Импеллеры - что это такое?
Лопаточная машина, работающая в специальном кожухе, называется импеллером.
В переводе с немецкого дословно звучит как «направленный, канализированный вентилятор».
Сравните: пропеллер работает в открытом пространстве. Внешний кожух устройства помогает эффективно направлять воздушные потоки (или рабочую среду), эффективно распределяя центробежные усилия. Это предотвращает концевые потери.
Виды импеллеров и их особенности
Различают два вида импеллеров:
- Толкающий, когда двигатель расположен за ротором;
- Тянущий - классический вариант "двигатель-ротор".
Стальные винты или лопасти изготавливают методом литья или штамповки (пресс с усилием до 40 тонн профилирует лопатки). Заготовки проходят комплекс механической обработки для снятия заусенцев, зазубрин и прочих дефектов. Применяют для этого токарно-фрезеровочные комплексы mazak и фрезеровочные машины MIKRON. После чего лопатки проходят термическую и обработку, отпуск и нормализацию. После чего проводится комплекс испытаний на прочность и твердость.
Благодаря особой конструкции импеллера удается достичь минимального шума и отсутствие потери мощности работающей турбины. Корпус импеллерного двигателя обладает меньшими размерами, чем пропеллерные, при этом полезная мощность остается та же. Крыльчатка (закреплена на роторе) представляет собой многолопастной винт в кольцевом канале. Воздух, затянутый в импеллер под большим давлением, имеет какой-то вес, поэтому в результате движения воздушных масс возникает реактивная тяга. Усилие двигает машину или перемещает рабочую среду.
Основная сфера применения импеллеров
Импеллеры применяются в самых разных направлениях. Это не только крупные промышленные двигатели турбин, градирен или компрессоров, но и небольшие механизмы, например, аквариумные фильтры, помпы, двигатели посудомоечных машин, водометы.
Импеллер - механизм для создания реактивной тяги. Принцип используется в авиационных двигателях. Поршневые механизмы давно отошли на задний план, так как реактивные двигатели более легкие, экономичные в работе, работают на более дешевом топливе. Направляющие лопатки могут регулироваться на разных механизмах. Импеллер - механизм, способный обеспечивать максимальную тягу при минимальном диаметре вентилятора, поэтому спрос на такие механизмы очень высок. В настоящее время лопастные высокооборотные электродвигатели нашли широкое применение в авиамоделировании категории F4 (модель копирует реактивный самолет).
Импеллерные двигатели также применяются для двигателей гидроциклов, катеров и прочего водного транспорта. Система придает более высокую тягу и необычайную эффективность, немыслимый разгон и максимальную производительность. Лопаточные элементы - расходный материал, при этом можно заменить только лопастной узел.
Импеллеры применяют как основной механизм насосного оборудования. Такие насосы применяют в пищевой, фармацевтической, косметической, химической промышленности. Основная конструктивная особенность - ротор с резиновыми или пластиковыми лопастями, заключенные в овальный корпус. Такие машины обладают свойствами самовсасывания до 5 метров, имеют реверс (то есть перекачивают жидкость в обе стороны, легко меняется направление перекачивания), допускается перекачивать жидкости с твердыми включениями, для вязких (с пределами вязкости среды до 50000 сСт) и прочих сред. Наиболее часто это насосы-дозаторы, так как производительность жестко связано с частотой вращения. Импеллерные насосы имеют ряд недостатков: ограничение по температуре, а также ограничение по перекачиваемым средам. Оборудование относится к дорогостоящему и технически сложному, поэтому часто используют альтернативные варианты.
При производстве импеллеров задействованы такие работы как:
Материалы их параметры
Как правило, выбор импеллера зависит от физических размеров машины, ее веса и используемого типа двигателя. Рабочие и направляющие лопатки двигателя работают в критических условиях, поэтому в качестве основных материалов применяют:
- Высококачественные сплавы из жаропрочной стали;
- Нержавеющую пищевую сталь марки AISI 316 и AISI 304;
- Для насосов пищевой промышленности - пищевую резину с твердостью по Шору А. 65 -75 ед. или мягкие резины (твердость по Шору А. 45-55 ед.);
- Для насосов химической промышленности - кислотостойкие натуральные резины, например, NBR - нитрил-бутиловый каучук, силикон, неопрен, EPDM - этиленпропилендиеновый каучук;
- Сплав алюминия (работает при разбросе температур: от -60 до +245 градусов, с пределом прочности на разрыв 240 нПа).
Рабочие колеса для импеллеров делятся на 5 групп:
- Тип H (d=225-742 мм.);
- Тип M (d=300-508 мм.);
- Тип Z (d=315-1261 мм.);
- Тип D (d=400-660 мм.);
- Тип W (d=630-2141 мм.);
- Тип G (d=980-2746 мм.).
Важными параметрами импеллерного двигателя является диаметр входного и выходного отверстий. Сопло должно иметь размер 75-85% о т площади канала. Если этот параметр уменьшить, то достигается более высокая скорость модели. Однако в самом двигателе будет создаваться избыточное давление, поэтому в целом эффективность работы механизма снизится. Воздухозаборник делается размером 95-110%, причем его форма - это правильный эллипс. Это позволяет получить более высокие аэродинамические показатели.
