CN116950933B - 一种磁悬浮分子泵水冷却设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁悬浮分子泵降温的技术领域，具体涉及一种磁悬浮分子泵水冷却设备，包括多个套结在磁悬浮分子泵泵体上的环形吸热箱和换热箱体，多个所述环形吸热箱上均设有进液机构和出液机构，所述进液机构的进液端设有水泵，所述水泵的进液端与出液机构之间设有换热壳体；所述换热箱体套结于磁悬浮分子泵泵体上，多个所述环形吸热箱均位于换热箱体内；所述换热箱体内设有挡板，所述磁悬浮分子泵泵体位于挡板的一侧；所述冷却设备还包括单级压缩制冷循环机构。该设备不仅可以根据泵体不同温度进行对应温度调控，同时还能充分利用环形吸热箱散发的冷量，降低了冷却设备的冷负荷，达到节能的效果。
Description
技术领域
本发明专利涉及磁悬浮分子泵降温的技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮分子泵水冷却设备。
背景技术
磁悬浮分子泵利用高速旋转的转子把动能传输给气体分子，使之获得定向速度从而被压缩驱至排气口抽走的机械式真空泵，由于近30年半导体产业的飞速发展，各种高性能分子泵的需求越来越大，世界上各大真空设备厂家也在积极地开发和研制不同种类、型号的分子泵，使之可以应用在更多的领域中。
由于磁悬浮分子泵工作状态为持续高速旋转，因此磁悬浮分子泵泵体上必须设有水冷却系统来对其进行降温。比如中国实用新型专利(CN217926359U)公开了磁悬浮分子泵，该泵体上套设有第一降温水箱、第二降温水箱和第三降温水箱，三个降温水箱的作用是对泵体不同位置进行降温；其降温原理是通过向三个降温水箱中通入较低温度的液体，通过降温水箱与泵体的接触面来实现强制对流换热和热传导，从而实现对泵体不同位置进行降温。再比如中国发明专利(CN114233644A)公开的水冷式水泵，该水泵对其泵体降温也是通过在泵体上设置进水通道，通过电机的外壳参与到对进水通道的限定，进入到进水通道内的水与电机外壳的整个外周面充分接触，实现热交换。
上述两个技术方案都是通过接触面来实现降温，但是对于降温水箱(进水通道)的非接触面面积更大，冷量的散失较为严重，这样会导致制冷装置的冷负荷较大，耗电量较强。所以针对上述技术问题，申请人发明了一种磁悬浮分子泵水冷却设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬浮分子泵水冷却设备，该设备不仅可以根据泵体不同温度进行对应温度调控，同时还能充分利用环形吸热箱散发的冷量，降低了冷却设备的冷负荷，达到节能的效果。
本发明是这样实现的，一种磁悬浮分子泵水冷却设备，包括多个套结在磁悬浮分子泵泵体上的环形吸热箱和换热箱体，多个所述环形吸热箱上均设有进液机构和出液机构，所述进液机构的进液端设有水泵，所述水泵的进液端与出液机构之间设有换热壳体；所述换热箱体套结于磁悬浮分子泵泵体上，多个所述环形吸热箱均位于换热箱体内；所述换热箱体内设有挡板，所述磁悬浮分子泵泵体位于挡板的一侧；
所述水冷却设备还包括单级压缩制冷循环机构；所述单级压缩制冷循环机构包括换热盘管一、进气管、压缩机、排气管、换热盘管二、出液管、节流阀和进液管；所述换热盘管一的进液端和出液端分别与进液管和进气管连接，所述压缩机的进气端和排气端分别与进气管和排气管连接，所述换热盘管二的进液端和排液端分别与排气管和出液管连接，所述节流阀的进液端和出液端分别与出液管和进液管连接；所述换热盘管一位于换热壳体内，所述换热盘管二位于换热箱体内挡板远离磁悬浮分子泵泵体的一侧；
所述挡板上沿圆弧方向设有多个将其贯穿的通风孔，所述通风孔内均设有加压机构；所述换热箱体靠近换热盘管二的端部为开口端，所述换热箱体靠近磁悬浮分子泵泵体的端部位开有多个进风口。
进一步，所述加压机构包括两个支撑架、加压风扇、轴承和旋转电机，两个所述支撑架均平行安装于通风孔内，所述旋转电机和轴承分别固定安装于两个支撑架上，所述旋转电机的转轴两端分别与旋转电机输出端以及轴承内环固定连接；所述加压风扇的加压方向朝向换热盘管二方向。
进一步，所述换热箱体内位于换热盘管二与挡板之间竖直设有匀风板。
进一步，所述进液机构包括进液主管、分液头和多个进液支管；所述进液主管的进液端与水泵的出液端连接，所述进液主管的出液端与分液头的进液端连接；所述分液头的多个出液口与多个进液支管的进液端分别连接，多个所述进液支管远离分液头的端部与多个环形吸热箱分别连接。
进一步，多个所述进液支管上均设有电磁阀；所述水冷却设备还包括远程控制终端和控制处理器；多个所述电磁阀和远程控制终端以及控制处理器之间电性连接。
