W jaki sposób wentylator z zewnętrznym wirnikiem i tylnymi łopatkami zakrzywionymi upraszcza ogólną konstrukcję urządzeń chłodzących w szafach

Sprzęt chłodzący w szafach żyje lub umiera w zależności od przestrzeni pozostawionej na richłodnie, układy napędowe i okablowanie. Przez lata wiele obudów polegało na wentylatorach z napędem paskowym montowanych na ciężkich wspornikach, co zmuszało inżynierów do rezerwowania dodatkowej głębokości oraz dodawania stalowych elementów nośnych. Wentylator z zewnętrznym wirnikiem i tylnymi łopatkami zakrzywionymi podchodzi do sprawy inaczej: silnik umieszczony jest w kole wirującym, dzięki czemu cała jednostka przemieszczająca powietrze staje się pojedynczym, płaskim zespołem. Wszystkie wsporniki, pasek napędowy oraz oddzielny silnik znikają z modelu szafy, pozostawiając projektantowi czystszy panel i więcej miejsca na komponenty rzeczywiście wykonujące pracę chłodzenia.

Od chaotycznego napędu paskowego do czystszej budowy szafy

W jaki sposób wentylator z zewnętrznym wirnikiem i tylnymi łopatkami zakrzywionymi zastępuje wsporniki i paski napędowe

Tradycyjne chłodzenie szafy wykorzystywało oddzielny silnik zamocowany na wsporniku i napędzający wirnik za pomocą paska lub sprzęgła. Takie rozwiązanie zwiększa liczbę części i wiąże się z ryzykiem niewłaściwego ich ustawienia przy każdej produkcji. Wentylator z zewnętrznym wirnikiem i łopatkami zakrzywionymi do tyłu odwraca tę geometrię: wirnik stanowi sam wirnik. Stojan i uzwojenia znajdują się wewnątrz korpusu piasty, a zewnętrzny, dzwonowaty wirnik przenosi łopatki bezpośrednio. Żaden wspornik nie przekracza strumienia powietrza, żaden pasek nie wymaga regulacji napięcia, a głębokość osiowa wentylatora zmniejsza się do grubości samego koła. Dla zespołów zakupowych oznacza to możliwość zaprojektowania bardziej zwartej obudowy, przy czym urządzenie do przemieszczania powietrza jest osadzone w wycięciu panelu.

Scenariusz producenta OEM szaf chłodniczych: tło, problem, rozwiązanie, skutek

Tło: europejski producent szaf chłodniczych opracował obudowy inwerterowe montowane na ścianie wokół 230-milimetrowego wentylatora odśrodkowego z przekładnią paskową. Problem: uchwyt silnika zajmował około 90 mm głębokości szafy, pasek wymagał okienka serwisowego, a montaż wymagał udziału dwóch techników do wyjustowania koła pasowego i rozmieszczenia osłony napędu.

Rozwiązanie: zespół inżynieryjny zastąpił układ jednostką z zewnętrznym wirnikiem i łopatkami zakrzywionymi do tyłu, o tym samym wymiarze ramy – 230 mm. Silnik wbudowany w środek wirnika całkowicie wyeliminował uchwyt i pasek napędowy. Montaż wirnika zmienił się w zamocowanie pierścienia czterema śrubami do panelu szafy, a skrzynka zaciskowa przyjmowała zasilanie przez pojedynczy przewód. Efekt: głębokość obudowy zmniejszyła się z około 320 mm do 250 mm, czyli o 22%, a czas połączeń elektrycznych spadł z około 25 minut na sztukę do mniej niż 10 minut. Zaoszczędzona przestrzeń umożliwiła zwiększenie powierzchni filtra oraz bardziej uporządkowaną konstrukcję wnętrza.

Konstrukcja wirnika i dlaczego pozwala zaoszczędzić przestrzeń

Silnik wbudowany w środek wirnika

Kluczową cechą jest silnik z zewnętrznym wirnikiem. Zamiast wału wystającego ze skrzyni silnika, laminowany wirnik silnika tworzy zewnętrzną dzwonową obudowę, do której są przymocowane łopatki zakrzywione wstecz. Zintegrowany silnik owija się wokół nieruchomego wewnętrznego stojana, więc cała zestawienie obraca się jako jedna całość. W związku z tym wentylator z zewnętrznym wirnikiem i łopatkami zakrzywionymi wstecz eliminuje sprzęgło, oddzielną obudowę silnika oraz wspornik montażowy z listy materiałów. Wynikiem jest zwarta konstrukcja zajmująca najcieńszy możliwy przekrój przy danej wydajności przepływu.

