CN216642495U - 冷却塔节能型水电混动风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷却塔节能型水电混动风机，包括水轮机、动力分配箱、风机和电机；所述水轮机与第一传动轴连接，所述电机与第二传动轴连接；所述第一传动轴沿竖直方向设置；所述动力分配箱内设置有二级减速组件和水力传动组件，所述水力传动组件分别与第一传动轴和风机连接；所述二级减速组件与第二传动轴连接；所述二级减速组件包括第四齿轮，所述水力传动组件包括中心主轴；所述中心主轴与第四齿轮之间设置有自动离合器，所述自动离合器用于中心主轴与第四齿轮之间的啮合或分离。本实用新型在确保冷却塔降温效果达到技术要求的同时，可降低成本。

Description

冷却塔节能型水电混动风机

技术领域

本实用新型涉及一种冷却塔节能型水电混动风机，属于机械通风冷却塔技术领域。

背景技术

机械通风冷却塔是广泛应用于工业生产中循环水散热的装置，风机是其重要的组成部分。风机通常采用电机进行驱动运行，即采用纯电能的方式驱动。冷却塔设备的电机若长期运行，必然消耗电能源并且持续产生高昂电费。在发电时，会排放大量碳粉尘、二氧化碳、二氧化硫等有害物质，造成环境污染。

现有技术中还有一类机械通风冷却塔是采用水能机驱动风机运行。该类水能风机冷却塔虽然环保、运行成本低，但水能风机安装于塔顶风筒之内，要求水能机入口压力≥0.10MPa，要求系统回水富余压力高，很多冷却塔不具备此条件，尤其是带消雾装置的冷却塔，其风机安装位置距塔内布水管道垂直高度8--10米甚至更高，则系统回水至塔顶水能机入口几乎没有富余压力。而且当季节变换，尤其是高温天气、循环水热负荷增加时，水能风机转速及风量偏低，不能满足冷却塔降温要求，从而影响生产工艺的问题。

实用新型内容

本实用新型是提供一种冷却塔节能型水电混动风机，解决了现有技术中水能驱动不稳定，电能驱动成本高的技术问题，确保冷却塔降温效果达到技术要求的同时，降低成本。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种冷却塔节能型水电混动风机，包括水轮机、动力分配箱、风机和电机；所述水轮机与第一传动轴连接，所述电机与第二传动轴连接；所述第一传动轴沿竖直方向设置；所述动力分配箱内设置有二级减速组件和水力传动组件，所述水力传动组件分别与第一传动轴和风机连接；所述二级减速组件与第二传动轴连接；所述二级减速组件包括第四齿轮，所述水力传动组件包括中心主轴；所述中心主轴与第四齿轮之间设置有自动离合器，所述自动离合器用于中心主轴与第四齿轮之间的啮合或分离。在中心主轴与第四齿轮之间设置有自动离合器，使得中心主轴与第四齿轮之间可根据工况需要，进行啮合或分离，使得风机可选择仅采用水能，或者采用水电同时驱动。

优选地，所述自动离合器包括内圈和外圈，内圈和外圈之间转动连接；所述内圈套设并固定于中心主轴上，第四齿轮套设并固定于外圈上；所述内圈与外圈之间设有棘轮机构；所述电机不运行时，棘轮机构为脱开状态，所述中心主轴与第四齿轮之间分离；所述电机运行时，棘轮机构为啮合状态，中心主轴与第四齿轮之间啮合。

优选地，所述内圈与中心主轴通过平键固定连接；第四齿轮与外圈通过平键固定连接；所述中心主轴上设置有限位组件，用于限制内圈在中心主轴的轴向位移；所述外圈上设置有限位台阶，所述限位台阶用于限制第四齿轮与外圈的轴向位移。

优选地，所述二级减速组件还包括电力输入轴和电力传动轴；所述电力输入轴上设置有第二弧齿轮，电力输入轴的一端延伸至动力分配箱外部，与第二传动轴连接；所述电力传动轴上固定有第一弧齿轮和第三齿轮；所述第一弧齿轮与第二弧齿轮啮合，所述第三齿轮与第四齿轮啮合。

