CN109281850B - 一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，包括支承风筒、一级叶轮组件、动力系统支承底架、减振器、减振平台、皮带减速箱组件、导流风筒组件、上风筒和二级叶轮组件。通过用同一动力系统配置一级叶轮+导流器+二级叶轮结构形式的1.5级双叶轮轴流风机，在满足配套的冷却塔所需通风量和克服通风阻力所需静压的条件下，叶轮叶片和导流器叶片的旋绕速度在径向均采用线性分布流型的叶栅设计方法，大幅度降低风机工作叶轮外园圆周速度，相应加大叶轮的叶片弦长或叶片数量、叶片安装角措施来实现冷却塔1.5级双叶轮轴流风机。与单叶轮级轴流风机相比，在相同通风量和风机静压下主动降噪，获得低噪声的排放效果。

Description

一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机

技术领域

本发明涉及冷却塔专用风机技术领域，特别是涉及一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机。

背景技术

冷却塔简单来说就是一种用来降低水温的蒸发散热装置，它实现了冷却水循环利用，大大减少了热交换系统对冷却水的消耗。因此冷却塔在工业和民用建筑等领域得到了广泛应用，并且为节水事业作出了重大贡献。但是它又产生噪声，对环境造成噪音污染。这一问题已被国家和社会充分关注。

冷却塔散热效率高低与配套的轴流风机风量起到非常重要的因素，相同直径轴流风机所产生的风量与工作叶轮圆周速度的立方成正比，轴流风机产生的旋涡噪音水平大致和工作叶轮圆周速度U的6次方成正比，既要满足冷却塔所需要的散热风量又要实现低噪音排放成为了一个矛盾。

然而，目前的冷却塔在工作时往往发出较大的噪声，对环境造成噪声污染。研发人员在不断研发设计具有更高冷却效率的冷却塔时，不得不对冷却塔进行一定的降噪处理，通常的方式是在冷却塔外部设置一些隔音装置或消声装置等被动降噪，以牺牲冷却塔热力性能为代价来获取降噪效果，并没有考虑过对冷却塔本身进行主动降噪改进。此外，冷却塔运转时，其噪声来源主要有以下几个方面：1、风机噪声，其噪声主要是由机械振动性噪声和流体空气动力性噪声组成；2、电机噪声，其主要电机运转时的电磁声；3、水滴噪声；4、通风噪声，其主要有塔体内外空气流体噪声和塔体共振噪声。而在实际测量中发现，由风机系统产生的噪声是冷却塔噪声的主要来源。

针对冷却塔的风机系统进行改造的专利有：英国专利1370702的《空气冷却换热器》中提到在同一主轴上相邻串联多个叶轮，叶轮安装角度可调，串联叶轮结构相同，其结构全部为动叶，没有静叶，通过两相邻叶轮叶片交错安装，使后级叶轮起导流作用，与单级风机相，在相同风量下可获得低主轴转速，获得低噪声。2、中国专利20071019141.5的《轴流式冷却风机》中提到冷却风机桨叶采用自由涡流叶栅理论设计，冷却风机由电机、风圈、导流片组件和桨叶组件组成，其结构形式为叶轮+后导叶。中国专利201220446284.3的《一种环保型冷却塔》中提到通过改大导风筒的直径，使得风机的直径变大，保证在同样输出风量的时候，风机的转速可以降低，从而通过降低风机转速以获得低噪声的效果。

在实际的应用中，虽然上述的环保型冷却塔起到了不错的降噪效果，但由于风机的外径增加，导致了安装上的困难，而有些地方甚至不能进行风机的扩径。

发明内容

本发明的目的是提供一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，解决目前因配套冷却塔专用轴流风机较大噪声引发噪声污染，减少因噪声治理而牺牲产品热力性能问题，从而获得静音效果更好的低噪声冷却塔产品。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，包括从下至上同轴心贯通连接的支承风筒、导流风筒和上风筒，所述支承风筒的底部与冷却塔排风口连接；贯通连接的所述支承风筒、导流风筒和上风筒内部设置有动力系统支承底架和皮带减速箱组件，所述动力系统支承底架安装在所述支承风筒顶部的翻边法兰上，所述皮带减速箱组件安装在所述动力系统支承底架上；所述皮带减速箱组件的主轴一端位于所述支承风筒内且末端安装有一级叶轮组件，另一端位于所述上风筒内且末端安装有二级叶轮组件；所述皮带减速箱组件为所述一级叶轮组件和二级叶轮组件提供驱动力。

