一種用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪的制作方法
【專利摘要】一種用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，涉及水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機轉輪。本實用新型所述彎曲葉片出水邊與上冠的連接點為A，出水邊與下環(huán)的連接點為B，進水邊的高度h與進水邊的對應直徑D1的比值為0.095～0.105，彎曲葉片的總高度h1與D1的比值為0.218～0.228，A處對應直徑為D2D2與D1的比值為0.255～0.265，B處對應直徑為D3D3與D1的比值為0.505～0.515，A、B兩點之間的直線距離與D1的比值為0.185～0.191。本實用新型實現(xiàn)了結構簡單，加工方便，尺寸小，經(jīng)濟成本低，效率高，充分達到高效節(jié)能的目的。
【專利說明】一種用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水輪機轉輪，具體地說涉及一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機轉輪。
【背景技術】
[0002]水輪機是將水能轉換成旋轉機械能的一種水力原動機。由于對工業(yè)冷卻塔的安全余量、最低條件和環(huán)路中水泵工作參數(shù)等因素的考慮，冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)中的水能往往有富余，就成為剩余能量。冷卻塔用水輪機把剩余能量轉換成繞軸旋轉機械能，從而帶動風機旋轉，取代了風機的驅(qū)動設備電動機。
[0003]由于冷卻塔工作環(huán)境的限制，冷卻塔水輪機與發(fā)電水輪機相比具有其特殊性，因此對該種水輪機的研究具有非常重要的意義。
[0004]對于不同的水頭跟流量，水輪機轉輪形狀也各不相同，現(xiàn)有的冷卻塔水輪機工作水頭較低，轉輪進口高，葉片短，水流趨于軸向流動。但這樣的轉輪要滿足較大出力，就需要較多的葉片數(shù)，不利于水能的回收，其結構變得復雜且轉輪效率不高。同時由于葉片材料特殊，較多的葉片數(shù)會增加經(jīng)濟成本。
[0005]此外，大 部分冷卻塔用水輪機轉輪采用翼型或薄翼型的葉片，這樣能保證單個葉片較大的正背面壓差，但由于材料限制，局部較薄部分抗壓性能較差，且制造需要特殊的數(shù)控機床加工技術，也不利于節(jié)約成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的提供一種結構簡單，加工方便，尺寸小，經(jīng)濟成本低，效率高，充分達到高效節(jié)能目的的用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪。
[0007]一種用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，包括平行布置的上冠、下環(huán)，上冠、下環(huán)之間夾持若干個平行布置的彎曲葉片，所述彎曲葉片的兩端分別為進水邊、出水邊，水流從進水邊徑向流入然后從出水邊軸向流出；所述彎曲葉片呈勺狀；出水邊與上冠的連接點為A，A處對應直徑為D2，出水邊與下環(huán)的連接點為B，B處對應直徑為D3，進水邊的對應直徑為D1，進水邊的高度為h，彎曲葉片的總高度為hl，h與Dl的比值為0.095~
0.105，hi與Dl的比值為0.218~0.228，D2與Dl的比值為0.255~0.265，D3與Dl的比值為0.505~0.511，A、B兩點之間的直線距離與Dl的比值為0.185~0.191。
[0008]本發(fā)明彎曲葉片的進口安放角β I與出口安放角β 2之差為148°~159°之間，所述的進口安放角β?為106°~110°，出口安放角β 2在-42°~-49°之間。
[0009]本發(fā)明彎曲葉片在上冠處的斷面中線長度LI與直徑Dl比值為0.555~0.561，與上冠處交接的兩個彎曲葉片之間的進口處距離L3與直徑Dl比值為0.236~0.242，與上冠處交接的兩個彎曲葉片之間的出口處距離L4與直徑Dl比值為0.060~0.066;上述彎曲葉片在下環(huán)處的斷面中線長度L2與直徑Dl的比值為0.432~0.438，與下環(huán)處交接的兩個彎曲葉片之間的進口處距離L5與直徑Dl比值為0.236~0.242，與下環(huán)處交接的兩個彎曲葉片之間的出口處距離L6與直徑Dl比值為0.118~0.124 ;彎曲葉片在上冠處的斷面中線長度LI與彎曲葉片在下環(huán)處的斷面中線長度L2比值為1.225~1.305。
