CN116576603B - 一种磁悬浮相变冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁悬浮相变冷却系统，涉及冷却系统技术领域，包括水冷冷却系统和磁悬浮氟泵冷媒系统和应急供冷系统，所述水冷冷却系统包括冷却塔、加药装置和冷却泵二，所述磁悬浮氟泵冷媒系统包括管壳式换热器、磁悬浮压缩机、精密空调和氟泵，并由管道系统串联，应急供冷系统包括蓄冷罐、冷冻泵、冷水机组、冷却泵一，所述加药装置包括底板，底板上固定装有药筒一、药筒二和搅拌装置，搅拌装置位于药筒一和药筒二之间，药筒一和药筒二内装有固体药剂和液体药剂；本发明噪音低，节能环保，同时能够保证加药质量。

Description

一种磁悬浮相变冷却系统

技术领域

本发明涉及冷却系统技术领域，尤其涉及一种磁悬浮相变冷却系统。

背景技术

随着计算机和服务器的发展，机房冷却系统变得越来越重要。其中一种是液冷技术，它是一种通过使用液体来冷却计算机和服务器的方法；液冷技术可以分为两种主要类型：直接液冷和间接液冷。直接液冷是指将液体直接引入计算机或服务器的散热组件中，通过直接接触和吸收热量来进行冷却。通常使用的液体是高热传导性能的介质，如水或特殊的冷却液。直接液冷技术可以有效地将热量从散热源传递到液体中，并通过循环系统将热量带出机房。间接液冷是指使用液体作为传热介质，在计算机和服务器之间建立热交换器。热交换器将散热组件产生的热量传递给液体，然后将液体带到机房外的冷却塔或冷却设备进行散热。这种方式可以避免将液体直接引入计算机内部，减少了液体进入设备引起的潜在风险。

公开号为CN106953468A的中国发明专利中公开了一种泵站电机空调式冷却系统及其应用方法，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、制冷剂和风机、高压控制器、干燥过滤器、膨胀阀和节流阀，该发明运用制冷剂的特殊物理性质，将泵站电机热量传送到空气中，实现热量的搬运。

磁悬浮压缩机是一种先进的压缩机技术，采用磁悬浮轴承系统来实现无接触的旋转运动。它与传统的机械轴承相比，具有更高的效率、更低的摩擦损失和更长的寿命，众所周知，自然冷却是节能效果比较好的节能技术，不仅给使用用户节约了大量的电费，也符合全球低碳节能的战略，在我国华北、西北及东北等地区，室外气温低于0℃的天数占全年的百分比相当可观，利用这一自然冷源成为节能的首要措施。氟泵节能机组的节能效果明显。但是在自然冷却技术还没广泛应用的。很多的数据中心安装使用的还只是恒温恒湿精密空调。当前，这些数据中心也面临着节能改造的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开一种磁悬浮相变冷却系统，包括水冷冷却系统和磁悬浮氟泵冷媒系统，所述水冷冷却系统包括冷却塔、加药装置和冷却泵二，所述磁悬浮氟泵冷媒系统包括管壳式换热器、磁悬浮压缩机、精密空调和氟泵，并由管道系统串联，应急供冷系统包括蓄冷罐、冷冻泵、冷水机组、冷却泵一，所述磁悬浮压缩机包括压缩机机体、两级压缩的叶轮、转子、驱动轴和同步电动机、电磁轴承、可调节的进口导流叶片、电源转换系统、电磁轴承控制系统和软气动控制系统。

进一步地，所述加药装置包括底板、底板上装有药筒一和药筒二，药筒一和药筒二之间设置有搅拌装置，所述药筒一和药筒二内分别装有固体药剂和液体药剂。

进一步地，所述搅拌装置包括搅拌桶，搅拌桶内旋转安装有旋转桶，旋转桶内滑动装有中心桶，所述旋转桶上设置有两层搅拌杆，所述中心桶内设置两层开口，每个开口的上侧设置有密封条一，开口侧下设置有密封条二，密封条一和密封条二之间滑动装有开关板一和开关板二，开关板一和开关板二之间固定装有复位弹簧，所述开关板一和开关板二下侧都设置斜面，所述旋转桶内侧设置有限位条一和限位条二，当开关板一和开关板二的斜面与限位条一和限位条二接触后，开关板一和开关板二被分开，中心桶露出开口。

