一种水动能回收冷却塔

1.本发明涉及冷却塔技术领域，尤其涉及一种水动能回收冷却塔。


背景技术：

2.冷却塔是水与空气直接接触进行热交换的一种设备。机械冷却塔它主要由风机、电机、填料、播水系统、塔身、水盘等组成，主要由在风机作用下的温度比较低的空气与填料中的水进行热交换从而达到降低水温的目的。传统冷却塔用电机驱动风扇消耗了大量的能量，而经过水泵输送上塔的水自身所含的能量却被忽视了，反而在滴落进集水池后产生了巨大的噪音，造成能源的浪费。有必要针对塔上的水滴落的结构进行进一步设计，有效利用水滴落的动能，减少能源浪费，同时提升降噪性能。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供根据冷却塔内水的动能变化情况，合适的设置水动能回收装置，避免能源的浪费，且降噪性能显著提升的水动能回收冷却塔。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水动能回收冷却塔，水动能回收冷却塔，包括塔体，塔体内设有喷淋系统，塔体内对应喷淋系统上方具有收水器、对应喷淋系统下方具有填料，塔体顶部设有风筒，所述风筒内设有风扇，塔体底部则设有集水池，所述的塔体内设有水动力机构，所述的水动力机构包括水动力叶轮、叶轮支架和传动杆；所述的叶轮支架固定在塔体内，且位置位于填料下方、集水池上方，所述的水动力叶轮则转动连接在叶轮支架上，传动杆顶部与风扇中心固定、底部则与水动力叶轮中心固定。
5.在上述方案中，巧妙地通过传动杆将水动力叶轮与风扇联动，在冷却塔工作时，喷淋系统向下喷出的水流经过填料向下滴落时，滴落在水动力叶轮上，将滴落在叶轮上的水的动能和流经叶轮那段距离的中立势能转变为叶轮的扭矩，通过传动杆驱动最上方的风扇，代替原本电机的作用，有效利用水动能。同时，流过叶轮的水速度减缓，在滴落进集水池前和未设置回收装置前相比已大为减少，极大的减少了滴水噪音，满足了节能和降噪的需求
6.进一步的，所述的水动力叶轮包括中心套筒和间隔均布在中心套筒外周面的水动力叶片；所述的中心套筒转动连接在叶轮支架上，所述的中心套筒内设有键槽，所述的传动杆上则外凸具有键，所述的传动杆底部与中心套筒键连接。
7.进一步的，为了提高对水动能的利用，所述的水动力叶轮具有若干水动力叶片，其中水动力叶片整体呈下凹的扁平流线型。扁平流线型的叶片设计，使液滴能在叶片上停留尽可能长的时间，使液滴在叶片上滑动时，自身动能尽可能多的用于驱动叶片的运动；在叶片末端，液滴已几乎无与叶片的相对速度，大部分自身能量都已被叶片回收。
8.优选的，所述的水动力叶片上端到下端的偏差角度为30
°
，水动力叶片的弧度上部角度为67
°
、下部角度为16
°
。
9.进一步的，所述的叶轮支架包括支架外框和支架内框，所述的支架外框与塔体内壁配合固定，支架内框则适应水动力叶轮周向设置，所述的中心套筒与支架内框转动连接；所述的支架外框与支架内框之间呈镂空设置。
10.优选的，为了保证支架强度同时不影响无叶轮位置处的水滴下落。所述的支架外框呈矩形框架结构，支架内框的外壁则呈与矩形框架结构的内壁相切的圆形框架结构，所述的支架外框与支架内框对应支架外框四角分别通过连接筋构成四组镂空设计；每组镂空设计内连接筋与支架外框和支架内框之间构成的镂空孔均为三角形。
11.本发明的有益效果是，本发明提供的一种水动能回收冷却塔，通过合理设计的水动力叶轮，在滴落进集水池前，其中含有的重力势能转变为动能，在此过程中设置的叶轮将滴落在叶轮上的水的动能和流经叶轮那段距离的中立势能转变为叶轮的扭矩，通过传动杆驱动最上方的风扇，代替原本电机的作用；同时，流过叶轮的水速度减缓。水的动能在滴落进集水池前和未设置回收装置前相比已大为减少，极大的减少了滴水噪音，满足了节能和降噪的需求。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
13.图1是本发明最优实施例的结构示意图。
14.图2是本发明最优实施例中水动力机构的立体图。
15.图3是本发明最优实施例中水动力叶轮和叶轮支架的结构示意图。
16.图4是本发明最优实施例中水动力叶轮的结构示意图。
17.图5是图4的侧视图。
18.图6是本发明最优实施例中单片水动力叶片的结构示意图。
19.图7是图6的侧视图。
20.图中 1、塔体 2、喷淋系统 3、收水器 4、填料 5、风筒 6、风扇 7、集水池 8、水动力叶轮 8
‑
1、中心套筒 8
‑
2、水动力叶片 8
‑
3、键槽 9、叶轮支架 9
‑
1、支架外框 9
‑
2、支架内框 9
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3、连接筋 9
‑
4、镂空孔 10、传动杆 10
‑
1、键。
具体实施方式
