книги из ГПНТБ / Ушаков, Константин Андреевич. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкций

в большинстве случаев работают с окружной скоростью, не превышающей 75 м/сек. Для достижения высокой экономично­ сти английские фирмы изготовляют двух-, трех- и даже четы­ рехступенчатые вентиляторы. Например, по данным Уокер — Мекар, статический к. п. д. Цу вентиляторной установки с че­ тырехступенчатым осевым вентилятором диаметром D = 4280 мм

Вэтом вентиляторе доля динамического давления в полном

а= -^ ==0,108 *, при коэффициенте сопротивления всей венти­

ляторной установки £у = 0,25. Полный к. п.д. вентилятора должен

быть равен 0,864; при £у= 0,3. Полный к. п. д. должен быть еще выше и равен 0,868. Такое значение полного к. п. д. для четырех­ ступенчатого вентилятора столь большого размера с пра­ вильным профилированием проточной части и хорошим его изготовлением следует считать достижимым. В статье Д. Макферлейна [71] приводятся значения статических к. п. д. натур­ ных вентиляторных установок с двух- и трехступенчатыми вен­

установки цу= 0,82.

В английских вентиляторах главного проветривания приме­ няется регулирование поворотом лопаток рабочих колес. Регу­

390

Рис. 224. Четырехступенчатый вентилятор Уокер— Мекар (D = 4280 мм), продольный разрез:

мощи текстропной передачи, а иногда гидравлическими или

магнитными муфтами. Иногда находят применение также вен­ тиляторы встречного вращения и турбоосевые [71].

На рис. 225 дана схема вертикального вентилятора с распо­

ложением рабочего колеса непосредственно на валу электро­ двигателя. В этой установке основной и резервный вентиля­

торы устанавливаются на тележках, что обеспечивает их быструю взаимозаменяемость. Хотя установка проста, она не­

приемлема для газовых шахт из-за расположения электродвига-

5 — кожух; 6 — диффузор; 7 — опора с подшипниками

теля в отходящей струе. Обводных каналов для реверсирования, воздушного потока английские осевые вентиляторы главного про­ ветривания не имеют; реверс осуществляется изменением направ­ ления вращения рабочих колес, что дает 25—30% подачи от нормальной.

Представляют интерес осевые вентиляторы главного про­ ветривания, изготовляемые в Западной Германии, так как не­ мецкие шахты и по расходу воздуха (Q = 50<-350 ж3/сек) и по давлениям (Ну — 70 -н450 кг/м2) близки к отечественным.

Немецкие вентиляторы изготовляются одно- и двухступенча­ тыми с высокими окружными скоростями лопаток рабочих ко­ лес, иногда достигающими 150 м/сек. Крученые лопатки рабочих колес для окружных скоростей до 100 м/сек изготовляются из легких сплавов. Для более высоких окружных скоростей ши­ роко применяются лопатки из дерева. Имеются конструкции, с одновременным поворотом лопаток рабочих колес при оста­

новленном вентиляторе.

392

393.

Вращением маховика, укрепленного на кожухе, передви­ гаются размещенные во втулке колеса диски, в пазах которых

скользят ползунки рычагов поворотных лопаток. Реверсирова­ ние осуществляется без обводных каналов.

Широкое распространение в Германии, а также в Чехосло­ вакии получили турбоосевые вентиляторы, которые изготов­

ного НА.

На рис. 227 приведена заводская характеристика турбоосе-

вого вентилятора типа «Инвеста» (Чехословакия) с диаметром рабочего колеса D = 2 м и скоростью вращения п — 720 об/мин

(и = 75,5 м/сек).

§2. УСТАНОВКИ МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ

Втех случаях, когда за счет главной общешахтной вентиля­ ции обеспечить проветривание глухих забоев не удается, при­

меняются вентиляторы местного проветривания. Этими венти­ ляторами, преимущественно осевого типа, можно обеспечить удовлетворительное проветривание глухих выработок протя­ женностью до 1000—1500 м.

Огромный спрос на эти вентиляторы со стороны угольной и рудной промышленности и весьма трудные условия их экс­ плуатации обусловливают предъявляемые к ним высокие тре­

бования.

Основные требования — безусловная надежность в работе и обеспечение подачи необходимого количества воздуха — в пол­ ной мере относятся и к вентиляторам местного проветривания.

Поскольку приводом вентилятора местного проветривания

в большинстве случаев является асинхронный взрывобезопас­

ляется в значительной степени бесперебойной работой электро­ двигателя.

В связи с разнообразием схем проветривания и различной длиной трубопроводов вентилятор должен иметь какое-то при­ способление, позволяющее изменять количество7 подаваемого в забой воздуха.

