[发明专利]大型超重力土工离心机散热结构的锁紧和固定装置

说明书

本发明公开了一种大型超重力土工离心机散热结构的锁紧和固定装置，离心机高速转子系统安装于主要由顶板、圆柱形离心舱壁面和底部混凝土构成的离心舱内；高速转子系统主要由主轴、安装于主轴上端的离心机转臂、安装于离心机转臂二端的吊篮、主轴下端的轴承系统、联轴器和马达组成；位于圆柱形离心舱壁面内侧和高速转子系统之间设有圆柱形离心机散热器，离心机散热器通过锁紧装置固定于圆柱形离心舱壁面的内壁面。本发明采用板式散热器，传热效率高，空气与换热器壁面因摩擦产生极大的热量直接传导给冷却液，高速转子与空气摩擦产生的热量通过强制对流也可快速散热；将离心机散热器设计成多块圆弧形换热单元组合而成，便于安装、固定、更换和维修。

技术领域

本发明涉及一种超重力土工离心装置，特别是涉及一种大型超重力土工离心机散热结构的锁紧和固定装置。

背景技术

高加速度、高速土工离心机是研究岩土演变、地质构造演变、地质灾难还原等地质演变过程再现试验的必不可少的装置，振动和散热是超重力机和土工离心机的两大突出难题。振动会引起结构的疲劳损伤，产热会引起舱内温度升高导致一起不能正常工作。随着加速度g的不断增加，土工离心机本身的散热问题成为一个难题，因为离心机的转速和线速度越高，转臂、吊篮与空气摩擦产生的热量越大。在加速度500g以下时，一般可以采用冷风机组冷却，或者自然风流通冷却。但是当加速度增加到1000g以上，甚至1500g以上以后，直径11米的离心舱内产热量可达到10MW，相当于5万平方米的大型空调机组的换热量，如此巨大的换热需要巨大的风量，而且风量过大会影响高速转子的振动，因此传统冷风冷却已经不能满足高加速度离心机散热的需要，如果温控解决不好，离心舱内的所有仪表均会出现问题，一般要求离心舱温度控制在45℃以下。比较有效的散热方法一般多采用与离心壁四周冷水冷却相结合的方法冷却。

目前有关土工离心机试验舱散热的专利主要有本单位浙江大学刘国贵等的CN201210056157.6 “土工离心机试验舱的喷淋水幕式冷却装置”，提出了一种采用离心舱四周喷淋冷却水的方法进行散热的方法，效果很好，但是当加速度增加到1000g以上，仅仅依靠水冷也达不到散热控温的目的；冷风冷却属于常规技术，自然风冷却是采用离心机本身的空气流场达到流通冷却，其他冷却散热技术除了本发明人的有关发明外未见报道。

发明内容

为了解决超重力离心高g值下的机散热问题，本发明的目的在于提供一种大型超重力土工离心机散热结构的锁紧和固定装置，将高效散热器内置于离心舱内的高速转子系统外侧，使产热直接可以散热给离心机散热器内的低温冷却液带走。散热器使用平板式换热器，并采用多个换热单元组合结构，便于更换和维修。各个换热单元之间的边缘采用楔形结构进行紧密连接，换热单元与离心舱侧壁采用快装固定装置方便装拆。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的离心机高速转子系统安装于主要由顶板、圆柱形离心舱壁面和底部混凝土构成的离心舱内；高速转子系统主要由主轴、安装于主轴上端的离心机转臂、安装于离心机转臂二端的吊篮、主轴下端的轴承系统、联轴器和马达组成；位于圆柱形离心舱壁面内侧和高速转子系统之间设有圆柱形离心机散热器，圆柱形离心机散热器竖直方向通过二个或者多个锁紧装置固定于圆柱形离心舱壁面的内壁面。

所述圆柱形离心机散热器由多块结构相同的弧形的冷却单元组装成一个完整的圆柱形散热器，每一个冷却单元由上侧板、焊于上侧板的进水接管、下侧板、外侧板和内侧板、左侧板、右侧板及焊于下侧板上的出水接管组成一个密闭的腔体；上侧板、下侧板和弧形隔板为圆弧形形状，均为外圈为凸弧形、内圈为凹弧形的板，外侧板和内侧板通过多个弧形隔板相间焊接在左侧板或右侧板，构成Z形流道；进液管与上集液管相连通，出液管与下集液管相连通，上集液管与下集液管通过侧壁接管通向离心舱室外。