[0010]本發(fā)明的上冠為曲面，其母線為三段不等的曲率圓弧，曲率半徑R1、R2、R3與Dl的比值分別為1.104~1.108,0.225~0.229,0.232~0.236，所述下環(huán)為曲面，其母線為兩段不等的曲率圓弧，曲率半徑R4、R5與Dl的比值分別為0.385~0.389,0.194~0.198。
[0011]本發(fā)明轉輪單位轉速^nxDl/#為常數(shù)，其范圍在37~57之間，η為風機額定轉速，H為水輪機進出水口壓力差。
[0012]本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0013]1、本發(fā)明的一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機轉輪采用等厚度的長彎曲葉片，結構簡單，從加工制造到安裝都十分方便。
[0014]2、本發(fā)明的一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機轉輪針對冷卻塔水輪機的特點，根據(jù)Dl與冷卻風機轉速的關系，為合理設計轉輪提供了快捷途徑。
[0015]3、經(jīng)試驗驗證，轉輪效率達到96%以上，安裝此設計轉輪的水輪機充分達到高效節(jié)能的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的轉輪整體結構示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的轉輪各部分尺寸示意圖。
[0018]圖3是圖2中虛線X處截面俯視圖。
[0019]圖4是本發(fā)明的轉輪彎曲葉片與上冠交接處截面俯視圖。
[0020]圖5是本發(fā)明的轉輪彎曲葉片與下環(huán)交接處截面俯視圖。
[0021]圖6是本發(fā)明的彎曲葉片立體結構示意圖。
[0022]圖7是本發(fā)明的彎曲葉片主視圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明:
[0024]如圖所示，如圖1所示，本發(fā)明的一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機轉輪，它包括上冠1，下環(huán)2，以及安裝在所述上冠I下環(huán)2之間的數(shù)量為13個的彎曲葉片3，如圖2、圖3所示，彎曲葉片3兩端分別為進水邊4和出水邊5，水流從進水邊4徑向流入又從出水邊5軸向流出；出水邊5與上冠I的連接點為Α，與下環(huán)2的連接點為B，所述彎曲葉片3進水邊4對應直徑為Dl，其特征是進水邊4高h與Dl的比值為00.095~0.105，彎曲葉片3總高hi與Dl比值為0.218~0.228，A處所對應直徑D2與Dl比值為0.255~0.265，B處對應直徑D3與Dl比值為0.501~0.511，A、B兩點的直線距離與Dl的比值為0.185~0.191，葉片在上冠I處的斷面中線長度LI與葉片在下環(huán)2處的斷面中線長度L2比值為1.225~1.305，彎曲度由葉片進口安放角β I與出口安放角β2決定，β?與β 2之差在148°~159°之間，所述的進口安放角β?為106°~110°，出口安放角β 2在-42°~-49°之間，上冠I為曲面，其母線為三段不等的曲率圓弧，曲率半徑Rl、R2、R3與Dl的比值分別為
1.104~1.108,0.225~0.229,0.232~0.236，所述下環(huán)2也為曲面，其母線為兩段不等的曲率圓弧，曲率半徑R4、R5與Dl的比值分別為0.385~0.389,0.194~0.198。[0025]如圖4、圖5所示，上述彎曲葉片3在上冠I處的斷面中線長度LI與直徑Dl比值為0.555?0.561，與上冠I處交接的兩個彎曲葉片3之間的進口處距離L3與直徑Dl比值為0.236?0.242，與上冠I處交接的兩個彎曲葉片3之間的出口處距離L4與直徑Dl比值為0.060?0.066;上述彎曲葉片3在下環(huán)2處的斷面中線長度L2與直徑Dl的比值為
0.432?0.438，與下環(huán)2處交接的兩個彎曲葉片3之間的進口處距離L5與直徑Dl比值為
0.236?0.242，與下環(huán)2處交接的兩個彎曲葉片3之間的出口處距離L6與直徑Dl比值為
0.118?0.124 ;彎曲葉片3在上冠I處的斷面中線長度與彎曲葉片3在下環(huán)2處的斷面中線長度比值為1.225?1.305。
[0026]轉輪單位轉速II11=IlX Dl/>/77為常數(shù)，其范圍在37?57之間，η為風機額定轉速，H為水輪機進出水口壓力差。