21.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
22.如图1所示一种水动能回收冷却塔，是本发明最优实施例。该水动能回收冷却塔包括塔体1，塔体1内设有喷淋系统2，塔体1内对应喷淋系统2上方具有收水器3、对应喷淋系统2下方具有填料4，塔体1顶部设有风筒5，风筒5内设有风扇6，塔体1底部则设有集水池7。
23.如图2所示，塔体1内设有水动力机构，水动力机构包括水动力叶轮8、叶轮支架9和传动杆10。叶轮支架9固定在塔体1内，且位置位于填料4下方、集水池7上方，水动力叶轮8则转动连接在叶轮支架9上，传动杆10顶部与风扇6中心固定、底部则与水动力叶轮8中心固定。
24.在实际设计中，水动力叶轮8包括中心套筒8
‑
1和间隔均布在中心套筒8
‑
1外周面的水动力叶片8
‑
2；中心套筒8
‑
1转动连接在叶轮支架9上，中心套筒8
‑
1内设有键槽8
‑
3，传
动杆10上则外凸具有键10
‑
1，传动杆10底部与中心套筒8
‑
1键连接。风扇6中心也具有键槽8
‑
3，传动杆10顶部与风扇6之间也可设计为键连接。在冷却塔工作时，喷淋系统2向下喷出的水流经过填料4向下滴落时，滴落在水动力叶轮8上。在滴落进集水池7前，滴水中含有的重力势能转变为动能，将滴落在叶轮上的水的动能和流经叶轮那段距离的中立势能转变为叶轮的扭矩，通过传动杆10驱动最上方的风扇6，代替原本电机的作用，有效利用水动能。
25.水动力叶轮8中，设置了一圈18个的水动力叶片8
‑
2，水动力叶片8
‑
2上端到下端的偏差角度为30度，即水动力叶轮8的斜面覆盖了整个圆面，水滴从填料落下后必然会落在水动力叶片上。优选的，水动力叶片8
‑
2的弧度上部角度为67度，下部角度为16度，整体呈下凹的扁平流线型，使液滴能在水动力叶片8
‑
2上停留尽可能长的时间，液滴在水动力叶片上滑动时，自身动能尽可能多的用于驱动水动力叶片8
‑
2的运动；在水动力叶片8
‑
2末端，液滴已几乎无与水动力叶片8
‑
2的相对速度，大部分自身能量都已被水动力叶片8
‑
2回收。
26.为了保证支架强度同时不影响无叶轮位置处的水滴下落，叶轮支架9可包括包括支架外框9
‑
1和支架内框9
‑
2，支架外框9
‑
1与塔体1内壁配合固定，支架内框9
‑
2则适应水动力叶轮8周向设置，中心套筒8
‑
1与支架内框9
‑
2转动连接；支架外框9
‑
1与支架内框9
‑
2之间呈镂空设置。
27.当支架外框9
‑
1呈矩形框架结构时，为了扩大水动力叶轮8的转动半径，更好地利用水滴动能，支架内框9
‑
2的外壁呈与矩形框架结构的内壁相切的圆形框架结构。支架外框9
‑
1与支架内框9
‑
2对应支架外框9
‑
1四角分别通过连接筋9
‑
3构成四组镂空设计；每组镂空设计内连接筋9
‑
3与支架外框9
‑
1和支架内框9
‑
2之间构成的镂空孔9
‑
4均为三角形，即连接筋9
‑
3与支架外框9
‑
1和支架内框9
‑
2之间均形成了稳定的三角连接，有利于提高内外框架的连接稳定性。
28.在设置叶轮后，水滴的运动轨迹为：从填料落下，滴在水动力叶轮8上后参与水动力叶轮8的运动，在水动力叶轮8末端落下，滴落到集水池7中。由于加入了水动力叶轮8这一机构，用于吸收部分水滴的动能，相同质量的水在滴落到水动力叶轮8及集水池7后所释放的动能，远小于直接从填料下部落入集水池7中，以此达到减少噪音的目的。同时，受重力加速度的影响，水滴下落时间越长，速度越快；集水池7产生噪音的原因是因为水滴之间撞击后产生震动，速度越快，声音越大；水动力叶轮8使水滴在从填料落到集水池7前需要进行两次自由落体加速，速度远不及直接滴入集水池7，因此噪音也能够降得更低。
29.如此设计的一种水动能回收冷却塔，通过合理设计的水动力叶轮8，巧妙地通过传动杆10将水动力叶轮8与风扇6联动。工业热水经水泵输水，经过管路送到喷淋装置，再由喷淋装置喷洒到填料4，逆流与空气进行热交换，热水冷却后再经水池收集后，输入工业装置供需要冷却的设备循环使用。冷却塔在使用过程中，为了能满足换热需求，通常需要喷淋大量的水，同时需要风扇6在上部风口工作，加速空气的流通，提高换热效率。在填料4下方设计了水动能叶轮，喷淋水在完成换热流过填料4后自由下落，冲击在叶轮上，水的动能驱使叶轮开始转动，以此带动传动杆10，驱动塔风口处的风扇6进行旋转，引导空气流通，强化塔的换热；在叶轮完成动能交换的水速度减少，在滴落集水池7后极大降低了滴落噪音。本发明的冷却塔节能性能和降噪性能显著提高，且结构简单，后续投入低，经济实用。同时，流过叶轮的水速度减缓，在滴落进集水池7前和未设置回收装置前相比已大为减少，极大的减少了滴水噪音，满足了节能和降噪的需求。
30.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。