JP6673702B2 - Cooling tower with axial blower - Google Patents
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Description
本発明は、軸流送風機を備えた冷却塔に関し、特に、正圧側となる翼前面を凹形状に、負圧側となる翼背面を凸形状に、それぞれ形成した複数枚の翼を、回転軸に配設して構成した軸流送風機を備えた冷却塔に関するものである。 The present invention relates to a cooling tower equipped with an axial blower, and in particular, a plurality of blades formed respectively on the rotating shaft, the front surface of the blade on the positive pressure side having a concave shape, and the back surface of the blade on the negative pressure side having a convex shape. The present invention relates to a cooling tower provided with an axial blower arranged and configured.
従来、図4に示すように、冷却塔1は、板材20を多数並列して構成した充填材2と、充填材2に上方から処理水を供給する給水槽4と、充填材2の側方から充填材2の板材20間に外気を流入させる吸引ファン6と、充填材2内で流入する空気によって冷却された処理水が流入する排水槽5とを備え、充填材2の上端に隣接する隙間、具体的には、外気の通路となる充填材2の上端と給水槽4の隙間にエアシール材3を配設するようにしている。
Conventionally, as shown in FIG. 4, a cooling tower 1 includes a
充填材2が配置される冷却塔1の架台10は、外気の取入口となる側面(板材20に対して直交する側面)に、外気を導くとともに、充填材2へ供給される処理水の外部への飛散及び異物の侵入を防止するルーバ11が取り付けられている。
The
また、架台10の上部には、充填材2の上方に給水槽4が配設されるとともに、対向して配設される充填材2、2間の上方には吸引ファンとしての軸流送風機6が配設され、下部には充填材2、2に共通の排水槽5が配設されている(例えば、特許文献1参照。)。
A water supply tank 4 is disposed above the
ところで、従来、冷却塔1の軸流送風機6には、図5に示すような、正圧側となる翼前面61aを略平面形状に、負圧側となる翼背面61bを凸形状に、それぞれ形成した複数枚の翼61Xを、回転軸60に配設して構成した軸流送風機が用いられていた。
By the way, conventionally, as shown in FIG. 5, a
この冷却塔1の軸流送風機6の翼61Xの周りの空気の流れを解析した結果、負圧側となる翼背面61bにおいては、翼背面61bの凸形状の頂上の位置を過ぎた空気の流れは、翼背面61bの表面から剥離し、そのまま翼背面61bの翼61Xの回転方向の後端部に流れ、後端部の位置で、渦が発生し、乱流となる。
As a result of analyzing the air flow around the
そして、このように、乱流が起きると、翼61Xの翼背面61bの実質的な負圧面の面積が減少するため、軸流送風機6の静圧を低下させる要因になっていた。
Then, when the turbulent flow occurs, the substantial negative pressure surface area of the
本発明は、上記従来の冷却塔の軸流送風機の翼の負圧側となる翼背面における空気の流れの剥離現象に着目し、翼の翼背面の実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができるようにした軸流送風機を備えた冷却塔を提供することを目的とする。 The present invention focuses on the separation phenomenon of the air flow on the blade back side which is the suction side of the blade of the conventional cooling tower axial flow blower, and reduces the reduction due to the separation of the substantial suction surface area of the blade back surface of the blade. It is an object of the present invention to provide a cooling tower provided with an axial blower capable of reducing the static pressure value and increasing the static pressure value.
上記目的を達成するため、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔は、負圧側となる翼背面を凸形状に形成した複数枚の翼を、回転軸に配設して構成した軸流送風機を備えた冷却塔において、前記翼の負圧側となる翼背面の凸形状を、翼の回転方向の先端から翼の幅寸法の20〜45%の位置に第1の凸部が、65〜85%の位置に第2の凸部が形成され、第1の凸部と第2の凸部との間に凹部が形成されてなり、翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第1の凸部の位置で6〜20%に、第2の凸部の位置で2〜10%に、それぞれ形成されてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a cooling tower provided with an axial blower of the present invention is an axial blower configured by arranging a plurality of blades having a convex back surface on the negative pressure side on a rotating shaft. In the cooling tower provided with the first blade, the first convex portion is formed such that the convex shape on the back surface of the blade, which is the negative pressure side of the blade, is located at a
この場合において、前記翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第1の凸部と第2の凸部との間の凹部の位置で、第1の凸部の位置の厚みより薄く、第2の凸部の位置の厚みより厚く、かつ、4〜15%に形成されてなるようにすることができる。 In this case, the thickness of the blade in a direction orthogonal to an imaginary line connecting both ends in the width direction of the blade with respect to the width dimension of the blade is the position of the concave portion between the first convex portion and the second convex portion, It can be formed to be thinner than the thickness at the position of the first protrusion, thicker than the thickness at the position of the second protrusion, and 4 to 15%.
