CN103138482A - 矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿用供电设备技术领域，具体地说是一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，包括隔爆箱体和箱盖，所述箱体内分隔设有主腔和接线腔，所述箱体背面设有法兰安装面，所述法兰安装面与主腔贯通，所述法兰安装面上安装有双面导热散热器，所述双面导热散热器包括散热器盖板以及设置在散热器盖板正反面的散热齿，所述散热齿由若干散热气片构成，所述双面导热散热器通过散热器盖板安装在法兰安装面上；本发明解决了UPS设备在工作过程中产生的热量积累问题，能够使得隔爆箱体内部的空气产生流通，形成很好的通风散热通道，通过热交换使热量传导到箱体外侧，形成了一个很好的热能交换散热系统，有效保证了UPS的正常使用。

Description

矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱

[技术领域]

本发明涉及矿用供电设备技术领域，具体地说是一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱。

[背景技术]

UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应特定规格的交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。在电网电压工作正常时，给负载供电，同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池供给负载所需电源，维持正常的生产。

由于所有的电子设备在工作过程中都要产生热量，这些热量必须排出到设备外部，否则热量的积累将会导致设备运行故障。对于UPS这种大功率储能电源设备来说，其在工作时产生的热量更是不可小觑，此时，选择适当的通风或冷却系统成为了UPS设备成败的关键决定因素之一。

选择适合的通风或冷却系统，首先需要知道设备的产热量。一个系统总的发热量是由所有产热设备相加得出。由于UPS将功率从输入端送到输出端，因此在计算UPS的散热量时与其他终端设备时是有区别的。UPS工作在不同的模式下，其产生的热量也是不同的。在UPS的绝大多数运行时间内，是工作在普通状态下的，即把AC电源提供给被保护设备，这时UPS运行效率可以达到80%到98%。因此，UPS的无用功（或称功率损失）会在2%到20%之间，这部分交流输入功率会转化成热量。不同类型的UPS产生的无用功是由其设计电路结构决定的，此时应做相应的近似估算处理。

根据使用环境选择，目前通用型UPS可以分为工业级UPS和商业级UPS，工业级UPS适应于环境比较恶劣的地方，商业级UPS对环境的要求比较高。就目前来看，通用型的UPS，其工作过程中产生的热量均通过设备内外空气的流通来进行热量的交换，这对于工业级UPS和商业级UPS来说，普通的风冷设备即可解决问题。但对于煤矿这种有着特殊应用环境和特殊设备要求的场合，通用型UPS是无法满足这个要求的。

鉴于煤矿下复杂的环境，煤矿应用的电源设备需采用符合煤矿安全标准的隔爆外壳保护，整个设备处于完全密闭的隔爆箱体内。失去了空气交换流通的可能，通用型UPS常用的通风冷却系统已不能使用，解决UPS设备工作过程中产生的热量积累问题需找到新的合适解决途径。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，解决了UPS设备在工作过程中产生的热量积累问题，能够使得隔爆箱体内部的空气产生流通，形成很好的通风散热通道，通过热交换使热量传导到箱体外侧，形成了一个很好的热能交换散热系统，有效保证了UPS的正常使用。

通过此处和外界进行热传导交换，为了达到理想的散热效果，

为实现上述目的设计一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，包括隔爆箱体和箱盖，所述箱体内分隔设有主腔和接线腔，所述箱体背面设有法兰安装面，所述法兰安装面与主腔贯通，所述法兰安装面上安装有双面导热散热器。

所述双面导热散热器包括散热器盖板以及设置在散热器盖板正反面的散热齿，所述散热齿由若干散热气片构成，所述双面导热散热器通过散热器盖板安装在法兰安装面上。

所述箱体内壁上安装有壁贴式单面导热散热器，所述壁贴式单面导热散热器包括散热器盖板一以及设置在散热器盖板一上的散热齿一，所述壁贴式单面导热散热器通过散热器盖板一安装在箱体内壁上。

