專利名稱：一種冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水動力風機冷卻塔，特別是一種專用于工業(yè)冷卻塔節(jié)能技術改造
或與節(jié)能型新型冷卻塔配套的冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器。 二背景技術：
常用的工業(yè)冷卻塔節(jié)能改造中，利用冷卻塔供、配水系統(tǒng)一般留有的壓力余量，用 一種水輪機來驅(qū)動冷卻塔風機，可以替代原風機驅(qū)動電動機。達到節(jié)能與少維護的目的。 目前，應用于工業(yè)冷卻塔的水輪機，是采用雙擊式水輪機、混流式水輪機或軸流式 水輪機。這些類型的水輪機的工作條件與冷卻塔風機參數(shù)不匹配，都存在一些不足。雙擊 式水輪機本來在無壓狀態(tài)下工作，用到冷卻塔的有壓系統(tǒng)后會使水輪機能量轉(zhuǎn)換的效率低 下，當容量較大或水壓較高時還易發(fā)生振動。軸流式或普通混流式水輪機一般比轉(zhuǎn)速比較 高，其轉(zhuǎn)速難以與冷卻塔風機匹配。 一種較好的方案是采用超低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機，可使 水輪機轉(zhuǎn)速與風機匹配，但超低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機平面尺寸較大，影響冷卻塔氣流的通 道。為此，有必要克服現(xiàn)有風機水力驅(qū)動裝置的缺陷，研究出一種轉(zhuǎn)速合適、結構緊湊、尺寸 較小的新型冷卻塔風機水力驅(qū)動裝置。 三
實用新型內(nèi)容針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術缺陷，本實用新型提供一種冷卻塔風機專用筒形 沖動式水力驅(qū)動器，可有效解決水輪機能量轉(zhuǎn)換效率低、平面尺寸大和轉(zhuǎn)速不匹配的問題， 其解決的技術方案是，包括有引水室、導水室、渦輪和主軸，引水室下面的導水室內(nèi)裝有環(huán) 形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導葉，經(jīng)導葉改變方向后以無撞擊進口方式進入其下 部的渦輪室，渦輪室內(nèi)裝有沖動型渦輪，水流經(jīng)渦輪作功后由尾水管的出水口排出，引水 室、導水室、渦輪室均為同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，渦輪主軸經(jīng)渦輪室上部的密封 穿過引水室裝在上部的組合軸承內(nèi)，渦輪主軸與風機的風機軸直連，其工作原理是，壓力水 流經(jīng)壓力管道首先進入引水室，然后進入導水室，水流經(jīng)過導水室后增加水流的環(huán)量，并沿 軸向均勻進入渦輪，水流在渦輪中進行能量轉(zhuǎn)換，把水能變成旋轉(zhuǎn)機械能，經(jīng)渦輪軸帶動冷 卻塔風機轉(zhuǎn)動。這種水力驅(qū)動器為圓筒狀結構，圓筒的上部是一個環(huán)形引水室，下面裝有環(huán) 形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導葉，經(jīng)導葉改變方向后進入其下部的沖動型渦輪，從 導葉出來的水流以無撞擊進口方式進入渦輪葉片流道，作功后經(jīng)尾水管排出。引水室、導水 室、渦輪均為同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，故稱筒形水力驅(qū)動器。蝸輪室上部穿過引 水室經(jīng)密封在渦輪主軸上裝有組合軸承，主軸與風機軸直連。本實用新型結構獨特，工作原 理新穎，與傳統(tǒng)的水輪機有明顯不同，傳統(tǒng)的水輪機有沖擊式和反擊式，沖擊式水輪機為無 壓工作方式，只靠動能作功，而反擊式水輪機主要靠勢能做功，流道為有壓系統(tǒng)。本實用新 型的筒形水力驅(qū)動器的渦輪為沖動式，采用汽輪機的沖動式渦輪原理進行設計，使渦輪不 僅具有沖擊式水輪機的特點，也具有反擊式水輪機的特點，渦輪全周進水，渦輪在有壓系統(tǒng) 中工作，水流軸向進入，軸向流出。因此，過流能力強，尺寸緊湊。大彎曲度的渦輪葉片適合 冷卻塔供配水系統(tǒng)的剩余壓力與流量條件，比轉(zhuǎn)速和單位轉(zhuǎn)速較低，與風機轉(zhuǎn)速有很好的 匹配性，適應驅(qū)動冷卻塔風機的功率與轉(zhuǎn)速要求。與現(xiàn)有應用于冷卻塔的幾種水輪機相比，效率高，尺寸小，振動輕，更適合在工業(yè)冷卻塔上安裝，主要用于替代原風機驅(qū)動電動機，以 達到節(jié)能、安全和減少維護的目的。本實用新型也可應用于小型水電站。
