[发明专利]超重力加速度高速土工离心机的集成散热装置

说明书

本发明公开了一种超重力加速度高速土工离心机的集成散热装置。高速离心机转子包覆在圆柱形的离心舱壁内，离心舱壁外侧为圆柱形的冷水夹套，圆柱形的离心舱壁与圆柱形的冷水夹套之间安装有螺旋导流片，圆柱形的离心舱壁的复合上盖和复合下盖与离心舱壁密闭联接；复合上盖上设有冷风出口管和真空抽吸管；复合下盖中心设有离心机支撑安装孔，复合下盖上设有冷风进口管、高压供水管和高压供气管。本发明通过离心舱内直接冷风冷却、离心舱侧壁冷水冷却、抽真空和高压水汽混合喷洒等多种冷却方法的集成冷却，保证超重力加速度的高速离心机的热量得以及时被冷却，从而保证离心舱的操作温度控制在一定的范围内，不影响仪器的使用功能。

技术领域

本发明涉及一种散热装置，特别是涉及一种超重力加速度高速土工离心机的集成散热装置。

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。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，而且风力过大会影响转臂的振动，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，而温控解决不好，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。一般多采用与离心壁四周冷水冷却相结合的方法冷却；但是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，这时候冷风冷却联合冷水冷却也无法达到散热的要求。为了解决这个问题，最有效的方法是对离心室抽真空，降低空气的密度以降低转臂与空气的摩擦生热，但是抽真空后会引发另外的问题，一是由于真空状态下空气分子稀薄，传热能力也大幅下降，且真空状态下空气无法对流，因此，转臂与空气摩擦引起的转臂温度升高的热量无法被有效传递出去。另一个问题是高真空下离心机的轴承会漏油，离心舱四周的密封都变得困难，故真空度不能太高。因此需要寻找有效的方法使转臂温度降低到室温范围内。

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CN201210056367.6 “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，其他冷却散热技术未见报道。

发明内容

为了解决高加速度土工离心机的散热的问题，本发明的目的在于提供一种超重力加速度高速土工离心机的集成散热装置，使高加速度土工离心机在低加速度（500g以下）运行时采用冷水冷却结合冷风冷却，在高加速度运行时（500g以上）采用抽真空、冷水冷却和离心舱内喷射微纳米水雾相结合的方法进行冷却，达到在1500g以上运行时离心舱内温度均能控制在45℃以下。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的高速离心机转子包覆在圆柱形的离心舱壁内，离心舱壁外侧为圆柱形的冷水夹套，圆柱形的离心舱壁与圆柱形的冷水夹套之间安装有螺旋导流片，圆柱形的离心舱壁的复合上盖和复合下盖与离心舱壁密闭联接；复合上盖上设有第一冷风出口管、第二冷风出口管和真空抽吸管；复合下盖中心设有离心机支撑安装孔，复合下盖上设有第一冷风进口管、第二冷风进口管、多个高压供水管和多个高压供气管。

所述高速离心机转子，包括马达、离心机中心转轴、离心机转臂、两个吊篮和离心机支撑；离心机支撑安装在复合下盖中心的离心机支撑孔内，高速离心机转子的一端与安装在下盖外的马达转轴连接，高速离心机转子的另一端穿过离心机支撑中心孔后，与离心机转臂中心连接，离心机转臂下面同一圆周上等距分别装有吊篮，两个吊篮分别与离心机转臂铰接；一个吊篮内装有被测试件，另一个吊篮内装有平衡块。