Des micropompes à engrenages magnétiques soutiennent PandaX dans le laboratoire souterrain de Jinping en Chine

Récemment, la revue internationale de réfrigération faisant autorité, International Journal of Refrigeration, a publié un article intitulé « Conception de la gestion thermique et validation de la technologie clé pour l'expérience souterraine PandaX ». L'article consacre beaucoup de temps à souligner le rôle crucial joué par les micropompes à engrenages dans le système de refroidissement de l'installation expérimentale et reconnaît le support technique fourni par le fournisseur de pompes.

Dans la section Remerciements, les auteurs expriment spécifiquement leurs remerciements pour le soutien technique de Qiangxing Lin de Shanghai Super Fluid Industrial Co., Ltd.

Dans le cadre de son voyage vers l'exploration des mystères de l'univers, le laboratoire souterrain PandaX de Jinping en Chine (projet PandaX)​ se présente comme un projet scientifique national majeur dédié à la détection de la matière noire et à la recherche sur les neutrinos, représentant le summum des efforts de la Chine en physique fondamentale. S'appuyant sur les performances exceptionnelles de son produit principal, les micropompes à engrenages magnétiques de la série NP , Suofu a participé avec succès à ce projet, en fournissant un support technique clé pour le système de refroidissement de l'appareil expérimental, contribuant ainsi à des percées à la frontière scientifique.

1. Projet scientifique national chinois : la mission et l'importance de PandaX

L'expérience PandaX est un projet chinois de pointe de détection de matière noire en profondeur, situé dans le laboratoire souterrain de Jinping (CJPL) le plus profond du monde. Il vise à capturer les signaux des particules de matière noire à l’aide de détecteurs au xénon liquide très sensibles. Ce projet, fruit d'une collaboration entre des institutions de premier plan telles que l'Université Tsinghua et l'Université Jiao Tong de Shanghai, est répertorié comme une infrastructure scientifique et technologique nationale majeure. Les résultats de ses recherches revêtent une importance capitale pour la physique des particules et la cosmologie.

• Expérience standard internationale :​ L'expérience nécessite que le détecteur fonctionne de manière stable dans un environnement à très basse température de 178 ± 0,1 K. La fiabilité et la précision du système de refroidissement sont directement liées à l'exactitude des données de détection.

• Défis techniques :​ Les processus tels que la purification du xénon liquide et le contrôle cryogénique de la température doivent surmonter des conditions strictes, notamment des températures extrêmement basses, des exigences de propreté élevées et un fonctionnement sans fuite.

  

2. Technologie Suofu : faciliter la progression de l'expérience PandaX

Dans le système de refroidissement de l'expérience PandaX, les micropompes à engrenages magnétiques de la série NP de Suofu ont été sélectionnées comme équipement de base pour l'entraînement de la circulation du liquide de refroidissement . Leurs caractéristiques techniques répondent parfaitement aux exigences élevées d’un projet d’envergure nationale :

Figure 1 : Schéma d'emplacement de la pompe à engrenages

1. Conception sans fuite, garantissant la sécurité expérimentale

   Utilisant un accouplement magnétique et un corps de pompe entièrement soudé, il élimine complètement le risque de fuite de liquide de refroidissement (par exemple, l'éthanol), répondant ainsi aux exigences de sécurité extrêmes pour les équipements d'un laboratoire souterrain. Il évite les problèmes d'usure associés aux pompes à garniture mécanique traditionnelles, garantissant un fonctionnement à long terme sans entretien et réduisant le risque d'interruption expérimentale.

2. Tolérance à très basse température, garantissant une progression stable de l'expérience

   Capable de fonctionner sur une large plage de températures allant de -120 °C à 150 °C (modèles personnalisés de pompes à engrenages magnétiques Suofu NP1700, NP900 ), il gère de manière stable l' environnement à température extrêmement basse ( -120 °C ) impliqué dans le processus de purification du xénon liquide.

3. Contrôle de flux de haute précision, répondant à des exigences expérimentales strictes

   Les échangeurs de chaleur à microcanaux nécessitent une pression de 3 à 6 bars. Les pompes à engrenages de la série NP maintiennent un débit stable même sous cette pression . La précision du contrôle de débit des pompes à engrenages Suofu atteint 0,1 %. Associé à la régulation de la vitesse du servomoteur, il répond précisément aux exigences strictes du système de refroidissement en matière de fluctuations de débit. (A titre de comparaison : avec une vitesse constante et une fluctuation de pression de 0,5 bar, la fluctuation de débit d'une pompe centrifuge est d'environ 40 % ; alors que pour une micropompe à engrenages Suofu sous une fluctuation de pression de 4 bar, la fluctuation de débit n'est que de 5 %.)

4. Sortie haute pression améliorant l’efficacité du refroidissement des équipements

   Le liquide de refroidissement à l'éthanol, dans un état très turbulent, connaît une efficacité d'échange thermique considérablement améliorée en raison des parois inégales des tuyaux et des changements de section transversale. Simultanément, des turbulences à grande vitesse peuvent inhiber le dépôt de microcristaux solides. Cependant, cette conception augmente la résistance à l’écoulement, ce qui nécessite de recourir à une pompe de circulation haute pression. Les pompes à engrenages Suofu fournissent une pression de sortie de 2 MPa ( 20 kg ) et une pression d'aspiration de 0,09 MPa, fonctionnant de manière stable même à basse température. En plaçant la pompe en amont de l'évaporateur, l'impact de la résistance au débit sur le système est réduit et la génération de chaleur provenant du corps de la pompe interférant avec le liquide de refroidissement est minimisée, garantissant ainsi une production de réfrigération efficace de l'ACR dans des environnements à températures extrêmement basses.

