CN101957156B - 无中空陀螺式旋转溅水碟 - Google Patents

Abstract

无中空陀螺式旋转溅水碟，它涉及一种用于冷却塔内的喷溅装置，以解决现有喷溅装置存在溅水中空、伞状水膜、打散的水滴珠大及喷溅装置使用寿命短的问题。进水管装在支架内，至少三个内筋沿支架的圆周均匀分布，且内筋的上端与支架的下端连接，内筋的下端与分水器连接，至少三个外筋沿支架的外壁圆周均匀分布，且外筋的上端与支架的下端连接，外筋的下端与旋转室的上端面连接，旋转陀螺设有贯通的内腔，旋转陀螺设置在旋转室中，且旋转陀螺的出水端穿过旋转室，数个上叶片均布设置在旋转陀螺的上端，下叶片设置在旋转陀螺的下端，进水管的轴心、分水器的轴心、旋转陀螺的轴心、旋转室的轴心和下叶片的轴心在一条线上。本发明用于冷却塔内喷淋。

Description

无中空陀螺式旋转溅水碟

技术领域

本发明涉及一种用于冷却塔内的喷溅装置。

背景技术

冷却塔广泛的应用于火力发电、石油、化工、钢铁、轻纺和制冷等领域。其作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。湿式冷却塔是目前应用最为广泛的一种冷却塔。其工作原理是，挟带废热的冷却水通过布水系统(管式或槽式)分配到喷溅装置，喷溅装置将水打散变为小水滴，均匀的洒在淋水填料上，使其与空气充分接触，实现换热的目的；其中的喷溅装置的性能对换热效果有着较大的影响，理想的喷溅装置喷溅出的水滴应均匀、细小、无中空、无伞状水膜，这样不仅可以保证水在填料顶面上分布均匀，而且通风阻力小，与空气接触面积大、充分发挥配水过程中的热交换效率。同时，喷溅装置应结实耐用，使用寿命长。现在大型火电机组大修周期都在4-6年，水塔的大修一般也只能随机组进行，因此，喷溅装置不应在机组大修周期内出现大量的损坏，其平均使用寿命应在5年以上。

目前国内常用的喷溅装置主要有重力溅散型、反射型、旋喷型、旋转型。上述喷溅装置均无法完全实现上述要求，且存在以下不足：

(1)、重力溅散型：水流出喷嘴后在重力和出口压力作用下冲击下方的溅散盘，使水溅成水滴，故称重力溅散型。这种喷嘴形成的水滴粗大，还会形成伞型水膜(水滴溅散不充分便形成水膜，会增加通风阻力)，在溅水盘下方有无水的中空区，导致单个喷嘴的水量分布和水滴状态不佳。

(2)、反射型：反射型喷嘴下方有上、下重叠的两层溅散盘，水向下冲击下层溅散盘后，上溅到上层溅散盘——反射盘。这种喷溅装置溅散盘周围仍有伞状水膜存在，喷嘴下方仍有无水的溅水“中空”区域存在。

(3)、旋喷型：水流在喷头的蜗型壳体中旋转，在喷嘴出口形成伞状旋转水膜冲击下方溅散齿环，水膜溅散成水滴。这种喷溅装置需要合理布水，弥补“中空”，旋喷型喷溅装置在喷头内部消耗了较多的工作水头，所以流量系数较小。

(4)、旋转式：代表性产品如专利号为01240876.X(旋转式混合换热喷嘴)和专利号为200920302958.0(离心式高效喷溅装置)。在出水喷嘴正下方装一分水碟，在分水碟上装有一个带有若干小叶片的旋转盘，在分水碟与旋转盘之间装有轴承或滑道。水从喷嘴出来后经分水盘转向，冲击小叶片带动旋转盘旋转，小叶片再将水打成水滴，均匀的撒向填料；其喷溅性能较好，但碟的中间仍存在中空，同时，由于轴承和滑道存在滑动或滚动摩擦，并长期在潮湿的环境下工作，轴承和滑道容易损坏，损坏后将会失去旋转能力，喷溅效果恶化，使用寿命低。

发明内容

本发明的目的是为解决现有喷溅装置存在溅水中空、伞状水膜、打散的水滴珠大及喷溅装置使用寿命短的问题，提供一种无中空陀螺式旋转溅水碟。

本发明包括进水管、支架、分水器、旋转陀螺、旋转室、下叶片、至少三个内筋、至少三个外筋和数个上叶片，进水管安装在支架内，至少三个内筋沿支架的圆周均匀分布，且每个内筋的上端与支架的下端连接，每个内筋的下端与分水器连接，分水器的轴心与进水管的轴心正对，旋转室为碗状，且旋转室的下端面上设有与旋转室的内腔相通的中心孔，至少三个外筋沿支架的外壁圆周均匀分布，且外筋的上端与支架的下端连接，外筋的下端与旋转室的上端面连接，旋转陀螺设有贯通的内腔，旋转陀螺设置在旋转室中，且旋转陀螺的出水端穿过旋转室的下碗口外露在旋转室外面，分水器与旋转陀螺、旋转陀螺与旋转室之间存在一定的间隙，数个上叶片均布设置在旋转陀螺的上端，下叶片设置在旋转陀螺的下端，进水管的轴心、旋转陀螺的轴心、旋转室的轴心和下叶片的轴心在一条线上。

