Bombas de engranajes micromagnéticos respaldan a PandaX en el laboratorio subterráneo de China Jinping

Recientemente, la prestigiosa revista internacional sobre refrigeración International Journal of Refrigeration publicó un artículo titulado 'Diseño de gestión térmica y validación de tecnología clave para el experimento subterráneo PandaX'. El artículo dedica una gran extensión a exponer el papel crucial que desempeñan las bombas de microengranajes en el sistema de enfriamiento de la configuración experimental y reconoce el soporte técnico brindado por el proveedor de la bomba.

En la sección de Agradecimientos, los autores expresan su agradecimiento específicamente por el soporte técnico de Qiangxing Lin de Shanghai Super Fluid Industrial Co., Ltd.

En el viaje para explorar los misterios del universo, el Laboratorio Subterráneo PandaX de China Jinping (proyecto PandaX)​ se erige como un importante proyecto científico nacional dedicado a la detección de materia oscura y la investigación de neutrinos, lo que representa el pináculo de los esfuerzos de China en física fundamental. Confiando en el rendimiento excepcional de su producto principal, las bombas de engranajes micromagnéticos de la serie NP , Suofu participó con éxito en este proyecto, brindando soporte técnico clave para el sistema de enfriamiento del aparato experimental, contribuyendo así a avances en la frontera científica.

1. Proyecto científico nacional chino: la misión y la importancia de PandaX

El experimento PandaX es un importante proyecto chino de detección de materia oscura subterránea ubicado en el Laboratorio Subterráneo Jinping (CJPL) más profundo del mundo. Su objetivo es capturar señales de partículas de materia oscura utilizando detectores de xenón líquido altamente sensibles. Este proyecto, una colaboración entre las principales instituciones como la Universidad de Tsinghua y la Universidad Jiao Tong de Shanghai, está catalogado como una importante infraestructura nacional de ciencia y tecnología. Los resultados de su investigación suponen un hito para la física de partículas y la cosmología.

• Experimento estándar internacional:​ el experimento requiere que el detector funcione de manera estable en un entorno de temperatura ultrabaja de 178 ± 0,1 K. La confiabilidad y precisión del sistema de enfriamiento están directamente relacionadas con la precisión de los datos de detección.

• Desafíos técnicos: procesos como la purificación de xenón líquido y el control de temperatura criogénico deben superar condiciones estrictas que incluyen temperaturas extremadamente bajas, altos requisitos de limpieza y funcionamiento sin fugas.

  

2. Tecnología Suofu: facilitando el progreso del experimento PandaX

Dentro del sistema de refrigeración del experimento PandaX, se seleccionaron las bombas de engranajes micromagnéticos de la serie NP de Suofu como equipo principal para el accionamiento de la circulación del refrigerante . Sus características técnicas se ajustan perfectamente a los requisitos de alto nivel de un proyecto a nivel nacional:

Figura 1: Diagrama de ubicación de la bomba de engranajes

1. Diseño sin fugas que garantiza la seguridad experimental

   Al utilizar un acoplamiento magnético y un cuerpo de bomba completamente soldado, elimina por completo el riesgo de fugas de refrigerante (p. ej., etanol), cumpliendo con los requisitos de seguridad extremos para equipos en un laboratorio subterráneo. Evita los problemas de desgaste asociados con las bombas de sello mecánico tradicionales, lo que garantiza un funcionamiento sin mantenimiento a largo plazo y reduce el riesgo de interrupción experimental.

2. Tolerancia a temperaturas ultrabajas, lo que garantiza una progresión estable del experimento

   Capaz de operar en un amplio rango de temperaturas de -120 °C a 150 °C (modelos personalizados de bombas de engranajes micromagnéticos Suofu NP1700, NP900 ), maneja de manera estable el entorno de temperatura extremadamente baja ( -120 °C ) involucrado en el proceso de purificación de xenón líquido.

3. Control de flujo de alta precisión, que cumple con estrictas demandas experimentales

   Los intercambiadores de calor de microcanales requieren una presión de 3 a 6 bares. Las bombas de engranajes de la serie NP mantienen un flujo estable incluso bajo esta presión . La precisión del control de flujo de las bombas de engranajes Suofu alcanza el 0,1%. Combinado con la regulación de velocidad del servomotor, cumple con precisión los estrictos requisitos del sistema de refrigeración en cuanto a fluctuaciones de flujo. (A modo de comparación: con velocidad constante y una fluctuación de presión de 0,5 bar, la fluctuación de flujo de una bomba centrífuga es de alrededor del 40%; mientras que para una microbomba de engranajes Suofu con una fluctuación de presión de 4 bar, la fluctuación de flujo es solo del 5%).

4. Salida de alta presión que mejora la eficiencia de enfriamiento del equipo

   El refrigerante de etanol, en un estado altamente turbulento, experimenta una eficiencia de intercambio de calor significativamente mejorada debido a las paredes desiguales de la tubería y los cambios de sección transversal. Al mismo tiempo, la turbulencia a alta velocidad puede inhibir la deposición de microcristales sólidos. Sin embargo, este diseño aumenta la resistencia al flujo, lo que requiere depender de una bomba de circulación de alta presión. Las bombas de engranajes Suofu proporcionan una presión de salida de 2 MPa ( 20 kg ) y una presión de succión de 0,09 MPa, funcionando de manera estable incluso a bajas temperaturas. Al colocar la bomba aguas arriba del evaporador, se reduce el impacto de la resistencia al flujo en el sistema y se minimiza la generación de calor del cuerpo de la bomba que interfiere con el refrigerante, lo que garantiza una salida de refrigeración eficiente del ACR en entornos de temperaturas extremadamente bajas.

