專利名稱：冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水輪機，特別是一種冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機。
二背景技術：
常用的工業冷卻塔一般需要風機抽風冷卻，風機由電動機帶動減速器來驅 動。在冷卻塔中，由于電機轉速較高， 一般要通過減速器的減速，運行時噪聲 較大，易損壞，需要經常維護，而且電機要消耗大量的電能。考慮到冷卻塔供、 配水系統一般留有一定的壓力余量，這種剩余能量往往白白浪費掉。
目前，已經有一些應用于工業冷卻塔的專用水輪機專利技術，是采用雙擊 式和混流式、軸流式水輪機，但分析這些技術，存在如下問題
1、 簡單把現有發電用的混流式或軸流式水輪機直接用于冷卻塔，沒有重新 進行過流部件的水力設計，工作條件與冷卻塔風機參數不適應，使得水輪機工 況不好，造成效率低和振動等問題。
2、 水輪機結構復雜，造價高。
3、 雙擊式水輪機本來在無壓條件下工作，現有技術把它用在有壓系統中， 造成工作條件的完全變化，使其效率降低下、振動。因此，如何有效利用這種 剩余能量來驅動冷卻塔風機，達到節能目的，減少噪音與振動呢？
三
實用新型內容
針對上述情況，為克服現有技術缺陷，本實用新型之目的就是提供一種冷 卻塔風機驅動專用混流式水輪機，可有效解決利用水輪機剩余能量來驅動冷卻 塔風機，實現節能、減少噪音與振動的問題。其解決的技術方案是，按照冷卻 塔風機轉速的要求重新設計水輪機的過流部件。與常規水輪機相比，專用水輪 機省去了活動導葉，按照無撞擊進口條件確定的固定導葉出口角保證了水輪機 效率高和振動小。使其專用水輪機包括蝸殼、主軸和轉輪，主軸下端在尾水管 上部的轉輪室內裝有轉輪，蝸殼與裝在轉輪室外壁上的座環固定在一起，主軸 與冷卻塔風葉直聯，轉輪上部的主軸上設有密封，密封上部裝有軸承，本實用
新型結構簡單新穎、安裝使用方便；節能、環保、噪音小；工作效率高；性能 穩定、安全；少維護；節約運行成本，是水輪機應用上的一大創新，有顯著的 經濟和社會效益。四
圖1為本實用新型的結構(剖面)主視圖。
圖2為本實用新型的座環及蝸殼結構主視圖。 圖3為本實用新型的主軸、密封及軸承結構剖分剖面主視圖。
五具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。
由圖1-3所示，本實用新型包括蝸殼、主軸和轉輪，主軸7下端在尾水管4 上部的轉輪室內裝有轉輪3，蝸殼1與裝在轉輪室外壁上的座環2固定在一起， 主軸7與冷卻塔風葉8直聯，轉輪3上部的主軸7上設有密封5，密封5上部裝 有軸承6。
由蝸殼1、座環2、轉輪3、尾水管4構成水過流結構。由主軸7、密封5 和組合軸承6構成能量傳遞結構。蝸殼l采用等高梯形斷面，如圖2所示，在 保證水力性能的基礎上可以減小蝸殼的平面尺寸，蝸殼采用鋼板焊接方式，便 于加工。蝸殼1與座環2焊接在一起。座環2由上環9、下環10與固定導葉11 構成，導葉11呈環狀對稱均置在上、下環間，上、下環采用等厚度鋼板，其特 殊的出口角a按照冷卻塔的水壓、流量與風機轉速計算。水流經蝸殼、固定導 葉調整方向后，以無撞擊進口狀態進入轉輪3，做功后經尾水管4排向冷卻塔布 水總管。尾水管4采用鋼板構成的直錐形或圓筒形， 一般由鋼板焊接而成。轉 輪2通過鍵、螺母與主軸7連接。主軸7與冷卻塔風葉8直聯，驅動風機旋轉。 水輪機和風機產生的軸向水推力和徑向力由組合軸承6承受，考慮到水輪機的 軸向水推力和風機產生的軸向風推力，軸承6采用止推軸承和徑向軸承組成的 混合軸承。水輪機密封5采用盤根式密封圈，起到防止水輪機漏水的作用。
本實用新型對傳統的冷卻塔進行技術改造，替代原風機的驅動電動機及傳 動機構，可以達到節能、環保和少維護的目的。也可形成系列產品，與新型節 能型冷卻塔配套，使工業冷卻塔系統更加安全高效。另外，作為冷卻塔專用的 混流式水輪機，其效率、與風機參數的匹配程度、穩定性均高于雙擊式、軸流 式水輪機，可廣泛應用于鋼鐵、化工、制藥、化纖、水泥、賓館、影院等各領 域的冷卻系統。
本實用新型完全按照冷卻塔供配水系統的參數與風機功率、轉速的要求重新進行水輪機過流部件的設計，使之與冷卻塔參數完全匹配，達到效率高，運
行穩定，振動小的目標；同時進行了水輪機的結構設計，使整體結構精簡、使 用、高效，制造成本低。
本實用新型特點包括四個方面