所述壁贴式单面导热散热器安装在箱体左右两侧的内壁上。

所述箱体内设有接触式单面导热散热器，所述接触式单面导热散热器包括散热器盖板二以及设置在散热器盖板二上的散热齿二。

所述箱体内设置有冷却风扇和热循环通道。

所述双面导热散热器采用紫铜制成。

所述壁贴式单面导热散热器和接触式单面导热散热器均采用铝制成。

所述箱体正面设有显示面板和操作按键，所述箱体侧面设有电源开关。

本发明同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，由于在隔爆箱体的背面，同时也是UPS产热较集中的空间附近，预留有与主腔贯通的法兰安装面，并在法兰安装面上安装有双面导热散热器，使得UPS的主要热量通过此处和外界进行热传导交换，为了达到理想的散热效果，该双面导热散热器采用散热效果非常好的紫铜打造，并在正反两面均预留密集且宽大的散热齿，从而最大限度地增加了散热器热传导面积；并且，为了进一步加大本发明散热的力度，在隔爆箱体内壁空余处均贴装铝制的壁贴式单面导热散热器，从而增大了箱体内散热面积，最大限度地将箱体内的热量通过壁贴式单面导热散热器传导到隔爆箱体上，再通过箱体和外界低温的环境进行热能的传导交换；而在隔爆箱体内设有铝制的接触式单面导热散热器，则可将UPS设备所使用的大功率产热部件均安装在该接触式单面导热散热器上，同时加大了铝制散热器的表面积，很好的保护了功率部件的正常工作，有效防止热量的累计损坏设备功能部件；此外，在隔爆箱体内的主要散热部件和内部风道口，均安装有工业用冷却风扇，该冷却风扇的开关由UPS控制，根据隔爆箱体内热量累积和UPS使用情况智能控制，一方面增加了设备内部空气流通，平衡内部各处热量累计，保护发热部件的安全工作，另一方面，增加了设备内部较热空气和散热器的接触机会，加大了热量通过散热器释放到隔爆箱体外的可能性。综上，本发明使得隔爆箱体内部的空气产生流通，形成了很好的通风散热通道，箱体内部各处的热量得到平衡，并在内部热空气经过散热器时，通过热交换使热量传导到散热器上，然后被散热器吸收并传导到隔爆箱体外侧，形成一个很好的热能交换散热系统，有效保证了UPS的正常使用，达到了很好的散热效果。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的内部结构示意图；

图4是本发明的内部左侧面结构示意图；

图5是本发明的内部右侧面结构示意图；

图6是本发明中双面导热散热器的结构示意图；

图7是图6中A向结构示意图；

图8是图6中B向结构示意图；

图9是图6中I的局部放大示意图；

图中：1、箱体 2、箱盖 3、主腔 4、接线腔 5、法兰安装面 6、双面导热散热器 7、散热器盖板 81、散热气片一 82、散热气片二 9、壁贴式单面导热散热器 10、显示面板 11、操作按键 12、电源开关 13、电缆引入装置 14、电缆引出装置。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括：隔爆箱体1和箱盖2，箱体内分隔设有主腔3和接线腔4两个独立的腔体，主腔和接线腔均为隔爆结构，主腔门盖设有连锁机构，需断电后才能开盖，接线腔盖板（即箱盖）和主腔门均采用螺栓紧固结构，接线腔的左右两侧分别设有电缆引出装置14和电缆引入装置13，该电缆引入装置为喇叭嘴结构，箱体的背面设有法兰安装面5，法兰安装面与主腔贯通，法兰安装面上密闭安装有双面导热散热器6，该双面导热散热器通过散热器盖板7安装在法兰安装面上，箱体内壁上安装有壁贴式单面导热散热器9，壁贴式单面导热散热器包括散热器盖板一以及设置在散热器盖板一上的散热齿一，壁贴式单面导热散热器通过散热器盖板一安装在箱体左右两侧的内壁上，箱体内设有接触式单面导热散热器，接触式单面导热散热器包括散热器盖板二以及设置在散热器盖板二上的散热齿二，箱体内设置有冷却风扇和热循环通道，箱体正面设有显示面板10和操作按键11，箱体侧面设有电源开关12。

