CN103573538A - 一种卧式水轮机及采用该水轮机的冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式水轮机，其包括壳体，该壳体内设有进水口、流腔、主轴、水轮及出水口，其特征在于：所述主轴两端穿出壳体，一端为动力输出端，另一端设有助力飞轮。所述流腔为180°的半圆腔。所述出水口为双排水口结构。所述壳体两侧部设有支撑主轴的轴承座。本发明还公开了采用该水轮机的冷却塔，其包括塔体，所述塔体的上部设有水轮机，所述塔体的中部设有布水装置，所述塔体下部设有水池；所述水轮机与风机相连接，所述水轮机的进水口通过进水管与水源相连接，所述水轮机的出水口通过出水管与布水装置相连接。本发明提供的卧式水轮机及采用该水轮机的冷却塔，相比于传统的水轮机及冷却塔，结构科学合理，更加高效节能。

Description

一种卧式水轮机及采用该水轮机的冷却塔

技术领域

本发明涉及水轮机、冷却塔，特别涉及一种卧式水轮机及采用该水轮机的冷却塔。

背景技术

现有的冷却塔用水轮机多是壳体采用涡轮结构的立式水轮机，转轮（水轮）水平设置；其主要由装在轴承座内的主轴、上轴承和下轴承组成。此外，水轮机还设有进水口和出水口，进水口和出水口之间设有涡流壳转轮室，转轮即放置在转轮室内。现有的冷却塔用水轮机是采用单轴传动，依靠水的冲击力带动转轮。但是，在实际使用中却发现其因存在如下缺陷而未能达到最佳的使用效果：1、这样的涡轮状立式水轮机，单轴与转轮一体化设计，再加上冷却塔中的风机叶片，整个重量全部集中于水轮机的下斜面滚珠轴承上，尤其较大型号的风机叶片自重更大，使轴承转动非常吃力，影响转速；2、当冷却塔中没有富余的流量压力时，水的压力与流量不够，也会直接导致转轮转速的降低，很难达到冷却塔冷却的效果，而且，现在的水轮机普遍不能实现调速；3、基于上述及其它结构缺陷，使得现有冷却塔用水轮机未能达到有效的额定转速，尤其不能适应一两千吨以上的大吨位冷却塔的需求。

另外，目前的水轮机都仅仅只是依靠水轮传动，而没有设置相应的助力机构，导致功率低，甚至有些时候动力不足。还有便是，传统的单一进水口，单一出水口的水轮机，普遍存在出水堵塞，逆流的现象，导致排水不顺畅，电流过大。

由此可见，现有的冷却塔用水轮机在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种具有助力机构，转速更高，可以调速、而且解决排水堵塞、逆流现象的水轮机，能够使冷却塔达到有效冷却的效果，并且节能耐用，实属当前业界的重要改进目标。

传统的冷却塔多采用电动机作为风机的动力源，而达到冷却效果。目前，虽然也存在着采用水轮机的冷却塔，但其结构不合理，效果不理想。首先，目前的冷却塔采用的是圆形塔体，冷却散热效果差。其次，其装配的水轮机为传统的立式蜗轮水轮机，承受力小，无法承受风机的重量；因此其不能直接正设于冷却塔的上部，而只能斜设于冷却塔的侧部（即将立式水轮机卧式安装），然后通过传动轴实现动力传动，带动冷却塔上部的风机转动。

因此，传统的水轮机冷却塔还存在许多不足，无论是其采用的水轮机还是塔体、管道布局等，都有待进一步的改进。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种卧式水轮机及采用该水轮机的冷却塔。卧式水轮机设计有助力飞轮、半圆腔、双排水口、主轴通过轴承座横设、变速箱等特征，功率大、转速高且可调速，高效节能，而且解决排水堵塞、逆流的现象。采用该水轮机的冷却塔，节水节能，冷却效果显著。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种卧式水轮机，其包括壳体，该壳体内设有进水口、流腔、主轴、水轮及出水口，其特征在于：所述主轴两端穿出壳体，一端为动力输出端，另一端设有助力飞轮。通过助力飞轮，可以大幅度提升水轮机的功率输出。

