專利名稱：無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機的制作方法
技術領域：
本發明涉及水輪機，特別是一種無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機。
背景技術：
水輪機是工業生產中冷卻塔常用的配套設備，目前的水輪機由于結構上存在的問題，使用中效率低，水資源浪費大，特別是目前已有的冷卻塔驅動風機專用超低比速混流式水輪機的座環都包含固定導葉，而導葉水力損失占整體水力損失的比重較大。如翼型導葉對水流的排擠作用使導葉內流速高達12-13m/s，座環水力損失較大，可達到10%以上；而等厚度導葉座環對水流的排擠作用，會使最高流速達14m/s以上，導致座環水力損失高達14%-15%。總體效率低，水資源浪費嚴重。特別是對于超低比速混流式水輪機，由于導葉高度很小，給鑄造或焊接帶來極大的困難。因此，如何有效解決水輪機加工生產和降低座環引起的水力損失，提高水輪機的水力效率是必需解決的技術問題。

發明內容
針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機，可有效解決座環加工生產的問題并能降低座環引起的水力損失，從而提高水輪機的水力效率。本發明解決的技術方案是，包括蝸殼式引水室和與蝸殼式引水室相連的無固定導葉的座環，無固定導葉的座環內裝有比轉速為40-60m. kw的超低比速混流式轉輪，壓力水流由蝸殼的進口流入，流經無固定導葉的座環，然后流入超低比速混流式水輪機轉輪，最后再由轉輪出口流入到尾水管，超低比速混流式轉輪所需環量由蝸殼和無導葉的座環共同形成，消除導葉繞流的水力損失和導葉對水流的排擠作用，改善座環中的流動，座環內流速均勻，座環水力損失大為減小；因座環損失減少，水輪機效率得到大幅度提高。本發明結構簡單，效率高，便于制造和安裝，水力損失小，效率高。


圖1為本發明的結構主視圖。圖2為本發明圖1中A-A剖面主視圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明。由圖1、2所示，本發明包括蝸殼式引水室I和與蝸殼式引水室相連的無固定導葉的座環2，無固定導葉的座環內裝有比轉速為40-60m. kw的超低比速混流式轉輪3，壓力水流由蝸殼I的進口流入，流經無固定導葉的座環2，然后流入超低比速混流式水輪機轉輪3，最后再由轉輪出口流入到尾水管，超低比速混流式轉輪所需環量由蝸殼和無導葉的座環共同形成，消除導葉繞流的水力損失和導葉對水流的排擠作用，改善座環中的流動，座環內流速均勻，座環水力損失大為減小；因座環損失減少，水輪機效率得到大幅度提高。為保證無導葉座環具有足夠的強度和剛度并滿足承受水輪機轉動部件重量的要求，所述的蝸殼斷面為圓形，并采用鑄造方式，其厚度比有固定導葉要大一些，具體的厚度要通過強度和剛度的計算來確定。本發明使用時，壓力水流由鑄造蝸殼I的進口流入，流經無固定導葉的座環2，然后流入超低比速混流式水輪機轉輪3，最后再由轉輪出口流入到尾水管。水輪機所需要的環量由蝸殼1、無導葉的座環2來形成。因無固定導葉，去除了導葉繞流損失和導葉對水流的排擠作用，提高了座環的水力效率，因此也提高了水輪機的整體效率。由上述情況可以看出，本發明無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機裝置的特點是效率高、結構簡單、便于制造與安裝。為此，在滿足水輪機強度要求的前提下，為達到冷卻塔風機驅動功率的要求，在設計冷卻塔專用超低比速混流式水輪機時，去掉了冷卻塔專用超低比速混流式水輪機座環中的固定導葉，以減少座環的水力損失并便于加工；而超低比速混流式水輪機的轉輪所需的環量則通過減小蝸殼斷面面積并加大斷面中心距的方法，由蝸殼、無導葉座環形成。同時，因無固定導葉支撐，設計時要通過計算來確定蝸殼的厚度(往往要增加蝸殼和座環的厚度)以滿足水輪機組的強度和剛度要求。去掉活動導葉，有壓水流直接由蝸殼經座環流入轉輪，再由尾水管流出，大大減少了水流的損失，并提高了水資源的利用率和工作 效率，并經實際應用得到了有效的證明，有關實驗應用情況如下
