10.1. Воздуходувки и газодувки
Воздуходувки и газодувки используют в том случае, когда необходимо не только прокачать воздух или другой газ через аппараты, но и сжать его. Эти машины способны повысить давление газа в 1,1 - 3,5 раза. Газодувки отличаются от воздуходувок лишь более сложной конструкцией уплотнения вала, особенно это относится к газодувкам для работы с токсичными и взрывоопасными газами.
В зависимости от принципа действия различают турбовоздуходувки и ротационные воздуходувки.
Турбовоздуходувки по конструкции и принципу действия схожи с радиальными вентиляторами высокого давления. В зависимости от числа рабочих колес различают одноступенчатые и многоступенчатые турбовоздуходувки. Конструкция рабочего колеса (турбинки) турбовоздуходувки сложнее, чем у вентилятора, так как оно вращается со значительно большими окружными скоростями (до 300 м/с) и создает более высокое давление.
Рис.10.4. Многоступенчатая турбовоздуходувка:
1- всасывающий патрубок; 2- рабочие колеса; 3- направляющие аппараты (диффузоры); 4- диафрагмы; 5- обратные направляющие аппараты с лопатками; 6- лабиринтные уплотнения; 7- разгрузочный поршень; 8- нагнетательный патрубок
Одноступенчатые турбовоздуходувки изготовляют для получения напора до 0,13 МН/м2. Дальнейшее увеличение напора у них возможно лишь путем повышения частоты вращения ротора, но ограничено прочностью металла, применяемого для изготовления рабочих колес.
Для создания более высоких давлений применяют многоступенчатые турбовоздуходувки (рис. 10.4). Газ поступает внутрь турбовоздуходувки через патрубок 1 и нагнетается первым лопастным колесом 2 в неподвижный кольцевой канал 3. Из этого канала газ через обратный направляющий аппарат с лопатками 5 подходит на всасывание во второе лопастное колесо, где процесс повторяется. Таким образом, газ последовательно проходит все вращающиеся лопастные колеса и удаляется через патрубок 8. Вследствие разности давлений газа на входе и выходе из колес на валу турбовоздуходувки возникает осевая сила, воспринимаемая упорным подшипником и разгрузочным поршнем 7. В правую часть этого поршня подается под давлением жидкость, которая стремится сдвинуть поршень в сторону, противоположную направлению осевой силы, и уравновесить его. Число рабочих колес в турбовоздуходувках невелико (3 - 4), число лопаток в рабочем колесе от 12 до 35 шт. Промышленностью выпускаются турбовоздуходувки и турбогазодувки производительностью от 50 до 52 000 м3/ч газа.
Р
1
2
Ротационные воздуходувки относятся к машинам с вращающимися поршнями (рис. 10.5). В кожухе 1 размещены два барабана (поршня) 2, отлитые из чугуна. Барабаны закреплены на параллельных валах. При вращении валов барабаны обкатываются один по другому: они плотно прилегают не только один к другому, но и к стенкам кожуха. В результате образуются две разобщенные камеры - нагнетания и всасывания. Газ, захваченный барабанами в камере всасывания, транспортируется ими без изменения давления до камеры нагнетания. Там сходящиеся барабаны сжимают газ и вытесняют его через нагнетательный патрубок. Валы имеют одинаковые частоты вращения. Один из них получает вращение от привода, а другой - от первого вала через зубчатую пару.
Ротационные воздуходувки отличаются простотой конструкции и возможностью широкого изменения их производительности путем увеличения или уменьшения частоты вращения барабанов. Они выпускаются на производительность по газу от 120 до 50 000 м3/ч.