2.4 Центробежные вентиляторы
Центробежные вентиляторы по сравнению с осевыми могут развивать значительно большее давление, что особенно важно для глубоких шахт. На базе аэродинамических схем, разработанных ВНИИГМ им. М. М. Федорова, созданы экономичные односторонние (ВЦ) и двусторонние (ВЦД) вентиляторы.
Для установок главного проветривания применяются вентиляторы ВЦД-16, ВЦ-25, ВЦ-32, ВЦД-32М (цифры — диаметр рабочего колеса, дм), характеристики которых покрывают поле вентиляционных режимов шахт с расходом воздуха от 20 до 300 м3/с при статическом давлении 140 ... 500 даПа. Для глубоких шахт с расходом воздуха до 700 м 3/с при давлении до 900 даПа применяется вентилятор ВЦД-47 «Север».
Для вспомогательных установок применяются вентиляторы ВЦПД-8УМ и ВЦП-16 (П — проходческий), предназначенные для проветривания стволов при их проходке. Их производительность достигает соответственно 22 и 46 м 3/с при давлении до 900 даПа.
Вентиляторы ВЦ-11 и ВЦ-16, обеспечивающие производительность до 20 ... 40 м 3/с при давлении до 350 даПа, могут быть применены как для главных, так и для вспомогательных вентиляторных установок.
Для установок местного проветривания при проходке подготовительных выработок сечением 6 ... 14 м3 и длиной 1500 ... 2500 м применяется вентилятор ВЦ-7, имеющий производительность в области промышленного использования 90 ... 640 м3/мин при давлении 140 ... 900 даПа. Этот вентилятор может быть использован и для проветривания стволов диаметром до 5 м и глубиной до 800 м.
Для регулирования рабочего режима большинства центробежных вентиляторов используются осевые направляющие аппараты. Кроме того, в вентиляторе ВЦЗ-32 (3 — закрылки} используются поворотные закрылки лопастей рабочего колеса, а в вентиляторах ВЦД-32М и ВЦД-47 применяется регулируемый привод с вентильно-машинным каскадом.
Реверсирование воздушного потока на всех центробежных вентиляторах производится с помощью обводных каналов или аналогичных устройств без изменения направления вращения рабочего колеса.
Аэродинамические характеристики вентиляторов (см. рис. 20, б) имеют крутые напорные кривые Q — Н, обеспечивающие устойчивую параллельную работу вентиляторных установок на общую сеть, а кривые потребляемой мощности — сравнительно пологие, с максимумом, близким к оптимальному режиму (при max. При такой форме кривой мощности исключается опасность перегрузки электродвигателей при резком понижении сопротивления вентиляционной сети.
Статический к. п. д. вентиляторов доведен до 0,86 при средневзвешенном к. п. д. в нормальной области работы не менее 0,73.
Рабочие колеса вентиляторов имеют крыловидные, загнутые назад лопасти с углом выхода не менее 135 0 (рис. 31, а).
В рабочем колесе вентилятора ВЦЗ-32 (рис. 31, б) крыловидные лопасти состоят из неподвижной части 1, приваренной, к плоскому коренному 2 и покрывному 3 дискам, и подвижного закрылка 4. Ось 5 закрылка вращается в подшипниках 6 и 7. Подшипник 7 сидит в стакане 8, прикрепленном болтами к коренному диску. Внутренний зубчатый венец 9 стакана входит в зацепление с фиксирующей шестерней 10, свободно сидящей на консольной части оси закрылка. Корпус подшипника закрыт крышкой 11. Болты 12, упирающиеся в крышку, препятствуют свободному перемещению шестерни 10.
В вентиляторах ВЦ-11, ВЦ-16 (ВШЦ-16}, ВЦ-25, ВЦ-32 рабочее колесо имеет восемь крыловидных лопастей, приваренных к плоскому коренному и коническому покрывному дискам. Жесткость колеса в осевом направлении увеличивается обтекателем, укрепленным на коренном диске, который соединяется со ступицей, насаженной с помощью шпонок на консоль главного вала. В вентиляторе ВЦ-25 (рис. 32, а) коренной диск приварен непосредственно к обтекателю, отлитому заодно со ступицей. В вентиляторе ВЦ-32 (рис. 32, б) соединение коренного диска со ступицей и обтекателем выполнено болтами.
Режим работы вентиляторов ВЦ регулируется осевыми направляющими аппаратами с двухопорными лопатками. Наружные цапфы лопаток выходят в отверстие обечайки направляюшего аппарата, а внутренние вращаются в гнездах обтекателя, подвешенного на стойках (см. рис. 32, а) или охватывающего главный вал (ВЦ-32).