某企業一臺500t/h冷卻塔，可利用水頭H=7m,風機轉速n=240r/min,風機型號LF420。原設計的有導葉的超低比速混流式水輪機，蝸殼的厚度為5mm，蝸殼進口斷面半徑為125mm，導葉進口斷面中心距為385mm，轉輪進口環量靠導葉來調節。后來改為無導葉座環后，蝸殼的厚度增加到15mm;同時，為了使水流適應轉輪進口環量的要求數值，減小了蝸殼斷面，加大了斷面中心距，即蝸殼進口斷面半徑90mm，進口斷面中心距半徑為400mm，達到了轉輪所需的環量要求，并且加工制造方便，為企業帶來了很好的經濟效益，取得了商業上的很大成功。本發明經反復實驗和試用，均取得了相同和相似的結果，表明工作性能穩定可靠，有實際工業上的應用價值，應用面廣，節能，與現有技術相比，本發明的具有以下突出的特
占-
^ \\\ ·1、與常用的有導葉座環相比，無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機裝置，可在滿足強度要求的條件下，去掉座環中的固定導葉，從而消除了導葉的繞流損失和導葉對水流的排擠作用，使座環內流速均勻，在流量相同的情況下，可大大減小座環的水力損失。2、因降低了座環的水力損失，水輪機的整體效率也得到了較大地提高。3、因無固定導葉,所以結構簡單,便于鑄造加工。4、通過增加蝸殼的厚度來滿足水輪-風機組的強度和剛度的要求，有效延長使用壽命和保證使用效果，是水輪機上的一大創新。
權利要求
1.一種無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機，其特征在于，蝸殼式引水室(1)和與蝸殼式引水室相連的無固定導葉的座環(2)，無固定導葉的座環內裝有比轉速為40-60m. kw的超低比速混流式轉輪(3),壓力水流由蝸殼(I)的進口流入,流經無固定導葉的座環(2)，然后流入超低比速混流式水輪機轉輪(3)，最后再由轉輪出口流入到尾水管，超低比速混流式轉輪所需環量由蝸殼和無導葉的座環共同形成，消除導葉繞流的水力損失和導葉對水流的排擠作用，改善座環中的流動，座環內流速均勻，座環水力損失大為減小；因座環損失減少，水輪機效率得到大幅度提高。
2.根據權利要求1所述的無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機，其特征在于，所述的蝸殼為金屬鑄造的斷面為圓形的蝸殼，其厚度通過強度和剛度計算來確定，和有導葉的座環相比，其厚度較大。
全文摘要
本發明涉及無固定導葉的冷卻塔專用超低比速混流式水輪機，可有效解決座環加工生產的問題并能降低座環引起的水力損失，從而提高水輪機的水力效率，方法是，包括蝸殼式引水室和與蝸殼式引水室相連的無固定導葉的座環，無固定導葉的座環內裝有比轉速為40-60m.kw的超低比速混流式轉輪，壓力水流由蝸殼的進口流入，流經無固定導葉的座環，然后流入超低比速混流式水輪機轉輪，最后再由轉輪出口流入到尾水管，超低比速混流式轉輪所需環量由蝸殼和無導葉的座環共同形成，消除導葉繞流的水力損失和導葉對水流的排擠作用，座環內流速均勻，水力損失大為減小；因座環損失減少，水輪機效率得提高，本發明結構簡單，效率高，便于制造和安裝，水力損失小，效率高。
文檔編號F03B11/02GK103032249SQ20121054010
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者李延頻, 宋日英, 任巖, 李士輝, 李延譜 申請人:華北水利水電學院