Zmniejszona głębokość osiowa i mniejsza powierzchnia montażowa

Ponieważ nic nie znajduje się za kółkiem, głębokość osiowa określana jest przez wirnik oraz cienką pierścień silnika. Oszczędność miejsca odzwierciedla się bezpośrednio na rysunku obudowy: panel wentylatora wymaga jedynie otworu wyciętego oraz czteroboltowej kołnierza. Powierzchnia montażowa mieści się w średnicy kółka, dzięki czemu sąsiednie richi ciepła oraz napędy uzyskują dodatkową przestrzeń.

Napęd bezpośredni i zniknięcie pasków

Mniej części ruchomych i niższy koszt montażu

Napęd bezpośredni oznacza, że wirnik jest napędzany bezpośrednio przez wirnik silnika, bez zastosowania paska, koła pasowego ani napinacza. Mniejsza liczba komponentów przekłada się na mniejszą liczbę potencjalnych awarii oraz skrócenie linii montażu i obniżenie jej kosztów. Zakład może zrezygnować z miejsca montażu kół pasowych, pojemnika na zapasy pasków oraz szablonu do wyjustowania. Dzięki mniejszej liczbie elementów zaciskających oraz braku osłony napędu pracownicy liniowi mogą zamontować wentylator w jednej stacji.

Uproszczone okablowanie i mocowanie wirnika

Okablowanie staje się krótsze, ponieważ złącze silnika znajduje się w korpusie wentylatora, a nie w oddzielnym silniku umieszczonym metr dalej. Pojedynczy wpust kablowy doprowadza zasilanie do wirnika przez panel, a pierścień mocujący wirnik uszczelnia otwór. Nie ma osobnego przewodu od silnika, który trzeba byłoby prowadzić wokół richłodnicy, więc wiązka przewodów wewnątrz szafy staje się krótsza i łatwiejsza w inspekcji. W przypadku serwisu terenowego cały układ wentylacyjny odłącza się jako jedna całość, co upraszcza schemat połączeń elektrycznych oraz skraca listę części zamiennych.

Dostęp podczas konserwacji i długotrwała równowaga

Łatwiejszy serwis i inspekcja

Dostęp do konserwacji ułatwia fakt, że technik usuwa cztery śruby i wentylator wyciągany jest od przodu. Nie ma paska, który mógłby się ślizgać, nie ma osłony do demontażu i nie ma silnika do odwieszenia. Kontrola wirnika i łożysk odbywa się przy jednostce umieszczonej na stole warsztatowym, a nie w ciasnej obudowie. Wentylator z zewnętrznym wirnikiem i tylnymi łopatkami krzywoliniowymi ogranicza konserwację do prac wykonywanych od strony przedniej płyty, dzięki czemu sekcja wysokiego napięcia pozostaje zamknięta podczas rutynowych sprawdzeń.

Stabilność balansu dzięki konstrukcji z zewnętrznym wirnikiem

Konstrukcja z zewnętrznym wirnikiem umieszcza masę wirującą blisko rozstawu łożysk, co sprzyja utrzymaniu stabilnego balansu przez długi czas. Ponieważ łopatki i wirnik stanowią jedną odlewkę, nie występuje ekscentryczność spowodowana połączeniem, która mogłaby nasilać się wraz z zużyciem. Dobry balans zmniejsza drgania przenoszone na blachę obudowy i zapewnia, że precyzyjne łożyska kulkowe pozostają w granicach swojego określonego okresu użytkowania – zgodnie z praktyką zgodną z normami IEC. Rutynowe sprawdzanie koncentruje się na hałasie łożysk i zanieczyszczeniu filtra, a nie na przesuwaniu się paska ani zużyciu koła pasowego.

Podsumowanie

Zewnętrzny wirnik z tylnym zakrzywieniem łopatek przemyślał ponownie klimatyzator szafy jako jedną integralną całość, a nie zestaw silnika i wirnika. Wbudowanie silnika w środek wirnika pozwala zrezygnować z uchwytów, pasków i przewodów do oddalonego silnika, co zmniejsza głębokość osiową oraz skraca powierzchnię montażową. Efektem jest niższy koszt montażu, prostsze okablowanie, łatwiejszy dostęp podczas konserwacji oraz bardziej stabilna równowaga. Dla producentów szaf (OEM), takie uproszczenie konstrukcyjne często stanowi najszybszą drogę do mniejszego i czystszej obudowy.

