CN102538502A - 混合动力喷雾推进冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力喷雾推进冷却塔，包括塔体、塔体内竖直设置的中心管以及套设在中心管顶端的喷雾推进器，所述的塔体顶部设有电机和内置风机的风筒；所述的喷雾推进器上方设有与其连接的传动轴，所述的传动轴通过变速器与所述风机的转轴底端连接，所述电机的输出轴通过减速机构和离合装置与所述风机的转轴连接；所述的冷却塔还包括检测传动轴转速的测速机构以及控制离合装置和电机工作的控制机构，所述测速机构的输出端连接控制机构。本发明冷却塔可以始终保持喷雾推进器和风机的转速稳定在某一范围内，降温效果稳定，同时，比全部工况采用电机驱动节约电能消耗，起到节能效果。

Description

混合动力喷雾推进冷却塔

技术领域

本发明涉及一种冷却塔，尤其涉及一种混合动力喷雾推进冷却塔。

背景技术

当前随着全社会对节能减排的深入，各类节能型设备越来越受到重视，作为广泛被使用的冷却塔节能类产品同样被大家所看重。喷雾推进型冷却塔正是充分利用管路中介质(水)的余压为动力，推动风机运转冷却介质，不消耗额外能源，特别适用于一些水质较差或有特殊要求的场合。

目前市场上使用较多的喷雾冷却塔以逆流式结构为主，其工作的主要原理是：需要冷却的热水从设备流出，由于余压的存在，依次通过冷却塔底部进水管、中心管，到达中心管顶部的喷雾推进器，再经过连接在喷雾推进器上的喷雾头喷出。因为喷雾头内部结构流道设计带有旋流和收缩口，经喷雾头喷出的水由于出口的突然扩大，使得喷出的水流呈喇叭状旋转水滴呈很细的雾化状态，向后喷出的水施加反作用力在喷雾头上，使得喷雾头产生力矩，推动喷雾头及与之相连的喷雾推进器绕中心轴旋转，力矩越大转速越快。

喷雾推进器的旋转带动安装在它下部的风叶一起转动，使空气产生向上流动。向上流动的空气与从上落下的水滴进行热交换，热水中的热量传递给空气，排出塔外。释放出热量后被冷却的水落入下部的底盘和集水斗中，经出水管输送到设备中，完成循环周期。由于风叶转动将塔内空气排出，并吸引塔外空气从进风口处横向进入塔内。空气进入塔内后，转向向上流动，与热水发生热交换，吸收热量和水分变成湿热空气。湿热空气除去部分水滴后再排出塔外。

上述冷却塔的主要动力为进塔水的动能，因此水的流量和压力是影响使用的重要的影响因素。如图1所示，当流量大、压头高时，喷雾头喷出的水滴雾化度高、喷溅分布广、分散均匀，同时反作用力大，喷雾推进器受到的力和力矩相应也大，喷雾推进器的旋转速度高。风叶旋转产生的风量(空气流量)也大。此时，空气与水滴之间接触充分，热量交换和质量交换度高，热水被带走的热量越多，冷却效果越好，冷却能力越强。反之，当水量、水压低时，喷雾头喷出的水雾化程度低，分散程度差、分布面小，易成柱状水流落下，反作用力也小，给喷雾头的推力相应的也小。如此，喷雾推进器的旋转速度就低，风叶所产生的风量(空气流量)相应也小，空气与水滴的接触不够多，水、气交换不够充分，冷却效果就差，如果水量小于一定的值，就会无法推动喷雾推进器，就会只有喷水，无风量产生的情况产生。

综上所述，现有的喷雾推进冷却塔的性能受到进塔水量、压头的影响较大，当水量、水压不稳定，波动幅度大时，冷却塔的冷却能力相应地波动起伏，很不稳定，从而严重影响设备的正常使用。所以，此类喷雾推进冷却塔的主要缺陷在于冷却效果不稳定，特别是负荷小、水量较小时，无法满足使用要求。

中国专利201020170802.4公开了一种自动喷雾式冷却塔，由壳体、喷雾冷却器、收水器、电机、风机、管道、支架、进水管和水池构成。该冷却塔的风机设于塔体的顶部，完全由电机驱动，虽然可以解决由于水量不稳定带来的冷却效果不稳定的问题，但是没有利用进水的动能，浪费能源。

发明内容

本发明提供了一种混合动力喷雾推进冷却塔，以解决现有冷却塔受进水量影响较大，冷却效果不稳定的问题，同时具有较好的节能效果。

一种混合动力喷雾推进冷却塔，包括塔体、塔体内竖直设置的中心管以及套设在中心管顶端的喷雾推进器，所述的塔体顶部设有电机和内置风机的风筒；所述的喷雾推进器上方设有与其连接的传动轴，所述的传动轴通过变速器与所述风机的转轴底端连接，所述电机的输出轴通过减速机构和离合装置与所述风机的转轴连接；所述的冷却塔还包括检测传动轴转速的测速机构以及控制离合装置和电机工作的控制机构，所述测速机构的输出端连接控制机构。