四
圖1為本實用新型的結構剖面主視圖1-引水室；2_導水室；3_蝸輪；4_渦輪室與尾水管； 5_主軸；6-軸承；7-密封；8_風機；9_出水口 ； io-尾水管 圖2為環(huán)形導水室的透視圖 2-導水室
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、2所示，本實用新型包括有引水室、導水室、渦輪和主軸，引水室1下面的導 水室2內(nèi)裝有環(huán)形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導葉，經(jīng)導葉改變方向后以無撞擊進 口方式進入其下部的渦輪室4，渦輪室4內(nèi)裝有沖動型渦輪3，水流經(jīng)渦輪作功后由尾水管 IO的出水口 9排出，引水室、導水室、渦輪室均為同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，渦輪主 軸5經(jīng)渦輪室上部的密封7穿過引水室裝在上部的組合軸承6內(nèi)，渦輪主軸與風機8的風 機軸直連。 為了保證水流能量的有效利用，所說的引水室1為圓環(huán)形或矩形斷面，沿圓周方 向等寬等高，便于上部布置軸承箱；所說的導水室2為軸向式，位于引水室下部，8 12個 導葉均勻布置在圓環(huán)狀的導水室中，并呈環(huán)形均勻裝在引水室l下部的圓環(huán)內(nèi)壁上，起著 導水和形成水流環(huán)量的作用；所說的渦輪3為主要的做功部件，為保證渦輪有較大的做功 能力，采用沖動型的葉片，葉片數(shù)目較多，為9 16片，葉片進出口之間有較大的彎曲度，進 出口角度差為10(T 130° ;所說的渦輪室4為圓形腔體，渦輪室下部出水口與尾水管上 口部直徑相同，構成一體結構，尾水管呈收縮狀；所說的組合軸承6為推力徑向組合軸承。 引水室、導水室及其環(huán)形軸向?qū)~、渦輪3和渦輪室及尾水管構成過流系統(tǒng)；渦輪 3、主軸5、密封7和組合軸承6構成能量傳遞系統(tǒng)。 本實用新型的積極貢獻在于 1、水力驅(qū)動器新的工作原理 現(xiàn)有的冷卻塔風機水力驅(qū)動器均按照發(fā)電用水輪機的理論設計，或沖擊式(雙擊
式)，或反擊式(混流式)，但本實用新型采用汽輪機的沖動式渦輪理論進行設計，大彎度的
葉片具有沖擊式水輪機的特點，而筒形有壓流道具有反擊式水輪機的特點，這二者結合是
實現(xiàn)驅(qū)動器做功能力強、且能在有壓水流系統(tǒng)高效工作的關鍵技術，也是水力驅(qū)動器具有
低比轉(zhuǎn)速、低單位轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速與風機相匹配的原因。 2、采用筒形的獨特結構 本實用新型包含了三種新型獨特部件。 (1)等直徑的圓筒形流道。圓環(huán)形的引水室1、圓環(huán)形的導水室2和渦輪室3均為 等直徑，上下一體筒形布置，流道流暢，阻力小，結構緊湊，尺寸小。[0023] (2)環(huán)形導水室2。設置一個位于引水室下方的環(huán)形軸向?qū)畽C構，進口角為 30° 45° ，出口角為22。 30° (度)，這樣可保證流出導葉的水流以無撞擊進口狀態(tài) 進入渦輪3，實現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換。 (3)渦輪3。本驅(qū)動器的核心部件渦輪屬沖動型，不僅工作原理特別，結構也非常 新穎，渦輪外形屬軸流式，但葉片形狀屬沖動式，彎曲度大，葉片數(shù)量多，做功能力強，但比 轉(zhuǎn)速低，正好符合冷卻塔風機的要求。 考慮到冷卻塔風機的軸向載荷和水輪機形成的軸向水推力，專用水利驅(qū)動器的軸 承6采用推力徑向組合軸承。 本實用新型的有益效果是使用本實用新型技術對傳統(tǒng)的冷卻塔進行技術改造，替 代原驅(qū)動電動機及傳動機構，可以達到節(jié)能、環(huán)保和少維護的目的。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。 與目前使用的雙擊式、混流式冷卻塔專用水輪機相比，本實用新型的筒形沖動式 水力驅(qū)動器從工作原理、結構設計方面都具有明顯的優(yōu)越性，并且加工容易，造價低，是非 常有應用前景的一項技術，其產(chǎn)品高效、小尺寸、運行穩(wěn)定，有巨大的經(jīng)濟和社會效益。
