CN107345724A - 一种用于热交换的旋转式冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于热交换的旋转式冷却装置，所述装置包含向心导流冷水腔球冠，冷热腔隔板，热水腔球冠三件贴合式组合及动静密封结构。向心型多导流道冷却腔，具备入口切面和出口截面相等性，能保证将承受输入压力和强大离心力作用下的冷却水沿着向心导流槽高速且均匀流经球冠形冷却腔，并高效吸收和带走紧密贴敷在冷水腔球冠内侧的冷却件热量，实现千瓦级热能件的高效率冷却。本发明的装置适用于旋转条件下需热交换的冷却件的高效冷却应用场合。

Description

一种用于热交换的旋转式冷却装置

技术领域

本发明属于冷却装置技术领域，具体涉及一种用于热交换的旋转式冷却装置。

背景技术

目前，从事物理科学研究的实验室经常应用定向离子束轰击旋转目标靶区, 离子束作用靶区所产生功率为千瓦级的热能,如果被轰击靶区在冷却不佳的情况下将产生烧蚀靶材的后果。目前传统的热交换冷却装置采用充压冷却介质流经紧贴旋转区的静止式冷却腔进行热交换的方式进行目标区的冷却，由于冷却介质在压力作用下流经冷却腔，在腔体流阻和流体自身特性下容易产生湍流，致使入口区的冷却介质滞留在入口区附近，热量不易带走，同时由于普通静止式冷却腔水道设计简单，导热面积没有实现最大化，而且静止冷却腔与旋转靶之间贴合度不紧密，导致传热不佳，冷却效率低下。

发明内容

为了提高热交换效率，本发明提供了一种旋转式热交换冷却装置。本发明的装置包含向心导流冷水腔球冠，冷热腔隔板，热水腔球冠三件贴合式组合及动静密封的旋转式冷却结构。向心型多导流道冷却腔，具备入口截面和出口截面相等性，能保证将承受输入压力和强大离心力作用下的冷却水沿着向心导流槽高速且均匀流经球冠形冷却腔，并高效吸收和带走紧密贴敷在冷水腔球冠内侧的冷却件热量，能够实现千瓦级热能件的高效率冷却。

本发明的用于热交换的旋转式冷却装置，其特点是，所述装置含有旋转主体，A密封圈、B密封圈、向心导流冷水腔球冠、连接螺栓、环形冷却件、冷热腔隔板、热水腔球冠、A螺钉、C密封圈、T型进水座、D密封圈、E密封圈、B螺钉、F密封圈、入水法兰、C螺钉、挡板、G密封圈、H密封圈、过渡套筒、出水密封座、D螺钉。其连接关系是，所述旋转主体的法兰上设置了两个密封槽及连接螺孔，所述热水腔球法兰面设置了连接孔，通过连接螺栓将热水腔球法兰面与B密封圈、旋转主体连接。所述向心导流冷水腔球冠和所述冷热腔隔板相互嵌套，通过连接螺栓将热水腔球内表面顶压在冷热腔隔板外表面，同时将冷热腔隔板内表面顶压在向心导流冷水腔球冠外表面，向心导流冷水腔球冠内平面压缩A密封圈固定连接。所述环形冷却件通过D螺钉和向心导流冷水腔球冠内球面的螺孔连接。所述环形冷却件通过D螺钉和向心导流冷水腔球冠内球面的螺孔连接。所述T型进水座通过A螺钉、向心导流冷水腔球冠内凸面的螺孔压紧C密封圈，并与向心导流冷水腔球冠连接。所述过渡套筒外套在T型进水座小径圆柱面，并压缩E密封圈。所述挡板通过C螺钉和T型进水座小径圆柱端面的螺孔将所述出水密封座和D密封圈、G密封圈、H密封圈连接。所述入水法兰通过B螺钉、出水密封座端面的螺孔压缩F密封圈，并与出水密封座连接。

所述的向心导流冷水腔球冠、冷热腔隔板和热水腔球冠均采用无氧铜材料。

所述向心导流冷水腔球冠为条幅状导流结构。

所述A密封圈、B密封圈、C密封圈、E密封圈、F密封圈均采用硅橡胶材料。

本发明的用于热交换的腔体采用向心导流冷水腔球冠，冷热腔隔板，热水腔球冠三件贴合式组合旋转式冷却结构，具备入口截面和出口截面相等性，使水流速度恒定且冷却水均匀导流至环形冷却件的贴敷面，达到高效热交换的目的。