进一步地，所述中心桶的上端固定装有配合板，配合板上固定装有进药嘴，进药嘴与中心桶连通，所述搅拌桶上固定装有电缸，电缸的输出端固定装有滑块，滑块与配合板旋转连接，所述搅拌桶下端固定装有电机，电机的转轴与旋转桶底端固定连接。

进一步地，所述配合板上滑动装有连接杆，连接杆与配合板之间固定装有缓冲弹簧，连接杆伸入搅拌桶内，连接杆的下端固定装有过滤板，过滤板位于两层搅拌杆之间。

进一步地，搅拌桶内侧底端设置有滑槽，滑槽内滑动装有长杆，长杆上固定装有粉碎板，粉碎板位于过滤板上侧。

进一步地，所述粉碎板下侧设置有卡槽，过滤板向上移动卡在粉碎板的卡槽内，并能够在卡槽内旋转。

进一步地，所述过滤板下侧固定装有轴承，过滤板向下移动与下层搅拌杆贴紧时，能够通过轴承保持相对旋转。

进一步地，所述搅拌桶下侧设置有出料管，出料管上设置有阀门，出料管连接有盛放桶，搅拌过后的药物存放在盛放桶内。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明使用的磁悬浮压缩机是一种利用磁场使转子悬浮于空中，在旋转时不会产生机械接触和机械摩擦，因此磁悬浮轴承不再需要机械轴承以及机械轴承所必须的润滑系统，并且可以安装多个在一个共同的机组内，实现冗余功能。如果单台压缩机出现故障，其他压缩机仍然可以正常运行制冷；（2）本发明的磁悬浮压缩机运行可靠，无摩擦；对比其他压缩机采用电机直接驱动，本发明压缩机无增速齿轮，无机械摩擦，从源头上提高机组的可靠性和延长机组使用寿命；节能高效；由于部件实现了悬浮运行，整体机械摩擦减小，机组使用寿命是普通中央空调的2倍，其超长的使用寿命再辅之以高效的节能率，可极大的降低能耗系统的能源费用，也能令业主缩短投资回收期。（3）本发明的使用磁悬浮压缩机可以超低音运行；部件实现悬浮，无摩擦运行，结构振动接近0，运行噪音低，无需安装减震配件和隔音机房，降低业主的安装和降噪成本；低电流启动，对电网无冲击；启动电流很低，对电网无冲击，同时也无需单独申请高电压电源，免去繁琐审批流程，节省安装成本；省心省费用；由于磁悬浮中央空调实现了无油运行，无需换油，可节省维护费用；环保冷媒；环保磁悬浮中央空调可选用环保R134a冷媒，对臭氧层零伤害。（4）本发明的加药装置中设置了搅拌装置，能够对固体和液体药物进行不同形式的搅拌，极大的提高了搅拌效率，有效保证冷却侧的水质；（5）本发明的搅拌装置通过离心力辅助将固体药物撒在溶液上侧，能够更加高效的进行搅拌，也降低了添加固体药物的难度；在出现结块时，通过过滤板和粉碎板进行处理，提高了搅拌效率，保证了添加进来的药物的质量，进一步保证冷却测的水质；（6）本发明的搅拌装置中通过开关板一和开关板二与限位条一和限位条二配合实现了自动对应开口，在不同的位置打开不同的开口，不会造成药物的浪费，也能够准确将药物送入溶液的不同位置，同时设置密封条一和密封条二，保证运送药物的密封性，避免药物落入其他缝隙，影响最终计算的药物浓度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的加药装置结构示意图。

