一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機的制作方法

本發明涉及一種冷卻塔水輪機，更具體地說，涉及一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機。

背景技術：

冷卻塔是用水作為循環冷卻劑，從一系統中吸收熱量排放至大氣中，以降低水溫的裝置；其冷卻是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產生蒸汽，蒸汽揮發帶走熱量達到蒸發散熱、對流傳熱和輻射傳熱等原理來散去工業上或制冷空調中產生的余熱來降低水溫的蒸發散熱裝置，以保證系統的正常運行。

為了提高水與空氣的換熱效率，在冷卻塔內需要設置風機。傳統的冷卻塔采用電動機驅動風機抽風，而電動機需要消耗大量電能，不利于節能和環保，電動機運行時還會產生較大的噪音并伴有振動，存在一定的安全隱患。冷卻塔循環水系統中必須存在一定的富余能量，大概20％～25％，而現有的冷卻塔水輪機正是將這些“富余能量”轉換為高效的機械能，驅動風機旋轉，從而100％取代了冷卻塔傳統風機電機，達到了節能環保的目的。

目前，已經有許多應用于工業冷卻塔的專用水輪機技術，但這些水輪機中的很大一部分還是模仿大型水力發電水輪機，僅是通過一定比例縮放即應用于冷卻塔中，這樣的水輪機往往效率不高，并且使用壽命也不長，所采用的水輪機葉輪結構又較為復雜，加工難度較大。針對這些問題，也有一些新型的改進型冷卻塔水輪機出現，一定程度上而言，這些改進型冷卻塔水輪機確實起到了提高性能的作用，但在能量利用率和使用壽命上依然沒有達到理想的效果，分析原因主要有以下幾點：

(1)水輪機的葉輪設計不合理，有部分水流會對葉輪造成一定沖擊，導致水流能量利用率不高，并且容易造成水輪機沖擊震動，長此以往容易造成水輪機密封失效，造成水輪機損壞；并且現有的水輪機葉輪較為笨重，啟動速度慢，轉速低；

(2)水輪機的進出水設計不合理，水輪機的進水口大部分設計為葉輪的切向進水，這樣有助于驅動葉輪旋轉，降低對葉輪的沖擊，但進水壓力無法得到進一步提升，從而造成能量利用率降低；而由于出水口的設計不合理而造成水輪機內出水速度較低，使水輪機內形成干擾水流，阻礙葉輪轉動，使部分水流能量在水輪機內被消耗掉。

技術實現要素：

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有冷卻塔水輪機存在的上述不足，提供一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，采用本發明的技術方案，利用合理的進出水口布置以及葉輪的結構優化，使水輪機的進水能量有效作用于葉輪的旋轉葉片上，并且通過增壓變徑流道進一步提高進水壓力，降低對葉輪的負面沖擊，從而更加高效地驅動葉輪旋轉，并且利用葉輪的集水環及集水口設計，使進入水輪機的水經過葉輪的葉片后快速向中間旋轉集中，并通過集水口快速排出，充分利用了進水能量，并減少了能量的內部消耗，大幅提高了水輪機的工作效率及使用壽命。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，包括殼體、葉輪、轉軸和軸承箱，所述的葉輪通過轉軸安裝于殼體內，所述的轉軸穿過固定在殼體上的軸承箱，且轉軸與殼體之間設有軸封裝置，所述的殼體的側壁上設有一個與葉輪位置相對的進水口和兩個對置的且位于葉輪下方的出水口，所述的進水口包括扇形管和大口徑進水管，所述的扇形管的寬端沿殼體的直徑方向固定在殼體上，且扇形管內設有一沿葉輪切向方向尺寸逐漸減小的增壓變徑流道，所述的扇形管的窄端與大口徑進水管相固連；所述的葉輪包括輪盤、沿同一旋轉方向垂直固定于輪盤上并由輪盤中心向外輻射的若干葉片和固定在葉片外周上的集水環，所述的集水環與輪盤相平行，且葉片位于集水環與輪盤之間，集水環的中間形成集水口，所述的增壓變徑流道的截面形狀為矩形，且增壓變徑流道的高度與葉輪的高度一致，并沿葉輪的外圓切向正對葉輪的葉片。

