в ней повышенного давления. Подключенное к объекту вакуумной воздуходувки оборудование будет выполнять функции компрессора.
Такие воздуходувки бывают:
- Объемными или роторными (базируются на конструкциях, оснащенных пластинчатыми, зубчатыми, спиральными, винтовыми и мембранными механизмами, известны также под названием воздуходувок типа Рутс);
- Динамическими или лопастными (их также называют вихревыми воздуходувками, нагнетателями или турбовоздуходувками).
Роторные воздуходувки типа Рутс
Широким спросом на современных предприятиях пользуются низконапорные компрессоры, изобретенные в XIX столетии в США братьями Рутс. С течением времени их конструкция постоянно изменялась и модифицировалась.
Роторные воздуходувки типа Рутс
Ключевыми элементами устройства являются два ротора с двумя или тремя лопастями. Роторы совершают синхронные вращательные движения в корпусе навстречу друг другу и перпендикулярно потоку воздуха. С помощью лопастей из всасывающего патрубка захватывается газообразная среда или воздух в количестве, соответствующем размерам ротора и корпуса. Далее обрабатываемая среда переносится к нагнетательному патрубку.
Принцип работы агрегатов данного типа подразумевает создание требуемого давления газа или воздуха прямо в нагнетательном патрубке. Благодаря незначительному технологическому зазору роторы в процессе вращения не касаются ни друг друга, ни корпуса. Синхронизацию вращения обеспечивают постоянно зацепленные между собой шестерни, размещенные по краям валов роторов.
В рабочем пространстве роторных (ротационных) воздуходувок не используется масло. Присутствует оно только в особых картерах, где расположены подшипники и шестерни, отвечающие за синхронизацию работы роторов.
В работу устройство запускает асинхронный электрический двигатель через рабочий вал или ременную передачу.
Преимущества воздуходувок типа Roots:
- Безмасляный способ функционирования;
- Высокая производительность, вызванная повышенной частотой вращения роторов;
- Компактные внешние габариты;
- Надежность, обусловленная отсутствием трения и достижением баланса в процессе работы;
- Продолжительный срок эксплуатации, ограниченный лишь износом шестерней;
- Несущественная чувствительность к загрязнениям в обрабатываемой среде;
- Возможность перекачивания взрывоопасных и агрессивных веществ.
С другой стороны, данная конструкция имеет и свои недостатки, среди которых следует отметить пульсацию воздуха в трубопроводе; слабая эффективность при нагнетании высокого уровня давления; значительное нагревание воздуха.
Вихревые воздуходувки
Функционирование воздуходувок второго вида базируется на «вентиляторном» принципе. Ключевой их элемент – импеллер или, иными словами, канализированный вентилятор – непрерывно захватывает своими лопастями, которые совершают вращательные движения, воздушный поток из рабочей зоны и выбрасывает его через выходной патрубок. В результате создается воздушный поток без пульсаций давления. Шумовое сопровождение при этом не больше 75 дБ.
Вихревые воздуходувки
Лопасти создают в воздухе вихри. Отсюда и пошло название устройств – вихревые. Поток получает дополнительную кинетическую энергию, что приводит к росту давления на выходе устройства. Примечательно, что данное оборудование было разработано немецкой компанией Elmo ровно через 100 лет после изобретения роторных воздуходувок типа Рутс.
Конструкция данных аппаратов более простая и доступная в финансово плане по сравнению с конструкцией роторных устройств. Но при этом лопасти импеллера расположены практически впритык к внутренней поверхности корпуса-цилиндра, вследствие чего мельчайшие абразивные частицы в обрабатываемом воздухе могут привести к микрозаклиниваниям лопастей и к, соответственно, их раннему износу. Решить проблему можно с помощью установки специальных фильтров тонкой очистки.
Вихревому оборудованию свойственен меньший коэффициент полезного действия по сравнению с роторным. Оно обеспечивает преимущественно понижение давления до 500 мбар или его повышение в случае обратного подключения до 1000 мбар. Так как в рабочем пространстве данных агрегатов отсутствует потребность в смазывании запчастей и механизмов, они при любом подключении гарантируют получение на выходе чистого воздуха без масляных паров.
Помимо всего прочего, рассматриваемое оборудование просто устанавливается и подключается, не нуждается в каком-либо обслуживании на протяжении всего эксплуатационного периода, который исчисляется несколькими годами. Единственное, что нужно периодически делать – заменять подшипники и рабочее колесо.
Итак, преимущества вихревых воздуходувок:
- Максимально упрощенный монтаж;
- Несущественное шумовое сопровождение;
- Отсутствие вибраций;
- Отсутствие пульсаций в газовом потоке;
- Минимум обслуживающих действий.
