[发明专利]水动节能型冷却塔直联低速小型混流式水轮机用转轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却塔，尤其是一种冷却塔驱动用水轮机的转轮，具体地说是一种不带减速箱，通过合理设计水轮机转轮使水轮机的输出转速为风机转速额定值从而省去传统反击式水轮机使用的减速箱的水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机用转轮。 

背景技术

众所周知，为了实现节能的目的，现有的空调冷却塔已开始使用水轮机对冷却风扇进行驱动，它充分利用了冷却塔循环水流的能量将其转化为水轮机的驱动力，通过水轮机将水能转变成旋转机械能用于驱动冷却风扇，省去了传统的大功率冷却电机，节能效果十分显著。 

现在我国的工业空调冷却塔循环水富裕水头一般在4m～15m之间，布水管处需要0.5m～1m的压力水头，因此用于回收这部分循环水富裕水头的水轮机工作在有背压的环境，而冷却塔风机转速较低，为了做到与冷却塔风扇直联，必须选用低速混流式水轮机，而目前在我国水轮机型谱中，能满足这种工作环境的与冷却风机直联的低速混流式水轮机还没有，需采用将一般混流式水轮机通过一个减速器与冷却塔风机相联的驱动模式，由于减速箱的工作条件较差，不仅噪音大、寿命短，而且也相应地提高了制造成本。因此设计出这种满足这种工作环境的低单位转速与冷却塔风机直联的混流式水轮机，有着重大的现实意义。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的冷却塔水轮机的输出轴需要通过减速箱才能驱动风叶的而造成噪音大、易发生故障及制造成本高的问题，设计一种应用于水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机转轮，从而为最终省去齿轮减速传动机构奠定基础。 

本发明的技术方案是： 

一种应用于水动节能型冷却塔直联低速小型混流式水轮机转轮，它包括上冠1、下环3及安装在所述上冠1和下环3之间的曲面叶片2，所述曲面叶片2的一端为进水边4，该进水边4是转轮的高压侧，也是水流的径向流入侧，所述曲面叶片2的另一端为出水边5，该出水边是转轮的低压侧，也是水流的轴向流出侧；出水边5与下环3的连接点为A，叶片出水边5与上冠1的连接点为B，其特征是所述叶片2的进水边4的高度h与进水边4所对应处的直径D1的比值为0.18～0.22，叶片2的总高度H与直径D1的比值为0.35～0.42，出水边5与下环3交点A处所对应的直径D2与直径D1的比值为0.4～0.6，出水边5与上冠交点B处所对应的直径D3与直径D1的比值为0.3～0.45，上冠1上的泄水圆台处的直径D4与直径D1的比值为0.1～0.2，所述直径D1与冷却风叶的转速的关系为 其中n11为常数，称为单位转速，其取值范围为28-42，n为冷却风叶的额定转速，H为进塔水压(以水柱为单位：m)。 

所述的曲面叶片2数量为16～20片，叶片翼形最小厚度与最大厚度之比为0.28～0.34。 

本发明的有益效果： 

本发明为冷却塔用水轮机最终省去减速箱奠定了基础，利用本发明设计的转轮完全能满足使用要求，经试验证明，安装了本发明转轮的水轮机，其输出转速完全能满足使用要求，且转速的脉动范围较小。 

本发明结构简单，安装和使用均十分方便。 

本发明针对冷却塔用水轮机的特点，创造性地将单位转速n11从实际应用传统反击式水轮机的不小于80降至28-42之间，同时根据该单位转速确定了影响水轮机效率的关键元件的导叶的曲线方程，经过大量的计算与实验给出了转轮尺寸与叶片进水边尺寸D1之间的关系，同时给出了D1与冷却风扇转速之间的关系，为合理设计转轮提供了快捷方便的途径。 

经过实验证实，只有当单位转速介于28-42之间时确定的叶片进水边尺寸D1确定的转轮的尺寸才能使水轮机的整体效率维持在86％左右，大于42 或小于28时，其效率呈直线急剧下降。 

附图说明

图1为本发明的转轮的立体结构示意图。 

图2为本发明转轮各部分尺寸示意图。 

图3为本发明曲面叶片的立体结构示意图。 

图4为本发明曲面叶片的三视投影图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 

如图2所示。