CN103062263A - 电梯制动单元储能式控温装置及其方法 - Google Patents

电梯制动单元储能式控温装置及其方法 Download PDF

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洪荣华
肖玉麒
曾轶
范利武
俞自涛
胡亚才
方昕
王晓
张良
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Abstract

本发明公开了一种电梯制动单元储能式控温装置及其方法。采用相变储能材料和散热器相结合的结构，将一般的翅片散热器周围进行封装，将一定质量，相变温度适宜的相变材料装在其中。电梯制动单元在制动时，将会在短时间内产生大量的热量，相变材料通过熔化将这些热量吸收，保护电梯的制动单元。而当电梯在非制动状态，相变材料通过翅片的散热，将热量散发到环境中，重新凝固。可在相变材料中添加膨胀石墨、金属泡沫、纳米颗粒等来提高相变材料的表观导热系数，并可结合风扇强制冷却等传统散热方式，以增强其散热性能。本发明结构紧凑，相变材料可反复熔化，使用寿命长，有效地提高了制动单元对瞬时高温热冲击的抵抗能力，系统的可靠性强。

Description

电梯制动单元储能式控温装置及其方法
技术领域
    本发明涉及一种控温装置,尤其涉及间歇性工况条件下的一种电梯制动单元储能式控温装置及其方法。
背景技术
现在电梯的制动都是通过制动单元来控制，电梯制动单元是由电路板等元器件组成。电梯在制动时，通过制动单元在短时间内产生大量的热量，这些热量如果不能及时散发到环境中，将会造成制动单元的元器件温度过高而失效（超过85 oC），甚至烧毁，给电梯的乘用人员造成极大的安全隐患。而电梯正常运行时（非制动状态），制动单元并不产生热量。电梯制动单元的发热是间歇性的，这种发热方式正好适用于相变材料。相变材料在熔化时，吸收大量的潜热，使制动单元的温度基本趋于一致，有效地起到了抵抗瞬时高热流冲击的作用。而电梯正常运行时（非制动状态），制动单元并不产生热量，相变材料有足够的时间凝固，为下一次制动做准备。但现有的相变材料导热系数很低（小于1W/m·K），严重阻碍了热量散发的速率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电梯制动单元储能式控温装置及其方法。
由于电梯的制动单元仅在电梯制动时产生热量，在电梯正常运行时基本不产生热量，因此，需要一种短时间散热的方式。本发明用被动式散热（相变储能式散热），当电梯制动时，相变材料开始熔化，通过潜热吸收制动单元发出的热量，维持其工作在低于85 oC的温度，当电梯正常运行时（非制动状态），通过翅片的散热，使相变材料重新回到凝固状态。可在相变材料中添加膨胀石墨、纳米颗粒等来提高相变材料的表观导热系数，并可结合翅片、风扇等传统散热方式，以增强其散热性能。本发明结构紧凑，相变材料可反复熔化，使用寿命长，能有效提高制动单元对瞬时高温热冲击的抵抗能力，系统的可靠性强。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种电梯制动单元储能式控温装置，包括制动单元、变频器接口、外翅片、内翅片、顶盖、制动电阻接口、散热格栅、螺丝孔、散热器；散热器、制动单元之间相接触的部分涂抹一层导热硅胶，顶盖将整个翅片散热器围成一个盒子，一定质量的相变材料填充在这个盒子里，散热器和制动单元通过螺丝固定；内翅片在散热器底部，外翅片在散热器外部的周围。
所述的散热器的形状为矩形、圆柱形；外翅片和内翅片为针翅、板翅、波纹翅。
所述的散热器的制作材料为高导热的轻质金属，散热器的内部填充相变温度在40～85℃的相变材料。
所述的相变材料为十二酸、石蜡、十六醇。
所述的相变材料中添加膨胀石墨、纳米颗粒中的一种或多种。
所述的顶盖上设有电风扇。
一种所述的电梯制动单元储能式控温装置的使用方法，电梯的制动周期分为制动时间和非制动时间，制动时间制动单元产生大量的热量，这时相变材料通过熔化吸收热量，同时通过内外翅片将热量散发到环境中，将制动单元的温度维持在85 oC以下；制动时间结束后的非制动时间内，制动单元将不再产生热量，相变材料通过内外翅片将热量散发到环境中，重新回到凝固的状态，为下一次制动作准备。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）能不用风扇或者降低风扇的功率，大大降低了能量的消耗。
（2）通过相变材料的熔化吸收制动单元产生的大量热量，而非制动状态制动单元并不产生热量，相变材料有足够的时间重新凝固。这种发热方式特别适用于相变储能式散热，能有效提高制动单元对瞬时高温热冲击的抵抗能力。
（3）电梯电气室相对容纳空间较大，能充分利用空间，发挥储能式控温装置的作用。
（4）整个装置紧凑，可靠性强，相变材料可反复熔化，使用寿命长。
附图说明
图1是电梯制动单元储能式控温装置结构示意图；
图2是电梯制动单元俯视结构示意图；
图3是电梯制动单元散热器俯视剖面结构示意图；
图中：制动单元（1）、变频器接口（2）、外翅片（3）、内翅片（4）、顶盖（5）、制动电阻接口（6）、散热格栅（7）、螺丝孔（8）、散热器（9）。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
一种电梯制动单元储能式控温装置，包括制动单元1、变频器接口2、外翅片3、内翅片4、顶盖5、制动电阻接口6、散热格栅7、螺丝孔8、散热器9；散热器9、制动单元1之间相接触的部分涂抹一层导热硅胶，顶盖5将整个翅片散热器9围成一个盒子，相变材料填充在这个盒子里（可根据需要调节相变材料的填充量），散热器9和制动单元1通过螺丝固定；内翅片4在散热器9底部，外翅片3在散热器9外部的周围。
所述的散热器9的形状为矩形、圆柱形；外翅片3和内翅片4为针翅、板翅、波纹翅。
所述的散热器9的制作材料为高导热的轻质金属，散热器9的内部填充相变温度在40～85℃的相变材料。
所述的相变材料为十二酸、石蜡、十六醇。
所述的相变材料中添加膨胀石墨、纳米颗粒中的一种或多种。
所述的顶盖5上设有电风扇。
对整个散热器来说，金属主体的热阻为10-2 m2·K/W数量级,而相变材料的热阻为10 m2·K/W数量级，两者相差巨大，强化相变材料的传热，对散热器有很重要的意义。
相变材料十六醇本身的导热系数很低，仅为0.15 W/m·K，十二酸的导热系数为0.2 W/m·K，而膨胀石墨（2000 W/m·K）或纳米级颗粒石墨烯（10000 W/m·K）、碳纳米管（2000 W/m·K）的导热系数相比于常用的金属泡沫导热系数（500 W/m·K）很高。通过在相变材料中加入高导热系数材料的颗粒，形成一种复合相变材料，大大提高了相变材料的导热系数，从而改善了散热器的性能。如在十六醇中加入质量分数10%的膨胀石墨后，导热系数可以达到2.1 W/m·K，相比于十六醇的导热系数，提高了1300%；相比于十六醇中加入孔隙率为50%的泡沫铜后的导热系数0.8 W/m·K，也提高了160%。
本发明的工作过程如下：
电梯的制动周期分为制动时间和非制动时间，制动时间制动单元会产生大量的热量，这时相变材料通过熔化吸收大量的潜热，同时通过内外翅片将热量散发到环境中，将制动单元的温度维持在85 oC以下。制动时间结束后的非制动时间内，制动单元将不再发热，相变材料有足够的时间通过翅片将热量散发到环境中，重新回到凝体的状态，为下一次制动作准备。这样，有效的提高了制动单元对瞬时高温热冲击的抵抗能力。一般情况下电梯仅通过自然对流散热和相变材料的储能即可达到散热要求。在特殊环境下，可进一步安装风扇进行冷却。