进一步，多个所述环形吸热箱内均设有温度传感器，多个所述温度传感器与远程控制终端以及控制处理器之间电性连接。
进一步，所述出液机构包括多个出液支管、集液头和出液主管；多个所述出液支管的进液端与多个环形吸热箱分别连接，多个所述出液支管远离环形吸热箱的端部与集液头的多个进液端连接；所述集液头的出液端与出液主管连接，所述出液主管远离集液头的端部与换热壳体的进液端连接。
进一步，所述换热壳体的两相对内侧壁中交替设有多个隔板，多个所述隔板与换热壳体之间形成蛇形通道；所述换热盘管一为蛇形盘管，所述换热盘管一的直线段与蛇形通道的直线段方向垂直。
进一步，所述节流阀为电子膨胀阀。
进一步，所述换热盘管二的侧壁上设置有多个翅片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、在每一根进液支管上均安装电磁阀，同时在每个环形吸热箱内均设置温度传感器，温度传感器、电磁阀、远程控制终端以及控制处理器之间电性连接，这样可以根据泵体不同位置的温度情况进行冷却液流量调节，从而达到对磁悬浮分子泵泵体的温度精准调节；
2、将换热盘管二和环形吸热箱均设置于换热箱体内，同时在挡板的多个通风孔内均设置加压机构，这样可以通过加压装置将环形吸热箱的侧壁散发的冷量吹到挡板的另一侧与换热盘管二进行强制对流换热，这样提高了单级制冷压缩循环的制冷效果，同时充分利用了环形吸热箱散发的冷量；
3、在换热壳体内设置多个交替设置的隔板，多个隔板与换热壳体之间形成蛇形通道，同时蛇形通道的直线段与换热盘管一的直线段垂直，这样增强了冷却液与换热盘管一之间的换热效率；
4、在换热箱体内设置挡板，并将多个通风孔在同一圆上等弧长设置，同时在挡板与换热盘管二之间设置匀风板，这样可以将气流均匀吹到换热盘管二上，使得换热盘管二能够均匀降温。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种磁悬浮分子泵水冷却设备的结构示意图；
图2是图1中A处的放大图；
图3是图1中B-B处的截面图；
图4是本发明实施例提供的换热壳体的俯面剖视图。
上述附图中涉及的附图标记：
1、环形吸热箱；2、隔板；3、换热壳体；4、换热盘管一；5、进液支管；6、水泵；7、进液主管；8、进气管；9、电磁阀；10、压缩机；11、排气管；12、匀风板；13、换热盘管二；14、换热箱体；15、出液管；16、节流阀；17、进液管；18、通风孔；19、出液支管；20、集液头；21、出液主管；22、进风口；23、磁悬浮分子泵；24、温度传感器；25、分液头；26、挡板；27、加压风扇；28、旋转电机；29、支撑架；30、轴承。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图1-4所示，为本发明提供的较佳实施例。
一种磁悬浮分子泵水冷却设备，包括六个套结在磁悬浮分子泵23泵体上的环形吸热箱1和一个换热箱体14，六个环形吸热箱1上均连接有进液机构和出液机构，本实施例中，进液机构与换热箱体14的连接处位于环形吸热箱1的顶部，出液机构与环形吸热箱1的连接处位于环形吸热箱1的底部，让循环的冷却液从顶部流向底部，对于水泵6的负荷较低，减少电能消耗；进液机构的进液端连接有水泵6，水泵6用于对整个水冷循环加压，水泵6的进液端与出液机构之间连接有换热壳体3；如图1所示，换热箱体14套结于磁悬浮分子泵23泵体上，六个环形吸热箱1均位于换热箱体14内；换热箱体14内固定安装有挡板26，磁悬浮分子泵23泵体位于挡板26的一侧；
水冷却设备还包括单级压缩制冷循环机构；单级压缩制冷循环机构包括换热盘管一4、进气管8、压缩机10、排气管11、换热盘管二13、出液管15、节流阀16和进液管17；如图1所示，换热盘管一4的进液端和出液端分别与进液管17和进气管8连接，压缩机10的进气端和排气端分别与进气管8和排气管11连接，换热盘管二13的进液端和排液端分别与排气管11和出液管15连接，节流阀16的进液端和出液端分别与出液管15和进液管17连接；换热盘管一4位于换热壳体3内，换热盘管一4用于吸收换热壳体3内冷却水的热量，从而实现对循环冷却水进行降温，换热盘管二13位于换热箱体14内挡板26远离磁悬浮分子泵23泵体的一侧；本实施例优选的，换热箱体14内位于换热盘管二13与挡板26之间竖直固定安装有匀风板12；需要说明的是，设计挡板26是由于加压机构将环形吸热箱1散发的冷量吹到换热盘管二13上，由于匀风板12的作用，会导致风阻变大，部分气流无法直接穿过，但是在挡板26的作用下，可以使回流的气流二次进入匀风板12从而最终穿过匀风板12对换热盘管二13降温；此外，匀风板12的作用是可以使气流均匀吹到换热盘管二13的不同位置上，从而对换热盘管二13的整体进行降温，避免换热盘管二13不同位置温差较大降低其使用寿命；本实施例中，单级压缩制冷循环内充注R32制冷剂。