所述的喷雾推进器包括与中心管顶端转动配合的转动套以及与转动套外周面固定连接的喷雾头，所述的转动套顶端与传动轴固定连接。

所述的变速器包括壳体、壳体内与传动轴固定连接的内齿轮以及与内齿轮啮合的行星齿轮机构，所述的行星齿轮机构的太阳轮与所述风机的转轴连接。

电机可以采用卧式和立式两种设置方式，具体如下：

所述电机的输出轴与风机的转轴垂直设置，所述的减速机构包括相啮合的锥齿轮和锥齿轴，锥齿轮穿套固定在风机的转轴上，锥齿轴通过离合装置与电机的输出轴连接。

所述电机的输出轴与风机的转轴平行设置，所述的减速机构包括相啮合的大、小齿轮，其中小齿轮与电机的输出轴连接，大齿轮的转轴通过离合装置与风机的转轴连接。

所述的喷雾推进器下方的塔体内周面设有环形的集水槽，所述的集水槽上方设有与其内周沿连接集水网，集水槽底面设有漏水孔，下方设有换热填料。集水网用于收集侧向喷出的水滴，引流至集水槽内，由于自重通过漏水孔流下，与向上流的空气在换热填料(如PP、PVC等)里发生热交换。

所述的塔体顶端设有收水器，用于收集排出热空气中的水分，减少风吹水损失。

所述的集水网向上延伸至收水器。

所述的塔体底部侧壁设有进风口，进风口处安装有百叶板，侧向进风。

所述的塔体底端设有集水盘，集水盘连接出水管，收集热交换后的冷水，并通过出水管回流设备，循环使用。

本发明冷却塔检测传动轴的转速，当其转速低于设定值时，则开启电机，离合装置结合，由电机驱动风机和喷雾推进器转动，当传动轴的转速大于设定值时，离合装置断开，则关闭电机，由进水余压驱动风机和喷雾推进器转动，不消耗电能，达到节能效果，可以始终保持喷雾推进器和风机的转速稳定在某一范围内，降温效果稳定。

附图说明

图1(a)为现有冷却塔进水量与降温之间的关系曲线图；

图1(b)为现有冷却塔进水量与风机转速之间的关系曲线图；

图2为本发明冷却塔的结构示意图；

图3为图2所示冷却塔中卧式离合变速器的结构示意图；

图4为本发明另一种冷却塔的结构示意图；

图5为图4所示冷却塔中立式离合变速器的结构示意图；

图6为本发明冷却塔喷雾推进器的结构示意图；

图7(a)为本发明冷却塔进水量与降温之间的关系曲线图；

图7(b)为本发明冷却塔进水量与风机转速之间的关系曲线图。

具体实施方式

如图2所示，一种混合动力喷雾推进冷却塔，包括塔体1，塔体1中心设有中心管2，塔体1顶端设有风筒3，底端设有底盘4，底盘4下方设有集水盘5，集水盘5连接出水管6，底盘4下方还设有与中心管2连通的进水管7。塔体1外部设有支撑架8和扶梯9，形状大致为筒状，横截面为圆形、方形或多边形等。

塔体1内顶部靠近风筒3处有收水器14，底部侧面开设进风口，进风口处安装有百叶板15。中心管底端套设喷雾推进器16。如图6所示，喷雾推进器16包括转动套12以及若干通过连接管11与转动套12连接的喷雾头17，喷雾头17均匀环绕转动套12设置，连接管11略向上倾斜设置，可以使喷出水滴尽量开散。转动套12与中心管2之间设有轴承13，使它们能够相对转动。

喷雾头17下方的塔体1内周面设有环形的集水槽18，集水槽18上方设有与其内周沿连接的集水网10，集水槽18底面开有漏水孔，下方设有换热填料19。换热填料19可以选用PP、PVC等。集水网10向上延伸至收水器14，且略微向内侧倾斜，可以收集喷向塔壁的水滴，引流至集水槽18内，与空气在换热填料19发生热交换。

喷雾推进器16顶端连接传动轴20，风筒3内设有风机21，风机的转轴22通过变速器23与传动轴20同轴连接。如图3所示，变速器23包括壳体231、壳体内内齿轮232以及与内齿轮啮合的行星齿轮机构，行星齿轮机构由中心的太阳轮233和周围的行星轮234组成，其中内齿轮232与传动轴20固定连接，太阳轮233与风机21的转轴22固定连接。