图3为图1中A处的放大图。

图4为本发明的搅拌装置示意图。

图5为本发明的搅拌装置内部结构示意图一。

图6为本发明的搅拌装置内部结构示意图二。

图7为图6中D处的放大图。

图8为图6中E处的放大图。

图9为本发明的粉碎板和过滤板的组合示意图。

图10为本发明的旋转桶内部结构示意图。

图11为图10中C处的放大图。

图12为本发明的旋转桶和搅拌杆结构示意图。

图13为本发明的中心桶的结构示意图。

图14为图13中B处的放大图。

图15为本发明的配合板、连接杆、中心桶的侧视图。

图16为图15中F-F处的截面图。

附图标号：1-底板；2-药筒一；3-药筒二；4-搅拌装置；401-搅拌桶；402-电缸；403-滑块；404-配合板；405-连接杆；406-缓冲弹簧；407-进药嘴；408-旋转桶；409-搅拌杆；410-限位条一；411-限位条二；412-中心桶；413-开关板一；414-开关板二；415-密封条一；416-密封条二；417-复位弹簧；418-粉碎板；419-长杆；420-长弹簧；421-过滤板；422-轴承；423-出料管；424-阀门；425-电机；5-水冷冷却系统；6-磁悬浮氟泵冷媒系统；7-应急供冷系统；8-冷却塔；9-加药装置；10-管壳式换热器；11-磁悬浮压缩机；12-精密空调；13-氟泵；14-蓄冷罐；15-冷冻泵；16-冷水机组；17-冷却泵一；18-冷却泵二。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例：一种磁悬浮相变冷却系统，包括水冷冷却系统5和磁悬浮氟泵冷媒系统6和应急供冷系统7，所述水冷冷却系统5包括冷却塔8、加药装置9和冷却泵二18，所述磁悬浮氟泵冷媒系统6包括管壳式换热器10、磁悬浮压缩机11、精密空调12和氟泵13，并由管道系统串联，应急供冷系统7包括蓄冷罐14、冷冻泵15、冷水机组16、冷却泵一17，所述磁悬浮压缩机11包括压缩机机体、两级压缩的叶轮、转子、驱动轴和同步电动机、电磁轴承、可调节的进口导流叶片、电源转换系统、电磁轴承控制系统和软气动控制系统。

水冷冷却系统5中的冷却水通过冷却塔8将热量传递到空气中，低温的冷却水通过管壳式换热器10将磁悬浮氟泵冷媒系统6中冷媒的热量带走，冷媒通过磁悬浮压缩机11和氟泵13的作用在管壳式换热器10和精密空调12之间通过相变传递热量，将机房内的热量带走，从而达到降低机房温度的目的，保证机房内IT设备的稳定运行，由于冷媒直接与机房热空气换热，相比传统冷却方式减少了一次冷媒和水的换热，提高了换热效率，也增加了可以直接利用大气低温环境的时间，自然冷却的时间有所提高，末端机房没有水系统进入也提高了机房的安全性。

磁悬浮压缩机11通过高温高压氟里昂从空调压机排出，进入冷凝器，向铜管冷却水释放热量，冷凝为中温高压氟里昂液体，然后经过节流阀降压为低温低压液体进入蒸发器，在蒸发器壳体内从流经铜管的冷冻水中吸收热量，气化为低温低压气体后吸入压缩机，在压缩机内经过二次压缩为高温高压气体排出，通过这种循环，最终达到降温的目的。

氟泵13与机房空调配套使用，在夏季，制冷压缩机运行；当室外温度低于设定点时，自动切换为氟泵节能系统运行，保证全年机房空调安全可靠运行；压缩机功率在10kW左右，氟泵功率在1kW左右。在室外低温情况下，氟泵13的制冷量与10kW压缩机产生的制冷量基本相等这就是氟泵13节能的关键所在。