优选的，所述动力系统支承底架上安装有减振平台，所述皮带减速箱组件安装在所述减振平台上。

优选的，所述动力系统支承底架与所述减振平台之间连接有减振器组件，所述减振器组件包括均布在所述减振平台上且顺利连接的多个减振器。

优选的，所述动力系统支承底架和减振平台均用型钢焊接拼装制成。

优选的，所述一级叶轮组件包括轮毂和多个风叶，多个所述风叶通过叶托垫均布安装在所述轮毂的外圆周上；所述二级叶轮组件与所述一级叶轮组件结构相同。

优选的，所述叶托垫与所述轮毂通过U型管卡紧固，相邻两个所述叶托垫之间的安装角为36～60°。

优选的，所述风叶包括通过紧固件连接的叶掌和叶片，所述叶掌与所述叶托垫连接处为圆柱形，所述叶片为圆弧板翼型，叶片的旋绕速度在径向采用线性分布流型的叶栅设计方法设计。

优选的，所述一级叶轮组件和二级叶轮组件的叶尖处叶片安装角θ为30～35°，扭角β为20～30°，且所述一级叶轮组件和二级叶轮组件的叶片呈偏移角度安装。

优选的，所述皮带减速箱组件还包括减速箱体和皮带轮，所述主轴贯穿安装于所述减速箱体的两侧，所述皮带轮安装于所述减速箱体与所述一级叶轮组件之间。

优选的，所述导流风筒的外圆环与内圆环之间均布有多个导流叶片，且所述导流叶片为等曲率的圆弧板翼型，叶片的旋绕速度在径向采用线性分布流型的叶栅设计方法设计。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，通过用同一动力系统配置一级叶轮+导流器+二级叶轮结构形式的1.5级双叶轮轴流风机，在满足配套的冷却塔所需通风量和克服通风阻力所需静压的条件下，叶轮叶片和导流器叶片的旋绕速度在径向均采用线性分布流型的叶栅设计方法，采用尽可能降低风机主轴转速，相应加大叶轮的叶片弦长或叶片数量、叶片安装角措施来实现冷却塔风机的主动降噪，获得更低噪声的效果。从而使配套的冷却塔获得更低的噪声。

众所周知，风机的噪声水平与风机叶轮外园的圆周速度的6次方成正相关关系，只要降低了风机叶轮外园的圆周速度就可以使得风机系统的噪声降低。本发明用于冷却塔的降噪应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为低噪声同轴双叶轮冷却塔风机剖视图；

图2为低噪声同轴双叶轮冷却塔风机俯视图；

图3为低噪声同轴双叶轮冷却塔风机A-A剖视图；

图4为叶轮等轴侧视图；

图5为叶轮俯视图；

图6为叶片等轴侧视图；

图7为叶片右视图；

图8为皮带减速箱前视图；

图9为导流风筒A-A剖视图；

图10为导流风筒俯视图；

其中，1支承风筒；2一级叶轮组件；21轮毂；221A叶托垫；222B叶托垫；223C叶托垫；224D叶托垫；225E叶托垫；226F叶托垫；231A风叶；2311叶片；2312叶掌；232B风叶；233C风叶；234D风叶；235E风叶；236F风叶；3动力系统支承底架；401A减振器；402B减振器；403C减振器；404D减振器；5减振平台；6皮带减速箱组件；61减速箱体；62主轴；63皮带轮；7导流风筒；71外圆环；721A导流叶片；722B导流叶片；723C导流叶片；724D导流叶片；725E导流叶片；726F导流叶片；727导流叶片；73内圆环；8上风筒；9二级叶轮组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，解决目前因配套冷却塔专用轴流风机较大噪声引发噪声污染，减少因噪声治理而牺牲产品热力性能问题，从而获得静音效果更好的低噪声冷却塔产品。

本发明提供的低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，包括从下至上同轴心贯通连接的支承风筒、导流风筒和上风筒，支承风筒的底部与冷却塔排风口连接；贯通连接的支承风筒、导流风筒和上风筒内部设置有动力系统支承底架和皮带减速箱组件，动力系统支承底架安装在支承风筒顶部的翻边法兰上，皮带减速箱组件安装在动力系统支承底架上；皮带减速箱组件的主轴一端位于支承风筒内且末端安装有一级叶轮组件，另一端位于上风筒内且末端安装有二级叶轮组件；皮带减速箱组件为一级叶轮组件和二级叶轮组件提供驱动力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-10，其中，图1为低噪声同轴双叶轮冷却塔风机剖视图；图2为低噪声同轴双叶轮冷却塔风机俯视图；图3为低噪声同轴双叶轮冷却塔风机A-A剖视图；图4为叶轮等轴侧视图；图5为叶轮俯视图；图6为叶片等轴侧视图；图7为叶片右视图；图8为皮带减速箱前视图；图9为导流风筒A-A剖视图；图10为导流风筒俯视图。

