Расчет и профилирование спирального отвода. Где найдет свое применение вытяжка «улитка»? Обзор и сравнение производственных готовых моделей

У центробежного вентилятора отвод (улитка) имеет постоянную ширину B , существенно превышающую ширину рабочего колеса.

38. Ширину улитки выбирают конструктивно:

В »2b 1 =526 мм.

Очертания отвода чаще всего соответствуют логарифмической спирали. Ее построение выполняется приближенно по правилу конструкторского квадрата. При этом сторона квадрата a в четыре раза меньше раскрытия спирального корпуса A .

39. Величину А определяем из соотношения:

где средняя скорость газа на выходе из улитки С а находится из соотношения:

С а =(0,6¸0,75)*С 2u =33,88 м/с.

а = А /4 =79,5 мм.

41. Определим радиусы дуг окружностей, образующих спираль. Исходной окружностью для образования спирали улитки является окружность радиуса:

, мм.

Радиусы раскрытия улитки R 1 , R 2 , R 3 , R 4 находим по формулам:

R 1 = R Н + =679,5+79,5/2=719,25 мм;

R 2 = R 1 + а =798,75 мм;

R 3 = R 2 + a =878,25 мм;

R 4 = R 3 + а =957,75 мм.

Построение улитки выполняется в соответствии с рис. 4.

Рис. 4. Профилирование улитки вентилятора по методу конструкторского квадрата

Вблизи рабочего колеса отвод переходит в так называемый язык, разделяющий потоки и уменьшающий перетечки внутри отвода. Часть отвода, ограниченную языком, называют выходной частью корпуса вентилятора. Длина выходного отверстия C определяет площадь выходного отверстия вентилятора. Выходная часть вентилятора является продолжением отвода и выполняет функции криволинейного диффузора и напорного патрубка.

Так называемая улитка для вентиляции не всегда может означать один и тот же вид принуждающего вентиляционного устройства — основные общие черты, это форма агрегата, но, отнюдь, не принцип работы и направления воздушного потока.

Нагнетательные приборы такого типа могут:

кардинально отличаться по принципу устройства лопастей;
а также могут быть приточного или вытяжного типа, то есть, направлять поток в противоположную сторону.

Вентиляционная «улитка»

Их обычно используют для твердотопливных котлов большого размера, производственных цехов и общественных зданий, но обо всём этом ниже, а в дополнение — видео в этой статье.

Механическая вентиляция

Примечание. Нагнетательные/отсасывающие агрегаты с электрическим двигателем, которые называют «улиткой» подходят не для любого вида вентиляции, так как могут направлять воздушный поток только в одну сторону.

Виды вентиляции

Как вы видите на верхнем изображении, под словом «вентиляция» могут подразумеваться совершенно разные способы воздухообмена и о некоторых вы, возможно, даже не слышали, но мы вкратце рассмотрим только самые основные из них.
Во-первых, существует всем известный вытяжной способ, когда тёплый или загрязнённый воздух удаляется с помещения.
Во-вторых, есть приточный вариант и чаще всего это добавление свежего прохладного воздуха.
В-третьих, это совмещение, то есть, приточно-вытяжной вариант.
Указанные выше системы могут функционировать естественным образом, но также могут работать принудительно, при использовании осевых (аксиальных), радиальных (центробежных), диаметральных (тангенциальных) и диагональных вентиляторов. Помимо этого, вытяжка и приток воздуха могут осуществляться либо в общем, либо в местном режиме. То есть, воздуховод подводится к определённому месту назначения и выполняет функцию обдува или вытяжки.

Примеры

Примечание. Ниже мы рассмотрим несколько типов улиток, которые используются для .

BDRS 120-60 (Турция) — это вытяжная улитка радиального типа с весом 2,1кг, частотой 2325 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимально потребляемой мощностью 90Вт. При этом BDRS 120-60 в состоянии максимально перекачивать 380м 3 /мин воздуха с температурным диапазоном от -15⁰C до +40⁰C, имеет класс безопасности IP54.

Марка BDRS может иметь несколько типоразмеров, внешний роторный двигатель делается из оцинкованной стали и защищён сбоку хромированной решёткой, что предотвращает попадание сторонних элементов на крыльчатку.