所述加药装置9包括底板1，底板1上固定装有药筒一2、药筒二3和搅拌装置4，搅拌装置4位于药筒一2和药筒二3之间，药筒一2和药筒二3内装有固体药剂和液体药剂，其中搅拌装置4包括搅拌桶401，搅拌桶401的下端设置三个支腿并固定安装在底板1上，搅拌桶401下端固定装有电机425，搅拌桶401内旋转装有旋转桶408，旋转桶408与电机425转轴固定连接，旋转桶408内滑动装有中心桶412，中心桶412上端固定装有配合板404，搅拌桶401上端固定装有两个电缸402，电缸402的输出端装有滑块403，滑块403与配合板404旋转连接，滑块403升降带动配合板404升降，旋转桶408旋转带动中心桶412旋转，中心桶412带动配合板404在滑块403内旋转，配合板404上固定装有进药嘴407，进药嘴407与中心桶412内部连通，药筒一2和药筒二3通过软管与进药嘴407连接，用于向进药嘴407内送药，中心桶412中空结构，并且在侧面设置有两层开口共四个，每个开口的上侧设置有密封条一415，开口下侧设置有密封条二416，开口处滑动装有开关板一413和开关板二414，开关板一413和开关板二414之间固定装有复位弹簧417，自然状态下复位弹簧417使得开关板一413和开关板二414贴合并封堵中心桶412的开口，旋转桶408上设置有两侧搅拌杆409共四个，搅拌杆409与旋转桶408内侧连通，旋转桶408内侧设置有限位条一410和限位条二411，限位条一410和限位条二411位于搅拌杆409与旋转桶408连通位置的两侧，所述密封条二416紧贴旋转桶408内壁，开关板一413和开关板二414下侧设置斜面，在中心桶412向下滑动时，斜面与限位条一410和限位条二411接触，所以开关板一413和开关板二414被分开，露出开口，最终开口与搅拌杆409对齐，此时开关板一413、开关板二414、限位条一410和限位条二411刚好填补旋转桶408和中心桶412之间的缝隙，所以药物能够顺利进入搅拌杆409流入搅拌桶401。

中心桶412上滑动装有两个进药嘴407，连接杆405与配合板404之间固定装有缓冲弹簧406，连接杆405伸入搅拌桶401内，连接杆405下端固定装有过滤板421，过滤板421位于两层搅拌杆409之间，过滤板421也会跟随中心桶412升降，过滤板421下侧固定装有轴承422，过滤板421下降到与下层搅拌杆409贴合后过滤板421通过轴承422保持能够旋转的状态，搅拌桶401内侧底端设置有两个滑槽，滑槽内滑动装有长杆419，长杆419上端固定装有粉碎板418，粉碎板418位于过滤板421与上层搅拌杆409之间，粉碎板418下侧设置卡槽，过滤板421向上滑动能够卡入卡槽内，搅拌桶401滑槽内固定装有长弹簧420，长弹簧420与长杆419固定连接，自然状态下粉碎板418处于最低的位置。

加药装置9的工作原理为：当需要加药时启动加药装置9，药物分为固体或液体，当需要加入固体药物时，启动电缸402，初始状态滑块403位于最高的位置，此时电缸402带动滑块403向下移动，滑块403带动配合板404，配合板404带动中心桶412和进药嘴407向下移动，中心桶412向下移动过程中，最下端的开关板一413和开关板二414最先接触限位条一410和限位条二411，开关板一413和开关板二414被分开，然后中心桶412下层开口对准上层搅拌杆409，电缸402停止，此时通过进药嘴407向中心桶412内填充固体药物，然后启动电机425，电机425带动旋转桶408旋转，旋转桶408带动中心桶412跟随旋转，中心桶412内的固体药物在离心力的作用下被甩出，在此之前搅拌桶401内注入了溶液，通过溶液将固体药物溶解，液面在上层搅拌杆409之下，在过滤板421之上，同时下层搅拌杆409旋转对溶液和固体药物进行搅拌，如果出现结块，电机425停止，电缸402带动配合板404上升，配合板404通过缓冲弹簧406带动连接杆405上升，连接杆405带动过滤板421上升，过滤板421将结块捞出，过程中过滤板421卡入粉碎板418，并带动粉碎板418跟随向上，然后低速启动电机425，电机425通过旋转桶408、中心桶412、配合板404、连接杆405带动过滤板421旋转，粉碎板418不旋转，所以能够粉碎结块，粉碎后复位继续搅拌，搅拌结束后打开阀门424，搅拌桶401下侧设置有出料管423，出料管423上设置有阀门424，出料管423连接有盛放桶，搅拌过后的药物存放在盛放桶内；如果需要加入液体药物，则通过电缸402将中心桶412上的两层开口分别对准两层搅拌杆409，这样能够将药物在溶液的内部和上部同时加入，提高搅拌效率，在连接杆405下降的过程中过滤板421会被下层的搅拌杆409阻挡，过滤板421通过轴承422与下层搅拌杆409接触，无法继续下降，此时连接杆405也无法下降，配合板404继续下降，则通过缓冲弹簧406伸长进行补偿，此后旋转搅拌。

