專利名稱：冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水輪機(jī)，特別是一種冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)。
二背景技術(shù)：
常用的工業(yè)冷卻塔一般需要風(fēng)機(jī)抽風(fēng)冷卻，風(fēng)機(jī)由電動機(jī)帶動減速器來驅(qū) 動。在冷卻塔中，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較高， 一般要通過減速器的減速，運(yùn)行時(shí)噪聲 較大，易損壞，需要經(jīng)常維護(hù)，而且電機(jī)要消耗大量的電能。考慮到冷卻塔供、 配水系統(tǒng)一般留有一定的壓力余量，這種剩余能量往往白白浪費(fèi)掉。
目前，已經(jīng)有一些應(yīng)用于工業(yè)冷卻塔的專用水輪機(jī)專利技術(shù)，是采用雙擊 式和混流式、軸流式水輪機(jī)，但分析這些技術(shù)，存在如下問題
1、 簡單把現(xiàn)有發(fā)電用的混流式或軸流式水輪機(jī)直接用于冷卻塔，沒有重新 進(jìn)行過流部件的水力設(shè)計(jì)，工作條件與冷卻塔風(fēng)機(jī)參數(shù)不適應(yīng)，使得水輪機(jī)工 況不好，造成效率低和振動等問題。
2、 水輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。
3、 雙擊式水輪機(jī)本來在無壓條件下工作，現(xiàn)有技術(shù)把它用在有壓系統(tǒng)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(qū)動冷卻塔風(fēng)機(jī)，達(dá)到節(jié)能目的，減少噪音與振動呢？
三
實(shí)用新型內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型之目的就是提供一種冷 卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，可有效解決利用水輪機(jī)剩余能量來驅(qū)動冷卻 塔風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減少噪音與振動的問題。其解決的技術(shù)方案是，按照冷卻 塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的要求重新設(shè)計(jì)水輪機(jī)的過流部件。與常規(guī)水輪機(jī)相比，專用水輪 機(jī)省去了活動導(dǎo)葉，按照無撞擊進(jìn)口條件確定的固定導(dǎo)葉出口角保證了水輪機(jī) 效率高和振動小。使其專用水輪機(jī)包括蝸殼、主軸和轉(zhuǎn)輪，主軸下端在尾水管 上部的轉(zhuǎn)輪室內(nèi)裝有轉(zhuǎn)輪，蝸殼與裝在轉(zhuǎn)輪室外壁上的座環(huán)固定在一起，主軸 與冷卻塔風(fēng)葉直聯(lián)，轉(zhuǎn)輪上部的主軸上設(shè)有密封，密封上部裝有軸承，本實(shí)用
新型結(jié)構(gòu)簡單新穎、安裝使用方便；節(jié)能、環(huán)保、噪音??；工作效率高；性能 穩(wěn)定、安全；少維護(hù)；節(jié)約運(yùn)行成本，是水輪機(jī)應(yīng)用上的一大創(chuàng)新，有顯著的 經(jīng)濟(jì)和社會效益。四

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)(剖面)主視圖。
圖2為本實(shí)用新型的座環(huán)及蝸殼結(jié)構(gòu)主視圖。 圖3為本實(shí)用新型的主軸、密封及軸承結(jié)構(gòu)剖分剖面主視圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。
由圖1-3所示，本實(shí)用新型包括蝸殼、主軸和轉(zhuǎn)輪，主軸7下端在尾水管4 上部的轉(zhuǎn)輪室內(nèi)裝有轉(zhuǎn)輪3，蝸殼1與裝在轉(zhuǎn)輪室外壁上的座環(huán)2固定在一起， 主軸7與冷卻塔風(fēng)葉8直聯(lián)，轉(zhuǎn)輪3上部的主軸7上設(shè)有密封5，密封5上部裝 有軸承6。
由蝸殼1、座環(huán)2、轉(zhuǎn)輪3、尾水管4構(gòu)成水過流結(jié)構(gòu)。由主軸7、密封5 和組合軸承6構(gòu)成能量傳遞結(jié)構(gòu)。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(chǔ)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(huán)2焊接在一起。座環(huán)2由上環(huán)9、下環(huán)10與固定導(dǎo)葉11 構(gòu)成，導(dǎo)葉11呈環(huán)狀對稱均置在上、下環(huán)間，上、下環(huán)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算。水流經(jīng)蝸殼、固定導(dǎo) 葉調(diào)整方向后，以無撞擊進(jìn)口狀態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪3，做功后經(jīng)尾水管4排向冷卻塔布 水總管。尾水管4采用鋼板構(gòu)成的直錐形或圓筒形， 一般由鋼板焊接而成。轉(zhuǎn) 輪2通過鍵、螺母與主軸7連接。主軸7與冷卻塔風(fēng)葉8直聯(lián)，驅(qū)動風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 水輪機(jī)和風(fēng)機(jī)產(chǎn)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(jī)的 軸向水推力和風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的軸向風(fēng)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(jī)密封5采用盤根式密封圈，起到防止水輪機(jī)漏水的作用。
本實(shí)用新型對傳統(tǒng)的冷卻塔進(jìn)行技術(shù)改造，替代原風(fēng)機(jī)的驅(qū)動電動機(jī)及傳 動機(jī)構(gòu)，可以達(dá)到節(jié)能、環(huán)保和少維護(hù)的目的。也可形成系列產(chǎn)品，與新型節(jié) 能型冷卻塔配套，使工業(yè)冷卻塔系統(tǒng)更加安全高效。另外，作為冷卻塔專用的 混流式水輪機(jī)，其效率、與風(fēng)機(jī)參數(shù)的匹配程度、穩(wěn)定性均高于雙擊式、軸流 式水輪機(jī)，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、制藥、化纖、水泥、賓館、影院等各領(lǐng) 域的冷卻系統(tǒng)。
本實(shí)用新型完全按照冷卻塔供配水系統(tǒng)的參數(shù)與風(fēng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速的要求重新進(jìn)行水輪機(jī)過流部件的設(shè)計(jì)，使之與冷卻塔參數(shù)完全匹配，達(dá)到效率高，運(yùn)
行穩(wěn)定，振動小的目標(biāo)；同時(shí)進(jìn)行了水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使整體結(jié)構(gòu)精簡、使 用、高效，制造成本低。
