CN212106367U - 一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高温熔盐泵，具体涉及一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统。其包括轴承箱、换热系统和风冷系统，换热系统由主散热肋片、U型热管、伞状散热肋片通过焊接的方式构成；风冷系统包括上风轮、下风轮、罩筒、螺旋导流片、连续螺旋槽。轴承箱内装有轴承，轴承箱外壁设置主散热肋片，主散热肋片竖直开孔安装成对U型热管，冷凝端周围均匀设有伞状散热肋片；泵轴上端设置上风轮，下端设置下风轮；罩筒内壁设有螺旋导流片，形成连续螺旋槽；电机座上开有风孔，气流可由之排出，并经由下风轮进一步排出系统。本实用新型利用热管辅助肋片散热，并增设螺旋导流片配合罩筒形成可控风道，使系统内部热量排出，从而确保了轴承的使用寿命。

Description

一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统

技术领域

本实用新型涉及高温熔盐泵，具体涉及一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统。

背景技术

高温熔盐泵是一种用于输送高温金属盐的泵，主要用于高温硝酸盐、亚硝酸盐等的输送，也广泛用于氧化铝、氢氧化铝及有机化工流程中。由于高温熔盐泵输送介质的温度通常在400℃及以上，在此温度下轴承的工作寿命将大幅下降，并进而降低高温熔盐泵的整体寿命，研究如何提高熔盐泵上轴承在此高温环境下的寿命已成为主要难题之一。由于优化轴承冷却系统对于增加轴承使用寿命增益显著，综合工程应用价值和市场需求，现提出一种散热良好、结构合理、空间集约的高温熔盐泵上轴承冷却系统。

肋片与热管均为传热性能较好的器件，肋片常用于换热设备中，其具有降低对流换热的热阻、增大传热面积、增强设备传热能力等多优点，但普通肋片传热效率较低，使用单一肋片用于散热效果一般；热管是一种具有快速均温特性的特殊器件，由于其质轻且具有优异的热超导性能被广泛应用于各种换热器，且热管的导热能力超过任何已知金属，采用热管辅助肋片散热的方式能极大地提高设备整体的换热效率。

目前已有专利提出了用于熔盐泵的冷却装置，实用新型CN201821125040.9 提出一种熔盐泵风冷却机构，其结构简单，且不受地理位置的局限，使用成本低，但该机构主要优化了风道结构，整体散热能力仍有提升空间；实用新型 CN201721091310.4提出一种熔盐泵冷却装置，采用风冷与水冷结合散热，降温效果明显，但需要安装体积较大的冷却水箱，设备繁重、空间占比大，并未达到空间集约的效果。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型目的是提供一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，采用肋片散热为主，热管传热为辅，风轮提供动力驱动空气扰流强迫换热的方式来增强系统的整体散热效果；热管冷凝端设有伞状散热肋片增强其冷凝效果，且罩筒内壁设有螺旋导流片，实现充分换热。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，包括轴承箱、换热系统和风冷系统，所述换热系统由主散热肋片、U型热管、伞状散热肋片通过焊接的方式连接而成；所述风冷系统包括上风轮、下风轮、罩筒、螺旋导流片、连续螺旋槽；所述轴承箱顶部开设中心孔与泵轴配合，轴承箱内部安装轴承，轴承箱外壁焊接主散热肋片，且主散热肋片竖直开孔安装成对的U型热管，且成对的两个U型热管的蒸发端、冷凝端均相对设置并贴合，且冷凝端周围均匀设有伞状散热肋片，轴承箱外侧设置与电机座上表面贴合的罩筒；所述罩筒用以隔热，其内壁设有与水平方向呈4°-6°倾角的螺旋导流片，形成连续螺旋槽；所述泵轴顶端伸出罩筒外，上风轮设置在泵轴上端且位于罩筒内部，泵轴中端装入轴承箱并与中心孔呈过渡配合，轴承与泵轴中端呈基孔制配合，泵轴下端装入电机座上表面中心孔并与其过渡配合，下风轮设置在泵轴下端并位于电机座内部；所述电机座上表面开设风孔，并与罩筒和轴承箱形成的内部空间连通；所述泵轴利用自身转动带动上风轮及下风轮转动，无需外置电源，风冷系统稳定且可靠。

所述主散热肋片呈伞状均布，与水平方向呈25°-35°倾角；

所述U型热管与主散热肋片接触部分为蒸发端，占总长的1/3；与蒸发端相连的为中间端，占总长的1/3；冷凝端为其余的1/3；伞状散热肋片均布于冷凝端，且与水平方向呈10°-20°倾角；

所述U型热管材质选用铜管，内部换热介质选用水。

所述U型热管可换用重力热管。

本实用新型的有益效果：

1)通过将主散热肋片创新性地设计为伞状，在适当的倾角下可大幅地提高其散热性能，从而实现对轴承箱的迅速冷却，进而将内部轴承温度控制在合理范围。

2)利用热管快速均温特性辅助主散热肋片散热，迅速地将主散热肋片上的大部分热量由蒸发端向冷凝端传递，从而提升换热效率。

3)通过在热管冷凝端设置伞状散热肋片，实现冷凝端传热面积的增大；同时在适当倾角下，可以打断边界层的连续发展，提高其扰流程度，从而将热量迅速地从冷凝端向空气中传递。