风筒3旁边还设有电机24，电机24的输出轴25与风机的转轴22垂直，并通过减速机构、离合装置26与风机21的转轴22连接，如图3所示，减速机构由啮合的锥齿轮27、锥齿轴28组成，其中锥齿轴28与输出轴25连接，锥齿轮27固套在风机的转轴22上。也可以采用如图4和图5所示的立式结构，电机24设于风筒3的上方，电机24的输出轴25与风机的转轴2平行，输出轴25通过齿轮29、30与风机21的转轴22连接，齿轮30的转轴通过离合装置26与风机21的转轴22连接。

在变速器23的壳体231底面设有测速传感器31，测速传感器31的输出端连接控制机构(图中未示出)，控制机构控制离合装置26和电机24工作，当测速传感器31检测到传动轴20的转速低于设定值时，控制机构接受到该信号则发出控制信号，启动电机24，使离合装置26结合，否则电机24停止工作，离合装置26分离。离合装置26可以采用电磁离合器、液压驱动离合器等结构。

上述冷却塔工作原理如下：

当进水量充足时，进入的热水依次通过进水管7、中心管2、喷雾推进器16和连接管，最终从喷雾头17喷洒出去，由于反作用力的存在，喷雾推进器16旋转，带动风机21转动，由于变速器的存在，风机转速大于喷雾推进器的转速，且风机21转速大于设定值。当进水量不够充分时，喷雾头的反作用力不充分，喷雾推进器的推动力不充分，转速较小，则风机21转速小于设定值，测速传感器31检测到传动轴20的转速过小，小于设定转速值，控制机构发出信号给电机24和离合装置26，使电机24启动，离合装置26结合，电机24驱动风机21转动。

在喷雾推进器16转动时，喷雾头17绕轴旋转，向四周喷洒水滴，部分向上喷洒，被收水器14收集，向下喷洒的水滴与进入的热空气发生热交换，侧向喷洒的水滴被集水网10收集，引流至集水槽18内，从漏水孔流入换热填料与冷空气发生热交换。冷空气从塔体1底部的百叶板进入塔体内部，发生热交换后，从顶部风筒3排出，夹带的水滴被收水器14收集。热交换后的水则回落至底盘4内，通过集水盘5和出水管6流回设备，循环利用。

如图7所示，本发明冷却塔风机转速与降温相对进水量更加平稳，能够适用于水压不稳定等特种场合，同时，比全部工况采用电机驱动节约电能消耗，起到节能效果。

Claims (10)

1.一种混合动力喷雾推进冷却塔，包括塔体、塔体内竖直设置的中心管以及套设在中心管顶端的喷雾推进器，所述的塔体顶部设有电机和内置风机的风筒；其特征在于，所述的喷雾推进器上方设有与其连接的传动轴，所述的传动轴通过变速器与所述风机的转轴底端连接，所述电机的输出轴通过减速机构和离合装置与所述风机的转轴连接；所述的冷却塔还包括检测传动轴转速的测速机构以及控制离合装置和电机工作的控制机构，所述测速机构的输出端连接控制机构。

2.如权利要求1所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述的喷雾推进器包括与中心管顶端转动配合的转动套以及与转动套外周面固定连接的喷雾头，所述的转动套顶端与传动轴固定连接。

3.如权利要求1所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述的变速器包括壳体、壳体内与传动轴固定连接的内齿轮以及与内齿轮啮合的行星齿轮机构，所述的行星齿轮机构的太阳轮与所述风机的转轴底端连接。

4.如权利要求1所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述电机的输出轴与风机的转轴垂直设置，所述的减速机构包括相啮合的锥齿轮和锥齿轴，锥齿轮穿套固定在风机的转轴上，锥齿轴通过离合装置与电机的输出轴连接。

5.如权利要求1所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述电机的输出轴与风机的转轴平行设置，所述的减速机构包括相啮合的大、小齿轮，其中小齿轮与电机的输出轴连接，大齿轮的转轴通过离合装置与风机的转轴连接。

6.如权利要求1所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述的喷雾推进器下方的塔体内周面设有环形的集水槽，所述的集水槽上方设有与其内周沿连接集水网，集水槽底面设有漏水孔，下方设有换热填料。

7.如权利要求6所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述的塔体顶端设置风筒处设有收水器。

8.如权利要求7所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述的集水网向上延伸至收水器。

9.如权利要求1所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述的塔体底部侧壁设有进风口，进风口处安装有百叶板。

10.如权利要求1所述的混合动力喷雾推进冷却塔，其特征在于，所述的塔体底端设有集水盘，集水盘连接出水管。

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