Claims (7)

1.一种电梯制动单元储能式控温装置，其特征在于，它包括制动单元（1）、变频器接口（2）、外翅片（3）、内翅片（4）、顶盖（5）、制动电阻接口（6）、散热格栅（7）、螺丝孔（8）、散热器（9）；散热器（9）、制动单元（1）之间相接触的部分涂抹一层导热硅胶，顶盖（5）将整个翅片散热器（9）围成一个盒子，相变材料填充在这个盒子里，散热器（9）和制动单元（1）通过螺丝固定；内翅片（4）设在散热器（9）底部，外翅片（3）设在散热器（9）外部的周围。
2.根据权利要求1所述的电梯制动单元储能式控温装置，其特征在于，所述的散热器（9）的形状为矩形、圆柱形；外翅片（3）和内翅片（4）为针翅、板翅、波纹翅。
3.根据权利要求1所述的电梯制动单元储能式控温装置，其特征在于，所述的散热器（9）的制作材料为高导热的轻质金属，散热器（9）的内部填充相变温度在40～85℃的相变材料。
4.根据权利要求1或3所述的电梯制动单元储能式控温装置，其特征在于，所述的相变材料为十二酸、石蜡、十六醇。
5.根据权利要求1或4所述的电梯制动单元储能式控温装置，其特征在于，所述的相变材料中添加膨胀石墨、纳米颗粒中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的电梯制动单元储能式控温装置，其特征在于，所述的顶盖（5）上设有电风扇。
7.一种根据权利要求1所述的电梯制动单元储能式控温装置的使用方法，其特征在于，电梯的制动周期分为制动时间和非制动时间，制动时间制动单元（1）产生大量的热量，这时相变材料通过熔化吸收热量，同时通过内外翅片将热量散发到环境中，将制动单元（1）的温度维持在85 oC以下；制动时间结束后的非制动时间内，制动单元将不再产生热量，相变材料通过内外翅片将热量散发到环境中，重新回到固体的状态，为下一次制动作准备。
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