TWM592463U - 冷卻水塔的水輪機 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種冷卻水塔的水輪機，包括有一殼體與一渦輪，該殼體內部具有活動空間，該殼體環繞該活動空間具有一環形管道，該環形管道連接一進水管路導入水流繞行該環形管道並由周圍均勻流進該活動空間內；該渦輪裝置在該活動空間內，該渦輪由周圍向中間貫通有導流空間，且該渦輪中間設置有一傳動軸，該傳動軸周圍設置有渦輪葉片，該渦輪葉片則穿置至該導流空間內部，使該渦輪周圍的該導流空間入口連接該環形管道以導引該水流進入該導流空間，經推動該渦輪葉片驅動該傳動軸轉動後再由該渦輪中間的該導流空間出口排出。

Description

冷卻水塔的水輪機

本創作屬於水輪機，特別是關於一種用來取代傳統的馬達與減速機，以進行水塔冷卻工作的水輪機結構。

習知水塔的冷卻結構，是採用馬達與減速機帶動風扇進行散熱的技術，由於驅動馬達需要消耗電力，必然造成能源的損耗，且馬達、減速機及其傳動軸等，不僅結構複雜，還需要經常進行維修，大幅增加設置與維護成本，再加上馬達與減速機運轉時的振動，更會影響整個冷卻結構的壽命，並產生嚴重噪音而破壞社區安寧。

為此，坊間已有針對前述缺失提出的改良設計，其方式是使用水輪機取代傳統的馬達與減速機，以改善冷卻水塔的設計。水輪機是將水流壓力轉化成轉動機械功率的裝置，其原理廣泛應用於水力發電設施中，而冷卻水塔專用水輪機乃是利用水塔系統中存在的富餘壓力驅動水輪機轉動，聯代傳統電機以驅動風扇的結構。受限於水塔的水流規模，有必要研發出適用於循環水系統的低流量低揚程的專用水輪機以達成節省成本與節能的需求。

而常見的水輪機大致有以下數種：

(一)貫流式水輪機，其安裝於冷卻水塔之外，雖然不用馬達驅動，但仍然需要保留原有的傳動軸及減速機，使其效率不佳，需要更大的回水壓力，且振動嚴重，也必須進行更多的維護工作；

(二)雙擊式水輪機，其工作原理是讓循環水進入水輪機進水口，並在內部轉輪進行兩次衝擊後從側面流出完成做功，此法的轉輪主軸徑向受力容易不均衡，造成軸承磨損以及巨大振動及噪音，且水流在水輪機殼體內容易形成渦流，造成阻力而影響整體效率；

(三)高轉速比水輪機，其主要在水輪機的結構上加裝齒輪箱來降速，這種結構的整體高度太高，需要降低原減速機基礎位置高度或提升原風扇定位高度，故風扇的抽風效果會大大降低，而多了減速箱會造成振動值大、水壓需求較大、降低傳輸效率及故障率提高。

因此，總結前述各種設計的優缺點，本創作主要採取低轉速比水輪機為基礎，根據不同使用者冷卻系統參數要求、富餘壓力、流量等數據分析，然後得出水輪機各結構部件的相關技術參數，以在設計生產環節根據這些資料進行針對性的殼體各節點流通面積、導葉角度、轉輪直徑及葉片葉形等，以切合實際的滿足使用者的工藝和使用要求。

根據前述問題與改良手段，創作人經由長期的研發與實作後，終能完成本件冷卻水塔的水輪機。

本創作的主要目的在於提供一種冷卻水塔的水輪機，其無需 使用馬達與減速機，減少電力的損耗，既環保又節省成本。

本創作的另一目的在於提供一種冷卻水塔的水輪機，其簡化水輪機的整體結構，不僅運轉更為順暢，也減少維護的時間與成本。

本創作的再一目的在於提供一種冷卻水塔的水輪機，其大幅減少水塔塔體的振動，提高使用壽命，更因減少振動而獲得更為安靜的使用空間。

可達成前述目的的冷卻水塔的水輪機，包括有一殼體與一渦輪。

該殼體內部具有活動空間，該殼體環繞該活動空間具有一環形管道，該環形管道連接一進水管路導入水流繞行該環形管道並由周圍均勻流進該活動空間內；該渦輪裝置在該活動空間內，該渦輪由周圍向中間貫通有導流空間，且該渦輪中間設置有一傳動軸，該傳動軸周圍設置有渦輪葉片，該渦輪葉片則穿置至該導流空間內部，使該渦輪周圍的該導流空間入口連接該環形管道以導引該水流進入該導流空間，經推動該渦輪葉片驅動該傳動軸轉動後再由該渦輪中間的該導流空間出口排出。

