[發明專利]應用于水動節能冷卻塔的直聯低速小型混流式水輪機

有效

• 申請號: 200910027310.1
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101560940A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 顧星康
• 申請（專利權）人: 南京星飛冷卻設備有限公司
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B1/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤;瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種冷卻塔，尤其是一種驅動冷卻塔冷卻風扇的水輪機，具體地說是一種不帶減速箱，通過合理設計各部分尺寸尤其是進水座環和轉輪的關鍵參數使水輪機的輸出轉速為風機轉速額定值從而省去傳統反擊式水輪機使用的減速箱的應用于水動節能冷卻塔的直聯低速小型混流式水輪機。

背景技術

眾所周知，空調冷卻塔尤其是工業空調冷卻塔，在設計時冷卻循環水都留有足夠多的富裕能量，為了實現節能的目的，使用水輪機回收這部分富裕能量，將其轉化為水輪機的旋轉機械能用于驅動冷卻風扇，省去了傳統的大功率冷卻電機，節能效果十分顯著。

現在我國的工業空調冷卻塔循環水富裕水頭一般在4m～15m之間，布水管處需要0.5m～1m的壓力水頭，因此用于回收這部分循環水富裕水頭的水輪機工作在有背壓的環境，而冷卻塔風機轉速較低，為了做到與冷卻塔風扇直聯，必須選用低速混流式水輪機，而目前在我國水輪機型譜中，能滿足這種工作環境的與冷卻風機直聯的低速混流式水輪機還沒有，需采用將一般混流式水輪機通過一個減速器與冷卻塔風機相聯的驅動模式，由于減速箱的工作條件較差，不僅噪音大、壽命短，而且也相應地提高了制造成本。因此研制出這種滿足這種工作環境的低單位轉速與冷卻塔風機直聯的混流式水輪機，有著重大的現實意義。

申請人通過大量計算分析和實驗認為，只要合理地對水輪機各部分的尺寸進行設計就可將水輪機的輸出轉速控制在希望的范圍之內。

發明內容

本發明的目的是針對帶有減速箱的冷卻塔用水輪機存在的噪音大、故障率高，制造和維護成本高的問題，設計一種效率高、尺寸小的可廣泛應用于水動節能冷卻塔的直聯低速小型混流式水輪機，從而使冷卻塔用水輪機徹底與齒輪減速箱告別。

本發明的技術方案是：

一種應用于水動節能冷卻塔的直聯低速小型混流式水輪機，它包括：

一個進水的蝸殼1；

一個環形布置有單列導葉的座環2；

一個由下環3、曲面葉片4、上冠5組成的低轉速混流式水輪機轉輪12；

一個直錐型出水管9以及一個側出水箱10；

所述座環2安裝在蝸殼1的內側，座環2中的導葉之間的進水口與蝸殼1的出水通道相通，蝸殼1的進水口與冷卻塔循環水管的出水口相通，座環2中的導葉之間的出水口與轉輪中間的曲面葉片4之間形成的進水口相通，曲面葉片4之間形成的出水口與直錐型出水管9的進水口相通，直錐型出水管9的出水口與側出水箱10的進水口相通，側出水箱10的出水口與冷卻塔循環水管的進水口相通，其特征是所述的轉輪12上安裝有軸承座6，軸承座6中安裝有軸7，軸7上直接安裝有冷卻風扇葉片；單位轉速的值為28-42，式中n為冷卻風扇葉片的額定轉速，D1為轉輪12進水口直徑，H為進塔水壓。

所述的轉輪流道部分高度H1與轉輪12的進水口直徑之間的關系為：H1/D1＝0.35～0.42，轉輪12的出水口直徑D2與進水口直徑D1的比值D₂/D₁＝0.4～0.6，轉輪12的上冠面與下環面均為曲面，其中形成上冠面的母線平均曲率為1.6rad/m～1.7rad/m，形成下環面的母線平均曲率為4.8rad/m～4.9rad/m；轉輪12中的曲面葉片4的數量為16～20，曲面葉片翼形最小厚度與最大厚度之比為0.28～0.34。

所述的座環2中的導葉成單列布置，它既起導流作用又起支撐作用，導葉的內圓直徑D4、外圓直徑D3與轉輪12進水口直徑D3之比D₄/D₁、D₃/D₁的比例分別為1～1.1與1.15～1.25，導葉的數量為15～19，導葉采用負曲率翼形。

所述的直錐型出水管9的高度H2為轉輪12進水口直徑D1的0.2～0.5倍，直錐型出水管9出口直徑D5為轉輪12進水口直徑D1的0.45～0.75倍。

所述的側出水箱10的高度H3為轉輪12進水口直徑D1的0.2～0.4倍，側出水箱10共設置有4個出水口，每個出水口寬度B為轉輪12進水口直徑D1的0.4～0.6倍。

所述的水輪機的左右方向最大尺寸L1為轉輪12進水口直徑D1的1.8～2.0倍，其前后方向最大尺寸L2為轉輪12進水口直徑D1的1.7～1.9倍。