本发明的有益效果是：一、由于本发明是靠水的浮力支撑旋转陀螺，阻力很小，陀螺旋转速度快，可将水滴打的更细密；当旋转陀螺旋转时水被溅开；从旋转室和旋转陀螺结合缝处流出的水，沿旋转陀螺外壁流向旋转陀螺下叶片，在下叶片作用下，水被打散。这两部分水弥补了其它水碟存在的“中空”现象。又由于本发明的旋转部件旋转陀螺靠水的浮力支撑旋转，无轴承、滑道等固体部件接触，不存在磨损问题，因此，本发明的寿命比轴承或滑道支撑形式的旋转喷溅装置大幅度增加。二、本发明的溅水碟溅出的水即呈水滴状，并呈立体溅出，水与空气接触面积大，对空气流通阻力小，大部分水滴溅出时呈水平或向上运动，水滴行程长，下落起始速度为零或负值(相对于水碟水平出口)，溅落时间长，与空气换热充分，换热效率高，从换热性能上满足了冷却塔对喷溅装置的理想要求。三、在同等情况下，用本发明进行配水计算要比其他有中空现象的溅水设备容易，减少工程师的计算工作量，节约劳动力，同时，由于可以调整其喷溅半径，相比其他产品，所需数量要少，安装和调试要相应的简单很多。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图(半剖视图)，图2是图1的俯视图，图3是上叶片5、旋转陀螺7和下叶片9连接关系主视图，图4是图3的俯视图，图5是分水器4的结构主视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式包括进水管1、支架2、分水器4、旋转陀螺7、旋转室8、下叶片9、至少三个内筋3、至少三个外筋6和数个上叶片5，进水管1安装在支架2内，至少三个内筋3沿支架2的圆周均匀分布，且每个内筋3的上端与支架2的下端连接，每个内筋3的下端与分水器4连接，分水器4的轴心与进水管1的轴心正对，旋转室8为碗状，且旋转室8的下端面上设有与旋转室8的内腔相通的中心孔，至少三个外筋6沿支架2的外壁圆周均匀分布，且外筋6的上端与支架2的下端连接，外筋6的下端与旋转室8的上端面连接，旋转陀螺7设有贯通的内腔，旋转陀螺7设置在旋转室8中，且旋转陀螺7的出水端穿过旋转室8的下碗口外露在旋转室8外面，数个上叶片5均布设置在旋转陀螺7的上端，每个上叶片5与旋转陀螺7固接，下叶片9设置在旋转陀螺7的下端，进水管1的轴心、旋转陀螺7的轴心、旋转室8的轴心和下叶片9的轴心在一条线上。旋转陀螺7的上、下端均为开口使得进入的水能顺畅流出。水在冲击上叶片5时，进入单个叶片前面的水流会对叶片产生一个冲力，使其产生旋转的动力，在其旋转时叶片又会对叶片后边出口的水产生一个冲击和切断的作用，从而将单个叶片前部水的动量传递给单个叶片后部的水流，并使水流被切断成水滴高速溅出，水的能量在整个溅水过程中充分的传递给溅出的水滴，能量损失小。在旋转陀螺7上的下叶片9的作用下，水流被均匀的、呈立体形状的溅向四周。旋转陀螺7在旋转过程中自动聚中，使旋转陀螺7的轴心与进水管1、分水器4、旋转室8对中。由于旋转陀螺7在周向是旋转运动，在纵向存在一个往复运动，各处溅出的水滴轨迹会在一定范围内波动，淋水会更均匀；水在上叶片5的作用下，会沿溅水碟周向呈立体方式以水滴形态溅出，这样即避免了产生伞形水膜，还增加了水滴在布水区域的停留时间，增强了换热效果。旋转室8具有自动排污功能，如水中杂质进入旋转室8，旋转陀螺7会自动上浮，增加出水间隙，排出杂质。旋转陀螺7可以根据进入旋转室8的水量自动调节流出水量，并在旋转过程中，受旋转力的作用会自动与各部件同心(即自动聚中)。合理的设计分水器4与旋转陀螺7、旋转陀螺7与旋转室8之间的间隙，会使旋转室8流出的水溅水密度与从上部溅出的水的密度相近。