經由前述完成的本創作水輪機結構，係裝置在一水塔上，使用時首先將由該進水管路導入該水流，然後推動該渦輪葉片驅動該傳動軸轉動，該傳動軸延伸連接有一散熱風扇，經該水流驅動該渦輪以經由該傳動軸帶動該散熱風扇旋轉，以進行該水流的冷卻。

經由作功後的該水流，會集中至該出口設置有一集水槽，該集水槽周圍設置有複數個布水管路，使該水流由中間均勻往外實施布水，以改善傳統冷卻水塔單側布水壓力不均的問題。

經由前述的說明，本創作相較於習知技術的優點在於：

1.本創作更為省電，其可以全年無休並由水輪機工作，不需要馬達來驅動風扇；

2.本創作使用壽命更長，因為沒有馬達、減速機與傳動軸等機械，因此減少對於設備的維護成本，產品壽命也提升；

3.本創作更為省水，其可改由溫控來調節風扇轉速，使水輪機的轉速可依照季節(環境溫度)來調控，可減少水的蒸發又降低了漂水率；

4.本創作振動小、噪音低，其無需馬達運轉，自然減少振動，並且降低噪音命：

5.本創作智慧管控，提升效率，其可將溫度感測器與控制系統結合，使管理人員只需要設置需求水溫即可調節。

6.本創作更為環保，其減少保養、維護的時間，也減少油品的洩漏而污染循環水水質，更進一步可以避免關聯設備的故障率和換熱效率降低。

7.本創作更為安全，由於水輪機長年使用，在使用水力餘壓驅動而不用電力的情況下，從根本上杜絕了設備漏電或點燃易燃物帶來的使用風險。

100‧‧‧殼體

110‧‧‧活動空間

120‧‧‧環形管道

130‧‧‧蓋板

200‧‧‧渦輪

210‧‧‧導流空間

220‧‧‧傳動軸

230‧‧‧渦輪葉片

300‧‧‧水塔

310‧‧‧進水管路

320‧‧‧散熱風扇

330‧‧‧渦輪基座

350‧‧‧布水管路

360‧‧‧旁通管路

370‧‧‧旁通閥門

400‧‧‧動力補償裝置

圖1是本創作的冷卻水塔的水輪機之立體圖；

圖2是該水輪機之部分分解圖；

圖3是該水輪機之剖面圖；

圖4是結合該水輪機的水塔之立體圖；

圖5是該水塔之組成示意圖；以及

圖6是本創作進一步提供的混合動力水輪機結構。

為了使本創作的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本創作進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本創作，並不用於限定本創作。

請參閱圖1至圖3所示為本創作所提供的一種冷卻水塔的水輪機，其包括有一殼體100與一渦輪200。

該殼體100內部具有活動空間110，該殼體100環繞該活動空間110具有一環形管道120，該環形管道120連接一進水管路310導入水流繞行該環形管道120並由周圍均勻流進該活動空間110內；該渦輪200裝置在該活動空間110內，並以一蓋板130進行封裝，該渦輪200由周圍向中間貫通有導流空間210，且該渦輪200中間設置有一傳動軸220，該傳動軸220周圍設置有渦輪葉片230，該渦輪葉片230則穿置至該導流空間210內部，使該渦輪200周圍的該導流空間210入口連接該環形管道120以導引該水流進入該導流空間210，經推動該渦輪葉片230驅動該傳動軸220轉動後再由該渦輪200中間的該導流空間210出口排出。

請配合圖4與圖5所示，將前述完成的本創作水輪機裝置在一水塔300上，即可進行冷卻該水塔300的工作，無需耗費電力以及複雜的設計。為確保結構的完整性，該水輪機的各部件採用一次澆注成型，結構 穩定，以確保產品的性能，減少運轉的振動與運轉噪音，提高運轉效率。

本創作在實施時，首先由該進水管路310導入該水流，該水流在該環形管道120內以360°全方向朝向該渦輪200進行衝擊，使各方向的衝擊力維持均衡，讓該水輪機整體運轉平穩和高效率的工作要求。