1、 按照冷卻塔供配水系統的參數與風機功率、轉速的要求重新進行水輪機 過流部件的設計。由冷卻塔供配水系統的剩余壓力決定水輪機的工作水頭H， 由冷卻塔水量確定水輪機的流量Q，由風機轉速來確定水輪機的轉速n，由H、 Q、 n三個參數計算水輪機的比轉速。冷卻塔水輪機屬于超低比轉速水輪機。以 此來確定水輪機的單位參數，作為流道設計的依據，重新設計水輪機的流道， 而不是直接套用發電用水輪機的流道。
2、 按新的設計理念進行流道設計冷卻塔專用混流式水輪機流道設計的關 鍵是通過蝸殼、固定導葉參數的正確配合，與選定的混流式水輪機轉輪相適應， 使水輪機在冷卻塔供水系統流量與剩余壓力條件下，其轉速達到冷卻塔風葉額 定的轉速。問題的關鍵是確定固定導葉的出口角度。由于工業冷卻塔風機的轉 速通常在150 250r/min之間，同樣水頭流量條件下發電水輪機的轉速一般為 300 500r/min之間。因此，當把發電水輪機直接應用于冷卻塔時，會造成水輪 機與風機轉速的不匹配或水輪機遠遠偏離最優工況。解決此問題的方法是按照 風機的轉速與冷卻塔剩余壓力水頭、流量計算水輪機轉輪的水流進口角度，由 此來確定導葉的出口角，保證水輪機工作的無撞擊進口條件，使水輪機工作在 高效率區。
3、 采用等高梯形斷面蝸殼，按照斷面面積、過流量與包角成比例的原則進 行水力設計；等高斷面有利于減小水輪機平面尺寸，避免水輪機尺寸大影響冷 卻塔氣流流通，同時易于加工。
4、 水輪機新結構設計。原發電用的混流式水輪機結構復雜，制造難度大， 成本高；冷卻塔專用的混流式水輪機取消其活動導葉，頂蓋采用平板式，使水 輪機徑向尺寸縮小三分之一，滿足冷卻塔風機的軸向載荷和混流式水輪機形成 的軸向水推力的要求；軸承采用推力徑向組合軸承，提高轉輪工作效率。
權利要求1、一種冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機，包括蝸殼、主軸和轉輪，其特征在于，主軸(7)下端在尾水管(4)上部的轉輪室內裝有轉輪(3)，蝸殼(1)與裝在轉輪室外壁上的座環(2)固定在一起，主軸(7)與冷卻塔風葉(8)直聯，轉輪(3)上部的主軸(7)上設有密封(5)，密封(5)上部裝有軸承(6)。
2、 根據權利要求1所述的冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機，其特征在于， 所說的蝸殼(1)為等高梯形斷面。
3、 根據權利要求1所述的冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機，其特征在于， 所說的座環(2)由上環(9)、下環(10)與固定導葉(11)構成，導葉(11) 呈環狀對稱均置在上、下環間，上、下環為等厚度鋼板。
4、 根據權利要求1所述的冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機，其特征在于， 所說的尾水管(4)為鋼板構成的直錐形或圓筒形。
5、 根據權利要求1所述的冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機，其特征在于， 所說的轉輪(2)通過鍵、螺母與主軸(7)連接。
6、 根據權利要求1所述的冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機，其特征在于， 所說的軸承(6)為止推軸承和徑向軸承組成的混合軸承，水輪機密封(5)為 盤根式密封圈。
專利摘要本實用新型涉及一種冷卻塔風機驅動專用混流式水輪機，可有效解決利用水輪機剩余能量來驅動冷卻塔風機，實現節能、減少噪音與振動的問題，其解決的技術方案是，包括蝸殼、主軸和轉輪，主軸下端在尾水管上部的轉輪室內裝有轉輪，蝸殼與裝在轉輪室外壁上的座環固定在一起，主軸與冷卻塔風葉直聯，轉輪上部的主軸上設有密封，密封上部裝有軸承，本實用新型結構簡單新穎、安裝使用方便，節能、環保、噪音小，工作效率高，性能穩定、安全，少維護，節約運行成本，是水輪機應用上的一大創新，有顯著的經濟和社會效益。
文檔編號F03B13/00GK201250750SQ20082014923
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月16日 優先權日2008年9月16日
發明者龐輝春, 陳德新 申請人:河南新飛紀元科技有限公司