Если подаваемый газ направляется на горелку или какое-либо другое подобное устройство, для которого необходимо регулировать расход, то конструкцию воздуходувки оснащают компактным байпасом с предохранительным клапаном. Монтируют его между всасывающим и напорным патрубком. При снижении расхода на нагрузке происходит рост давления в напорном патрубке. После достижения обозначенного порога предохранительный клапан открывается, и излишний газ направляется во входной патрубок.
При незначительном перепаде давлений данный механизм позволяет рециркулировать всему газу. Воздуходувка работает, пока конечное устройство не потребует подачи газа. В случае более существенных перепадов, при уменьшении эффективности компактного байпаса по причине роста температуры во время рециркуляции, насос может снабжаться предохранительным клапаном на выходе. Тогда выполняется подключение выходного фланца клапана к входной линии через обходную трубу. Труба должна быть достаточно длинной для охлаждения циркулирующего газа.
Также некоторые производители выпускают на рынок вихревые устройства с реализованным на выходе теплообменником охлаждения и с перепускным клапаном. В таком оборудовании можно отводить воздух на вход. Кроме того, существуют системы автоматической регулировки расхода с пневмо- или электро-клапаном на байпасе, который управляется по значению "давление на выходе".
При регулируемом расходе (газ подается на горелки и газовые двигатели) используются воздуходувки с электрическим двигателем, который управляется от инвертора. Скорость их вращения изменяется в диапазоне, определяемом текущими условиями работы, к примеру, перепадом давлений между всасывающим и напорным патрубком. Скорость вращения устройств с инверторным управлением регулируется по изменению значения "давление на выходе".
Компрессоры низкого давления
На сегодняшний день компрессорная техника – это современные устройства, которые обеспечивают любое пневматическое оборудование или же пневматическую трассу требуемым объемом сжатого воздуха. Устройства такого типа могут отличаться друг от друга предназначением, принципом работы, спецификой конструкции и прочими факторами. Но всем им свойственны аналогичные технические и рабочие показатели, обозначающие их производительность, отрасль применения.
Компрессоры низкого давления
Вакуумные компрессоры предназначены преимущественно для откачивания воздушных масс. Устройства низкого конечного давления обеспечивают сжатие газообразной среды до 1,2 мПа (12атм). Они составляют группу оборудования общего назначения. Их активно используют в различных промышленных сферах промышленности, на некрупных предприятиях, СТО и в быту. Технические свойства и рабочие показатели устройств позволяют успешно применять их в комбинации с разными пневматическими инструментами и на пневмотрассах, не нуждающихся в высоком давлении.
Компрессоры среднего давления функционируют в интервале 1,5-10 МПа. Данные устройства особенно востребованы в химической сфере; при добыче и перевозке нефтегазового сырья; в холодильных агрегатах; в системах автоматизации и пусковых механизмах; в автостроении, ремонтно-строительной отрасли и пр. Также такое оборудование в определенных условиях может применяться при выполнении бытовых работ.
Компрессор-воздуходувка высокого давления
Высоким считается давление от 10мПа(100атм). Существует также сверхвысокое давление, цифровое значение которого превышает 100мПа. Компрессоры высокого давления выделяются специфической конструкцией и принципом действия.
Компрессор-воздуходувка высокого давления
В современной промышленности применяются устройства высокого давления с разными принципами работы. Наиболее востребованы поршневые, винтовые, роторные и ротационные агрегаты, работающие за счет изменения рабочего объема камеры сжатия, и осевые, центробежные устройства, в которых механизм придает среде постоянный поток, двигающийся из более свободного в более ограниченное пространство.
Работа оборудования высокого давления имеет много схожего с работой компрессоров, рассматриваемых в предыдущем пункте. Основное отличие заключается в наличии функции многоступенчатого сжатия, которая подразумевает многократное дублирование сжатия с целью повышения давления до требуемого значения. Сначала воздух или другой обрабатываемый газ проникает в первую камеру сжатия, представляющую собой первую ступень; происходит повышение давления. Далее все действия повторяются во второй камере, которая является соответственно второй ступенью; обрабатываемая среда дожимается, давление повышается и т.д. Иногда среду сначала подготавливают и направляют в компрессор уже под давлением. Это позволяет сэкономить энергозатраты. В таких случаях подготовка считается первой ступенью.
Детали, совершающие вращательные движения (к примеру, подшипники) подвергаются регулярной нагрузке. И если в агрегатах низкого давления, как правило, используются подшипники роликового качения, то в аппаратах высокого давления реализованы подшипники скольжения. За их снабжение маслом отвечает зубчатый насосный аппарат.