Термостойкий приточно-вытяжной радиальный вентилятор Dundar CM 16.2H обычно используется для откачивания горячего воздуха из котлов, работающих на твёрдом топливе, хотя инструкция позволяет его также применять и для помещений разного назначения. Воздушный поток при транспортировке может иметь температуру от -30⁰C до +120⁰C, а саму улитку можно разворачивать на 0⁰ (горизонтальное положение), 90⁰, 180⁰ и 270⁰ (двигатель с правой стороны).

Модель CM 16.2H имеет скорость двигателя 2750 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимальное потребление мощности 460Вт. Агрегат весом 7,9кг способен перекачивать в максимальном объёме 1765м 3 /мин воздуха, уровень давления 780Па, имеет степень защиты IP54.

Различные модификации ВЕНТС ВЩУН могут использоваться для нужд и кондиционирования воздуха в помещениях разного назначения и имеют производительность транспортировки воздуха до 19000м 3 /час.

Такая центробежная улитка имеет спирально-поворотный корпус и крыльчатку, которая установлена на оси трёхфазного асинхронного двигателя. Корпус ВЩУН делается из стали, которая позже покрывается полимерами

Любая модификация подразумевает возможность поворота корпуса вправо или влево. Это позволяет присоединяться к действующим воздуховодам под любым углом, но при этом шаг между фиксируемым положением составляет 45⁰.

Также на разных моделях могут быть использованы либо двухтактные, либо четырёхтактные асинхронные двигатели с внешним расположением ротора, а его рабочее колесо в форме загнутых вперёд лопаток выполняется из оцинкованной стали. Подшипники качения увеличивают эксплуатационный ресурс агрегата, сбалансированные на заводе турбины значительно понижают шум, а уровень защиты составляет IP54.

Кроме того, для ВЩУН предусмотрена регулировка скорости своими руками с помощью автотрансформаторного регулятора, что очень удобно при:

смене времён года;
условий работы;
помещения и так далее.

Кроме того, к автотрансформаторному устройству можно подключать сразу несколько агрегатов такого типа, но при этом в обязательном порядке должно соблюдаться главное условие — их общая мощность не должна превышать номинала трансформатора.

Указание параметра	ВЦУН
Указание параметра	140×74-0,25-2	140×74-0,37-2	160×74-0,55-2	160×74-0,75-2	180×74-0,56-4	180×74-1,1-2	200×93-0,55-4	200×93-1,1-2
Напряжение (В) при 50Гц	400	400	400	400	400	400	400	400
Мощность потребления (кВт)	0,25	0,37	0,55	0,75	0,55	1,1	0,55	1,1
Ток)А)	0,8	0,9	1,6	1,8	1,6	2,6	1,6	2,6
Расход воздуха максимум (м 3 /час)	450	710	750	1540	1030	1950	1615	1900
Скорость вращения)об/мин)	1350	2730	1360	2820	1360	2800	1360	2800
Уровень звука на расстоянии 3м (db)	60	65	62	68	64	70	67	73
Температура воздуха при транспортировке максимум t⁰C	60	60	60	60	60	60	60	60
Защита	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54

Все аппараты, независимо от назначения, предназначены для создания потока воздуха (чистого или содержащего примеси других газов или мелкие однородные частицы) разного давления. Оборудование подразделяется на классы по созданию низкого, среднего и высокого давления.

Агрегаты называются центробежными (а также радиальными) из-за способа создания воздушного потока вращением радиального рабочего колеса лопаточного типа (форма барабана или цилиндра) внутри спиральной камеры. Профиль лопатки может быть прямым, изогнутым, «профилем крыла». В зависимости от скорости вращения, типа и количества лопаток давление воздушного потока может варьироваться от 0,1 до 12 кПа. Вращение в одну сторону удаляет газовые смеси, в противоположную — нагнетает чистый воздух в помещение. Изменить вращение можно с помощью перекидного переключателя, меняющего фазы тока местами на клеммах электрического двигателя.

Корпус оборудования общего назначения для работы в неагрессивных газовых смесях (воздух чистый или задымленный, содержание частиц менее 0,1 г/м3) изготавливается из листовой углеродистой или оцинкованной стали различной толщины. Для более агрессивных газовых смесей (присутствуют активные газы или испарения кислот и щелочей) используются коррозионно-устойчивые (нержавеющие) стали. Такое оборудование может работать при температуре среды до 200 градусов тепла. В изготовлении взрывозащищенного варианта для работы в опасных условиях (горное оборудование, большое содержание взрывоопасной пыли) применяются более пластичные металлы (медь) и алюминиевые сплавы. Оборудование для взрывоопасных условий отличается повышенной массивностью и при работе исключает искрение (главную причину взрывов пыли и газов).