また、前記翼が、同一の横断面形状からなるようにすることができる。 Further, the wings may have the same cross-sectional shape.
また、前記翼が、FRP製又はアルミニウム製とすることができる。 Further, the wing may be made of FRP or aluminum.
また、前記翼が、中空形状に形成されてなるようにすることができる。 Further, the wing may be formed in a hollow shape.
また、前記翼が、表面を耐摩耗性材料でコーティングされてなるようにすることができる。 Further, the wing may have a surface coated with a wear-resistant material.
本発明の軸流送風機を備えた冷却塔によれば、冷却塔に備えた軸流送風機の回転軸に配設した、負圧側となる翼背面を凸形状に形成した複数枚の翼を、当該翼の翼背面の凸形状を、翼の回転方向の先端から翼の幅寸法の20〜45%の位置に第1の凸部が、65〜85%の位置に第2の凸部が形成され、第1の凸部と第2の凸部との間に凹部が形成されてなり、翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第1の凸部の位置で6〜20%に、第2の凸部の位置で2〜10%に、それぞれ形成されてなるようにすることにより、翼背面の第1の凸形状の頂上の位置を過ぎて、翼背面の表面から剥離した空気の流れを、第2の凸形状によって再付着させることによって、翼背面の翼の回転方向の後端部の位置で渦が発生せず、乱流となることを防止することができる。これにより、翼の翼背面の実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができ、従来の翼よりもひねり角度を緩くしたり、軸流送風機の回転数を低減できるため、低消費エネルギで、低騒音の軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。 According to the cooling tower provided with the axial blower of the present invention, disposed on the rotating shaft of the axial blower provided in the cooling tower, a plurality of blades having a convex back surface on the negative pressure side, the said blade, The convex shape on the back surface of the wing is formed such that a first convex portion is formed at a position of 20 to 45% of a width dimension of the wing from a tip in a rotational direction of the wing, and a second convex portion is formed at a position of 65 to 85% of the wing. A concave portion is formed between the first convex portion and the second convex portion, and the thickness of the wing in a direction orthogonal to an imaginary line connecting both ends in the width direction of the wing with respect to the width dimension of the wing is equal to the first thickness. 6 to 20% at the position of the convex portion, and 2 to 10% at the position of the second convex portion, so that the position of the top of the first convex shape on the back surface of the wing can be changed. The air flow separated from the surface of the wing rear surface is reattached by the second convex shape, so that the position of the rear end of the wing rear surface in the rotational direction is changed. Vortex does not occur, it can be prevented from becoming turbulent. As a result, it is possible to reduce the reduction of the substantial negative pressure surface area on the back surface of the blade due to peeling, increase the static pressure value, make the twist angle smaller than that of the conventional blade, and make the rotation speed of the axial blower Therefore, it is possible to provide a cooling tower provided with an axial blower with low energy consumption and low noise.
また、前記翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第1の凸部と第2の凸部との間の凹部の位置で、第1の凸部の位置の厚みより薄く、第2の凸部の位置の厚みより厚く、かつ、4〜15%に形成されてなるようにすることにより、翼の両面の空気の流れが、乱流となることを防止することができる。 Further, the thickness of the wing in a direction orthogonal to an imaginary line connecting both ends in the width direction of the wing with respect to the width dimension of the wing is the first position at the position of the concave portion between the first convex portion and the second convex portion. Is formed to be thinner than the thickness at the position of the convex portion, thicker than the thickness at the position of the second convex portion, and 4 to 15%, so that the air flow on both surfaces of the wing becomes turbulent. Can be prevented.
また、前記翼が、同一の横断面形状からなるようにすることにより、翼の製造を引抜成形法や押出成形法によって簡易に実施することができるため、低コストの軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。 Further, by making the blades have the same cross-sectional shape, the blades can be easily manufactured by a pultrusion molding method or an extrusion molding method. Towers can be provided.
また、前記翼が、FRP製又はアルミニウム製とすることにより、軽量で、強度が大きな翼を、引抜成形法や押出成形法によって簡易に製造することができる。 Further, by making the wings made of FRP or aluminum, it is possible to easily manufacture a lightweight, high-strength wing by a pultrusion molding method or an extrusion molding method.
また、前記翼が、中空形状に形成されてなるようにすることにより、翼を軽量化することができるため、低消費エネルギの軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。 In addition, since the blades are formed in a hollow shape, the weight of the blades can be reduced, so that it is possible to provide a cooling tower including an axial blower with low energy consumption.
また、前記翼が、表面を耐摩耗性材料でコーティングされてなるようにすることにより、耐久性のある軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。 Further, by providing a surface of the blade with a wear-resistant material, a cooling tower having a durable axial blower can be provided.
以下、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a cooling tower provided with an axial blower of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図3に、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔の一実施例を示す。 1 to 3 show an embodiment of a cooling tower provided with the axial blower of the present invention.