所述流腔为180°的半圆腔，所述出水口为双排水口结构。水流无需回流360°再排出，而且出水量比进水量大一至两倍，防止水流出现堵塞逆流现象。需说明的是，流腔采用180°半圆腔，出水口采用双排水口结构，是较优选择。其还可根据实际，进行调整，如流腔稍微大于或小于半圆，出水口依然采用单排水口结构，但增大其排量。

所述壳体为箱体结构，其两侧部设有支撑主轴的轴承座。所述箱体结构，下部为方形，上部具有一定弧度，使水轮机更加容易安装，稳固。而且两支撑主轴的轴承座位横设，支撑力度大，转动顺畅平稳。

所述水轮边缘设有可拆卸式的水叶，且成卧式设于壳体形成的流腔内。所述水叶的下部为弧形结构，上部为直形结构，且上部与下部的长度比为1:1至1:3。水叶由不锈钢做成，防锈防腐蚀，功能好，寿命长。

所述主轴的动力输出端设有变速箱，该变速箱包括变速机构和被动轴。另外，所述变速箱的变速范围为1:1至1:5。

所述变速箱与壳体相并。通过箱形的壳体和变速箱相并，形成一体，使整个水轮机结构更加的科学合理。

所述被动轴通过伞形齿轮与主轴的动力输出端变向连接。主轴横设，通过伞形齿轮连接变向，使被动轴竖直设置，方便水轮机的安装，同时使风机可以直接设于水轮机上方。所述被动轴通过两轴承座竖直设于变速箱上。被动轴的上端部设有与风扇相连接的结构。两轴承座支撑住被动轴，起到风扇轴承座支架的作用。所述主轴和被动轴的轴承座皆设有注油孔。

一种采用所述水轮机的冷却塔，其特征在于：其包括塔体，所述塔体的上部设有水轮机，所述塔体的中部设有布水装置，所述塔体下部设有水池；所述水轮机与风机相连接，所述水轮机的进水口通过进水管与水源相连接，所述水轮机的出水口通过出水管与布水装置相连接。

所述水轮机设于塔体的正上方，然后与风机相连接，使风机的风叶也位于塔体的正上方，以达到最佳冷却效果。所述布水装置由多条布水管组成，所述多条布水管纵横交错，且均匀设有洒水口。

所述冷却塔的塔体为方形结构。相比普通的圆形水轮机冷却塔，方形塔体结构的冷却效果至少提升一倍以上。

该冷却塔还包括并联管，所述并联管的一端连通所述进水管，另一端连通所述出水管、布水装置；其中，所述并联管与进水管相连通一端设有调节阀门。该调节阀门可以实现调节水量而调节风机转速。

所述水轮机通过变速箱与风机相连接，所述变速箱的变速为1:1至1：5。所述冷却塔的容量在200t/小时—5000t/小时。

本发明卧式水轮机具有以下优点：分别通过助力飞轮、双排水口、主轴通过轴承座横设、变速箱等机构，使水轮机合理利用能量，实现调速、而且解决排水堵塞、逆流的现象，结构科学合理，效果优异。1、主轴的一端设有飞轮，起到助力的作用，大大提高水轮机的功率，达到节能的最佳效果。2、解决现有水轮机轴承受力过大的问题。3、维修方便，而且不影响水轮。4、水环流功能快，避免逆流与堵塞；5、实现调速。

本发明采用所述水轮机的冷却塔，在具有水轮机本身改进而带来的优点的同时，还具有以下优点：节能环保、安全可靠，而且具有适用于所有冷却塔改造的通用性。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主视示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图2的左视示意图；

图5为现有水轮机的结构示意图；

图6为本发明冷却塔的结构示意图；

图7为传统冷却塔的结构示意图；

图中：1.壳体；11.主轴轴承座；2.进水口；3.主轴；4.水轮；41.水叶；

      5.出水口；6.助力飞轮；7.变速箱；71.被动轴；72.被动轴轴承座；

      8.伞形齿轮；9.塔体；91.水轮机；92.布水装置；921.条布水管；

      922.洒水口；93.水池；94.风机；95.进水管；96.出水管；

      97.并联管；971.调节阀门。

具体实施方式

参见图1至图4，本发明所提供的一种卧式水轮机及采用该水轮机的冷却塔，其包括壳体1，该壳体1内设有进水口2、流腔、主轴3、水轮4及出水口5，所述主轴3两端穿出壳体1，一端为动力输出端，另一端设有助力飞轮6。水轮机工作时，通过助力飞轮6，可以大幅度提升水轮机的功率输出。