Барабан (рабочее колесо) с лопатками изготавливается из сортов стали, не подверженных коррозии и достаточно пластичных, чтобы выдержать длительные вибрационные нагрузки. Форма и количество лопаток проектируются из расчета аэродинамических нагрузок при определенной скорости вращения. Большое количество лопаток, прямых или слегка изогнутых, вращающихся с большой скоростью, создают более устойчивый воздушный поток и издают меньше шума. Но давление воздушного потока все же ниже, чем у барабана, на котором установлены лопатки с аэродинамическим «профилем крыла».

«Улитка» относится к оборудованию с повышенной вибрацией, причины которой именно в низком уровне сбалансированности вращающегося рабочего колеса. Вибрация вызывает два следствия: повышенный уровень шума и разрушение основания, на котором установлен агрегат. Снизить уровень вибрации помогают амортизационные пружины, которые вставляются между основанием корпуса и местом установки. При монтаже некоторых моделей вместо пружин используются резиновые подушки.

Вентиляционные агрегаты — «улитка» комплектуются электродвигателями, которые могут быть снабжены взрывобезопасными корпусами и крышками, улучшенной окраской для работы в агрессивных газовых средах. В основном это асинхронные двигатели с определенной частотой вращения. Электродвигатели рассчитаны на работу от однофазной сети (220 В) или трехфазной (380 В). (Мощность однофазных электродвигателей не превышает 5 — 6 кВт). В исключительных случаях может быть установлен двигатель с управляемой скоростью вращения и тиристорным управлением.

Существуют три способа соединения электродвигателя с валом барабана:

Прямое соединение. Валы соединены с помощью шпоночной втулки. «Конструктивная схема №1».
Через редуктор. Редуктор может иметь несколько передач. «Конструктивная схема №3».
Ременно — шкивная передача. Скорость вращения может меняться если поменять шкивы. «Конструктивная схема №5».

Наиболее безопасным соединением для электродвигателя в случае внезапного заклинивания является ременно — шкивное (если вал рабочего колеса внезапно и резко остановится, повредятся ремни).

Кожух изготавливается в 8 положениях выходного отверстия относительно вертикали, от 0 до 315 через 45 градусов. Это позволяет облегчить крепление агрегата к воздуховоду. Для исключения передачи вибрации фланцы воздуховода и корпуса агрегата соединяются через рукав из толстого прорезиненного брезента или синтетической ткани.

Оборудование окрашивается прочными порошковыми красками с повышенной ударопрочностью.

Пылевой вентилятор «улитка»

Вентиляторы пылевые предназначены для жестких условий работы, их предназначение — удалять с места работы воздух с достаточно крупными частицами (галечник, труха, мелкая металлическая стружка, деревянная стружка, щепа). Рабочее колесо несет 5 или 6 лопаток, изготовленных из толстой углеродистой стали. Агрегаты предназначены для работы в вытяжках со станков. Популярны модели ВЦП 7-40. Выполняются по К.с. №5.

Создают давление от 970 до 4000 Па, их можно отнести к классу «среднее и высокое давление». Номера рабочих колес — 5, 6,3 и 8. Мощность Дв — от 5,5 до 45 кВт.

Прочие

Существуют устройства особого класса — для поддува в твердотопливных котлах. Производятся в Польше. Специализированное оборудование для отопительных систем (частных).

Корпус — «улитка» отлит из алюминиевого сплава. Специальная заслонка с системой грузиков исключает попадание воздуха в топку, когда мотор отключен. Устанавливаться может в любом положении. Небольшой двигатель с датчиком температуры, 0,8 кВт. В продаже модели WPA-117k,WPA-120k, различающиеся размерами основания.

Вентиляция промышленных помещений – это необходимость, которая позволяет сохранить здоровье работников и обеспечить бесперебойность работы цеха. Для очистки воздуха от различных примесей, металлической и деревянной стружки, пыли и грязи, чаще всего используются мощные вентиляционные установки «улитки ». Конструкция данных установок включает в себя несколько вентиляторов разной мощности, а потому «улитка» может справиться практически с любыми загрязнениями.

Принцип работы

Название вытяжки «улитка» происходит от конструктивных особенностей и внешнего вида вентиляции. По своей форме она действительно напоминает скрученный улиточный панцирь. Принцип действия такой системы предельно прост. Он основан на центробежной силе, которую задает турбинное колесо. В результате в засасывающий патрубок поступают загрязненные воздушные массы, которые пройдя через систему очистки, возвращаются в помещение или выводятся наружу.