Угол установки лопаток изменяется от 900 (полное закрытие) до (- 10 0) ... (- 30 0). Максимальная производительность обеспечивается при отрицательных углах, когда поток подкручивается против вращения колеса. Механизм одновременного поворота лопаток направляющего аппарата состоит из червячно-винтового привода, поворотного кольца и системы рычагов.
Так как в вентиляторе ВЦ-32 рабочее колесо расположено между двумя опорами, поток воздуха подводится перпендикулярно оси вращения вала через всасывающую коробку с последующим поворотом потока на 900 (см. рис. 32, 6).
В установке с вентиляторами ВЦ-32 для уменьшения длины ее диффузор повернут вверх (рис. 33). При нормальной работе воздух из шахты по вентиляционному каналу 1 и подводящим каналам 2 поступает через всасывающие коробки 3 в рабочее колесо вентилятора 4 и затем выбрасывается через диффузор 5 в атмосферу. Ляда переключения 6 работающего вентилятора поднята, а резервного — опущена. Ляды 7 диффузоров и ляда 8 всасывающей будки 9 упрощены, а отсекающая ляда 10 полнота. При реверсировании струи ляды 7 и 8 подняты, а ляда 10 опущена. Воздух из всасывающей будки 9 по каналам 2 поступает в рабочее колесо вентилятора 3, откуда по коротким обводным каналам 11 и вентиляционному каналу 1 подается в шахту.
Двусторонние вентиляторы ВЦД-16 и ВЦД-32М имеют сварные рабочие колеса, состоящие из коренного и двух конических покрывных дисков, между которыми вварены 16 крыловидных лопастей — по 8 с каждой стороны (рис. 34, а). Коренной диск в вентиляторах ВЦД-16 и ВЦД-32М прикреплен болтами к ободу главного вала. Обтекатели болтами соединены с коренным диском.
Лопатки осевого направляющего аппарата вентилятора ВЦД-16 консольные, укреплены на обечайке аппарата. Вентилятор ВЦД-32М имеет направляющий аппарат с двухопорными лопат- ками; внутренние опоры лопаток расположены на кольцевом обтекателе, охватывающем главный вал, Механизм одновременного поворота лопаток направляющих аппаратов ВЦД-16 аналогичен описанному выше, а в вентиляторах ВЦД-32М привод поворота лопаток направляющего аппарата, выполненный в виде редуктора, расположен внутри кольцевого обтекателя (рис. 34, б).
Электродвигатель, расположенный снаружи корпуса вентилятора, вращает трансмиссионный вал 1, передающий вращение через зубчатую полумуфту 2 с внутренним зацеплением приводному валику 3. На втором конце приводного валика закреплена шестерня 4, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом поворотного кольца 5, вращающегося на шариках, утопленных в радиальных сверлениях. На кольце 5 закреплены зубчатые сегменты 6, входящие в зацепление с зубчатыми секторами 7, на которых закреплены внутренние цапфы лопаток направляющего аппарата.
Основным способом регулирования режима работы вентиляторов ВЦД-16 является изменение угла установки лопаток направляющего аппарата, а вентиляторов ВЦД-32М — изменение частоты вращения рабочего колеса с помощью асинхронного вентильно-машинного каскада с использованием направляющего аппарата для тонкого регулирования.
Двусторонний вентилятор ВЦД-47 «Север» (рис. 35) предназначен для труднопроветриваемых шахт, а также для шахт, расположенных в районах с низкими температурами. Рабочее колесо вентилятора состоит из двух односторонних колес сварной конструкции. Каждое колесо имеет шесть крыловидных лопастей, приваренных к коренному и покрывному дискам. Коренные диски прикреплены болтами к ступице, насаженной на главный вал, вращающийся в роликовых подшипниках, смазка которых осуществляется от маслостанции. Вал имеет два приводных конца. Вентилятор не имеет направляющих аппаратов. Рабочий режим регулируется изменением частоты вращения рабочего колеса. Электропривод вентилятора выполнен по схеме комбинированного вентильно-машинного каскада, в котором один из приводных двигателей — асинхронный, а другой — постоянного тока. Схема реверсивных устройств этого вентилятора обеспечивает реверсирование вентиляционной струи без обводных каналов, что повышает надежность работы вентилятора в условиях низких температур воздуха.
Проходческие односторонние ВЦП-16 и двусторонние ВЦПД-8УМ вентиляторы предназначены для проветривания проходок стволов диаметром до 8 м и глубиной соответственно до 1400 и 850 м. Эти вентиляторы по конструкции своих основных элементов аналогичны вентиляторам главного проветривания. С вентилятором ВЦП-16 поставляется реверсивное устройство в виде двух ляд, жестко связанных между собой тягой и вмонтированных в коробку.
Данные о центробежных вентиляторах приведены в приложении 3.