5. Contrôle précis, garantissant une régulation précise de la température du système

   Lorsque le détecteur PandaX et la colonne de distillation fonctionnent de manière constante à 178 K, la demande de puissance de refroidissement n'est pas élevée. Cependant, les exigences en matière de stabilité de température sont strictes, avec des erreurs admissibles de ±0,1K voire ±0,01K. La « Charge thermique A » dans la figure ci-dessous ( Figure 2 ) peut être directement connectée au système de refroidissement central . La conception est basée sur une tête froide à température contrôlée avec précision utilisant l'ACR, où le liquide de refroidissement à basse température sert de source de refroidissement principale. La pompe à engrenages, grâce à sa structure spéciale du corps de pompe, permet un contrôle précis du débit , garantissant ainsi un contrôle précis de la température du système.

Figure 2 : Connexion de la charge thermique du système de refroidissement central

6. Service personnalisé, répondant à des exigences complexes

   Selon le schéma de l'expérience PandaX, Suofu a fourni des solutions d'entraînement de moteurs servo et sans balais à courant continu, s'adaptant aux espaces confinés et aux environnements d'alimentation électrique spéciaux.

3. Suofu : au service de la stratégie nationale avec une technologie de pointe

Les micropompes à engrenages magnétiques de la série NP de Suofu sont déjà largement utilisées dans les domaines de l'aérospatiale, des semi-conducteurs, du médical, de l'agriculture, de la réfrigération et dans d'autres domaines. Leur participation au projet PandaX valide une nouvelle fois leur leadership technologique.

'Nous sommes profondément conscients que les exigences de fiabilité des composants des grands projets scientifiques nationaux sont rigoureuses. Suofu peaufine chaque détail avec un esprit artisanal, aidant ainsi la recherche scientifique fondamentale de la Chine à progresser vers la frontière mondiale.'

— Lin Qiangxing, directeur général de Suofu

Du laboratoire au vaste cosmos, Suofu sauvegarde l’exploration scientifique nationale grâce à une technologie innovante. À l'avenir, nous continuerons à approfondir le domaine des micropompes , en proposant des solutions « intelligemment fabriquées en Chine » pour des recherches scientifiques et des scénarios industriels plus haut de gamme !

(Remarque : les paramètres techniques de cet article proviennent de l'article accessible au public « Conception de la gestion thermique et validation de la technologie clé pour l'expérience souterraine PandaX » et des données de test des produits de Suofu.)

Shanghai Super Fluid Co., Ltd.

Shanghai Super Fluid Co., Ltd. (Suofu), possède un centre de R&D et de vente à Shanghai (Shanghai Suofu) et une base de production dans la ville de Sanming, province du Fujian (Sanming Suofu). Avec sa propre équipe de R&D et une usine de production indépendante, l'entreprise occupe une superficie totale de 2000㎡, comprenant un atelier de production de 1600㎡ et un entrepôt de 200㎡. SUOFU construit une nouvelle usine couvrant 19 acres avec une superficie de construction de 20 000 mètres carrés . Sanming Suofu est reconnue comme une entreprise nationale de haute technologie et une entreprise spécialisée, raffinée, distinctive et innovante (SRDI) . Située dans le parc scientifique Fujian Zhongguancun, l'entreprise a remporté le deuxième prix du concours d'innovation et d'entrepreneuriat du Fujian et s'est qualifiée pour la finale nationale.

L'entreprise détient 29 brevets​ et a participé à 25 projets de R&D aux niveaux national et provincial.

Avantages du produit Suofu :

• Conception spéciale du profil d'engrenage : La conception exclusive du profil d'engrenage offre une excellente résistance à l'usure et un engrènement presque pur des engrenages roulants.

• Conception spéciale du profil de cavité : s'adapte aux conditions de fonctionnement avec de larges variations de pression de sortie, fonctionnant bien sous basse pression, haute pression ou inversion à court terme.

• Pression de sortie sans pulsation :​ L'usinage de pièces de haute précision et la conception structurelle garantissent une distribution fluide du liquide.

• Engrenages moulés par injection One-Shot :​ Les surfaces de travail des dents des engrenages sont fabriquées par moulage par injection one-shot de haute précision sans usinage mécanique ultérieur, garantissant ainsi l'intégrité de la surface de travail de l'engrenage.

• Arbre en céramique de haute précision :​ Les arbres en céramique de haute précision offrent une résistance à l'usure et une rigidité exceptionnelles, garantissant un fonctionnement fiable de la pompe dans des conditions de liquide abrasif et de haute pression.

• Capable d'auto-amorçage à sec à long terme :​ Dans les applications nécessitant le vide d'entrée de la pompe pour aspirer le fluide, les produits de la série NP offrent des performances fiables.

• Plusieurs options de moteur disponibles :​ Les options incluent des moteurs CA antidéflagrants, CA à fréquence variable, CA monophasé/triphasé, CC avec balais, CC sans balais, CC sans balais avec pilote intégré et moteurs CC sans balais blindés avec pilote intégré.

  

#Déclaration originale :​ Cet article est original de Shanghai Super Fluid Co., Ltd. Veuillez indiquer la source lors de la réimpression. Nous nous réservons tous les droits.