[发明专利]一种高效耐用的冷却塔专用水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却塔水轮机，更具体地说，涉及一种高效耐用的冷却塔专用水轮机。

背景技术

冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其冷却是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行。

为了提高水与空气的换热效率，在冷却塔内需要设置风机。传统的冷却塔采用电动机驱动风机抽风，而电动机需要消耗大量电能，不利于节能和环保，电动机运行时还会产生较大的噪音并伴有振动，存在一定的安全隐患。冷却塔循环水系统中必须存在一定的富余能量，大概20％～25％，而现有的冷却塔水轮机正是将这些“富余能量”转换为高效的机械能，驱动风机旋转，从而100％取代了冷却塔传统风机电机，达到了节能环保的目的。

目前，已经有许多应用于工业冷却塔的专用水轮机技术，但这些水轮机中的很大一部分还是模仿大型水力发电水轮机，仅是通过一定比例缩放即应用于冷却塔中，这样的水轮机往往效率不高，并且使用寿命也不长，所采用的水轮机叶轮结构又较为复杂，加工难度较大。针对这些问题，也有一些新型的改进型冷却塔水轮机出现，一定程度上而言，这些改进型冷却塔水轮机确实起到了提高性能的作用，但在能量利用率和使用寿命上依然没有达到理想的效果，分析原因主要有以下几点：

(1)水轮机的叶轮设计不合理，有部分水流会对叶轮造成一定冲击，导致水流能量利用率不高，并且容易造成水轮机冲击震动，长此以往容易造成水轮机密封失效，造成水轮机损坏；并且现有的水轮机叶轮较为笨重，启动速度慢，转速低；

(2)水轮机的进出水设计不合理，水轮机的进水口大部分设计为叶轮的切向进水，这样有助于驱动叶轮旋转，降低对叶轮的冲击，但进水压力无法得到进一步提升，从而造成能量利用率降低；而由于出水口的设计不合理而造成水轮机内出水速度较低，使水轮机内形成干扰水流，阻碍叶轮转动，使部分水流能量在水轮机内被消耗掉。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有冷却塔水轮机存在的上述不足，提供一种高效耐用的冷却塔专用水轮机，采用本发明的技术方案，利用合理的进出水口布置以及叶轮的结构优化，使水轮机的进水能量有效作用于叶轮的旋转叶片上，并且通过增压变径流道进一步提高进水压力，降低对叶轮的负面冲击，从而更加高效地驱动叶轮旋转，并且利用叶轮的集水环及集水口设计，使进入水轮机的水经过叶轮的叶片后快速向中间旋转集中，并通过集水口快速排出，充分利用了进水能量，并减少了能量的内部消耗，大幅提高了水轮机的工作效率及使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种高效耐用的冷却塔专用水轮机，包括壳体、叶轮、转轴和轴承箱，所述的叶轮通过转轴安装于壳体内，所述的转轴穿过固定在壳体上的轴承箱，且转轴与壳体之间设有轴封装置，所述的壳体的侧壁上设有一个与叶轮位置相对的进水口和两个对置的且位于叶轮下方的出水口，所述的进水口包括扇形管和大口径进水管，所述的扇形管的宽端沿壳体的直径方向固定在壳体上，且扇形管内设有一沿叶轮切向方向尺寸逐渐减小的增压变径流道，所述的扇形管的窄端与大口径进水管相固连；所述的叶轮包括轮盘、沿同一旋转方向垂直固定于轮盘上并由轮盘中心向外辐射的若干叶片和固定在叶片外周上的集水环，所述的集水环与轮盘相平行，且叶片位于集水环与轮盘之间，集水环的中间形成集水口，所述的增压变径流道的截面形状为矩形，且增压变径流道的高度与叶轮的高度一致，并沿叶轮的外圆切向正对叶轮的叶片。

更进一步地，所述的壳体内还设有一位于叶轮下方的布水腔，所述的出水口与布水腔相连通。

更进一步地，所述的叶轮的叶片为平板结构或弧形板结构。

更进一步地，所述的叶轮的轮盘与壳体的上壁、以及叶轮的外周与壳体的侧壁之间留有微小的转动间隙。

更进一步地，所述的进水口的进水方向与出水口的出水方向相垂直，且出水口包括固定在壳体侧壁上的圆形出水管和连接在出水管上的出水法兰。

更进一步地，所述的大口径进水管上还设有进水法兰。

更进一步地，所述的轴承箱与壳体之间还设有用于将轴承箱与壳体相分离的隔离架，该隔离架将轴承箱架空在壳体上。

更进一步地，所述的壳体、叶轮、隔离架和轴承箱的箱体的材质均采用304不锈钢。

3.有益效果