Najczęściej zadawane pytania

Pytanie

Jakie elementy konstrukcyjne usuwa wentylator z zewnętrznym wirnikiem i tylnym zakrzywieniem łopatek ze szafy?

Odpowiedź: Zewnętrzny wirnikowy wentylator z łopatkami zakrzywionymi do tyłu eliminuje z listy materiałów obudowy wspornik silnika, pasek napędowy, koło pasowe, napinacz oraz oddzielną obudowę silnika. Silnik umieszczony jest wewnątrz piasty wirnika, dzięki czemu całość staje się jednostką montowaną bezpośrednio na panelu. Usunięcie tych elementów skraca linię montażową, zmniejsza liczbę śrub i zwiększa dostępne głębokości obudowy na wymienniki ciepła oraz okablowanie. Rysunek obudowy upraszcza się, ponieważ wentylator wymaga jedynie otworu wyciętego w płycie i pierścienia śrubowego.

Pytanie

Dlaczego napęd bezpośredni obniża koszty montażu?

Odpowiedź: Napęd bezpośredni obniża koszty montażu, ponieważ nie trzeba montować, wyważać ani osłaniać pasa napędowego, koła pasowego ani napinacza. Jeden wirnik obraca wirnik bezpośrednio za pomocą stojana, więc na linii montażowej eliminuje się stanowisko wciskania kół pasowych oraz zapasy pasów napędowych. Mniejsza liczba śrub i brak osłony napędu skracają proces montażu, a okablowanie kończy się bezpośrednio w obudowie wentylatora zamiast przy oddzielnym silniku. Mniejsza liczba operacji manipulacyjnych na jednostkę zwiększa wydajność linii i zmniejsza ryzyko błędów wyważenia docierających do użytkownika końcowego.

Pytanie

W jaki sposób konstrukcja z zewnętrznym wirnikiem ułatwia dostęp do konserwacji?

Odpowiedź: Dostęp do konserwacji ulepsza się, ponieważ cały wentylator odłącza się od przedniej płyty jako jedna całość. Żadna osłona paska, koło pasowe ani wiszący silnik nie blokują drogi dostępu, więc technik usuwa cztery śruby i wyciąga urządzenie. Łożyska i wirnik są sprawdzane na stole roboczym, a nie wewnątrz obudowy pod napięciem. Przedni filtr mywalny usuwa kurz z powietrza ssanego bez otwierania sekcji wysokiego napięcia, co skraca czas serwisu i zmniejsza narażenie na części pod napięciem.

Pytanie

Czy wentylator spełnia wymagania zgodności europejskiej?

Odpowiedź: Zespół silnika i wentylatora może być wykonywany zgodnie ze standardami silników IEC oraz posiadać oznakowanie CE i UKCA dla rynków europejskiego i brytyjskiego. Obudowy wykorzystujące ten układ nadal muszą spełniać wymagania dotyczące stopnia ochrony przed dostaniem się ciał obcych i wilgoci (IP) oraz zawierać dokumentację dotyczącą całej szafy. Zespoły zakupowe powinny zażądać deklaracji zgodności oraz sprawdzić napięcie znamionowe i klasę IP w odniesieniu do konkretnego miejsca instalacji. Zgodność zależy od kompletnego pliku produktu, a nie wyłącznie od wentylatora – odpowiedzialność za końcową certyfikację ponosi producent szafy.

Pytanie

Dla jakich typów szaf projekt ten przynosi największe korzyści?

Odpowiedź: Największe korzyści uzyskują szafy falowników montowane na ścianie, kompaktowe obudowy chłodzące oraz gęste panele elektryczne, ponieważ w tych rozwiązaniach każdy milimetr głębokości ma kluczowe znaczenie. Tam, gdzie dotychczas wentylator napędzany paskiem wymuszał zastosowanie szerszej obudowy, płytki przetwornik powietrza umożliwia zmniejszenie jej głębokości. Osoby określające parametry techniczne powinny dobrać rozmiar ramy w zależności od obciążenia cieplnego oraz potwierdzić potrzeby związane z filtrem i stopniem ochrony IP przed dokonaniem wyboru jednostki.