优选地，所述水力传动组件包括水力输入轴； 所述水力输入轴与中心主轴之间为齿轮传动。

优选地，所述水力输入轴上固定有第一齿轮，水力输入轴的一端延伸至动力分配箱底部，与第一传动轴连接；中心主轴上固定有第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮外啮合；中心主轴的一端延伸至动力分配箱顶部，与风机连接。

优选地，所述第一传动轴与水力输入轴之间通过联轴器连接。

优选地，所述动力分配箱外部设置有风筒，所述电机位于风筒外；所述动力分配箱位于的风筒横截面中心的投影处；所述风筒为玻璃钢风筒。

一种冷却塔，包括上述水电混动风机，塔顶砼梁，与塔顶砼梁连接的塔中心砼柱和冷却塔上水管；所述塔中心砼柱底部设置有收水器层砼梁，所述收水器层砼梁底部设置有塔内布水母管；所述动力分配箱位于塔顶砼梁上；所述水轮机位于收水器层十字砼梁上，所述水轮机的进水口与冷却塔上水管连接，出水口与塔内布水母管连通；所述第一传动轴沿冷却塔中心砼柱设置；所述第二传动轴沿塔顶砼梁设置。

优选地，所述塔顶砼梁上设置有塔顶中心砼基础，所述塔顶中心砼基础位于两条塔顶砼梁的连接处，所述动力分配箱位于塔顶中心砼基础上。

本实用新型采用竖直方向设置第一传动轴，使得水轮机的安装平面与塔内布水母管所在平面的落差在一米之内，因此水轮机几乎不会抬高原有上塔水水位，因而几乎不损失上塔水（循环回水）的富余压力，水能机可充分将回水富余能转化为机械能。而现有技术中的冷却塔将水轮机安装在塔顶平面，水位抬高太多（尤其是消雾冷却塔），原上塔循环水到达水轮机入口处根本无富余压力甚至无法达到此高度，水轮机无法正常运行。

由于本实用新型中的电机仅需补充水能驱动风机与风机高速运行总需求功率差额部分的轴功率，因此电机可为小功率辅助电机，作为风机的动力补充，每年春秋冬视情况可不开电机，夏季高温天气一键开启，全年综合节电率可达50%～90% 。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种冷却塔节能型水电混动风机的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种冷却塔节能型水电混动风机的正面结构图；

图3为本实用新型中水轮机的俯视图；

图4为本实用新型中自动离合器的侧视图；

图5为本实用新型中自动离合器的俯视图。

其中：1-水轮机，101-进水口，2-第一传动轴，201-联轴器，3-动力分配箱，301-第一齿轮，302-第二齿轮，303-水力输入轴，304-中心主轴，305-自动离合器，3051-外圈，3052-限位台阶，306-电力输入轴，307-第一弧齿轮，308-第三齿轮，309-第四齿轮，310-第二弧齿轮，311-电力传动轴，4-风机，5-第二传动轴，6-电机，7-风筒，8-冷却塔，801-塔顶砼梁，802-塔顶中心砼基础，803-冷却塔中心砼柱，9-塔内收水器，10-收水器层砼梁，11-塔内布水子管，12-塔内布水母管。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的实质，下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的阐述。

本实用新型适用于大型冷却塔，尤其适用于带消雾装置的冷却塔，具体涉及一种水电混动风机，如图1至图3所示，包括水轮机1、动力分配箱3、风机4和电机6；所述水轮机1通过第一传动轴2与动力分配箱3连接，第一传动轴2沿竖直方向设置。所述电机6通过第二传动轴5与动力分配箱3连接，所述风机4与动力分配箱3连接。动力分配箱3外部设置有风筒7，风筒7优选为玻璃钢风筒。动力分配箱3位于的风筒7横截面中心的投影处，电机6安装于风筒7外。

动力分配箱3内设置有二级减速组件和水力传动组件。

水力传动组件包括水力输入轴303和中心主轴304。水力输入轴303上固定有第一齿轮301，水力输入轴303的一端延伸出动力分配箱3底部，与第一传动轴2连接。中心主轴304上固定有第二齿轮302，所述第二齿轮302与第一齿轮301外啮合。中心主轴304的一端延伸出动力分配箱3顶部，与风机4连接。

