מגופים לוויסות ספיקת מפוחים

                               
 מפוחים הינם מכונות לייצור זרימה, כאשר ספקתם הינה התפוקה הנדרשת.
 
מאחר ולעתים קרובות נדרשת  וויסות הספיקה - סגירת פתחי יניקה ופליטה בעזרת מגופים,הדרך הזולה (בהשקעה המיידית) לכך.  זאת בהשוואה לשימוש בוויסות מהירות ו/או וויסות זוויות להבי המאיץ. כאן נדגיש כי שימוש במגופים הוא זול מבחינת הוצאת השקעה, אך יקר בהוצאות התחזוקה.
 
קיימים מספר סוגים של מגופים, המתחלקים לשני תיפקודים: מגופים ביניקה ומגופים בסניקה. האבחנה בניהם מאופיינת בצורת המבנה, כאשר למבנים השונים יתרונות והחסרונות כפי שמפורט להלן.
 
כמו כן קיימות שיטות שונות של הפעלת המגופים לסוגיהם, הפעלה ידנית, אוטומטית, מופעלים בעזרת מנוע, בעזרת אמצעים מכאניים אחרים כגון בוכנות פנאומטיות, הידראוליות וכו'.
 
סוג הגז, שינוי לחצים, טמפרטורה וכו' מכתיבים את מבנה המגופים האפשריים, עובי דפנות המגופים, בסוגי החומר ממנו הם עשויים. בהתאם צורת המבנה של כנפי המגופים מכתיבה את היעילות הדינאמית. כאן המקום לציין את קיומם של מגוף אל-חוזר, מגופים הנפתחים בעזרת לחץ האוויר הזורם. הבחירה הנכונה מתחייבת מהדרישות המוכתבות לשימוש במגוף
 
המגופים הקיימים בשוק לבחירה הם עם ציר בקצוות הכנפיים או ציר מרכזי, או אפשרי שראשי הלהבים יופעלו במקביל או בפעולה נגדית. ראשית, נתייחס למגופים המופעלים במערכת לחץ נמוך. במשפחה זאת של מגופים נכלול את המגופים המותקנים לצורך וויסות הזרימה בדרך כלל במעלה הזרימה (אזור הלחץ החיובי).  להלן תאור גרפי של המגופים השונים  תוך אפיון אופן הפעולה של כל אחד מהסוגים:
 
המגופים לוויסות זרימה: נדרשת מהם התכונה לפיה ההפסדים הנופלים על המגוף הינן מינימאליים מחד כמו כן תכונה נוספת נדרשת היא שהשינויים בספיקה יהיו פונקציה ליניארית ככל האפשר יחסית לרמת הסגירה. תכונה זאת קשה לקבל, אבל בתכנון חכם של המגוף ניתן להגיע קרוב למטרה המבוקשת.
 
ניתן לציין את אופי השינוי של 2 המגופים המתוארים בתרשים (6).
 
 
 
נראה היטב שתזוזה במרחק זהה של המגוף המקביל בהשוואה עם להבים נגדיים, סגירת המגוף קטנה יותר במגוף המקבילי.
במילים אחרות - נדרשת סגירה ארוכה יותר במגוף מסוג מקביל (Parallel Damper) וזאת בהשוואה למגוף עם להבים נגדיים (Opposed Blade).
מכאן נובע, שכאשר נדרשת רגישות גבה יותר לשינוי הספיקה ביחס למהלך הידית - נבחר במגוף עם להבים מקבילים (Parallel), וכאשר נשאף לשינוי בספיקה פרופורציונאלית ככל האפשר לתנועה - נבחר במגוף עם להבים נגדיים (Opposed).
 
בתמונה 7 אנו מראים את השינוי באפייני המערכת במצבים שונים של המגופים המותקנים בפליטה – וזאת במפוח מהסוג כפות אחורה נקודה C/1 בגרף מתארת מצב בו המגוף פתוח מלא.

 
 
הנקודות האחרות "מתארות" מצב ספיקה ולחץ במצבים שונים לאורך הסגירה של המגוף.
הנקודות 2a 1a וכו' מתארות את השינוי בהספק הבלימה עם סגירת המגוף מהמתואר ודוגמה בקו 7 נקודה 2a היא הנקודה עם ההספק המקסימאלי (ניצול מקסימאלי של איפיון המפוח).
 
מגופים ביניקה: מגופים ביניקה ניתן להרכיב על צנרת היניקה (אם קיימת כזאת) לחילופין על גבי קופסת יניקה עליה מותקן המגוף המקבילי או עם להבים נגדיים. ראה תרשים (8).



כמו כן ניתן לקבל מגוף להבים פנימי – ראה תרשים (9).



לפיו סידור זה הינו הסדור המקובל ביותר כאשר מבקשים לווסת את הספיקה ביניקה – מגוף זה חסרונו במחירו, אבל "סיבוב" האוויר בעזרת הדמפר בכניסה למפוח צנטריפוגלי משפרת את "הנזילות הסטטיות".  "סיבוב" אוויר בעזרת הלהבים (Pre-Spin) תהליך המפחית משמעותית את מפל הלחץ על המפוח וממילא מפחית את ההספק, כלומר משפר את הניצולת.
 
התקנת מגופים מסוג זה משנה את איפיון המפוח –כאשר מבקשים לדעת את התנהגות המפוח במצבים שונים, כך שיש לבנות אפיון חדש הלוקח בחשבון את האפיונים הנדרשים.
 
האפיונים של המפוח במצבי מגוף כניסה שונים מוגשים בגרף מספר 10.



גרף המלמד על התנהגות המפוח במצבי מגוף שונים.
 
 
 
 
 
לסיכום
 
השיקולים השונים העומדים בפני המהנדס לבחירת אמצעים לוויסות הספיקה הינם שונים.
ומומלץ מראש שבמידה והמערכת המבוקשת אינה דורשת שינויים בספיקה לתכנון נכון ומדייק את הצריכה הנדרשת (ספיקה / לחץ) ולא להישען על כלים של וויסות הספיקה באמצעים חיצוניים כגון – סיבובי מפוח ומגופים.
והיה ונדרשת מערכת בעלת אפשרות לשינויים בספיקה, עדיף לווסת את הספיקה בעזרת משנה תדר, ואם משנה תדר אינו אפשרי – לבחור במגוף מסוג Inlet Ven.
וכאמצעים אחרים לווסת בעזרת מגופים חיצוניים.
 
בחירת מערכות ומפוחים תוך הגדלת הספיקה ללא צורך וזאת במחשבה שאת "העודף" נווסת בעזרת מגופים מצביעה על חוסר רגישות לניצול אנרגטי נכון.
 
רצוי להבין שוויסות בעזרת מגופים חיצוניים מתאים להגדרה לנהוג ברכב "בגז" מלא תוך שימוש במעצורים, כמו שנאמר "פול גז עם פול ברקס".  המשמעות היא בזבוז אנרגטי יקר. את זה אנחנו רוצים לצמצם כמידת האפשר.
 


 


 


 

 
 

 
 
 
הכותב: מהנדס אהרון שפירא, מנכ"ל פח תעש (אשקלון) בע"מ