更進一步地，所述的殼體內還設有一位于葉輪下方的布水腔，所述的出水口與布水腔相連通。

更進一步地，所述的葉輪的葉片為平板結構或弧形板結構。

更進一步地，所述的葉輪的輪盤與殼體的上壁、以及葉輪的外周與殼體的側壁之間留有微小的轉動間隙。

更進一步地，所述的進水口的進水方向與出水口的出水方向相垂直，且出水口包括固定在殼體側壁上的圓形出水管和連接在出水管上的出水法蘭。

更進一步地，所述的大口徑進水管上還設有進水法蘭。

更進一步地，所述的軸承箱與殼體之間還設有用于將軸承箱與殼體相分離的隔離架，該隔離架將軸承箱架空在殼體上。

更進一步地，所述的殼體、葉輪、隔離架和軸承箱的箱體的材質均采用304不銹鋼。

3.有益效果

采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下有益效果：

(1)本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，其進水口具有增壓變徑流道，該增壓變徑流道的截面形狀為矩形，且增壓變徑流道的高度與葉輪的高度一致，并沿葉輪的外圓切向正對葉輪的葉片，利用合理的進出水口布置以及葉輪的結構優化，使水輪機的進水能量有效作用于葉輪的旋轉葉片上，并且通過增壓變徑流道進一步提高進水壓力，降低對葉輪的負面沖擊，從而更加高效地驅動葉輪旋轉，并且利用葉輪的集水環及集水口設計，使進入水輪機的水經過葉輪的葉片后快速向中間旋轉集中，并通過集水口快速排出，充分利用了進水能量，并減少了能量的內部消耗，大幅提高了水輪機的工作效率及使用壽命；

(2)本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，其殼體內還設有一位于葉輪下方的布水腔，出水口與布水腔相連通，該布水腔不僅方便了出水口的布置，而且便于均衡水流，保證水輪機的兩個出水口能夠快速均勻出水，滿足橫流式冷卻塔的使用，具有節能減噪、水壓要求低等特點；

(3)本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，其葉輪的葉片為平板結構或弧形板結構，可采用焊接制作，結構簡單，制作方便，且葉輪更加輕便靈活，具有更高的轉速；

(4)本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，其葉輪的輪盤與殼體的上壁、以及葉輪的外周與殼體的側壁之間留有微小的轉動間隙，保證了進入水輪機內的水能夠充分作用于葉輪的葉片上，提高水輪機的工作效率；

(5)本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，其進水口的進水方向與出水口的出水方向相垂直，布置方便，進出水相互不干擾；且出水口包括固定在殼體側壁上的圓形出水管和連接在出水管上的出水法蘭，大口徑進水管上還設有進水法蘭，便于水輪機在冷卻塔上安裝使用；

(6)本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，其軸承箱與殼體之間還設有用于將軸承箱與殼體相分離的隔離架，該隔離架將軸承箱架空在殼體上，有效解決了殼體密封失效而導致軸承箱進水損壞的問題，并且，水輪機的大部分部件均采用304不銹鋼，大幅延長了水輪機的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機的結構示意圖；

圖2為本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機的殼體剖開后的結構示意圖；

圖3為本發明中的殼體的結構示意圖；

圖4為本發明中的葉輪的結構示意圖。

示意圖中的標號說明：

1、殼體；2、葉輪；2-1、輪盤；2-2、葉片；2-3、集水環；2-4、集水口；3、轉軸；4、軸承箱；5、隔離架；6、進水口；6-1、扇形管；6-2、增壓變徑流道；6-3、大口徑進水管；6-4、進水法蘭；7、布水腔；8、出水口；8-1、出水管；8-2、出水法蘭。