具体实施方式二：结合图5说明本实施方式，本实施方式的分水器4的上部为中间带尖的内凹弧面体，分水器4的下部为圆盘形。分水器4的上部的内凹弧面将水沿分水器4周向均匀的分配。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式的上叶片5与旋转陀螺7的径向夹角α为40°～50°。由于水在冲击上叶片5时，进入单个叶片前面的水流会对叶片产生一个冲力，使其产生旋转的动力，在其旋转时叶片又会对叶片后边出口的水产生一个冲击和切断的作用，从而将单个叶片前部水的动量传递给单个叶片后部的水流，并使水流被切断成水滴高速溅出，水的能量在整个溅水过程中充分的传递给溅出的水滴，能量损失小。上叶片5与旋转陀螺7的径向夹角α在上述范围内，才能保证水流被切断成水滴高速溅出，水的能量在整个溅水过程中充分的传递给溅出的水滴。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的上叶片5的数量为30个～50个。上叶片5的数量在上述范围内，使得溅水密度大、淋水均匀。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

本实用新型的工作过程：参见图1，水由进水管1进入分水器4，分水器4将水沿分水器4周向均匀的分配，并将水的流向改变到正对上叶片5的方向，从分水器4流出的水打至上叶片5上，并推动上叶片5旋转，上叶片5旋转时将水打成水滴，均匀的溅出；由于分水器4与旋转陀螺7、旋转陀螺7与旋转室8之间存在一定的间隙，上叶片5在水的冲击下带动旋转陀螺7旋转，水在冲击上叶片5的同时，在内筋3、外筋6和旋转室8边沿的作用下，会有一部分水进入旋转陀螺7内部和旋转室8内部，进入旋转陀螺7内部的水在旋转陀螺7下部出水端流出，在陀螺旋转时水被溅开；由于旋转陀螺7与旋转室8的底部有一环向接触面，水会很快充满旋转室8中，在旋转室8中水的浮力作用下，旋转陀螺7迅速上浮，使旋转陀螺7脱离与旋转室8的接触面，并完全浮在水上，上叶片5在水的冲击下带动旋转陀螺7在旋转室8中高速旋转；当旋转陀螺7上浮时，旋转陀螺7与旋转室8之间的间隙会增大，使得旋转室8中的水通过旋转室8与旋转陀螺7之间的缝隙流出，旋转室8中水位下降，旋转陀螺7下沉；当旋转陀螺7下沉时，又会减少旋转陀螺7与旋转室8之间的间隙，使旋转室8流出的水量减少，旋转陀螺7上浮，这样，就使旋转陀螺7在旋转室8中始终浮在水上旋转，并产生一个上下的往复运动。进入旋转陀螺7内部的水在旋转陀螺7下部出水端流出，当旋转陀螺7旋转时水被溅开；从旋转室8和旋转陀螺7结合缝处流出的水，沿旋转陀螺7外壁流向下叶片9，在下叶片9作用下，水被打散。这两部分水弥补了其它水碟存在的“中空”现象，解决了现有水碟存在溅水中空的问题。根据模型试验结果，旋转陀螺旋转速度可达200转/分钟以上。

Claims (4)

1.一种无中空陀螺式旋转溅水碟，所述溅水碟包括进水管(1)和支架(2)，其特征在于：所述溅水碟还包括分水器(4)、旋转陀螺(7)、旋转室(8)、下叶片(9)、至少三个内筋(3)、至少三个外筋(6)和数个上叶片(5)，进水管(1)安装在支架(2)内，至少三个内筋(3)沿支架(2)的圆周均匀分布，且每个内筋(3)的上端与支架(2)的下端连接，每个内筋(3)的下端与分水器(4)连接，分水器(4)的轴心与进水管(1)的轴心正对，旋转室(8)为碗状，且旋转室(8)的下端面上设有与旋转室(8)的内腔相通的中心孔，至少三个外筋(6)沿支架(2)的外壁圆周均匀分布，且外筋(6)的上端与支架(2)的下端连接，外筋(6)的下端与旋转室(8)的上端面连接，旋转陀螺(7)设有贯通的内腔，旋转陀螺(7)设置在旋转室(8)中，且旋转陀螺(7)的出水端穿过旋转室(8)的下碗口外露在旋转室(8)外面，分水器(4)与旋转陀螺(7)、旋转陀螺(7)与旋转室(8)之间存在一定的间隙，数个上叶片(5)均布设置在旋转陀螺(7)的上端，下叶片(9)设置在旋转陀螺(7)的下端，进水管(1)的轴心、旋转陀螺(7)的轴心、旋转室(8)的轴心和下叶片(9)的轴心在一条线上。

2.根据权利要求1所述无中空陀螺式旋转溅水碟，其特征在于：所述分水器(4)的上部为中间带尖的内凹弧面体，分水器(4)的下部为圆盘形。

3.根据权利要求1或2所述无中空陀螺式旋转溅水碟，其特征在于：所述上叶片(5)与旋转陀螺(7)的径向夹角(α)为40°～50°。

4.根据权利要求3所述无中空陀螺式旋转溅水碟，其特征在于：所述上叶片(5)的数量为30个～50个。

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