Виды улиток

Вытяжки – улитки могут различаться по показателям рабочего давления. Каждый вид имеет свои рекомендации по использованию, а именно:

Вентиляторы низкого давления — до 100 кг/м2. Данные конструкции могут использоваться как в бытовых, так и в промышленных помещениях. Они компактны и не требуют дополнительных трудозатрат при установке.
Вентиляторы среднего давления – до 300 кг/м2. Для таких систем актуально промышленное использование. Они прекрасно справляются с различными примесями.
Вентиляторы высокого давления – до 1200 кг/м2. Такие вентиляторы устанавливают на опасных производствах, в лабораториях и покрасочных цехах.

В зависимости от особенностей производства можно приобрести противопожарные, коррозийноустойчивые или даже взрывоустойчивые модели. Цена на такие изделия может быть значительно выше, но безопасность на производстве должна быть на первом месте.

Также «улитки» можно разделить на приточные и отводные. Совместив две улитки разного типа в одну систему, можно с легкостью создать приточно-вытяжную систему, которая будет не только удалять загрязненные воздушные массы, но и поставлять в помещение чистый воздух. Более того данная вытяжная система может использоваться и в качестве обогрева помещений в холодное время года.

Ограничения в эксплуатации

Несмотря на прочность и надежность промышленных «улиток», существуют некоторые ограничения по их использованию. Итак, центробежные вентиляторы, в быту называющиеся «улитками», не рекомендуется устанавливать если:

В воздухе имеются взвеси липкой консистенции более 10 мг/куб.м.
В помещении находятся частички взрывоопасных веществ.
Температура в помещении выходит за рамки диапазона от -40 до +45°С.

Более того, рационально использовать вентиляцию «улитку» в больших помещениях, в быту такие приборы лучше ставить в шахтах вентиляции, куда поступает весь отработанных воздух из дома.

Целесообразность домашнего использования

Чаще всего «улитку» для вентиляции используют все-таки в промышленных помещениях или в домашних столярных цехах, покрасочных камерах и т. д. Непосредственно в жилых помещениях такую вентиляцию устанавливать не целесообразно. Ведь «улитка» – это невзрачный на вид и достаточно габаритный прибор, который может испортить общий дизайн кухни. К тому же вентиляция данного типа достаточно шумная и при домашнем использовании может создать существенный дискомфорт.

Улитка своими руками

Для бытового использования можно сделать вентиляцию своими руками. Конечно, такая конструкция будет отличаться от промышленной установки, но поможет значительно сэкономить деньги на покупке вентиляции. Стоит отметить, что качественная улитка средней мощности в специализированных магазинах стоит в районе 20 тыс. руб., а потому для многих остается актуальным вопрос, как сделать вентиляцию своими руками .
Конструкция корпуса самодельной улитки чаще всего включает в себя две части – зону для размещения двигателя и зону с продувными лопастями. Большинство запчастей придется приобретать в специализированных магазинах, но эти затраты будут значительно ниже, чем если покупать готовую вентиляцию. Итак, вам понадобятся:

Корпус. Его можно купить в строительном магазине. Лучше отдать предпочтение металлическому изделию.
Двигатель. Продается на рынках и в магазинах электротоваров.
Рабочее колесо. Можно купить в магазинах запасных частей для электроприборов.
Вентилятор. Продается в любом магазине бытовой вентиляционной техники.

Создание вентиляционного блока своими руками начинается с расчетов. Чтобы использование вентиляции улитка было эффективным нужно правильно рассчитать мощность и размер двигателя. При монтаже устройства особое внимание нужно уделить надежности креплений вентилятора и рабочего колеса. При сильных потоках воздуха эти составляющие могут разболтаться и соскочить, что неизменно приведет к порче вентиляции. Все детали, в том числе и корпус должны быть выполнены из огнеупорных материалов.

Схема вентиляционной «улитки»

Следует отметить, что самостоятельная сборка такой вытяжки может осуществляться только при наличии определенных знаний. Если вы не уверены, что собранный своими руками прибор является полностью безопасным, лучше посоветоваться с профессионалом, который сможет оценить правильность вашей сборки. Если же навыков сборки электрических конструкций у вас нет, лучше купить готовый прибор.