この冷却塔1は、図4に示す従来の冷却塔1と同様、架台10の上部、より具体的には、対向して配設される充填材2、2間の上方に、吸引ファンとしての軸流送風機6を配設するようにしている。
This cooling tower 1 is, like the conventional cooling tower 1 shown in FIG. 4, an upper part of the
この軸流送風機6は、複数枚(本実施例においては、4枚。)の翼61を、ボス部材60aを介して、電動機によって回転駆動される回転軸60に配設して構成されている。
The
翼61は、翼61の中心側の端面から内部に、ボス部材60aから放射状に伸びる軸部材(図示省略)を挿入するようにし、この軸部材にねじ部材60bを用いて固定するようにしている。
The
また、翼61は、翼61の外周側の端面に、翼61の端面形状よりも若干大きく形成した端面板62を配設するようにしている。
この端面板62を配設することによって、翼61の外周側に空気が逃げることを防止し、軸流送風機6の効率を高めることができる。
Further, the
By disposing the
ところで、本実施例において、翼61は、その断面形状を、図2に示すように、正圧側となる翼前面61aを凸形状と凹形状とを組み合わせた形状に、負圧側となる翼背面61bを凸形状に、それぞれ形成するようにしている。
In the present embodiment, the
より具体的には、翼61の負圧側となる翼背面61bの凸形状を、翼61の回転方向の先端から翼61の幅寸法Wの20〜45%、より好ましくは、25〜35%(本実施例においては、約30%)(L1/W)の位置(頂点の位置をいう。本明細書において同じ。)に第1の凸部が、65〜85%、より好ましくは、70〜80%(本実施例においては、約75%)(L3/W)の位置(頂点の位置をいう。本明細書において同じ。)に第2の凸部が、それぞれ形成され、第1の凸部と第2の凸部との間の45〜65%、より好ましくは、50〜60%(本実施例においては、約55%)(L2/W)の位置(谷の位置をいう。本明細書において同じ。)に凹部が形成されてなり、翼61の幅寸法Wに対する翼61の幅方向の両端を結ぶ仮想線Lと直交する方向の翼61の厚みが、第1の凸部の位置で6〜20%、より好ましくは、10〜15%(本実施例においては、約14%)(T1/W)に、第2の凸部の位置で2〜10%、より好ましくは、4〜8%(本実施例においては、約7%)(T3/W)に、凹部の位置で4〜15%、より好ましくは、6〜10%(本実施例においては、約8%)(T2/W)に、それぞれ形成するようにしている。
More specifically, the convex shape of the
この場合、翼61の幅寸法Wに対する翼61の幅方向の両端を結ぶ仮想線Lと直交する方向の翼61の厚みが、第1の凸部と第2の凸部との間の凹部の位置で、第1の凸部の位置の厚みより薄く(T1/W>T2/W)、第2の凸部の位置の厚みより厚く(T2/W>T3/W)なるようにしている。
In this case, the thickness of the
また、翼61の幅寸法Wに対する翼61の幅方向の両端を結ぶ仮想線Lと直交する方向の仮想線Lから翼61の翼前面61aまでの距離が、第1の凸部の位置で2〜10%(本実施例においては、約5%)(Da1/W)に、第2の凸部の位置で−2〜0%(本実施例においては、約−1%)(Da3/W)に、凹部の位置で0〜5%(本実施例においては、約2%)(Da2/W)に、翼背面61bまでの距離が、第1の凸部の位置で5〜20%(本実施例においては、約10%)(Db1/W)に、第2の凸部の位置で3〜12%(本実施例においては、約7%)(Db3/W)に、凹部の位置で4〜15%(本実施例においては、約6%)(Db2/W)に、それぞれ形成するようにしている。
The distance from the virtual line L in the direction orthogonal to the virtual line L connecting both ends of the
この冷却塔1の軸流送風機6の翼61の周りの空気の流れを解析した結果を、図3に示す。
図3から明らかなように、翼61の翼背面61bの第1の凸形状の頂上の位置を過ぎて、翼背面61bの表面から剥離した空気の流れが、第2の凸形状によって再付着することによって、図5に示す従来の翼61Xのように、翼背面61bの翼61の回転方向の後端部の位置で渦が発生せず、乱流となることを防止できるものとなる。
これにより、翼61の翼背面61bの実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができ、従来の翼61Xよりもひねり角度を緩くしたり、軸流送風機6の回転数を低減できるため、低消費エネルギで、低騒音化を実現できるものとなる。
FIG. 3 shows the result of analyzing the flow of air around the
As apparent from FIG. 3, past the position of the top of the first convex of the
Thereby, the reduction of the substantial negative pressure surface area of the blade back
また、翼61の幅寸法Wに対する翼61の幅方向の両端を結ぶ仮想線Lと直交する方向の翼61の厚みが、第1の凸部と第2の凸部との間の凹部の位置で、第1の凸部の位置の厚みより薄く(T1/W>T2/W)、第2の凸部の位置の厚みより厚く(T2/W>T3/W)、かつ、4〜15%(T2/W)に形成することにより、翼61の両面の空気の流れが、乱流となることを防止することができる。
Further, the thickness of the
翼61は、同一の横断面形状からなるように製造することができる。
これにより、翼61の製造を引抜成形法(FRP製)や押出成形法(アルミニウム製(アルミニウム合金製を含む。本明細書において同じ。))によって簡易に実施することができるため、軸流送風機6の低コスト化を実現できるものとなる。
The
Accordingly, the
引抜成形法(FRP製)は、グラスファイバーロービング等を主体とした補強繊維基材を樹脂槽(液体状の不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を貯留した槽)に通すことで含浸工程を行い、次に余分な樹脂をスクイズ、脱泡した後に、金型へ導入し、金型の中で加熱することで熱硬化性樹脂を硬化させ、引抜装置で引き抜くことで所定の形状に形成された成形品を得る方法である。