所述流腔为180°的半圆腔，所述出水口5为双排水口结构。水流无需回流360°再排出，而且出水量比进水量大一至两倍，防止水流出现堵塞逆流现象。另外，所述排水口可以设于壳体底部，也可以设于侧部，参见图1，其设于壳体与变速箱7相并的侧部，然后通过流道从底部引出。

所述壳体1为箱体结构，其两侧部设有支撑主轴3的主轴轴承座11。所述箱体结构，下部为方形，上部具有一定弧度，使水轮机更加容易安装，稳固。而且两支撑主轴的轴承座位横设，支撑力度大，转动顺畅平稳。

所述水轮4边缘设有可拆卸式的水叶41，且成卧式设于壳体形成的流腔内。所述水叶41的下部为弧形结构，上部为直形结构，且上部与下部的长度比为1:1至1:3。水叶41由不锈钢做成，防锈防腐蚀，功能好，寿命长。

所述主轴3的动力输出端设有变速箱7，该变速箱7包括变速机构和被动轴71。另外，所述变速箱的变速范围为1:1至1:5。

所述变速箱7与壳体1相并。通过箱形的壳体1和变速箱7相并，形成一体，使整个水轮机结构更加的科学合理。

所述被动轴71通过伞形齿轮8与主轴的动力输出端变向连接。主轴3横设，通过伞形齿轮8连接变向，使被动轴71竖直设置，方便水轮机的安装。所述被动轴71通过两被动轴轴承座72竖直设于变速箱7上。被动轴71的上端部设有与风扇相连接的结构。两被动轴承座72支撑住被动轴71，起到风扇轴承座支架的作用。所述主轴3和被动轴71的轴承座皆设有注油孔。

参见图6，一种采用所述水轮机的冷却塔，其包括塔体9，所述塔体9的上部设有水轮机91，所述塔体9的中部设有布水装置92，所述塔体9下部设有水池93；所述水轮机91与风机94相连接，所述水轮机91的进水口2通过进水管95与水源相连接，所述水轮机91的出水口5通过出水管96与布水装置92相连接。

所述水轮机91设于塔体9的正上方，然后与风机94相连接，使风机94的风叶也位于塔体9的正上方，以达到最佳冷却效果。所述布水装置92由多条布水管921组成，所述多条布水管921纵横交错，且均匀设有洒水口922。

所述冷却塔的塔体9为方形结构。相比普通的圆形水轮机冷却塔，方形塔体结构的冷却效果至少提升一倍以上。

该冷却塔还包括并联管97，所述并联管97的一端连通所述进水管95，另一端连通所述出水管96、布水装置92；其中，所述并联管97与进水管95相连通一端设有调节阀门971。该调节阀门971可以实现调节水量而调节风机转速。

所述水轮机91通过变速箱7与风机94相连接，所述变速箱7的变速为1:1至1：5。所述冷却塔的容量在200t/小时—5000t/小时。

本发明卧式水轮机相比于传统的水轮机，其具有以下优点：

1、为了达到节能的最佳效果，主轴的一端设有飞轮，起到助力的作用，大大提高了水轮机的功率，经计算，增设飞轮后，水轮机功率提高百分之二十以上，比如200t的水轮机，功率能达到6.5千瓦，那么通过增设助力飞轮，则能达到7.8千瓦。当该水轮机用于冷却塔带动风机时，使风机的扭力增大，扭力一增大，就可以把风叶片放到最佳角度，增大风量，热量排放快，达到最佳冷却效果。

2、解决现有水轮机轴承受力过大的问题。参见图5，现有的水轮机，一般书立式设置，是用单轴和水轮一体设计。当其用于冷却塔时，加上塔中风机叶片，整重量集中在下面的轴承上，尤其是较大型风机叶片的重量过大，容易导致下面的轴承支撑受力过大，容易损坏，影响水轮机转速。加上两轴承在同一纵轴线上，叶轮承受水压过重，受力不均匀，造成整机震动，水压大时会造成机体和叶片碰撞的声音。本发明，采用水轮采用卧式设计，装在横设的主轴中间，主轴通过轴承座支撑。这样的设计，水轮承受水压力在轴中点，完全不会偏向一边，所以不管水压多大，整机运转相当平稳，不发出噪音，整机坚固耐用。

