Воздуходувные приборы (Soufflerie, Geblässe, blowing-engine), как показывает самое название, назначаются для вдувания воздуха, но такое название присвоено исключительно механически действующим приспособлениям, вгоняющим воздух в печи и горны, если тяга печей (см. это слово), достигаемая дымовыми трубами (см. это сл.), оказывается недостаточною, а особенно для получения высоких температур, какие необходимы чаще всего при обработке металлов, начиная с кузниц и доменных печей (см. Доменное производство). Для полного сгорания 1 фунта кокса или древесного угля требуется 140 кубич. футов, а для каменного угля — 125 кубич. футов воздуха при обыкновенном давлении и при 0° по Цельсию. Сгорая, данное топливо развивает тем больший жар в данном пространстве (тем большее пирометрическое действие), чем быстрее идет сгорание, быстрое же сгорание получается лишь при усиленном притоке воздуха, т. е. при содействии воздуходувных машин.
Прототипом этих аппаратов была, без сомнения, приспособленная к тому шкура животного, давшая первый вид В. п., или мех. С развитием же металлического дела меха постепенно совершенствовались, и в XV веке уже всюду употреблялись деревянные клинчатые меха (Souflet, Blasebalg, bellows), похожие на нынешние кузнечные; они приводились в движение водяными колесами и едва ли могли давать более 200 куб. фут. воздуха в 1 мин. В XVII веке вошли в употребление такие приборы, как воздуходувные бочки (Soufflet á tonnaux, Tonnengebläse, blowing-tun), ящичные меха (S. á caisse, Kastengebläse, blowing-chest) и тромбы (Trompe, Trompengebläse; trompe). Первый из этих аппаратов — бочка, разделенная пополам продольною перегородкою, не доходящею до дна; на каждом ее днище имеется по паре клапанов, из них один открывается внутрь (всасывающий, приемный), а другой наружу (нагнетательный); в бочку наливается вода; ежели бочку качнуть, то поверхность воды останется горизонтальною, а перегородка с вертикальною линиею составит угол; следовательно, в одной половине бочки объем над водой увеличится (т. е. воздух разрядится), а в другой уменьшится (т. е. воздух сожмется), а следовательно, в одну начнет воздух входить, а из другой выходить. Качанием бочки на приделанных к ней цапфах получается дутье. Ящичные меха суть 2 вложенных друг в друга ящика; в нижний налита вода, а верхний опрокинут вверх дном. Подниманием и опусканием верхнего ящика делается разряжение и сжатие воздуха, а следовательно, приспособя клапаны, можно получить дутье. Тромба устраивается таким образом: из резервуара с водой через воронку льется вода в трубку (диаметр. от 6 до 10 дюйм.); падая, она всасывает и увлекает за собою воздух, который собирается в верхней части ящика, куда падает вода; из этого ящика она вытекает через отверстие близ дна, а воздух выходит струею в виде дутья.
В XVIII веке (1741) Гельс изобрел вентилятор (Ventilateur, Windrad, Ventilator); прибор этот состоит из коробки, внутри которой имеются быстро вращающиеся лопатки, которые всасывают воздух, а затем выгоняют его вследствие центробежной силы. Центробежные вентиляторы употребляются во всех тех случаях, когда требуется большое количество воздуха малой густоты, напр., от 1/5 до 1 дюйма по ртутному духомеру. По работе своей вентиляторы могут быть разделены на всасывающие и нагнетающие (см. Вентиляция рудников). Вентиляторы обыкновенно дают около 30% полезной работы.
Американский вентилятор Рута (ф. 1) вошел в заводскую практику с 1867 г.; преимущество его перед центробежными: 1) простота устройства (совершенное отсутствие клапанов) и 2) меньшее число оборотов; он состоит из чугунного кожуха, в котором вращаются два поршня, в виде цифры 8, с одинаковыми скоростями, но в обратные стороны. Давление, даваемое этим вентилятором, доходи до 2-х дюймов, и там, где вентилятор Рута делает от 100 до 500 оборотов в минуту, центробежные (фиг. 2) должны делать от 1000 до 5000; но зато вентиляторы Рута непригодны в тех случаях, где требуется большое количество дутья. В нижеследующей таблице помещены данные как для вентиляторов центробежных, так и Рута.