具體實施方式

為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。

實施例

結合圖1至圖4所示，本實施例的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，包括殼體1、葉輪2、轉軸3和軸承箱4，葉輪2通過轉軸3安裝于殼體1內，轉軸3穿過固定在殼體1上的軸承箱4，且轉軸3與殼體1之間設有軸封裝置，該軸封裝置可采用現有的機械密封結構和油封結構等，軸承箱4與殼體1之間還設有用于將軸承箱4與殼體1相分離的隔離架5，該隔離架5將軸承箱4架空在殼體1上，這樣，即使軸封裝置失效漏水，也能夠保證軸承箱4內不會進水，從而有效防止了軸承箱4損壞，提高了水輪機的使用壽命；上述的隔離架5具有上下兩個圓盤，上下兩個圓盤之間均勻固定有三根以上的支撐桿，當軸封裝置損壞泄漏時，漏出的水能夠快速從隔離架5向外流散，有效避免了水流向軸承箱4。殼體1的側壁上設有一個與葉輪2位置相對的進水口6和兩個對置的且位于葉輪2下方的出水口8，較佳地，進水口6的進水方向與出水口8的出水方向相垂直，更加便于進出水口的布置，進出水相互不干擾；進水口6包括扇形管6-1和大口徑進水管6-3，在本實施例中，扇形管6-1的截面為矩形，且一端寬一端窄，扇形管6-1的寬端沿殼體1的直徑方向固定在殼體1上，且扇形管6-1內設有一沿葉輪2切向方向尺寸逐漸減小的增壓變徑流道6-2(如圖1和圖3所示)，該增壓變徑流道6-2可通過一斜置的隔板隔出，制作簡單，采用扇形的進水口結構更加牢固；扇形管6-1的窄端與大口徑進水管6-3相固連，這樣，在水輪機進水時能夠有效提高進水壓力，從而提高進水流速，提高水輪機的工作效率；如圖4所示，上述的葉輪2包括輪盤2-1、沿同一旋轉方向垂直固定于輪盤2-1上并由輪盤2-1中心向外輻射的若干葉片2-2和固定在葉片2-2外周上的集水環2-3，集水環2-3與輪盤2-1相平行，且葉片2-2位于集水環2-3與輪盤2-1之間，集水環2-3的中間形成集水口2-4，增壓變徑流道6-2的截面形狀為矩形，且增壓變徑流道6-2的高度與葉輪2的高度一致，并沿葉輪2的外圓切向正對葉輪2的葉片2-2，經過增壓變徑流道6-2增壓后，水從葉輪2的側面切向沖擊葉輪2的葉片2-2，帶動葉輪2快速旋轉，在集水環2-3和輪盤2-1的作用下，配合增壓變徑流道6-2，水全部從葉輪2的側面進入，并快速向葉輪2的中心流動，并經過集水口2-4快速旋轉流出，充分利用了進水能量，并減少了能量的內部消耗，大幅提高了水輪機的工作效率。本實施例中的葉輪2可采用焊接制作，集水環2-3不僅能夠起到集水作用，還可以有效提高葉片2-2的結構強度。葉輪2的葉片2-2可以為平板結構或弧形板結構，均按照一定的斜度布置，結構簡單，制作方便，且葉輪2更加輕便靈活，具有更高的轉速。

如圖2所示，在殼體1內還設有一位于葉輪2下方的布水腔7，出水口8與布水腔7相連通，該布水腔7不僅方便了出水口8的布置，而且便于均衡水流，保證水輪機的兩個出水口8能夠快速均勻出水，滿足橫流式冷卻塔的使用，具有節能減噪、水壓要求低等特點。另外，葉輪2的輪盤2-1與殼體1的上壁、以及葉輪2的外周與殼體1的側壁之間留有微小的轉動間隙，保證了進入水輪機內的水能夠充分作用于葉輪2的葉片2-2上，提高水輪機的工作效率。為了便于水輪機在冷卻塔上安裝，上述的出水口8包括固定在殼體1側壁上的圓形出水管8-1和連接在出水管8-1上的出水法蘭8-2，大口徑進水管6-3上還設有進水法蘭6-4。同時為了延長水輪機的使用壽命，上述的殼體1、葉輪2、隔離架5和軸承箱4的箱體的材質均為304不銹鋼。

本實施例的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，工作時，進水管連接到水輪機的進水口6，經過增壓變徑流道6-2后提高了水流的壓力和速度，并切向作用于葉輪2上，由于增壓變徑流道6-2的高度與葉輪2的高度一致，水流的能量能夠完全作用于葉輪2上，并在集水環2-3的作用下，水流從葉輪2的側面周向進入，并從葉輪2中部的集水口2-4快速旋轉流出，帶動葉輪2高效旋轉，從而驅動轉軸3頂部安裝的風葉(圖中未示出)旋轉，大幅提高水輪機的工作效率，充分利用了冷卻塔水系統中的“富余能量”；同時，經過葉輪2后的水在布水腔7內均衡分布后從兩個出水口8排出。

本發明的一種高效耐用的冷卻塔專用水輪機，利用合理的進出水口布置以及葉輪的結構優化，使水輪機的進水能量有效作用于葉輪的旋轉葉片上，并且通過增壓變徑流道進一步提高進水壓力，降低對葉輪的負面沖擊，從而更加高效地驅動葉輪旋轉，并且利用葉輪的集水環及集水口設計，使進入水輪機的水經過葉輪的葉片后快速向中間旋轉集中，并通過集水口快速排出，充分利用了進水能量，并減少了能量的內部消耗，大幅提高了水輪機的工作效率及使用壽命。

以上示意性地對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性地設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。