[0027]具體實施時，只要確定冷卻塔風機轉速η，根據(jù)使用環(huán)境確定ηη，再由進出水口壓力差H就可得出直徑Dl的值，從而由Dl的值來確定彎曲葉片3，上冠I下環(huán)2及各部分尺寸，即可得出滿足額定轉速要求的轉輪。
[0028]以下是幾個具體算例:
[0029]例1，設單位轉速ηη為37，進出水口壓力差為13m，風機額定轉速為136r/min，算出Dl的值為lm，從而設計出類似圖1形狀的轉輪，安裝實測結果為流量2532t/h，軸功率72.6kw,效率95.9%，符合設計要求。
[0030]例2，設單位轉速nn為41，進出水口壓力差為13.5m，風機額定轉速為127r/min，算出Dl的值為1.2m，從而設計出類似圖1形狀的轉輪，安裝實測結果為流量4088t/h，軸功率124kw，效率96.2%，符合設計要求。
[0031]例3，設單位轉速nn為57，進出水口壓力差為6.6m,風機額定轉速為175r/min，算出Dl的值為0.85m，從而設計出類似圖1形狀的轉輪，安裝實測結果為，流量501t/h，軸功率7kw，效率95.6%，符合設計要求。
【權利要求】
1.一種用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，包括平行布置的上冠(I)、下環(huán)(2)，上冠(I)、下環(huán)(2)之間夾持若干個平行布置的彎曲葉片(3)，所述彎曲葉片(3)的兩端分別為進水邊(4)、出水邊(5),水流從進水邊(4)徑向流入然后從出水邊(5)軸向流出；其特征在于所述彎曲葉片(3)呈勺狀；出水邊(5)與上冠(I)的連接點為A，A處對應直徑為D2，出水邊(5)與下環(huán)(2)的連接點為B，B處對應直徑為D3，進水邊(4)的對應直徑為Dl，進水邊(4)的高度為h，彎曲葉片(3)的總高度為hl，h與Dl的比值為0.095~0.105，hi與Dl的比值為0.218~0.228，D2與Dl的比值為0.255~0.265，D3與Dl的比值為0.501~0.511，A、B兩點之間的直線距離與Dl的比值為0.185~0.191。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，其特征在于上述彎曲葉片(3)為11~15個。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，其特征在于上述彎曲葉片(3)的進口安放角β I與出口安放角β 2之差為148°~159°之間，所述的進口安放角β?為106°~110°，出口安放角β 2在-42°~-49°之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，其特征在于上述彎曲葉片(3)在上冠處的斷面中線長度LI與直徑Dl比值為0.555~0.561，與上冠處交接的兩個彎曲葉片(3)之 間的進口處距離L3與直徑Dl比值為0.236~0.242，與上冠處交接的兩個彎曲葉片(3)之間的出口處距離L4與直徑Dl比值為0.060~0.066;上述彎曲葉片(3)在下環(huán)處的斷面中線長度L2與直徑Dl的比值為0.236~0.242，與下環(huán)處交接的兩個彎曲葉片(3)之間的進口處距離L5與直徑Dl比值為0.236~0.242，與下環(huán)處交接的兩個彎曲葉片(3)之間的出口處距離L6與直徑Dl比值為0.118~0.124;彎曲葉片(3)在上冠(I)處的斷面中線長度LI與彎曲葉片(3)在下環(huán)(2)處的斷面中線長度L2比值為1.225 ~1.305。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，其特征在于上述上冠(I)為曲面，其母線為三段不等的曲率圓弧，曲率半徑Rl、R2、R3與Dl的比值分別為1.104~1.108,0.225~0.229,0.232~0.236，所述下環(huán)(2)為曲面，其母線為兩段不等的曲率圓弧，曲率半徑R4、R5與Dl的比值分別為0.385~0.389,0.194~0.198。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于直驅(qū)冷卻塔風機的徑流式水輪機轉輪，其特征在于上述轉輪單位轉速U11=HXZaZvi"為常數(shù)，其范圍在37~57之間，η為風機額定轉速，H為水輪機進出水口壓力差。
【文檔編號】F03B3/12GK203770009SQ201320641891
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18日
【發(fā)明者】周大慶, 鄭源, 陳洋, 屈波, 張曉石, 張在濱, 柳沖, 丁惠華 申請人:河海大學, 江蘇河海嘉裕節(jié)能科技有限公司