Claims (7)

1.一种磁悬浮相变冷却系统，其特征在于，包括水冷冷却系统（5）和磁悬浮氟泵冷媒系统（6），所述水冷冷却系统（5）包括冷却塔（8）、加药装置（9）和冷却泵二（18），所述磁悬浮氟泵冷媒系统（6）包括管壳式换热器（10）、磁悬浮压缩机（11）、精密空调（12）和氟泵（13），并由管道系统串联，应急供冷系统（7）包括蓄冷罐（14）、冷冻泵（15）、冷水机组（16）、冷却泵一（17），所述磁悬浮压缩机（11）包括压缩机机体、两级压缩的叶轮、转子、驱动轴和同步电动机、电磁轴承、可调节的进口导流叶片、电源转换系统、电磁轴承控制系统和软气动控制系统；

所述加药装置（9）包括底板（1）、底板（1）上装有药筒一（2）和药筒二（3），药筒一（2）和药筒二（3）之间设置有搅拌装置（4），所述药筒一（2）和药筒二（3）内分别装有固体药剂和液体药剂；

所述搅拌装置（4）包括搅拌桶（401），搅拌桶（401）内旋转安装有旋转桶（408），旋转桶（408）内滑动装有中心桶（412），所述旋转桶（408）上设置有两层搅拌杆（409），所述中心桶（412）内设置两层开口，每个开口的上侧设置有密封条一（415），开口下侧设置有密封条二（416），密封条一（415）和密封条二（416）之间滑动装有开关板一（413）和开关板二（414），开关板一（413）和开关板二（414）之间固定装有复位弹簧（417），所述开关板一（413）和开关板二（414）下侧都设置斜面，所述旋转桶（408）内侧设置有限位条一（410）和限位条二（411），当开关板一（413）和开关板二（414）的斜面与限位条一（410）和限位条二（411）接触后，开关板一（413）和开关板二（414）被分开，中心桶（412）露出开口。

2.如权利要求1所述的一种磁悬浮相变冷却系统，其特征在于，所述中心桶（412）的上端固定装有配合板（404），配合板（404）上固定装有进药嘴（407），进药嘴（407）与中心桶（412）连通，所述搅拌桶（401）上固定装有电缸（402），电缸（402）的输出端固定装有滑块（403），滑块（403）与配合板（404）旋转连接，所述搅拌桶（401）下端固定装有电机（425），电机（425）的转轴与旋转桶（408）底端固定连接。

3.如权利要求2所述的一种磁悬浮相变冷却系统，其特征在于，所述配合板（404）上滑动装有连接杆（405），连接杆（405）与配合板（404）之间固定装有缓冲弹簧（406），连接杆（405）伸入搅拌桶（401）内，连接杆（405）的下端固定装有过滤板（421），过滤板（421）位于两层搅拌杆（409）之间。

4.如权利要求3所述的一种磁悬浮相变冷却系统，其特征在于，搅拌桶（401）内侧底端设置有滑槽，滑槽内滑动装有长杆（419），长杆（419）上固定装有粉碎板（418），粉碎板（418）位于过滤板（421）上侧。

5.如权利要求4所述的一种磁悬浮相变冷却系统，其特征在于，所述粉碎板（418）下侧设置有卡槽，过滤板（421）向上移动卡在粉碎板（418）的卡槽内，并能够在卡槽内旋转。

6.如权利要求5所述的一种磁悬浮相变冷却系统，其特征在于，所述过滤板（421）下侧固定装有轴承（422），过滤板（421）向下移动与下层搅拌杆（409）贴紧时，能够通过轴承（422）保持相对旋转。

7.如权利要求6所述的一种磁悬浮相变冷却系统，其特征在于，所述搅拌桶（401）下侧设置有出料管（423），出料管（423）上设置有阀门（424），出料管（423）连接有盛放桶，搅拌过后的药物存放在盛放桶内。