Конструкция некоторых видов агрегатов высокого давления нуждается в использовании масла, смазывающего детали механизмов, которые принимают прямое участие в сжатии. Пленка из масла позволяет исключить трение, возникающее между металлическими поверхностями. Пленка формируется после впрыскивания масла. С другой стороны, излишнее количество масла приводит к появлению нагара после выхода в трубах и непосредственно в рабочей камере, что в свою очередь может стать причиной неполадок в функционировании и даже возгораний.
В процессе работы агрегата сжатие и трение поверхностей непременно сопровождается образованием избыточного тепла, что особенно актуально при функционировании в режиме высокого давления. Чтобы избежать перегрева, используют специальные системы для охлаждения самих рабочих камер, масла-смазки и продукта сжатия.
Некоторые компрессоры имеют специфическую конструкцию, механизмы которой устойчивы к воздействию пыли и микроскопичных абразивных частиц. Однако существуют и такие устройства, подвижные элементы которых отличаются повышенной точностью и активно реагируют на наличие пыли в обрабатываемой среде. Рабочие поверхности изнашиваются, производительность уменьшается. Во избежание подобных последствий среду проходит предварительно очищение, проходя через специализированные фильтры.
Стоит помнить, что указанные производителем характеристики – максимальные показатели оборудования в оптимальных условиях. На реальном производстве эти цифры могут слегка отличаться. Поэтому специалисты рекомендуют изначально выбирать оборудование высокого давления с некоторым запасом мощности, что обеспечивает увеличение рабочего ресурса заменяемых элементов.
Выбирать агрегат высокого давления и использовать его в производственных целях следует, учитывая используемое им масло, его вязкость, особенности техобслуживания. Это поспособствует значительному увеличению рабочего ресурса компрессора без потерь его производительности.
Производители оборудования
Производством воздуходувок занимаются практически во всех развитых странах мира, что весьма осложняет их выбор. На нишевом рынке широко представлен широкий ассортимент оборудования от российских, китайских, американских и западноевропейских торговых марок.
Производители оборудования
Наибольшим спросом пользуются воздуходувки производства:
- Германии (Busch (серия Samos), Elmo Rietschle, Becker, Aerzen, KAESER);
- Италия (Robuschi (серия ROBOX), Esam);
- Швеция (Atlas Copco);
- Чехия (Lutos, Kubicek);
- Литва (Vienybe);
- Китай (Erstevak, VARP (серия Alpha), Greentech);
- Южная Корея (Neuros);
- Россия (Hydrig).
Оборудование Busch обеспечивает перемещение чистого воздуха и прочих неагрессивных газов с давлением до 500 мбар. Используются и в вакуумном, и в компрессорном режиме. Высокое качество обеспечивается точной немецкой сборкой.
Воздуходувки Elmo Rietschle – оптимальны для наиболее высоких давлений, надежны в эксплуатации, долговечны. Являются своеобразным эталоном качества в нишевой сфере.
Агрегаты Беккер не нуждаются в кропотливом техническом обслуживании, отличаются долговечностью, повышенным КПД. Не оказывают неблагоприятного воздействия на атмосферу, так как свободны от масла.
Воздуходувки Robuschi известной итальянской торговой марки используются для выдачи и сжатия существенных объемов воздуха и инертных газов. Среди их преимуществ следует отметить повышенную производительность, естественное охлаждение, надежность, безмасляный тип работы.
Оборудование Atlas Copco характеризуется повышенной эффективностью, обеспечивает полностью безмасляный воздух. Гармонично интегрируется в уже действующую сеть сжатого воздуха на производстве. Обладает энергосберегающими свойствами. Гарантирует отсутствие риска загрязнения и получения поврежденных или опасных продуктов.
Техника LUTOS собирается из комплектующих, которые подвергаются строгому контролю качества. Оборудование исправно функционирует на протяжении длительного периода времени, выгодно отличается отличными рабочими характеристиками. Обеспечивает безмасляное нагнетание газа и формирование чистого вакуума. Благодаря внешнему сжатию становится возможным перекачивание газа со значительной концентрацией легко конденсирующихся паров жидкостей. Стоит отметить также компактность конструкции и повышенную производительность.
При выборе промышленной воздуходувки следует, прежде всего, определить фактическую потребность в сжатом воздухе, обозначить круг задач, требующих решения, и просчитать необходимую производительность и мощность. Далее остается только ознакомиться с техническими характеристиками моделей и подобрать оптимальный вид конструкции.