Так как вентиляторы местного проветривания работают круглосуточно и в общей массе потребляют большое количество электроэнергии, они должны быть максимально экономичными. Эти вентиляторы не должны эксплуатироваться при к. п. д. меньшем 60%.

Для расширения рабочего участка в сторону малой произ­ водительности характеристика давления вентилятора должна

394

•быть монотонно падающей, не имеющей зоны неустойчивой ра­ боты.

Корпус вентилятора должен быть снабжен салазками для передвижения его по земле и для подвески к крепи. Материал

рабочего колеса должен быть таким, чтобы при случайном за­ девании колеса за кожух исключалась возможность искрообра-

зорания. Всасывающее отверстие вентилятора должно быть ограждено защитной сеткой.

Особенно жесткие требования должны предъявляться к электродвигателю. Он должен иметь изоляцию, которая обеспе­ чивала бы его работу в условиях повышенной влажности и вы­ сокой температуры. Пусковая аппаратура должна давать на­

дежную защиту от работы электродвигателя на двух фазах.

Электродвигатель желательно иметь стандартным, постав­ ляемым специализированным предприятием, чем будет обеспе

чена низкая стоимость и высокое качество его изготовления.

Корпус электродвигателя не должен иметь выступающих дета­ лей и не затенять проточной части вентилятора. Кабельный ввод должен быть небольшого размера и обтекаемой формы.

Конструкция вентилятора должна обеспечивать простоту де­ монтажа рабочих колес и ремонта электродвигателя. Шум, соз­ даваемый вентиляторами местного проветривания, должен быть заглушен до уровня, позволяющего рабочим слышать транс­ портную сигнализацию и треск крепежных стоек.

На угольных шахтах Советского Союза в 1955 г. имелось более 11000 вентиляторов местного проветривания. Потребляе­ мая ими мощность составляла 50% и даже более мощности, потребляемой вентиляторами главного проветривания. Напри­ мер, на одной из шахт Донбасса 29 вентиляторов местного

В среднем на каждую шахту Донбасса приходится по семь одно­ временно работающих осевых вентиляторов местного проветри­ вания.

Из статистической обработки материала, проведенной Том­ ским заводом, выяснилось, что 76% подготовительных вырабо­ ток имеют длину проветривания, не превышающую 200 м. Про­ ветривание таких выработок надежно обеспечивается односту­

пенчатыми вентиляторами. Выработки длиной свыше 200 м,

составляющие остальные 24% от общего количества, требуют

установки последовательно двух или более одноступенчатых вентиляторов [75], [76] и [78]. На целесообразность такого ис­ пользования одноступенчатых вентиляторов указывают и дру­ гие авторы.

Для удовлетворения широкого диапазона возможных режи­ мов вентиляторы местного проветривания изготовляются раз­ ных диаметров (400—600 мм), предусмотренных ГОСТ 6625—53.

Характеристики испытанных вентиляторов местного провет­

395

ривания приведены на рис. 228, а их конструктивные особен­ ности — в табл. 16.

одноступенчатым электровентилятором местного проветрива-

качества вентилятора были повышены путем замены рабочего

колеса и изменения формы кока.

Возможность отсоединения электродвигателя от вентиля­ тора и конструкция корпуса электродвигателя, позволяющая ремонтировать статорную обмотку в заводских условиях, под вакуумом, выгодно характеризуют эту конструкцию. Однако электродвигатель вентилятора ВМ-200 имеет и много недостат­ ков: обмотка статора имеет низкий класс изоляции; вводная коробка, расположенная в задней крышке электродвигателя, неудобна для подсоединения концов статорной обмотки и за­ трудняет смазку подшипника; разнотипность крышек двигателя создает неудобства при изготовлении и ремонте и т. п. Кроме

этого,'вентилятор ВМ-200 по размеру рабочего класса не соот­ ветствует ГОСТ.

Двухступенчатый вентилятор «Проходка500м» является вентилятором местного проветривания. Рабо­

чие колеса, отлитые из алюминиевого сплава, диаметром

0 = 508 мм насажены на два конца вала электродвигателя мощ­ ностью А = 9,1 кет при скорости вращения п = 2900 об/мин

(рис. 230). Между колесами располагается НА, лопатки кото­ рого являются опорой для встроенного в его втулку электро­ двигателя. Электродвигатель’ не имеет самостоятельного кор­ пуса, его статор запрессован в стальную втулку НА. За колесом второй ступени устанавливается СА с листовыми лопатками,

вваренными между двумя цилиндрическими обечайками. Перед

396

i

Рис. 228. Аэродинамические характеристики одно- и двухсту­

пенчатых вентиляторов местного проветривания шахт

Рис. 229. Вентилятор ВМ-200 (модернизированный):

1 — рабочее колесо; 2 — СА; 3 — электродвигатель; 4 — кожух; 5 — кок; 6 — защитная сетка