本實(shí)用新型特點(diǎn)包括四個(gè)方面
1、 按照冷卻塔供配水系統(tǒng)的參數(shù)與風(fēng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速的要求重新進(jìn)行水輪機(jī) 過流部件的設(shè)計(jì)。由冷卻塔供配水系統(tǒng)的剩余壓力決定水輪機(jī)的工作水頭H， 由冷卻塔水量確定水輪機(jī)的流量Q，由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來確定水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n，由H、 Q、 n三個(gè)參數(shù)計(jì)算水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速。冷卻塔水輪機(jī)屬于超低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)。以 此來確定水輪機(jī)的單位參數(shù)，作為流道設(shè)計(jì)的依據(jù)，重新設(shè)計(jì)水輪機(jī)的流道， 而不是直接套用發(fā)電用水輪機(jī)的流道。
2、 按新的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行流道設(shè)計(jì)冷卻塔專用混流式水輪機(jī)流道設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵是通過蝸殼、固定導(dǎo)葉參數(shù)的正確配合，與選定的混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪相適應(yīng)， 使水輪機(jī)在冷卻塔供水系統(tǒng)流量與剩余壓力條件下，其轉(zhuǎn)速達(dá)到冷卻塔風(fēng)葉額 定的轉(zhuǎn)速。問題的關(guān)鍵是確定固定導(dǎo)葉的出口角度。由于工業(yè)冷卻塔風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速通常在150 250r/min之間，同樣水頭流量條件下發(fā)電水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為 300 500r/min之間。因此，當(dāng)把發(fā)電水輪機(jī)直接應(yīng)用于冷卻塔時(shí)，會造成水輪 機(jī)與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不匹配或水輪機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離最優(yōu)工況。解決此問題的方法是按照 風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與冷卻塔剩余壓力水頭、流量計(jì)算水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的水流進(jìn)口角度，由 此來確定導(dǎo)葉的出口角，保證水輪機(jī)工作的無撞擊進(jìn)口條件，使水輪機(jī)工作在 高效率區(qū)。
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(jìn) 行水力設(shè)計(jì)；等高斷面有利于減小水輪機(jī)平面尺寸，避免水輪機(jī)尺寸大影響冷 卻塔氣流流通，同時(shí)易于加工。
4、 水輪機(jī)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。原發(fā)電用的混流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大， 成本高；冷卻塔專用的混流式水輪機(jī)取消其活動導(dǎo)葉，頂蓋采用平板式，使水 輪機(jī)徑向尺寸縮小三分之一，滿足冷卻塔風(fēng)機(jī)的軸向載荷和混流式水輪機(jī)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(zhuǎn)輪工作效率。
權(quán)利要求1、一種冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，包括蝸殼、主軸和轉(zhuǎn)輪，其特征在于，主軸(7)下端在尾水管(4)上部的轉(zhuǎn)輪室內(nèi)裝有轉(zhuǎn)輪(3)，蝸殼(1)與裝在轉(zhuǎn)輪室外壁上的座環(huán)(2)固定在一起，主軸(7)與冷卻塔風(fēng)葉(8)直聯(lián)，轉(zhuǎn)輪(3)上部的主軸(7)上設(shè)有密封(5)，密封(5)上部裝有軸承(6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，其特征在于， 所說的蝸殼(1)為等高梯形斷面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，其特征在于， 所說的座環(huán)(2)由上環(huán)(9)、下環(huán)(10)與固定導(dǎo)葉(11)構(gòu)成，導(dǎo)葉(11) 呈環(huán)狀對稱均置在上、下環(huán)間，上、下環(huán)為等厚度鋼板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，其特征在于， 所說的尾水管(4)為鋼板構(gòu)成的直錐形或圓筒形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，其特征在于， 所說的轉(zhuǎn)輪(2)通過鍵、螺母與主軸(7)連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，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(jī)密封(5)為 盤根式密封圈。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種冷卻塔風(fēng)機(jī)驅(qū)動專用混流式水輪機(jī)，可有效解決利用水輪機(jī)剩余能量來驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減少噪音與振動的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括蝸殼、主軸和轉(zhuǎn)輪，主軸下端在尾水管上部的轉(zhuǎn)輪室內(nèi)裝有轉(zhuǎn)輪，蝸殼與裝在轉(zhuǎn)輪室外壁上的座環(huán)固定在一起，主軸與冷卻塔風(fēng)葉直聯(lián)，轉(zhuǎn)輪上部的主軸上設(shè)有密封，密封上部裝有軸承，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單新穎、安裝使用方便，節(jié)能、環(huán)保、噪音小，工作效率高，性能穩(wěn)定、安全，少維護(hù)，節(jié)約運(yùn)行成本，是水輪機(jī)應(yīng)用上的一大創(chuàng)新，有顯著的經(jīng)濟(jì)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(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者龐輝春, 陳德新 申請人:河南新飛紀(jì)元科技有限公司