Создание воздушного потока с высокой плотностью возможно несколькими способами. Одним из эффективных является вентилятор радиального типа или «улитка». Он отличается от других не только формой, но и принципом работы.

Устройство и конструкция вентилятора

Для движения воздуха иногда недостаточно крыльчатки и силового агрегата. В условиях ограниченного пространства следует применять особый вид конструкции вытяжного оборудования. Он приставляет собой спиралевидный корпус, выполняющий функцию воздушного канала. Ее можно сделать своими руками или приобрести уже готовую модель.

Для формирования потока в конструкции предусмотрено радиальное рабочее колесо. Оно соединяется с силовым агрегатом. Лопатки колеса имеют загнутую форму и при движении создают разряженную область. В нее поступает воздух (или газ) из входного патрубка. При продвижении по спиралевидному корпусу возрастает скорость на выходном отверстии.

В зависимости от области применения центробежный вентилятор улитка может быть общего назначения, термостойкий или защищенный от коррозии. Также необходимо учитывать величину создаваемого воздушного потока:

низкого давления. Область применения – производственные цеха, бытовые приборы. Температура воздуха не должна превышать +80°С. Обязательное отсутствие агрессивных сред;
среднее значение давления. Является частью вытяжного оборудования для удаления или транспортировки материалов небольшой фракции, опилок зерна;
высокого давления. Формирует приток воздуха в зону сгорания топлива. Устанавливается в котлах многих типов.

Направление движения лопастей определяется конструкцией, а, в частности, месторасположением выходного патрубка. Если он располагается в левой части — ротор должен крутиться по часовой стрелке. Также учитывается количество лопастей и их кривизна.

Для мощных моделей необходимо сделать своими руками надежное основание с фиксацией корпуса. Промышленная установка будет сильно вибрировать, что может привести к ее постепенному разрушению.

Самостоятельное изготовление

Прежде всего следует определиться с функциональным назначением центробежного вентилятора. Если он необходим для вентиляции определенной части помещения или оборудования – корпус можно сделать из подручных материалов. Для комплектации котла потребуется применить жаропрочную сталь либо сделать его из листов нержавейки своими руками.

Сначала рассчитывается мощность и определяется набор комплектующих. Оптимальным вариантом будет демонтаж улитки со старого оборудования – вытяжки или пылесоса. Преимуществом этого способа изготовления является точное соответствие мощности силового агрегата и параметров корпуса. Вентилятор улитка легко изготавливается своими руками лишь для каких-то прикладных целей небольшой домашней мастерской. В остальных случаях рекомендуется приобрести уже готовую модель промышленного типа или же взять старую из автомобиля.

Порядок действий, чтобы сделать центробежный вентилятор своими руками.

Расчет габаритных размеров. Если устройство будет монтироваться в ограниченном пространстве – предусматривают специальные демпферные прокладки для компенсации вибрации.
Изготовление корпуса. При отсутствии уже готовой конструкции можно использовать листы пластика, сталь или фанеру. В последнем случае особое внимание уделяется герметизации стыков.
Схема установки силового агрегата. Он вращает лопасти, поэтому следует выбрать тип привода. Для небольших конструкций используется вал, соединяющий редуктор двигателя с ротором. В мощных установках применяется привод ременного типа.
Крепежные элементы. Если вентилятор будет установлен на внешнем корпусе, например, котла – делают монтажные П-образные пластины. При значительных мощностях потребуется изготовить надежное и массивное основание.

Это общая схема, по которой можно сделать вытяжной функциональный центробежный агрегат своими руками. Она может измениться в зависимости от наличия комплектующих. Важно соблюдать требования герметизации корпуса, а также обеспечить надежную защиту силового агрегата от возможного засорения пылью и мусором.

Во время работы вентилятор будет сильно шуметь. Уменьшить это будет проблематично, так как вибрацию корпуса при движении воздушных потоков практически невозможно компенсировать своими руками. В особенности это актуально для моделей из металла и пластика. Дерево может частично уменьшить звуковой фон, но при этом оно обладает небольшим сроком эксплуатации.

В видеоматериале можно ознакомиться с процессом изготовления корпуса из ПВХ листов:

Обзор и сравнение производственных готовых моделей

Рассматривая радиальный вентилятор улитка, надо учесть материал изготовления: литой корпус из алюминия, листовая или нержавеющая сталь. Подбирается модель исходя из конкретных нужд, рассмотрим пример серийных моделей в литом корпусе.