4)利用风冷系统可以将内部空气中的热量迅速地转移至外界，从而将系统温度保持在一个合理可控的范围内；同时罩筒的设置也使得空气流动可控，在螺旋导流片的引导下，空气可沿罩筒内壁螺旋向下，解决了主散热肋片与伞状散热肋片余热堆积的问题，实现充分换热。

5)选用铜管作为热管材质，水作为内部换热介质，利用泵轴的转动带动上、下风轮转动，无需外接电源，提升风冷系统可靠性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图及冷气流路径示意图。

图2为本实用新型热管位置分布俯视示意图。

图3为本实用新型轴承箱与主散热肋片、U型热管装配示意图。

图4为本实用新型轴承箱与主散热肋片、重力热管装配示意图。

图5为本实用新型U型热管和伞状散热肋片装配示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为本实用新型重力热管和伞状散热肋片装配示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为本实用新型电机座俯视图。

图10为本实用新型泵轴结构示意图。

在图中：1.上风轮；2.螺旋导流片；3.连续螺旋槽；4.主散热肋片；5.U型热管；6.伞状散热肋片；7.电机座；8.罩筒；9.轴承箱；10.轴承；11.泵轴；12.风孔； 13.下风轮；14.上风轮冷气流路径；15.连续螺旋槽中的冷气流路径；16.传热结束至下风轮空气路径；17.下风轮流出空气路径；18.重力热管；19.泵轴顶端；20. 泵轴上端；21.泵轴中端；22.泵轴下端。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案以及优点等更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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适用于解释本实用新型，并不限定于本实用新型。

如图1所示：一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，包括轴承箱9、换热系统和风冷系统，所述换热系统由主散热肋片4、U型热管5、伞状散热肋片6通过焊接的方式连接而成；所述风冷系统包括上风轮1、下风轮 13、罩筒8、螺旋导流片2、连续螺旋槽3。所述轴承箱9内部装有泵轴11，泵轴11上安装轴承10，轴承箱9外壁焊接主散热肋片4，且主散热肋片4竖直开孔安装成对的U型热管5，它们的两个蒸发端、冷凝端均贴合，冷凝端周围设有伞状散热肋片6；电机座7上表面开设风孔12及包含轴承箱9的罩筒8，筒8 用以隔热，内壁设有与水平方向呈4°-6°倾角的螺旋导流片2，形成连续螺旋槽3。换热系统工作时，轴承箱9将多数热量传递给主散热肋片4，部分热量通过主散热肋片4散发至空气中，多数热量被成对的U型热管5通过蒸发端传递至冷凝端，均布于冷凝端的伞状散热肋片6将热迅速散发至空气中，实现热量的高效传递；风冷系统工作时，在上风轮1作用下，冷气流从罩筒8上端竖直向下进入系统内部，见上风轮冷气流路径14，在螺旋导流片2和罩筒8的引导下，大部分冷气流沿连续螺旋槽3螺旋向下缓慢移动，见连续螺旋槽中的冷气流路径15；此部分冷气流沿连续螺旋槽缓慢向下运动，将主散热肋片4与伞状散热肋片6 的余热带走，增强了换热能力；其余冷气流竖直向下移动，将内部余热吹出，优化了散热效果，见传热结束至下风轮空气路径16；经电机座7上风孔12排出至下风轮13，并进一步排至外界，见下风轮流出空气路径17；冷气流可按照图1 所示路径流通。

如图2所示，轴承箱9外壁环形分布着主散热肋片4，主散热肋片4上沿周向均匀分布着14根至18根成对的U型热管5，具体数量可根据轴承箱9外径确定。

如图3所示，轴承箱9外壁自上而下均布6至8层主散热肋片4，具体数量可根据轴承箱9的高度以及输油管开孔位置确定。换热系统工作时，轴承箱9 将热量传递至其外壁的主散热肋片4上，一部分热直接散发至空气中，大部分热量被U型热管5的蒸发端吸收并迅速传递至冷凝端，分布于冷凝端周围的伞状散热肋片6进一步将热量散发至空气中，从而实现高效散热。

如图4所示，可将U型热管5换用重力热管18，此时不仅系统占用空间更少，而且主散热肋片4与伞状散热肋片6错开，散热性能可以得到进一步提升。重力热管18与主散热肋片4采用焊接方式连接，重力热管18的数量为U型热管5的一半，重力热管18的蒸发端焊接在主散热肋片4上；重力热管18材质选用铜管，内部换热介质选用水，其冷凝端在上，蒸发端在下，依靠重力实现冷却液回流，更加经济高效。换热系统工作时，其工作原理与采用U型热管5的原理基本一致。

如图5、6所示，U型热管5与伞状散热肋片6为整体铸造，每个U型热管5冷凝端自上而下均布设置5个同向的伞状散热肋片6，伞状环形肋片6外径大小为U型热管5直径的三倍。