3、维修方便。参见图5，现有的水轮机如果轴承损坏后，首先整机体拆开，拿出叶轮，才能换上轴承，所费时间长，影响正常运转，因此现有的水轮机存在维修困难的缺点。本卧式水轮机，采用轴承设于壳体两侧，从外侧机壳拆开，而不影响水轮。更换时只需从可以两侧的外部拆开，把轴承装上，所以维修更加方便，短时间完成任务。

4、水环流功能快。参见图5，现有的水轮机，水通过进水口进入流腔和叶轮，必须在叶轮绕回一周及360°才把水泻完，出水慢会影响整个水轮机的运行。本发明，采用180°流腔，只转180°就把水完全泻出。而且采用双排水口设计，排水量是进水量的一倍以上，避免逆流与堵塞。

本发明采用所述水轮机的冷却塔，在具有水轮机本身改进而带来的优点的同时，还具有以下优点：

1、节能环保。相比于电动机冷却塔或采用传统立式涡轮水轮机的冷却塔，本发明的冷却塔效果要优越得多，效率高，噪音小。

2、安全可靠。参见图7，其为改进前的水轮机冷却塔，采用的是圆形塔体，冷却散热效果差。其次，其装配的水轮机为传统的立式蜗轮水轮机，承受力小，无法承受风机的重量；因此其不能直接正设于冷却塔的上部，而只能斜设于冷却塔的侧部（即将立式水轮机卧式安装），然后通过传动轴实现动力传动，带动冷却塔上部的风机转动，效果非常的差。本发明采用特定的卧式水轮机结构，直接设于塔体正上方，管道布局科学合理，运行平稳，而且维修方便，可以再任何需要防火防爆等特殊环境下使用。采用卧式水轮机，功率高，扭力大，为冷却塔的安全持续运行提供保正。

3、通用性。本水轮机冷却塔的模式可以适合所有机械通风类型冷却塔的改造，塔形越大，经济意义越大。

本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他卧式水轮机及采用该水轮机的冷却塔，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卧式水轮机，其包括壳体，该壳体内设有进水口、流腔、主轴、水轮及出水口，其特征在于：所述主轴两端穿出壳体，一端为动力输出端，另一端设有助力飞轮。

2.根据权利要求1所述的卧式水轮机，其特征在于：所述流腔为180°的半圆腔，所述出水口为双排水口结构。

3.根据权利要求1所述的卧式水轮机，其特征在于：所述壳体为箱体结构，其两侧部设有支撑主轴的轴承座。

4.根据权利要求1所述的卧式水轮机，其特征在于：所述水轮边缘设有可拆卸式的水叶，且成卧式设于流腔内。

5.根据权利要求1所述的卧式水轮机及，其特征在于：所述水叶的下部为弧形结构，上部为直形结构，且上部与下部的长度比为1:1至1:3。

6.根据权利要求1所述的卧式水轮机，其特征在于：所述主轴的动力输出端设有变速箱，该变速箱包括变速机构和被动轴；所述变速箱与壳体相并，所述被动轴通过伞形齿轮与主轴的动力输出端变向连接。

7.一种采用权利要求1至6之一所述卧式水轮机的冷却塔，其特征在于：其包括塔体，所述塔体的上部设有水轮机，所述塔体的中部设有布水装置，所述塔体下部设有水池；所述水轮机与风机相连接，所述水轮机的进水口通过进水管与水源相连接，所述水轮机的出水口通过出水管与布水装置相连接。

8.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于：所述冷却塔的塔体为方形结构。

9.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于：其还包括并联管，所述并联管的一端连通所述进水管，另一端连通所述出水管、布水装置；其中，所述并联管与进水管相连通一端设有调节阀门。

10.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于：所述水轮机通过变速箱与风机相连接，所述变速箱的变速为1:1至1：5。

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