二级减速组件包括电力输入轴306、电力传动轴311和第四齿轮309，电力输入轴306上设置有第二弧齿轮310，电力输入轴306的一端延伸至动力分配箱3外部，与第二传动轴5连接。电力传动轴311上固定有第一弧齿轮307和第三齿轮308。所述第一弧齿轮307与第二弧齿轮310啮合，所述第三齿轮308与第四齿轮309啮合。第四齿轮309与中心主轴304之间设置有自动离合器305。自动离合器305用于第四齿轮309与中心主轴304之间的啮合或分离。第一弧齿轮307、第二弧齿轮310、第三齿轮308与第四齿轮309配合用于电机6的二级减速。

如图4和图5所示，自动离合器305包括内圈和外圈3501，内圈和外圈3501之间转动连接。所述内圈套设于中心主轴304上，与中心主轴304通过平键固定连接；第四齿轮309套设于外圈3051上，与外圈3051通过平键固定连接。中心主轴304上设置有限位组件，用于限制内圈在中心主轴304的轴向位移。外圈3501上设置有限位台阶3052，所述限位台阶3052用于限制第四齿轮309与外圈3501的轴向位移。

内圈与外圈3051之间设有棘轮机构，内圈上设置有棘爪和弹簧，外圈设有棘轮。仅水轮机1运行带动风机4旋转时，棘爪与棘轮为脱开状态，此时仅有内圈与中心主轴304同步旋转，但外圈3051与第四齿轮309静止不动，第四齿轮309与中心主轴304之间为分离状态；当开启电机6，第四齿轮309带动外圈3051旋转，此时外圈3051转速高于内圈，棘爪与棘轮啮合，电能所补充的动力由外圈3051传至内圈，从而带动中心主轴304及风机4高速旋转，此时第四齿轮309与中心主轴304之间为啮合状态。

第一传动轴2与水力输入轴303通过联轴器201连接。水轮机1的输出轴与第一传动轴2之间，电机6的输出轴与第二传动轴5之间，第二传动轴5与电力输入轴306之间，均通过联轴器连接。

本实用新型还提供了一种冷却塔，包括上述风机，塔顶设置有塔顶砼梁801。塔顶砼梁801上设置有塔顶中心砼基础802。所述塔顶中心砼基础802位于两条塔顶砼梁801的连接处。所述动力分配箱3安装在塔顶中心砼基础802上，水轮机1安装在冷却塔内的收水器层十字砼梁10上，位置略高于塔内布水管，水轮机1的进水口101与冷却塔的上水管连接，出水口与塔内布水母管12连通。风筒7安装于塔顶砼梁801上。第一传动轴2沿冷却塔中心砼柱803设置。第二传动轴5沿塔顶砼梁801设置。塔中心砼柱803底部设置有收水器层砼梁10，塔内收水器9位于收水器层砼梁10上。收水器层砼梁10下设置有塔内布水子管11和塔内布水母管12。

通常冷却塔水轮机安装于塔顶的风筒之内，水轮机安装平面与塔内布水母管的落差在4～5米，甚至更高。而本实用新型中采用竖直方向设置第一传动轴2的方式，使得水轮机1的安装平面与塔内布水母管12所在平面的落差在一米之内，因此 水能机几乎不会抬高原有上塔水水位，因而几乎不损失上塔水（循环回水）的富余压力，水能机可充分将回水富余能转化为机械能。若将水能机安装在塔顶平面，水位抬高太多（尤其是消雾冷却塔），原上塔循环水到达水能机入口处根本无富余压力甚至根本到不了如此高度，水能机无法正常运行。

本实用新型的工况一，仅采用冷却塔回水富余能：系统回水（上塔水）进入水轮机1，冲击水轮机1内的转轮多维曲面叶片，转轮旋转经顶部输出轴带动第一传动轴2、水力输入轴303、第一齿轮301同步转动，第一齿轮301带动第二齿轮302、中心主轴304旋转，从而带动风机4同步旋转，产生风量给予冷却塔降温。由于动力分配箱3内中心主轴304与第四齿轮309中间安装有自动离合器305，因此若不开启电机6，第四齿轮309不随中心主轴304转动从而只由水能驱动。

通常在每年的春秋冬三个季节时，外界环境温度相对较低，因此，仅采用水轮机1带动风机4运行即能满足冷却塔降温需要。此时间段风机4正常运行不消耗电能不产生电费，实现100%节能。