如图7、8所示，重力热管18与伞状散热肋片6为整体铸造，重力热管18 冷凝端自上而下均布设置8个同向的伞状散热肋片6，伞状环形肋片6外径大小为重力热管18直径的三倍。

如图9所示，电机座7开设环形阵列的风孔12，风孔12的数量及位置与U 型热管5对应一致。

如图10所示，泵轴11可分为四部分，分别为泵轴顶端19、泵轴上端20、泵轴中端21、泵轴下端22。

下面结合本实用新型的工作过程进一步解释：

系统工作时，换热系统与风冷系统同时运作，对于换热系统，轴承箱9将热量传递给主散热肋片4，部分热量通过主散热肋片4散发至空气中，大部分热量被成对的U型热管5通过蒸发端传递至冷凝端，均布于冷凝端的伞状散热肋片6 将热迅速散发至空气中，实现热量的高效传递；对于风冷系统，无需外加电源，泵轴11自行转动带动其上的上风轮1与下风轮13转动，装置上方的冷气流在上风轮1的带动下进入系统，一部分气流沿着连续螺旋槽3缓慢螺旋向下移动，带走堆积在主散热肋片4与伞状散热肋片6中大量的余热，另一部分气流竖直向下运动，带走系统内部空气中的热量，两股气流汇合于风孔12，在下风轮13的带动下离开系统，排向外界。换热系统与风冷系统共同配合，可使整个系统内部的热量持续并高效率散发、排出。

以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，所述系统包括轴承箱、换热系统和风冷系统，所述换热系统由主散热肋片、U型热管、伞状散热肋片通过焊接的方式连接而成；所述风冷系统包括上风轮、下风轮、罩筒、螺旋导流片、连续螺旋槽；所述轴承箱顶部开设中心孔与泵轴配合，轴承箱内部安装轴承，轴承箱外壁焊接主散热肋片，且主散热肋片竖直开孔安装成对的U型热管，且成对的两个U型热管的蒸发端、冷凝端均相对设置并贴合，冷凝端周围均匀设有伞状散热肋片，轴承箱外侧设置与电机座上表面贴合的罩筒；所述罩筒用以隔热，其内壁设有螺旋导流片，形成连续螺旋槽；所述泵轴顶端伸出罩筒外，上风轮设置在泵轴上端且位于罩筒内部，泵轴中端装入轴承箱并与轴承箱中心孔呈过渡配合，轴承与泵轴中端呈基孔制配合，泵轴下端装入电机座上表面中心孔并与其过渡配合，下风轮设置在泵轴下端并位于电机座内部；所述电机座上表面开设风孔，并与罩筒和轴承箱形成的内部空间连通；所述泵轴利用自身转动带动上风轮及下风轮转动。

2.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，所述主散热肋片呈伞状均布，与水平方向呈25°-35°倾角。

3.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，所述螺旋导流片与水平方向倾角为4°-6°。

4.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，所述U型热管与主散热肋片接触部分为蒸发端，占总长的1/3；与蒸发端相连的为中间端，占总长的1/3；冷凝端为其余的1/3；伞状散热肋片均布于冷凝端，且与水平方向呈10°-20°倾角；所述U型热管材质选用铜管，内部换热介质选用水。

5.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，轴承箱外壁环形分布着主散热肋片，自上而下均布6至8层；主散热肋片上沿周向均匀分布着14根至18根成对的U型热管。

6.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，U型热管与伞状散热肋片为整体铸造，每个U型热管冷凝端自上而下均布设置5个同向的伞状散热肋片，伞状环形肋片外径大小为U型热管直径的三倍。

7.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，所述U型热管用重力热管替代，重力热管与主散热肋片采用焊接方式连接，重力热管的数量为U型热管的一半，重力热管的蒸发端焊接在主散热肋片上；重力热管材质选用铜管，内部换热介质选用水，其冷凝端在上，蒸发端在下，依靠重力实现冷却液回流，更加经济高效。

8.如权利要求7所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，重力热管与伞状散热肋片为整体铸造，重力热管冷凝端自上而下均布设置8个同向的伞状散热肋片，伞状环形肋片外径大小为重力热管直径的三倍。

9.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，电机座开设环形阵列的风孔，风孔的数量及位置与U型热管对应一致。

10.如权利要求1所述的一种用于高温熔盐泵上轴承冷却的热管辅助式散热系统，其特征在于，系统工作时，换热系统与风冷系统同时运作，对于换热系统，轴承箱将热量传递给主散热肋片，部分热量通过主散热肋片散发至空气中，大部分热量被成对的U型热管通过蒸发端传递至冷凝端，均布于冷凝端的伞状散热肋片将热迅速散发至空气中，实现热量的高效传递；对于风冷系统，泵轴自行转动带动其上的上风轮与下风轮转动，装置上方的冷气流在上风轮的带动下进入系统，一部分气流沿着连续螺旋槽缓慢螺旋向下移动，带走堆积在主散热肋片与伞状散热肋片中大量的余热，另一部分气流竖直向下运动，带走系统内部空气中的热量，两股气流汇合于风孔，在下风轮的带动下离开系统，排向外界；换热系统与风冷系统共同配合，可使整个系统内部的热量持续并高效率散发、排出。

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