一种冷却塔高速水轮机-风机系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于冷却塔风机技术领域，具体涉及一种冷却塔高速水轮机-风机系统。


背景技术：

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冷却塔是目前应用非常普遍的水资源循环利用设备，主要包括风机和驱动装置。冷却塔风机多为玻璃钢、铝合金等材料，受材料本身的限制，风机叶尖线速度一般不高于70m/s；如果选用水轮机作为风机的驱动装置，根据冷却塔的流量、富余压力，如果不考虑转速限制，最佳的水轮机选型为中、高比转速水轮机，即水轮机的转速相对风机转速要高。
[0003]
目前解决这个转速不匹配问题主要有两种方式，但都有相应的缺点：
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方式一：在水轮机和风机间设置减速机，此种方式减速机会有功率损耗，且多数选用的立式减速机密封问题很难妥善解决，减速机的可靠性较差，寿命较短；
[0005]
方式二：开发新的超低比转速水轮机，以实现水轮机和风机的直联，此种水轮机一般效率不高，相对于中高比转速水轮机的效率要低很多，且超低比转速水轮机的转轮直径较大，水轮机占用面积较大，安置在风筒内会有较大风阻，且成本较高。
[0006]
因此，我们提出一种冷却塔高速水轮机-风机系统。


技术实现要素：

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本实用新型的目的在于提供一种冷却塔高速水轮机-风机系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
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本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
[0009]
一种冷却塔高速水轮机-风机系统，包括风机、水轮机和冷却塔风筒，还包括主轴，所述水轮机设在冷却塔风筒中心处，水轮机通过主轴连接风机，水轮机与风机为共轴结构，水轮机与风机转速相等。
[0010]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述水轮机的比转速大于70m.kw。
[0011]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述风机包括轮毂、叶片和固定件，所述叶片通过固定件固定在轮毂上，所述轮毂通过主轴与水轮机连接。
[0012]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述叶片采用复合材料制成。
[0013]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述叶片采用碳纤维复合材料制成。
[0014]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述叶片叶尖线速度范围为70-300m/s。
[0015]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述叶片的数量为偶数，每两组叶片的头部一体连接，固定件将两组叶片连接处固定在轮毂上。
[0016]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述叶片的根部设有通孔，固定件穿过通孔将叶片依次固定在轮毂上。
[0017]
作为本实用新型的进一步优化方案，所述固定件包括固定螺栓、压盖和底托，所述底托的凸起穿过叶片的通孔，压盖位于底托凸起上端，固定螺栓连接压盖和轮毂。
[0018]
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提高了风机的转速，可以选用较高比转速的水轮机，提高水轮机的效率，减小水轮机占地面积，减小水轮机成本，同时保证了风机的结构稳定。
附图说明
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图1是本实用新型提供的冷却塔高速水轮机-风机系统结构示意图；
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图2是本实用新型提供的实施例1风机叶片结构示意图；
[0021]
图3是本实用新型提供的实施例2风机叶片结构示意图；
[0022]
图4是本实用新型提供的实施例2风机叶片固定件结构示意图。
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图中：1、风机；11、轮毂；12、叶片；121、通孔；13、固定件；131、固定螺栓；132、压盖；133、底托；2、水轮机；3、冷却塔风筒；4、主轴。
具体实施方式
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下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0025]
如图1所示，本实施例的一种冷却塔高速水轮机-风机系统，本实施例的冷却塔高速水轮机-风机系统，包括风机1、水轮机2和冷却塔风筒3，还包括主轴4，水轮机2设在冷却塔风筒3中心处，水轮机2通过主轴4连接风机1，水轮机2与风机1为共轴结构，水轮机2与风机1转速相等；风机1和水轮机2的传动通过主轴4进行，摆脱了以前风机1转速较低的限制，可选用中高比转速水轮机2，水轮机2的比转速大于70m.kw，其效率高，转轮直径小，水轮机2占用面积小，利用循环水的富余能量来驱动风机1运转。
[0026]
风机1包括轮毂11、叶片12和固定件13，叶片12通过固定件13固定在轮毂11上，轮毂11通过主轴4与水轮机2连接，固定件13为用来固定叶片12的锁紧结构，可以是螺栓、螺柱、u型卡或其它固定结构。
[0027]
叶片12采用复合材料制成，可以让风机1的转速更高，优选为碳纤维复合材料制成，叶片12叶尖线速度可以达到70m/s以上，最高速度可以达到300m/s，即叶尖线速度范围为70-300m/s，提高水轮机2的效率，减小水轮机2占地面积，减小水轮机2成本，风机1转速提高后，叶片12的数量可以减少，以9.75米直径的风机1举例，叶片12可以由10片减少为2片。
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实施例1
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如图2所示，叶片12的数量为偶数，每两组叶片12的头部一体连接，固定件13将两组叶片12连接处固定在轮毂11上；
[0030]
当风机1的叶片12数量为偶数时，可将相对的两组叶片12做成一个整体，使得两组叶片12产生的离心力基本相互抵消，此时轮毂11只需承受旋转力矩及极小的未能平衡的离心力。
[0031]
其中心连接处的碳纤维或其它复合材料的纤维方向沿叶片12长度方向，最大发挥纤维的抗拉强度高的特性，使得风机1转速提高后，保持结构的稳定性。
[0032]
实施例2
[0033]
如图3所示，叶片12的根部设有通孔121，通孔121优选为弧形，减小应力集中，叶片
12的根部根部的材料纤维如图3所示，平行于通孔121，最大发挥碳纤维的抗拉强度高的特性；固定件13穿过通孔121将叶片12依次固定在轮毂11上；
[0034]
如图4所示，固定件13包括固定螺栓131、压盖132和底托133，底托133的凸起穿过叶片12的通孔121，压盖132位于底托133凸起上端，固定螺栓131连接压盖132和轮毂11，如此将叶片12固定，使得叶片12通过根部通孔121来承受叶片12高速旋转式的离心力，风机1可配套若干组压盖132和底托133，底托133凸起的角度，根据现场叶片12的安装角度；使得风机1转速提高后，保持结构的稳定性。
[0035]
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

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