挡板26上沿圆弧方向开有六个将其贯穿的通风孔18，该设计也是为了更好地满足气流均匀吹到换热盘管二13上；通风孔18内均设有加压机构；换热箱体14靠近换热盘管二13的端部为开口端，换热箱体14靠近磁悬浮分子泵23泵体的端部位开有多个进风口22，本实施例的进风口22孔径较小，但是数量较多，分布均匀，不仅可以平衡换热箱体14内部气压，同时还能与环形吸热箱1各个位置进行均匀换热。
本实施例优选的，加压机构包括两个支撑架29、加压风扇27、轴承30和旋转电机28，如图2所示，两个支撑架29均平行安装于通风孔18内，旋转电机28和轴承30分别固定安装于两个支撑架29上，旋转电机28的转轴两端分别与旋转电机28输出端以及轴承30内环固定连接；加压风扇27的加压方向朝向换热盘管二13方向。
本实施例优选的，进液机构包括进液主管7、分液头25和六个进液支管5；如图1所示，进液主管7的进液端与水泵6的出液端连接，进液主管7的出液端与分液头25的进液端连接；分液头25的六个出液口与多个进液支管5的进液端分别连接，六个进液支管5远离分液头25的端部与六个环形吸热箱1分别连接，本实施例中分液头25选用文丘里分液头25，该分液头25分液均匀。
本实施例优选的，六个进液支管5上均安装有电磁阀9；水冷却设备还包括远程控制终端和控制处理器；六个电磁阀9和远程控制终端以及控制处理器之间电性连接；电磁阀9用于控制单个环形吸热箱1的流量；当磁悬浮分子泵23的某个位置温度相较于其他位置温度过高时，此时该位置的电磁阀9开度增大，其余电磁阀9开度适当减小，此时循环的冷却液会大量进入到该环形吸热箱1中，从而更快速地降低该位置的热量，通过电控调节，能够实施保持磁悬浮分子泵23的各个位置温度均匀。
本实施例优选的，六个环形吸热箱1内均固定安装有温度传感器24，六个温度传感器24与远程控制终端以及控制处理器之间电性连接；温度传感器24用于实时感应磁悬浮分子泵23表面的温度，从而实现对各个电磁阀9开度的调节。
本实施例优选的，出液机构包括六个出液支管19、集液头20和出液主管21；六个出液支管19的进液端与六个环形吸热箱1分别连接，六个出液支管19远离环形吸热箱1的端部与集液头20的六个进液端连接；集液头20的出液端与出液主管21连接，出液主管21远离集液头20的端部与换热壳体3的进液端连接；本实施例的集液头20也选用文丘里分液头25。
本实施例优选的，换热壳体3的两相对内侧壁中交替固定安装多个隔板2，如图4所示，多个隔板2与换热壳体3之间形成蛇形通道；换热盘管一4为蛇形盘管，换热盘管一4的直线段与蛇形通道的直线段方向垂直，这样增加了换热面积，提高了换热效率。
本实施例优选的，节流阀16为电子膨胀阀，电子膨胀阀可以进行开度调节，这样整个单级制冷压缩循环可以通过调节压缩机10(本实施例为变频压缩机10)的频率，同时还可以调节电子膨胀阀的开度，这样能够让整个制冷循环实时保持在EER(能效比)最大值工作。
本实施例优选的，换热盘管二13的侧壁上设置有多个翅片，设置翅片可以提高气流对换热盘管二13冷却的效果。
工作原理：使用该水冷却设备时，控制处理器会调节水泵6和压缩机10工作，使单级压缩制冷循环和水循环同时工作；对于水循环系统，冷却液在水泵6的作用下从换热壳体3、进液主管7、进液支管5进入到环形吸热箱1中，通过热传导和对流换热的方式吸收磁悬浮分子泵23表面的热量，然后再通过出液支管19和出液主管21回到换热壳体3内，冷却液由于吸收了磁悬浮分子泵23表面的热量，会导致其温度升高，在换热壳体3内，由于换热盘管一4是单级压缩制冷循环的吸热端，此时与冷却液换热，使冷却液温度降低，从而使得冷却液可以循环回到环形吸热箱1中吸热；而换热盘管一4内的制冷剂吸热后变成高温低压的气体，通过压缩机10加压变为高温高压的气体，然后再通过换热盘管二13进行散热变为低温高压的液体，在通过节流阀16变为低温低压的液体，最终制冷剂再次回到换热壳体3内吸热；在整个过程中，旋转电机28带动加压风扇27转动，加压风扇27将环形吸热箱1散发到换热箱体14内的冷气吹到换热盘管二13上，从而对换热盘管二13进行降温。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁悬浮分子泵水冷却设备，包括多个套结在磁悬浮分子泵(23)泵体上的环形吸热箱(1)和换热箱体(14)，其特征在于，多个所述环形吸热箱(1)上均设有进液机构和出液机构，所述进液机构的进液端设有水泵(6)，所述水泵(6)的进液端与出液机构之间设有换热壳体(3)；所述换热箱体(14)套结于磁悬浮分子泵(23)泵体上，多个所述环形吸热箱(1)均位于换热箱体(14)内；所述换热箱体(14)内设有挡板(26)，所述磁悬浮分子泵(23)泵体位于挡板(26)的一侧；