權利要求一種冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，包括有引水室、導水室、渦輪和主軸，其特征在于，引水室(1)下面的導水室(2)內(nèi)裝有環(huán)形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導葉，經(jīng)導葉改變方向后以無撞擊進口方式進入其下部的渦輪室(4)，渦輪室(4)內(nèi)裝有沖動型渦輪(3)，水流經(jīng)渦輪作功后由尾水管(10)的出水口(9)排出，引水室、導水室、渦輪室均為同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，渦輪主軸(5)經(jīng)渦輪室上部的密封(7)穿過引水室裝在上部的組合軸承(6)內(nèi)，渦輪主軸與風機(8)的風機軸直連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，其特征在于，所說 的引水室(1)為圓環(huán)形或矩形斷面，沿圓周方向等寬等高。
3. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，其特征在于，所說 的導水室(2)為軸向式，位于引水室下部，8 12個導葉均勻布置在圓環(huán)狀的導水室中，并 呈環(huán)形均勻裝在引水室(1)下部的圓環(huán)內(nèi)壁上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，其特征在于，所 說的渦輪(3)為沖動型的葉片，葉片數(shù)目為9 16片，葉片進出口之間進出口角度差為 100° 130° 。
5. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，其特征在于，所說 的渦輪室(4)為圓形腔體，渦輪室下部出水口與尾水管上口部直徑相同，構成一體結構，尾 水管呈收縮狀。
6. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，其特征在于，所說 的組合軸承(6)為推力徑向組合軸承。
7. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，其特征在于，所說 的引水室、導水室及其環(huán)形軸向?qū)~、渦輪(3)和渦輪室及尾水管構成過流系統(tǒng)；渦輪(3)、 主軸(5)、密封(7)和組合軸承(6)構成能量傳遞系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型涉及冷卻塔風機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，有效解決水輪機能量轉(zhuǎn)換效率低、平面尺寸大和轉(zhuǎn)速不匹配的問題，其結構是，包括有引水室、導水室、渦輪和主軸，引水室下面的導水室內(nèi)裝有環(huán)形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導葉，經(jīng)導葉改變方向后以無撞擊進口方式進入其下部的渦輪室，渦輪室內(nèi)裝有沖動型渦輪，水流經(jīng)渦輪作功后由尾水管的出水口排出，引水室、導水室、渦輪室均為同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，渦輪主軸經(jīng)渦輪室上部的密封穿過引水室裝在上部的組合軸承內(nèi)，渦輪主軸與風機的風機軸直連，本實用新型結構獨特，效率高，尺寸小，振動輕，更適合在工業(yè)冷卻塔上安裝，主要用于替代原風機驅(qū)動電動機，以達到節(jié)能、安全和減少維護的目的。
文檔編號F03B11/00GK201502476SQ20092009050
公開日2010年6月9日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權日2009年5月31日
發(fā)明者龐輝春, 陳德新 申請人:河南新飛紀元科技有限公司