[發(fā)明專利]一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機

無效

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• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103982362A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 周大慶;鄭源;張曉石;屈波;張在濱;柳沖;丁惠華;陳洋
• 申請（專利權）人: 河海大學;江蘇河海嘉裕節(jié)能科技有限公司
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B3/12;F03B3/18;F03B3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

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技術領域

本發(fā)明涉及水輪機的技術領域，具體地說涉及一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機。

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背景技術

水輪機是將水能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能的一種水力原動機。由于工業(yè)冷卻塔循環(huán)管路水壓需要安全余量以及水泵型號選擇偏保守，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(zhuǎn)換成繞軸旋轉(zhuǎn)機械能，從而帶動風機旋轉(zhuǎn)，取代了風機的驅(qū)動設備電動機。?

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。為了提高水輪機的工作效率，其中比較重要的問題是解決水輪機尺寸要適應冷卻塔有限安裝空間，以及與風機功率、?轉(zhuǎn)速匹配等問題。?

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種結(jié)構簡單，加工方便，制造成本低，出力大效率高，適于大規(guī)模推廣的冷卻塔水輪機，高效節(jié)能的水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪。?

為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：?

本發(fā)明的一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機，它包括蝸殼、安裝在蝸殼上內(nèi)部布置有導葉的座環(huán)、轉(zhuǎn)輪以及直錐形尾水管，蝸殼出水口和導葉進水口、導葉出水口和轉(zhuǎn)輪進水口、轉(zhuǎn)輪出水口和尾水管8進水口順次相連通，軸下端向下依次與軸承座、轉(zhuǎn)輪及泄水錐連接，軸上端連接冷卻風機，所述水輪機為比轉(zhuǎn)速小于60m.kW的低比轉(zhuǎn)速水輪機。

本發(fā)明轉(zhuǎn)輪的單位轉(zhuǎn)速?為常數(shù),位于37～57之間，n為風機額定轉(zhuǎn)速，H為水輪機進出水口壓力差，D1為轉(zhuǎn)輪進水口直徑；所述轉(zhuǎn)輪流道部分尺寸關系為h1與D1比值為0.095～0.105，h2與D1比值為0.218～0.228，?D2與D1的比值為0.501～0.511，所述轉(zhuǎn)輪包括上冠、下環(huán)、夾持在上冠和下環(huán)之間的13片彎曲葉片，所述上冠為曲面，其母線為三段不等的曲率圓弧，曲率半徑R1、R2、R3與D1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D1的比值分別為0.385～0.389、0.194～0.198，所述彎曲葉片呈勺狀，彎曲度由葉片進口安放角β1與出口安放角β2決定，β1與β2之差在之間，所述的進口安放角β1為106°～110°，出口安放角β2在-42°～-49°之間，彎曲葉片厚度相等；?

其中h1為轉(zhuǎn)輪的進水口高、D1為轉(zhuǎn)輪的進水口直徑、h2為轉(zhuǎn)輪流道高、D2為轉(zhuǎn)輪的出水口直徑。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：?

本發(fā)明的一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機，通過合理的設計匹配，只需要知道冷卻風機的額定轉(zhuǎn)速n，再根據(jù)使用環(huán)境確定，由進出口壓力差H可得出轉(zhuǎn)輪的進水口直徑D1的值，再根據(jù)轉(zhuǎn)輪的進水口直徑D1的值優(yōu)化確定水輪機各部分最佳尺寸即可得出滿足額定轉(zhuǎn)速、出力要求的水輪機，本發(fā)明針對冷卻塔水輪機的特點，根據(jù)轉(zhuǎn)輪的進水口直徑D1與冷卻風機轉(zhuǎn)速的關系，提供了一種合理設計水輪機的快捷途徑。

本發(fā)明的一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機采用13個長的等厚度彎曲葉片的轉(zhuǎn)輪，結(jié)構簡單，從加工制造到安裝都十分方便，水輪機整體尺寸小，設計工況效率能保持在87%以上，最優(yōu)工況效率能達到91%，充分達到高效節(jié)能的目的。?

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附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構正視圖。?

圖2是本發(fā)明的蝸殼斷面尺寸圖。?

圖3是本發(fā)明的轉(zhuǎn)輪截面圖。?

圖4是本發(fā)明的座環(huán)截面圖。?

圖5是本發(fā)明的導葉三視圖。?

圖6是本發(fā)明的泄水錐示意圖。?

圖7是圖6的俯視圖。?

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具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：?

如圖1-4所示，本發(fā)明的一種水動冷卻塔直驅(qū)徑流式水輪機，它包括它包括蝸殼1、安裝在蝸殼內(nèi)部布置有單列環(huán)形對稱導葉2的上下座環(huán)3、轉(zhuǎn)輪7以及直錐形尾水管8，蝸殼1出水口和導葉2進水口、導葉2出水口和轉(zhuǎn)輪7進水口、轉(zhuǎn)輪7出水口和尾水管8進水口順次相連通，軸10下端向下依次與軸承座9、轉(zhuǎn)輪7以及泄水錐11相連接，軸10上端連接冷卻風機，所述的水輪機轉(zhuǎn)輪為低比轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)輪，比轉(zhuǎn)速小于60m.kW，轉(zhuǎn)輪7單位轉(zhuǎn)速為常數(shù),其范圍在37～57之間，n為風機額定轉(zhuǎn)速，H為水輪機進出水口壓力差，D1為轉(zhuǎn)輪7的進水口直徑。