附图说明

图1是本发明的旋转式热能交换冷却装置的剖视图；

图中，1.旋转主体 2. A密封圈 3. B密封圈 4.向心导流冷水腔球冠 5.连接螺栓 6.环形冷却件 7.冷热腔隔板 8.热水腔球冠 9. A螺钉 10. C密封圈 11.T型进水座 12. D密封圈 13. E密封圈 14. B螺钉 15. F密封圈 16.入水法兰 17. C螺钉 18.挡板 19. G密封圈 20. H密封圈 21.过渡套筒 22.出水密封座 23. D螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的用于热能交换的旋转式冷却装置的剖视图，在图1中，本发明的用于热交换的旋转式冷却装置，含有旋转主体1、A密封圈2、B密封圈3、向心导流冷水腔球冠4、连接螺栓5、环形冷却件6、冷热腔隔板7、热水腔球冠8、A螺钉9、C密封圈10、T型进水座11、D密封圈12、E密封圈13、B螺钉14、F密封圈15、入水法兰16、C螺钉17、挡板18、G密封圈19、H密封圈20、过渡套筒21、出水密封座22、D螺钉23。其连接关系是，所述旋转主体1的法兰上设置了两个密封槽及连接螺孔，所述热水腔球冠8法兰面设置了连接孔，通过连接螺栓5将热水腔球法兰面与B密封圈3、旋转主体1连接。所述向心导流冷水腔球冠4和所述冷热腔隔板7相互嵌套，通过连接螺栓将热水腔球冠8内表面顶压冷热腔隔板7外表面，同时冷热腔隔板7内表面顶压向心导流冷水腔球冠4外表面，向心导流冷水腔球冠4内平面压缩A密封圈2固定连接。所述环形冷却件6通过D螺钉23和向心导流冷水腔球冠4内球面的螺孔连接。所述T型进水座11通过A螺钉9、向心导流冷水腔球冠4内凸面的螺孔压紧C密封圈10，并与向心导流冷水腔球冠4连接。所述过渡套筒21外套在T型进水座11小径圆柱面，并通过B螺钉14压缩E密封圈13。所述挡板18通过C螺钉17和T型进水座11小径圆柱端面的螺孔将所述出水密封座22和D密封圈12、G密封圈19、H密封圈20压缩定位。所述入水法兰16通过B螺钉14、出水密封座22端面的螺孔压缩F密封圈15实现出水腔密封。

所述的向心导流冷水腔球冠4、冷热腔隔板7和热水腔球冠8均采用无氧铜材料。

所述向心导流冷水腔球冠4为条幅状导流结构。

所述A密封圈2、B密封圈3、C密封圈10、E密封圈13、F密封圈15均采用硅橡胶材料。

本发明的工作过程为：开启具有3kg压力的冷却水，保证流经冷却腔体的水流通畅。利用电机驱动***将旋转主体转速提升至高速工作转速，在金属水管与入水法兰和出水密封座的连接力的作用下，入水法兰、出水密封座、D密封圈、F密封圈、G密封圈和H密封圈动密封的结构下实现了静止状态，其余部件均达到高速旋转。冷却水在压力下经入水法兰进入T型进水座，进入高速旋转状态下的向心导流冷水腔球冠旋转轴中心区域。在压力和强大离心力的作用下，流经的冷却水沿着向心导流槽高速且均匀流经球冠形冷却腔，快速吸收紧密贴敷在冷水腔球冠内侧的环形冷却件的热量，变热的水并继续在压力的作用下快速进入冷热腔隔板的与热水腔球冠形成的热水腔，经由出水密封座排除冷却装置，实现环形冷却件的高效率冷却。

上述图解说明本发明的用于热交换的旋转式冷却装置的一些原理。本说明书并非是要将本发明热交换的旋转式冷却装置局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (4)

1.一种用于热交换的旋转式冷却装置，其特征在于：所述的装置含有旋转主体（1）、A密封圈（2）、B密封圈（3）、向心导流冷水腔球冠（4）、连接螺栓（5）、环形冷却件（6）、冷热腔隔板（7）、热水腔球冠（8）、A螺钉（9）、C密封圈（10）、T型进水座（11）、D密封圈（12）、E密封圈（13）、B螺钉（14）、F密封圈（15）、入水法兰（16）、C螺钉（17）、挡板（18）、G密封圈（19）、H密封圈（20）、过渡套筒（21）、出水密封座（22）、D螺钉（23）；所述的装置的部件之间的连接关系是,旋转主体（1）的法兰上设置了两个密封槽及连接螺孔，所述热水腔球冠（8）法兰面设置了连接孔，通过连接螺栓（5）将热水腔球法兰面与B密封圈（3）、旋转主体（1）连接；

所述向心导流冷水腔球冠（4）和所述冷热腔隔板（7）相互嵌套，通过连接螺栓将热水腔球冠（8）内表面顶压冷热腔隔板（7）外表面，同时冷热腔隔板（7）内表面顶压向心导流冷水腔球冠（4）外表面，向心导流冷水腔球冠（4）内平面压缩A密封圈（2）固定连接；

所述环形冷却件（6）通过D螺钉（23）和向心导流冷水腔球冠（4）内球面的螺孔连接；所述T型进水座（11）通过A螺钉（9）、向心导流冷水腔球冠（4）内凸面的螺孔压紧C密封圈（10），并与向心导流冷水腔球冠（4）连接；所述过渡套筒（21）外套在T型进水座（11）小径圆柱面，并通过B螺钉（14）压缩E密封圈（13）；所述挡板（18）通过C螺钉（17）和T型进水座（11）小径圆柱端面的螺孔将所述出水密封座（22）和D密封圈（12）、G密封圈（19）、H密封圈（20）压缩定位；所述入水法兰（16）通过B螺钉（14）、出水密封座（22）端面的螺孔压缩F密封圈（15）实现出水腔密封。

2.根据权利要求1所述的用于热交换的旋转式冷却装置，其特征在于：所述的向心导流冷水腔球冠（4）、冷热腔隔板（7）和热水腔球冠（8）均采用无氧铜材料。

3.根据权利要求1所述的用于热交换的旋转式冷却装置，其特征在于：所述向心导流冷水腔球冠（4）为条幅状导流结构。

4.根据权利要求1所述的用于热交换的旋转式冷却装置，其特征在于：所述密A封圈（2）、B密封圈（3）、C密封圈（10）、E密封圈（13）、F密封圈（15）均采用硅橡胶材料。