成形品は、連続してエンドレスに成形されて引き抜かれるため、成形品を適宜の長さに切断することで製品を製造することができる。
In the pultrusion molding method (made of FRP), a reinforcing fiber base mainly composed of glass fiber roving or the like is passed through a resin tank (a tank storing a thermosetting resin such as a liquid unsaturated polyester, epoxy resin, or phenol resin). After performing the impregnation step, then squeeze and defoam the excess resin, introduce it into the mold, heat it in the mold to cure the thermosetting resin, and pull it out with a drawing device to remove it. This is a method for obtaining a molded article formed in the shape of.
Since the molded article is continuously formed endlessly and pulled out, a product can be manufactured by cutting the molded article to an appropriate length.
なお、FRP製の翼61は、引抜成形法以外の方法、例えば、ハンドレイアップ法(少量他品種生産の場合)、スプレーアップ法等を用いて製造することもできる。
The
押出成形法(アルミニウム製)は、アルミニウム基材を、金型 (ダイス)に圧力をかけてダイス孔を通過、押し出すことで所定の形状に形成された成形品を得る方法である。
成形品は、連続してエンドレスに成形されて押し出されるため、成形品を適宜の長さに切断することで製品を製造することができる。
The extrusion molding method (made of aluminum) is a method of obtaining a molded article formed into a predetermined shape by applying pressure to a die (die) and passing through and extruding a die hole.
Since the molded product is continuously extruded and formed endlessly, the product can be manufactured by cutting the molded product to an appropriate length.
なお、アルミニウム製の翼61は、押出成形法以外の方法、例えば、金型鋳造法等を用いて製造することもできる。
The
また、翼61を、FRP製又はアルミニウム製とすることにより、軽量で、強度が大きな翼を得ることができる。
Further, by making the
また、翼61は、翼61を引抜成形法(FRP製)や押出成形法(アルミニウム製(アルミニウム合金製を含む。))等によって製造することによって、内部を中空形状に形成することができる。この場合、補強目的のほか、ボス部材60aから放射状に伸びる軸部材や端面板62を支持したり、固定するために、必要に応じて、リブや肉厚部を形成することができる。
これにより、翼61を軽量化することができるため、軸流送風機6の低消費エネルギ化を実現できるものとなる。
The inside of the
Thus, the weight of the
また、翼61は、表面を耐摩耗性材料でコーティングすることができる。
コーティングする耐摩耗性材料には、FRP製の翼61の場合は、例えば、ホワイトアランダム(WA(Al2O3))、グリーンカーボランダム(GC(SiC))を含有したゲルコート材料を好適に用いることができる。
これにより、耐摩耗性(耐腐食性)を向上することができ、耐久性を向上することができる。
The surface of the
As the wear-resistant material to be coated, in the case of the
Thereby, wear resistance (corrosion resistance) can be improved, and durability can be improved.
以上、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。 As described above, the cooling tower provided with the axial blower of the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, but within a scope that does not depart from the gist thereof. The configuration can be appropriately changed.
本発明の軸流送風機を備えた冷却塔は、翼の翼背面の実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができるという特性を有していることから、軸流送風機を備えた冷却塔の用途に好適に用いることができる。 The cooling tower provided with the axial blower of the present invention has a characteristic that the reduction of the substantial suction surface area on the back surface of the blade due to separation can be reduced and the static pressure value can be increased. It can be suitably used for a cooling tower provided with an axial blower.
1 冷却塔
2 充填材
20 板材
3 エアシール材
4 給水槽
5 排水槽
6 軸流送風機(吸引ファン)
60 回転軸
60a ボス部材
61 翼
61a 翼前面
61b 翼背面
62 端面板
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