[发明专利]超重力离心机的制冷系统与冷却方法

说明书

本申请提供了超重力离心机的制冷系统和冷却方法，超重力离心机包括绕竖直轴线转动的转子以及罩设在转子外的离心舱，转子包括转动电机、与转动电机联动的中心转轴、架设在中心转轴上的转臂以及设置在转臂两端部的试件舱，制冷系统包括：多个液体介质进口，位于离心舱底部的舱壁且分布在中心转轴的外周，各液体介质进口分别配置有流量调节阀用以气化进入离心舱的液体介质；多个气体介质出口，位于离心舱顶部的舱壁；冷凝回收装置，通过气体管路与气体介质出口连通，以接收并冷凝来自气体管路的气体介质，冷凝回收装置还通过液体输送管路与各液体介质进口连通以输送冷凝后形成的液体介质。本申请的制冷系统结构简单紧凑，可大幅度增加换热效率。

技术领域

本申请涉及超重力技术领域，特别是涉及超重力离心机的制冷系统与冷却方法。

背景技术

超重力离心机通常包括转子和离心舱，通过驱动电机带动转子高速旋转，产生巨大离心力，以满足超重力实验的要求。在转动过程中，转子的旋转带动离心舱内空气流动，引发转子与固定支架、转子与周围空气、流动的空气与离心舱室壁面之间的摩擦而产生很多热量，例如高速离心机在1500g的运行工况下产生的热量达到5MW以上。这些热量若不及时散出，将引发离心舱内温度急剧升高，危机整个实验装置的安全运行，并对测量传动器等电子元件的安全性能和测试精度产生较大的影响。

超重力离心机上常用的制冷方法主要包括风冷和液冷，一般多采用风冷与离心壁四周冷水冷却相结合的方法，因此超重力离子机外需设置多个设备进行辅助，设备占用空间大，且当离心机的载荷进一步增加时，离心室内的产热量会进一步增加，冷风联合冷水冷却也无法达到散热的要求。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供了超重力离心机的制冷系统与冷却方法，所述制冷系统可大幅度增加换热效率，以及有效降低工作能耗。

本申请的超重力离心机的制冷系统，所述超重力离心机包括绕竖直轴线转动的转子以及罩设在转子外的离心舱，所述转子包括转动电机、与转动电机联动的中心转轴、架设在中心转轴上的转臂以及设置在转臂两端部的试件舱，所述制冷系统包括：

多个液体介质进口，位于所述离心舱底部的舱壁且分布在所述中心转轴的外周，各液体介质进口分别配置有流量调节阀用以气化进入所述离心舱内的液体介质；

多个气体介质出口，位于所述离心舱顶部的舱壁；

冷凝回收装置，通过气体管路与所述气体介质出口连通，以接收并冷凝来自气体管路的气体介质，所述冷凝回收装置还通过液体输送管路与各液体介质进口连通以输送冷凝后形成的液体介质。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，以所述中心转轴的轴线为圆心，各液体介质进口靠近所述圆心布置，且在转子转动状态下，各液体介质进口位于离心舱的低压区域。

可选的，各液体介质进口沿所述中心转轴的轴向均匀分布。

可选的，所述液体介质进口为两个。

可选的，所述气体介质出口的数量与液体介质进口数量相同，且周向位置一一匹配。

可选的，各气体介质出口远离所述圆心布置，且在转子转动状态下，各气体介质出口位于离心舱的高压区域。

可选的，所述制冷系统还包括：

压缩机，设置在所述气体介质出口与冷凝回收装置之间，用于压缩冷凝前的气体介质。

可选的，所述液体介质为氟利昂R12、R22、R123、R124、R134a、R141b、 R142b、R402A、R404A、R407c、R408A、R409A、R410A、R502、R717中的一种或多种。