5. Control preciso que garantiza una regulación precisa de la temperatura del sistema

   Cuando el detector PandaX y la columna de destilación funcionan de manera constante a 178 K, la demanda de energía de enfriamiento no es alta. Sin embargo, los requisitos de estabilidad de la temperatura son estrictos, con errores permitidos de ±0,1 K o incluso ±0,01 K. La 'Carga de calor A' en la siguiente figura ( Figura 2 ) se puede conectar directamente al sistema de refrigeración central . El diseño se basa en un cabezal frío con temperatura controlada de precisión que utiliza el ACR, donde el refrigerante de baja temperatura sirve como fuente de enfriamiento principal. La bomba de engranajes, debido a su estructura especial del cuerpo de la bomba, permite un control preciso de la exactitud del flujo , asegurando un control preciso de la temperatura del sistema.

Figura 2: Conexión de carga de calor del sistema de refrigeración central

6. Servicio personalizado que cumple con requisitos complejos

   De acuerdo con el diseño del experimento PandaX, Suofu proporcionó soluciones de accionamiento de motor sin escobillas de CC y servomotor , adaptándose a espacios reducidos y entornos especiales de suministro de energía.

3. Suofu: al servicio de la estrategia nacional con tecnología de vanguardia

Las bombas de engranajes micromagnéticos de la serie NP de Suofu ya se utilizan ampliamente en los campos aeroespacial, de semiconductores, médico, agrícola, de refrigeración y otros. Su participación en el proyecto PandaX valida una vez más su liderazgo tecnológico.

'Somos profundamente conscientes de que los requisitos de confiabilidad para los componentes en los principales proyectos científicos nacionales son rigurosos. Suofu pule cada detalle con espíritu artesanal, ayudando a que la investigación científica básica de China avance hasta la frontera mundial'.

— Lin Qiangxing, director general de Suofu

Desde el laboratorio hasta el vasto cosmos, Suofu salvaguarda la exploración científica nacional con tecnología innovadora. En el futuro, continuaremos profundizando en el campo de las microbombas , brindando soluciones 'fabricadas inteligentemente en China' para escenarios industriales y de investigación científica de alto nivel.

(Nota: los parámetros técnicos de este artículo provienen del documento disponible públicamente 'Diseño de gestión térmica y validación de tecnología clave para el experimento subterráneo PandaX' y de los datos de prueba del producto de Suofu).

Shanghai Super Fluido Co., Ltd.

Shanghai Super Fluid Co., Ltd. (Suofu), tiene un centro de ventas e I+D en Shanghai (Shanghai Suofu) y una base de producción en la ciudad de Sanming, provincia de Fujian (Sanming Suofu). Con su propio equipo de I+D y una fábrica de producción independiente, la empresa ocupa una superficie total de 2000㎡, incluido un taller de producción de 1600㎡ y un almacén de 200㎡. SUOFU está construyendo una nueva planta que abarca 19 acres con una superficie de construcción de 20.000 metros cuadrados . Sanming Suofu está reconocida como una empresa nacional de alta tecnología y una empresa especializada, refinada, distintiva e innovadora (SRDI) . Ubicada en el Parque Científico Zhongguancun de Fujian, la compañía ganó el segundo premio en el Concurso de Innovación y Emprendimiento de Fujian y avanzó a la final nacional.

La empresa posee 29 patentes y ha participado en 25 proyectos de I+D a nivel nacional y provincial..

Ventajas del producto Suofu:

• Diseño especial de perfil de engranaje:​ El diseño patentado de perfil de engranaje proporciona una excelente resistencia al desgaste y un engrane de engranaje rodante casi puro.

• Diseño de perfil de cavidad especial:​ Se adapta a las condiciones operativas con amplias variaciones de presión de salida y funciona bien en condiciones de baja presión, alta presión o inversión a corto plazo.

• Presión de salida sin pulsaciones:​ El mecanizado de piezas de alta precisión y el diseño estructural garantizan un suministro de líquido fluido.

• Engranajes moldeados por inyección de un solo disparo:​ Las superficies de los dientes de trabajo de los engranajes se fabrican mediante moldeo por inyección de un solo disparo de alta precisión sin mecanizado mecánico posterior, lo que garantiza la integridad de la superficie de trabajo del engranaje.

• Eje cerámico de alta precisión: Los ejes cerámicos de alta precisión ofrecen rigidez y resistencia al desgaste excepcionales, lo que garantiza un funcionamiento confiable de la bomba en condiciones de líquidos abrasivos y alta presión.

• Capaz de autocebado de funcionamiento en seco a largo plazo: en aplicaciones que requieren el vacío de entrada de la bomba para aspirar el medio, los productos de la serie NP brindan un rendimiento confiable.

• Múltiples opciones de motor disponibles:​ Las opciones incluyen motores de CA a prueba de explosiones, CA de frecuencia variable, CA monofásico/trifásico, CC con escobillas, CC sin escobillas, CC sin escobillas con controlador incorporado y motores CC sin escobillas blindados con controlador incorporado.

  

#Declaración original: Este artículo es original de Shanghai Super Fluid Co., Ltd. Indique la fuente al reimprimir. Nos reservamos todos los derechos.