如图1-10所示，本发明提供一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，由支承风筒1、一级叶轮组件2、动力系统支承底架3、减振器4、减振平台5、皮带减速箱组件6、导流风筒7、上风筒8和二级叶轮组件9组成。

支承风筒1，两端均有法兰的圆形风筒，位于轴流风机的底部，底部与冷却塔排风口连接。动力系统支承底架3，用型钢焊接拼装制成，安装于支承风筒1上部翻边法兰上。减振平台5，用型钢焊接拼装制成，安装于动力系统支承底架3之上。动力系统支承底架3与减振平台5之间顺次连接A减振器401、B减振器402、C减振器403、D减振器404。皮带减速箱组件6安装于减振平台5之上，轴中心与支承风筒1同心，用紧固件紧固。支承风筒1之上安装导流风筒7，导流风筒7与支承风筒1同心，两连接法兰用紧固件紧固。上风筒8安装于导流风筒7之上，轴中心与导流风筒7同心。一级叶轮组件2安装于皮带减速箱组件6位于支承风筒1一端的主轴上，且一级叶轮组件2的进气方向为从底部流进支承风筒1内。二级叶轮组件9安装于皮带减速箱组件6位于上风筒8一端的主轴上，且二级叶轮组件2的进气方向为从导流风筒7流向上风筒8，从上风筒8流出。

一级叶轮组件2，包括轮毂21，轮毂21的外圆内均匀安装多个叶托垫，均用销钉定位，依次为A叶托垫221、B叶托垫222、C叶托垫223、D叶托垫224、E叶托垫225和F叶托垫226，每个叶托垫上均安装一组风叶组件，依次对应为A风叶231、B风叶232、C风叶233、D风叶234、E风叶235和F风叶236，每个风叶组件、叶托垫与轮毂21均用U型管卡一起紧固。A叶托垫221、B叶托垫222、C叶托垫223、D叶托垫224、E叶托垫225、F叶托垫226结构和尺寸相同，且两个叶托垫之间的安装角为36～60°。A风叶231、B风叶232、C风叶233、D风叶234、E风叶235和F风叶236结构和尺寸相同，且两个风叶组件之间的安装角为36～60°。

风叶231，由叶掌2312和叶片2311组成，叶掌2312与叶片2311用紧固件连接紧固。叶掌2312与叶托垫221连接处为圆柱形，叶片2311为圆弧板翼型。

皮带减速箱组件6，由减速箱体61、主轴62和皮带轮63组成，主轴62两端分别用于安装一级叶轮组件2和二级叶轮组件9，皮带轮63安装于减速箱体61与一级叶轮组件2之间。

导流风筒7的外圆环71与内圆环73之间顺次连接有A导流叶片721、B导流叶片722、C导流叶片723、D导流叶片724、E导流叶片725、F导流叶片726和G导流叶片727。A导流叶片721、B导流叶片722、C导流叶片723、D导流叶片724、E导流叶片725、F导流叶片726和G导流叶片727结构相同，且为等曲率的圆弧板翼型。二级叶轮组件9与一级叶轮组件2结构相同，外径相同。

本发明轴流风机，风机级的形式为一级叶轮+后导叶+二级叶轮的1.5级双叶轮轴流风机。一级叶轮组件2和二级叶轮组件9叶尖处叶片安装角θ为30～35°，叶片2311的扭角β为20～30°。一级叶轮组件2中的叶片2311的旋绕速度分布规律：进气边按无旋绕速度，出气边在径向方向按线性分布设计。导流风筒7中的导流叶片的旋绕速度分布规律：进气边在径向方向按线性分布，出气边按无旋绕速度设计。一级叶轮组件2和二级叶轮组件9共两组，两组叶轮组件的外径相同、叶片数量相同，两组叶轮组件由同一个驱动装置驱动。一级叶轮组件2的叶片与二级叶轮组件9的叶片在周向偏移半个两相邻叶片间距角度安装。

