[发明专利]冷却塔风机专用有压斜击式水轮机

说明书

一、技术领域

本发明涉及水轮机，特别是一种专用于工业冷却塔节能技术改造或与节能 型新型冷却塔配套的冷却塔风机专用有压斜击式水轮机。

二、背景技术

常用的工业冷却塔节能改造中，利用冷却塔供、配水系统一般留有的压力 余量，用一种专用的水轮机来驱动冷却塔风机，可以替代原风机驱动电动机。 达到节能与少维护的目的。

目前应用于工业冷却塔的专用水轮机，是采用双击式水轮机、混流式水轮 机或轴流式水轮机。这些类型的水轮机的工作条件与冷却塔风机参数不匹配， 都存在一些不足。双击式水轮机本来在无压状态下工作，用到冷却塔的有压系 统后会使水轮机能量转换的效率低下。轴流式水轮机属于高比转速水轮机，而 冷却塔需要低比转速水轮机才能使水轮机转速与风机匹配。混流式水轮机平面 尺寸较大，影响冷却塔气流的通道。传统的斜击式水轮机属于冲击式水轮机， 应用于比较高的水头和比较小的流量条件，靠喷嘴为转轮供水，过流能力低， 尺寸大，需要在无压条件工作，不适合直接在冷却塔系统中应用，因此，其改 进势在必行。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明目的就是提供一种冷却塔风 机专用有压斜击式水轮机，可有效解决水轮机在冷却塔方面应用时能量转换率 低的问题。其解决的技术方案是，用反击式水轮机的理论重新设计水轮机的流 道。有压斜击式水轮机由有压引水室、环形轴向导叶、转轮、尾水管构成过流 系统，转轮发出的功率由主轴传递给冷却塔风机。引水室为矩形断面，沿圆周 方向等宽，沿高度渐变减小(即沿着圆周方向渐缩小矩形断面引水室)，断面面 积与引水室包角成比例(正比)，均匀渐变小，转轮全圆周方向均匀进水，引水 室下面装有环形轴向导叶，水流由引水室直接进入导叶，导叶下面装有置于转 轮室的斜击式转轮，从导叶出来的水流以无撞击进口方式进入斜击式转轮，并 以法向出口状态进入转轮室下部的尾水管，转轮室与尾水管为一体结构。转轮 上部顺序装有主轴密封与推力径向组合轴承。本发明结构新颖独特，与传统的 斜击式水轮机不同，属于反击式水轮机型式，转轮全周进水，转轮在有压系统 中工作，水流轴向进入，轴向流出。因此，过流能力强，尺寸紧凑，工作条件 适合冷却塔供配水系统的剩余压力与流量，并能适应驱动冷却塔风机的功率与 转速要求。水轮机转轮采用斜击式，但流道按照反击式水轮机的理论进行设计， 结构独特，适合在冷却塔的有压水系统工作，其转速与冷却塔参数完全匹配。 而且与现在用于冷却塔的几种水轮机相比，效率高，尺寸小，振动轻，更适合 在工业冷却塔上安装，主要用于替代原风机驱动电动机，以达到节能、安全和 减少维护的目的。也可应用于小型水电站，其过流能力是现有斜击式水轮机的 数倍。

四、附图说明

图1为本发明的结构剖面主视图(图中箭头为水流方向)。

图2为本发明引水室部分立体图(图中箭头为水流方向)。

图3为本发明转轮进出口水流速度呈三角形状态图(图中V₁、V₂为绝对速度， U₁、U₂为圆周速度，W₁、W₂为相对速度，15°为水流夹角)。

图4为本发明在冷却塔的安装使用状态图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1-4所示，本发明包括有引水室、转轮和主轴，引水室1为矩形断面， 沿圆周方向等宽，沿高度渐变减小(即沿着圆周方向渐缩小矩形断面引水室)， 断面面积与引水室包角(圆周角)成比例(正比)，均匀渐变小，转轮全圆周方 向均匀进水，引水室下面装有环形轴向导叶2，水流由引水室直接进入导叶，导 叶下面在主轴7上装有置于转轮室的斜击式转轮3，从导叶出来的水流以无撞击 进口方式进入斜击式转轮3，并以法向出口进入转轮室下部的尾水管4，转轮上 部装置密封5，密封5上部装有组合轴承6。

为了保证使用效果，所说的导叶2沿水流方向呈环形均匀分布在引水室1 下部的环形导水机构上；

所说的转轮室为圆形腔体，尾水管4上口部的直径小于转轮室上部直径， 转轮室下部出水口与尾水管4上口部直径相同，构成一体结构，尾水管呈圆柱 状；导叶2出口角为22.5°(度)，导叶2的数量为转轮叶片数量的1/2；所说 的组合轴承6为推力径向组合轴承。