| Центробежн. вентиляторы | Американской системы Рута | ПРИМЕЧАНИЕ | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Диаметр вентил. |
Кол-во воздуха в минуту |
Стоимость вентил. |
Стоим. 1 куб. фут. воздуха |
№№ | Число обор. в 1 минуту |
Кол-во воздуха в 1 минуту |
Потребная сила |
Стоимость | Стоим. куб. фута в 1 мин. | |
| дюйм | кб. фт. | руб. | коп. | кб. фт. | пар. л. | руб. | коп. | |||
| 6 | 190 | 40 | 21 | 1 | 450 | 200 | 1/2 | 50 | 25 | Густота воздуха в малых обеих систем = 1/2 д., в больших для центробежных — 1 д., а для Рута — 11/2 д. Сила двигателя по центробежному вентилятору Стоимость паровых двигателей на 1 лошадь |
| 10 | 375 | 60 | 131/2 | 2 | 400 | 600 | 1/3 | 150 | 25 | |
| 15 | 750 | 75 | 10 | 3 | 350 | 1400 | 2 | 370 | 26 | |
| 20 | 1500 | 120 | 8 | 4 | 350 | 2000 | 4 | 430 | 21 | |
| 30 | 3000 | 200 | 7 | 5 | 325 | 3250 | 6 | 600 | 181/2 | |
| 40 | 6000 | 360 | 6 | 6 | 300 | 6000 | 12 | 900 | 15 | |
| 50 | 12000 | 600 | 5 | — | — | — | — | — | — | |
| Среднее 10 коп. |
Среднее 20 коп. | |||||||||
 |
 |
Самой совершенной воздуходувной машиной должно считать цилиндрические меха (Soufflet cylindrique, Cylindergebläse; blowing cylinder). Доменная плавка получила свое развитие только после введения этих мехов. Они состоят из чугунного цилиндра и поршня, плотно прилегающего к его стенкам; поршень этот делается по возможности легким и закреплен на штоке, который получает движение или от паровой машины, или от водяного колеса. Цилиндрические меха бывают однодувные или двудувные; в первом случае поршень нагнетает воздух только в одну сторону, напр., идучи книзу; цилиндр при этом имеет одно днище. В двудувных воздух сжимается при движении поршня в обе стороны, и такие цилиндры всегда имеют два днища. Впервые цилиндрические меха были поставлены в Англии в 1760 г.; меха эти состояли из четырех чугунных однодувных цилиндров в 41/2 фут. диаметром. В настоящее время в Англии имеются гигантские меха (снабжающие дутьем за раз от 8 до 10 больших домен), цилиндр которых имеет 12 фут. диаметр. и 12 фут. высоты. Прибор этот дает от 45000 до 50000 куб. фут. воздуха в 1 мин. при густоте от 6 до 8 дм. по ртутному духомеру, причем сила, развивающаяся в паровом цилиндре (индикаторная работа), доходит до 1000 лошад., из которых получается, за исключением траты на трение и на все потери воздуха, полезной работы 570 лошадей. Машина эта в полном установе обошлась заводу 16000 фунт. стерл., т. е. около 100000 руб. зол. Цилиндрические меха бывают или вертикальные (фиг. 3) или горизонтальные (фиг. 4); из машин первого рода более распространены балансирные, преимущество которых состоит в уравнивании обоих поршней; установ горизонтальных мехов проще, но зато потеря работы на трение более. На заводе Мидльсборо в Англии поставлены самые большие горизонтальные меха; диаметр парового цилиндра — 41/2 фут., воздуходувного — 9 фут., ход поршня 9 фут., при 22 оборотах он дает 2500 куб. фут. в 1 мин. Какой бы системы меха ни были, они всегда имеют маховик. Воздухонепроницаемость между поршнем и стенками цилиндра достигается поршневою одеждою или набивкою, которая делается из холста, кожи (воротник фигуры 5 и 6) или дерева (косяк фиг. 3). С каждой стороны поршня имеются всасывающие и нагнетающие клапаны; от этих же последних воздух по трубам идет к духовому фонтану и входит в сопло. Соплом назыв. труба, конического вида, длиною от 1 до 4 фут., которая соединяется с духовым фонтаном (при холодном дутье кожаным рукавом); на нижеследующей фиг. представлено устройство, которое употребляется при горячем дутье. AB — верхняя часть воздуходувного фонтана, S — задвижка для запирания дутья, CD — сопло (Buse, Düse; blast-pipe), D — миундштук, К — шарообразный шарнир, дозволяющий изменять уклон мундштука; рукоятью H все сопло можно подавать вперед и назад. Наибольшая скорость воздуха не должна превосходить в трубах 35 фут. в секунду. Для придания струе воздуха равномерности, при мехах устраивают обыкновенно регулятор. Густота воздуха в зависимости от качества горючего материала в домне может быть выражена так: легкий древесный требует от 2 до 3 дюйм. по ртутному духомеру (манометру); при плотном от 3 до 4 дюйм.; при коксе легком от 4—5 дюйм.; при плотном от 6—8; при смеси кокса с каменным углем от 7—8; при антраците от 8—15 дюйм. При бессемеровании густота доходит от 35 до 40 и даже до 60 дюйм. Объем вдуваемого воздуха в домну в 1 мин. = от ¾ до 1 объема домны, для бессемеровского аппарата в 5 тонн в 1 мин. потребно от 2500 до 3500 куб. фут. возд., для 7-тонного от 3500 до 5000, для 10-тонного от 5000 до 7000 фут. Средний вес воздуход. машин на 1 паровую (индикаторную) силу = 30 пуд., а стоимость паров. силы в мехах около 150 р. На 1 пар. лош. приходится около 60 куб. фут. воздуха в 1 мин., отсюда стоимость воздуходувн. машин на 1 куб. фут. возд., подаваемого в 1 мин. — для малых — 3 руб., для средних 2 ½ руб., для больших — 2 руб.
 |
 |
Кроме этих аппаратов, существуют еще устройства, основанные на всасывании по спирали. Напр., в Коньярделе (Cogniardelle, предложенная Коньяр-Латуром в 1809 г.) цилиндр с архимедовой спиралью внутри вращается, наполовину погруженный в воду в наклоненном положении. Верхний край, наполовину выдающийся в воздух, захватывает его, и он выходит из нижнего конца прибора, совершенно погруженного в воду, под ее давлением. Подобное же начало применено в Тимпане (Файе в 1840 г.); оба эти устройства дают дутье малого сгущения и имеют мало применений.