所述水冷却设备还包括单级压缩制冷循环机构；所述单级压缩制冷循环机构包括换热盘管一(4)、进气管(8)、压缩机(10)、排气管(11)、换热盘管二(13)、出液管(15)、节流阀(16)和进液管(17)；所述换热盘管一(4)的进液端和出液端分别与进液管(17)和进气管(8)连接，所述压缩机(10)的进气端和排气端分别与进气管(8)和排气管(11)连接，所述换热盘管二(13)的进液端和排液端分别与排气管(11)和出液管(15)连接，所述节流阀(16)的进液端和出液端分别与出液管(15)和进液管(17)连接；所述换热盘管一(4)位于换热壳体(3)内，所述换热盘管二(13)位于换热箱体(14)内挡板(26)远离磁悬浮分子泵(23)泵体的一侧；
所述挡板(26)上沿圆弧方向设有多个将其贯穿的通风孔(18)，所述通风孔(18)内均设有加压机构；所述换热箱体(14)靠近换热盘管二(13)的端部为开口端，所述换热箱体(14)靠近磁悬浮分子泵(23)泵体的端部位开有多个进风口(22)。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，所述加压机构包括两个支撑架(29)、加压风扇(27)、轴承(30)和旋转电机(28)，两个所述支撑架(29)均平行安装于通风孔(18)内，所述旋转电机(28)和轴承(30)分别固定安装于两个支撑架(29)上，所述旋转电机(28)的转轴两端分别与旋转电机(28)输出端以及轴承(30)内环固定连接；所述加压风扇(27)的加压方向朝向换热盘管二(13)方向。
3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，所述换热箱体(14)内位于换热盘管二(13)与挡板(26)之间竖直设有匀风板(12)。
4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，所述进液机构包括进液主管(7)、分液头(25)和多个进液支管(5)；所述进液主管(7)的进液端与水泵(6)的出液端连接，所述进液主管(7)的出液端与分液头(25)的进液端连接；所述分液头(25)的多个出液口与多个进液支管(5)的进液端分别连接，多个所述进液支管(5)远离分液头(25)的端部与多个环形吸热箱(1)分别连接。
5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，多个所述进液支管(5)上均设有电磁阀(9)；所述水冷却设备还包括远程控制终端和控制处理器；多个所述电磁阀(9)和远程控制终端以及控制处理器之间电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，多个所述环形吸热箱(1)内均设有温度传感器(24)，多个所述温度传感器(24)与远程控制终端以及控制处理器之间电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，所述出液机构包括多个出液支管(19)、集液头(20)和出液主管(21)；多个所述出液支管(19)的进液端与多个环形吸热箱(1)分别连接，多个所述出液支管(19)远离环形吸热箱(1)的端部与集液头(20)的多个进液端连接；所述集液头(20)的出液端与出液主管(21)连接，所述出液主管(21)远离集液头(20)的端部与换热壳体(3)的进液端连接。
8.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，所述换热壳体(3)的两相对内侧壁中交替设有多个隔板(2)，多个所述隔板(2)与换热壳体(3)之间形成蛇形通道；所述换热盘管一(4)为蛇形盘管，所述换热盘管一(4)的直线段与蛇形通道的直线段方向垂直。
9.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，所述节流阀(16)为电子膨胀阀。
10.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵水冷却设备，其特征在于，所述换热盘管二(13)的侧壁上设置有多个翅片。
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