工况二，采用水电混动： 当夏季高温天气时间段，水能驱动如工况一，同时需开启电机6，带动第二传动轴5、电力输入轴306与电机6同步高速旋转，经第二弧齿轮310和第一弧齿轮307带动电力传动轴311，并经过第三齿轮308与第四齿轮309减速后经自动离合器305将电力转矩、水力转矩叠加为一体，使得第四齿轮309与中心主轴304啮合，共同驱动中心主轴304带动风机4高转速运行，从而产生额定大风量，满足高温时间段冷却塔降温需要。由于电机6仅需补充水能驱动风机与风机高速运行总需求功率差额部分的轴功率，因此电机6可为小功率辅助电机，作为风机4的动力补充，节电率可达50%～90% 。

本实用新型的水电混动风机及冷却塔的使用范围广，适用于石油、化工、电力、钢铁、机械、纺织、医药等行业。因其节能效果显著，技术成熟可靠，可得以推广使用。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本实用新型进行了描述，然而本实用新型还可有其它多种实施方式。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本实用新型所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：包括水轮机（1）、动力分配箱（3）、风机（4）和电机（6）；所述水轮机（1）与第一传动轴（2）连接，所述电机（6）与第二传动轴（5）连接；所述第一传动轴（2）沿竖直方向设置；所述动力分配箱（3）内设置有二级减速组件和水力传动组件，所述水力传动组件与第一传动轴（2）连接；所述二级减速组件与第二传动轴（5）连接；所述水力传动组件设置有与风机（4）连接的中心主轴（304），所述二级减速组件设置有第四齿轮（309）；所述中心主轴（304）与第四齿轮（309）之间设置有自动离合器（305），所述自动离合器（305）用于中心主轴（304）与第四齿轮（309）之间的啮合或分离。

2.根据权利要求1所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述自动离合器（305）包括内圈和外圈（3051），内圈和外圈（3051）之间转动连接；所述内圈套设并固定于中心主轴（304）上，第四齿轮（309）套设并固定于外圈（3051）上；所述内圈与外圈（3051）之间设有棘轮机构；所述电机（6）不运行时，棘轮机构为脱开状态，所述中心主轴（304）与第四齿轮（309）之间分离；所述电机（6）运行时，棘轮机构为啮合状态，中心主轴（304）与第四齿轮（309）之间啮合。

3.根据权利要求2所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述内圈与中心主轴（304）通过平键固定连接，第四齿轮（309）与外圈（3051）通过平键固定连接；所述中心主轴（304）上设置有限位组件，用于限制内圈在中心主轴（304）的轴向位移；所述外圈（3051）上设置有限位台阶（3052），所述限位台阶（3052）用于限制第四齿轮（309）与外圈（3051）的轴向位移。

4.根据权利要求1所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述二级减速组件还包括电力输入轴（306）和电力传动轴（311）；所述电力输入轴（306）上设置有第二弧齿轮（310），电力输入轴（306）的一端延伸至动力分配箱（3）外部，与第二传动轴（5）连接；所述电力传动轴（311）上固定有第一弧齿轮（307）和第三齿轮（308）；所述第一弧齿轮（307）与第二弧齿轮（310）啮合，所述第三齿轮（308）与第四齿轮（309）啮合。

5.根据权利要求1所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述水力传动组件还包括水力输入轴（303）；所述水力输入轴（303）与中心主轴（304）之间为齿轮传动。

6.根据权利要求5所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述水力输入轴（303）上固定有第一齿轮（301），水力输入轴（303）的一端延伸至动力分配箱（3）底部，与第一传动轴（2）连接；所述中心主轴（304）上固定有第二齿轮（302），所述第二齿轮（302）与第一齿轮（301）外啮合；中心主轴（304）的一端延伸至动力分配箱（3）顶部，与风机（4）连接。

7.根据权利要求6所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述第一传动轴（2）与水力输入轴（303）之间通过联轴器连接。

8.根据权利要求1所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述动力分配箱（3）外部设置有风筒（7），所述电机（6）位于风筒（7）外。

9.根据权利要求1或8所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述动力分配箱（3）位于的风筒（7）横截面中心的投影处。

10.根据权利要求8所述冷却塔节能型水电混动风机，其特征在于：所述风筒（7）为玻璃钢风筒。

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