該傳動軸220向上延伸連接有一作為散熱功能的散熱風扇320，利用該水流驅動該渦輪200以經由該傳動軸220帶動該散熱風扇320旋轉，免除傳統馬達與減速機的傳動機制。

該渦輪200的底部具有一承載用的渦輪基座330，該渦輪基座330內部連接該出口設置有一集水槽，以收集作功後的該水流，並在該集水槽周圍設置有複數個布水管路350，使該水流由中間均勻往外實施布水，以此改善傳統冷卻水塔單側布水壓力不均的問題。

另外，該進水管路310一側增設有旁通管路360，該旁通管路360具有一旁通閥門370，該旁通閥門370可以調節水輪機的任意轉速，以滿足氣候環境變化的要求和停止風機進行維護的要求。

本創作在實施時可針對傳統水塔冷卻設備進行改裝，無需更動原設備的主體結構，大幅降低施工成本，其步驟包括：

A.停止水塔的供水、供電措施；

B.原框架的基礎不變，然後拆除馬達、減速機、傳動軸，並調整原有的減速機基礎高度，更換本創作的水輪機結構；

C.對進水管路進行調整，使循環水流在經過水輪機後再流入布水管路以進行布水；

D.增設旁通管路，通過旁通閥門可調節水輪機的任意轉速，以滿足 氣候環境變化的要求和停止風機進行維護的要求；

E.為各管路、水輪機底座進行支撐；

F.進行各管路及施工部位其他鋼結構的防腐蝕處理。

更進一步，請參閱圖6所示為本創作所提供的一種混合動力水輪機結構，其主要是在該水輪機上增設一用於增加該傳動軸220功率的動力補償裝置400，該動力補償裝置400採用水輪機專用的水磁電機，其永磁部聯結該傳動軸220作為轉子，其線圈部則繞設於該傳動軸220外圍作為定子，通過電動方式驅動提供動力補償，進而提高該水輪機的該傳動軸220功率，使水輪機達到該散熱風扇320所需的額定轉速，甚至可以實現超額定轉速運行。

使用該混合動力水輪機的時機，當系統富餘壓力充裕時可停開該動力補償裝置400的動作，維持基本的操作，而當夏季該水塔的冷卻效果不足時，即可啟動該動力補償裝置400提高該傳動軸220功率，進而可以在原散熱風扇320轉速的基礎上再增加相應轉速，以實現更好的冷卻效果。

以上該僅為本創作之較佳實施例，並非用來限定本創作之實施範圍；如果不脫離本創作之精神和範圍，對本創作進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本創作申請專利範圍的保護範圍當中。

100‧‧‧殼體

110‧‧‧活動空間

120‧‧‧環形管道

130‧‧‧蓋板

200‧‧‧渦輪

210‧‧‧導流空間

220‧‧‧傳動軸

230‧‧‧渦輪葉片

Claims (5)

1. 一種冷卻水塔的水輪機，包括有：

   一殼體，其內部具有活動空間，該殼體環繞該活動空間具有一環形管道，該環形管道連接一進水管路導入水流繞行該環形管道並由周圍均勻流進該活動空間內；

   一渦輪，裝置在該活動空間內，該渦輪由周圍向中間貫通有導流空間，且該渦輪中間設置有一傳動軸，該傳動軸周圍設置有渦輪葉片，該渦輪葉片則穿置至該導流空間內部，使該渦輪周圍的該導流空間入口連接該環形管道以導引該水流進入該導流空間，經推動該渦輪葉片驅動該傳動軸轉動後再由該渦輪中間的該導流空間出口排出。
2. 如請求項1所述的冷卻水塔的水輪機，其中，該傳動軸延伸連接有一散熱風扇，經該水流驅動該渦輪以經由該傳動軸帶動該散熱風扇旋轉。
3. 如請求項1所述的冷卻水塔的水輪機，其中，該出口設置有一集水槽，該集水槽周圍設置有複數個布水管路，使該水流由中間均勻往外實施布水。
4. 如請求項1所述的冷卻水塔的水輪機，其中，該進水管路增設有旁通管路，該旁通管路具有旁通閥門，以依據氣候環境變化的要求或停止風機進行維護的要求而通過該旁通閥門來控制該水流以調節該渦輪的轉速。
5. 如請求項1所述的冷卻水塔的水輪機，其中，該傳動軸聯結有一動力補償裝置，該動力補償裝置通過電動方式驅動以提高該傳動軸的功率。

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