在冷却塔的应用中，风机的排风量以及静压都是有设计标准的，而风机的排风量主要取决于风机的转速以及叶片的叶片安装角，本发明的低噪声同轴双叶轮冷却塔专用风机在降低叶片转速的同时适当增加叶片的安装角度，使得风机在保持排风量不变的同时，由于转速降低了，可以起到降噪静音的效果；同时，由于转速降低了，单叶轮风机的静压降低了，所以采用双叶轮串联保持系统要求的静压不变。而且为了提高风机的效率和使一级叶轮组件与二级叶轮组件通用，在一级和二级叶轮之间增加导流风筒，即1.5级风机。本发明采用了将至少两叶轮同轴串联使用，利用叶轮的串联去提高静压。除了利用多组叶轮串联提高静压的方法外，还可以通过增加叶片的弦长去提高风机的静压。

通过下表，我们可以更清楚的对比到本发明的效果。

通过上表我们可以得知，传统原有的单风机的叶片安装角大都为18°，为了使得风机的流量达到111000m3/h时，风机的转速要达到210rpm；当改为本发明的双叶轮串联风机结构，在不改变叶轮外径的前提下，同时为了保证出风量不变，本发明将其中一级风机的安装角度调整为34.2°、第二级风机的安装角度调整为34.2°，此时，风机的转速只需达到130rpm就能有同等的出风量。可想而知，风机在130rpm下产生的噪声是要要远远低于210rpm下的产生噪声。当然，风机叶片的安装角的具体数值是本领域技术人员在综合多方面因素(例如叶轮外径、出风量、转速等的因素)后在不付出任何脑力创造下是可以进行适应性调整的。但是，为了降低风机转速的同时保证风量，安装角必定是要比单风机的安装角要大的。

在冷却塔的应用中，风机除了保证有额定的出风量外，还要求有额定的静压，而当风机转速降低的同时，单风机的静压也是下降了的，所以通过串联两个叶轮，即可使得两个叶轮的静压进行有效叠加，去弥补因转速降低而损失的静压。

支承风筒1与塔体排风口连接部位形成向内收缩的颈部，一级叶轮组件的直径不大于塔体排风口的直径。两组叶轮由同一个驱动装置驱动，本发明使用的驱动装置可为变频电机、可为齿轮减速机。

此外，根据冷却塔所需静压的差异，一级叶轮组件2和二级叶轮组件9两组叶轮组件的外径相同、叶片数量可不相同，或采用的叶片弦长不相同。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，其特征在于：包括从下至上同轴心贯通连接的支承风筒、导流风筒和上风筒，所述支承风筒的底部与冷却塔排风口连接；贯通连接的所述支承风筒、导流风筒和上风筒内部设置有动力系统支承底架和皮带减速箱组件，所述动力系统支承底架安装在所述支承风筒顶部的翻边法兰上；所述皮带减速箱组件的主轴一端位于所述支承风筒内且末端安装有一级叶轮组件，另一端位于所述上风筒内且末端安装有二级叶轮组件；所述皮带减速箱组件为所述一级叶轮组件和二级叶轮组件提供驱动力；

所述动力系统支承底架上安装有减振平台，所述皮带减速箱组件安装在所述减振平台上；所述动力系统支承底架与所述减振平台之间连接有减振器组件，所述减振器组件包括均布在所述减振平台上且顺次序连接的多个减振器；所述皮带减速箱组件还包括减速箱体和皮带轮，所述主轴贯穿安装于所述减速箱体的两侧，所述皮带轮安装于所述减速箱体与所述一级叶轮组件之间；

所述一级叶轮组件包括轮毂和多个风叶，多个所述风叶通过叶托垫均布安装在所述轮毂的外圆周上；所述二级叶轮组件与所述一级叶轮组件结构相同；

所述叶托垫与所述轮毂通过U型管卡紧固，相邻两个所述叶托垫之间的安装角为36~60°；所述一级叶轮组件和二级叶轮组件的叶尖处叶片安装角θ为30~35°，扭角β为20~30°；所述导流风筒的外圆环与内圆环之间均布有多个导流叶片，且所述导流叶片为等曲率的圆弧板翼型；所述风叶包括通过紧固件连接的叶掌和叶片，所述叶掌与所述叶托垫连接处为圆柱形，所述叶片为圆弧板翼型；一级叶轮组件中的叶片的旋绕速度分布规律：进气边按无旋绕速度，出气边在径向方向按线性分布设计；导流风筒中的导流叶片的旋绕速度分布规律：进气边在径向方向按线性分布，出气边按无旋绕速度设计；一级叶轮组件的叶片与二级叶轮组件的叶片在周向偏移半个两相邻叶片间距角度安装。

2.根据权利要求1所述的低噪声同轴双叶轮冷却塔轴流风机，其特征在于：所述动力系统支承底架和减振平台均用型钢焊接拼装制成。

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