專利名稱：冷卻塔風(fēng)機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水動力風(fēng)機冷卻塔，特別是一種專用于工業(yè)冷卻塔節(jié)能技術(shù)改 造或與節(jié)能型新型冷卻塔配套的冷卻塔風(fēng)機專用筒形沖動式水力驅(qū)動^。
二背景技術(shù)：
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(fēng)機，可以替代原風(fēng)機驅(qū)動電動機。達(dá)到節(jié) 能與少維護的目的。
目前，應(yīng)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丄作條件與冷卻塔風(fēng)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(dāng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機水力驅(qū)動裝置的缺陷，研究出一種轉(zhuǎn)速合適、結(jié)構(gòu)緊湊、尺 寸較小的新型冷卻塔風(fēng)機水力驅(qū)動裝置。
三
發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供種冷卻塔風(fēng)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(shù)方案是，包括，引水室、導(dǎo)水室、渦輪和主軸， 引水室下面的導(dǎo)水室內(nèi)裝有環(huán)形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導(dǎo)葉，經(jīng)導(dǎo) 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(dǎo)水室、渦輪室均為 同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，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，渦輪主軸與風(fēng)機的風(fēng)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(dǎo)水室，水流經(jīng)過導(dǎo)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(fēng)機轉(zhuǎn)動。這種水力驅(qū)動器為圓筒狀結(jié)構(gòu)，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(dǎo)葉， 經(jīng)導(dǎo)葉改變方向后進入其下部的沖動型渦輪，從導(dǎo)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(dǎo)水室、渦繞均為同 -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(fēng)機軸直連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)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)。本發(fā)明的筒形水力驅(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(shè)計，使渦輪不僅具有沖擊式水輪機的特點，也具冇反 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(fēng)機轉(zhuǎn)速有很好 的匹配性，適應(yīng)驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機的功率與轉(zhuǎn)速要求。與現(xiàn)有應(yīng)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(fēng)機驅(qū)動電動機，以達(dá)到節(jié)能、安全和減少維護的目的。本發(fā)明也 可應(yīng)用于小型水電站。
四

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面主視圖
l一引水室； 2—導(dǎo)水室； 3—蝸輪；4一渦輪室與尾水管;
5—主軸； 6—軸承； 7—密封；8—風(fēng)機；9一出水口；
10—尾水管
圖2為環(huán)形導(dǎo)水室的透視圖
2—導(dǎo)水室以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細(xì)說明。
由圖l、 2所示，本發(fā)明包括有引水室、導(dǎo)水室、渦輪和主軸，引水室l下 面的導(dǎo)水室2內(nèi)裝有環(huán)形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導(dǎo)葉，經(jīng)導(dǎo)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(dǎo)水室、渦輪室均為 同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，蝸輪室上部穿過引水室經(jīng)密封7在渦輪主 軸5上裝有組合軸承6，渦輪主軸與風(fēng)機8的風(fēng)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，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(dǎo)水室2為軸向式，位于引 水室下部，8 12個導(dǎo)葉均勻布置在圓環(huán)狀的導(dǎo)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，起著導(dǎo)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100° 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(gòu)成一體結(jié)構(gòu)，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(dǎo)水室及其環(huán)形軸向?qū)~、渦輪3和渦輪室及尾水管構(gòu)成過流系 統(tǒng)；渦輪3、主軸5、密封7和組合軸承6構(gòu)成能量傳遞系統(tǒng)。
本發(fā)明的積極貢獻在于
1、 水力驅(qū)動器新的工作原理
現(xiàn)有的冷卻塔風(fēng)機水力驅(qū)動器均按照發(fā)電用水輪機的理論設(shè)計，或沖擊式 (雙擊式)，或反擊式(混流式)，但本發(fā)明采用汽輪機的沖動式渦輪理論進行 設(shè)計，人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(jié)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(guān)鍵技術(shù)，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(fēng)機相 匹配的原因。
2、 采用筒形的獨特結(jié)構(gòu)
本發(fā)明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(dǎo)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(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小。
(2) 環(huán)形導(dǎo)水室2。 設(shè)置一個位于引水室下方的環(huán)形軸向?qū)畽C構(gòu)，進 口角為30° 45°，出口角為22° 30° (度)，這樣可保證流出導(dǎo)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(jié) 構(gòu)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(fēng)機的要求。
考慮到冷卻塔風(fēng)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。
本發(fā)明的有益效果是使用本發(fā)明技術(shù)對傳統(tǒng)的冷卻塔進行技術(shù)改造，替代 原驅(qū)動電動機及傳動機構(gòu)，可以達(dá)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H前使用的雙擊式、混流式冷卻塔專用水輪機相比，本發(fā)明的筒形沖動 式水力驅(qū)動器從工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)用前景的一項技術(shù)，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(quán)利要求
1、一種冷卻塔風(fēng)機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，包括有引水室、導(dǎo)水室、渦輪和主軸，其特征在于，引水室(1)下面的導(dǎo)水室(2)內(nèi)裝有環(huán)形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導(dǎo)葉，經(jīng)導(dǎo)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(dǎo)水室、渦輪室均為同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，蝸輪室上部穿過引水室經(jīng)密封(7)在渦輪主軸(5)上裝有組合軸承(6)，渦輪主軸與風(fēng)機(8)的風(fēng)機軸直連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)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(O為圓環(huán)形，矩形斷面，沿圓周方向等寬等高
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)機專用筒形沖動式水力驅(qū)動器，其特征 在于，所說的導(dǎo)水室(2)為軸向式，位于引水室下部，8 12個導(dǎo)葉均勻布置在 圓環(huán)狀的導(dǎo)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(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)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(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)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(gòu)成一體結(jié)構(gòu)，尾水管呈收縮狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)機專/B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(quán)利要求1所述的冷卻塔風(fēng)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(dǎo)水室及其環(huán)形軸向?qū)~、渦輪(3)和渦輪室及尾水管 構(gòu)成過流系統(tǒng)；渦輪(3)、主軸(5)、密封(7)和組合軸承(6)構(gòu)成能量傳 遞系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及冷卻塔風(fēng)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(shù)方案是，包括有引水室、導(dǎo)水室、渦輪和主軸，引水室下面的導(dǎo)水室內(nèi)裝有環(huán)形軸向?qū)~，水流由引水室直接進入導(dǎo)葉，經(jīng)導(dǎo)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(dǎo)水室、渦輪室均為同一直徑，自上而下排列成圓筒狀，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，渦輪主軸與風(fēng)機的風(fēng)機軸直連，本發(fā)明結(jié)構(gòu)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(fēng)機驅(qū)動電動機，以達(dá)到節(jié)能、安全和減少維護的目的。
文檔編號F04D25/02GK101586573SQ20091006505
公開日2009年11月25日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)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(jì)元科技有限公司