本发明是针对煤矿、化工等特殊行业的需求，以防爆安全、优异功能及容易操作为目标而设计。由于工业设备的突然断电会给生产和人身安全带来极大的影响，而煤炭和化工等行业的防爆要求比较高，基于以上存在的问题，以防爆安全为方向，以设备保电为重点，本发明提供了矿用隔爆兼本安不间断电源，该产品不仅实现了UPS的常规功能，同时兼顾了防爆要求，所以本产品是防爆环境下用电设备的最佳供电伙伴。其是在现有隔爆腔体的固定组装模式下，根据UPS的发热特性，以及热能传导的基本方式，结合普通风冷循环系统，设计并实现了新的UPS散热解决方案，该方案满足了煤矿设备隔爆要求的同时，成功实现了热能的释放传导。

本发明中，由于在隔爆箱体的背面，同时也是UPS产热较集中的空间附近，预留出了一个法兰安装面，在该法兰安装面上，安装有定制的450mm×300mm大尺寸双面导热散热器，UPS的主要热量就是通过此处和外界进行热传导交换。为了达到理想的散热效果，该双面导热散热器采用散热效果非常好的紫铜打造，并在正反两面均预留密集且宽大的散热齿，最大限度地增加双面导热散热器的热传导面积。如附图6至9，该双面导热散热器包括散热器盖板7以及设置在散热器盖板正反面的散热齿，散热器盖板上设有安装孔，该散热器盖板正反面的散热齿分别由若干散热气片一81和散热气片二82构成，同时为了兼顾箱体的隔爆性能要求，计算并设计合适厚度的铜制散热器盖板，实践证明，该双面导热散热器完全达到了散热性能和隔爆标准的双重要求。

为了进一步加大散热力度，在隔爆箱体内壁空余处均贴装铝制的壁贴式单面导热散热器，以增大箱体内散热面积，最大限度地将箱体内的热量通过壁贴式单面导热散热器传导到隔爆箱体上，通过箱体和外界低温的环境进行热能的传导交换。并且，在隔爆箱体内设有接触式单面导热散热器，以将UPS设备所使用的大功率产热部件均安装在该特定规格的铝制的接触式单面导热散热器上，同时加大了接触式单面导热散热器的表面积，当UPS工作时，大功率产热部件的热量及时的传导在接触式单面导热散热器上，很好的保护了功率部件的正常工作，有效防止了热量的累计损坏设备功能部件，同时，接触式单面导热散热器上的热量又通过散热齿二，进一步释放到UPS设备内部的热循环通道中，最大限度地将热能平衡在隔爆箱体内，防止热量的累计而损坏特定功能部件。

此外，通过多次的计算和实验测试，还可在隔爆箱体内的主要散热部件和内部风道口，均安装有工业用冷却风扇，冷却风扇的开关由UPS控制，根据隔爆箱体内热量累积和UPS使用情况智能控制，并在箱体内设有热循环通道，如附图4所示，箭头代表热空气流通方向，该热循环通道一方面增加了设备内部空气流通，平衡内部各处热量累计，保护发热部件的安全工作，另一方面增加了设备内部较热空气和散热器的接触机会，加大了热量通过散热器释放到隔爆箱体外的可能性。

综合以上，本发明能够使隔爆箱体内部的空气产生流通，形成了很好的通风散热通道，箱体内部各处的热量得到平衡，并在内部热空气经过散热器时，通过热交换使热量传导到散热器上，然后被散热器吸收并传导到隔爆箱体外侧，形成一个很好的热能交换散热系统，有效保证了UPS的正常使用，达到了很好的散热效果。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，包括隔爆箱体和箱盖，所述箱体内分隔设有主腔和接线腔，其特征在于：所述箱体背面设有法兰安装面，所述法兰安装面与主腔贯通，所述法兰安装面上安装有双面导热散热器。

2.如权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述双面导热散热器包括散热器盖板以及设置在散热器盖板正反面的散热齿，所述散热齿由若干散热气片构成，所述双面导热散热器通过散热器盖板安装在法兰安装面上。

3.如权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述箱体内壁上安装有壁贴式单面导热散热器，所述壁贴式单面导热散热器包括散热器盖板一以及设置在散热器盖板一上的散热齿一，所述壁贴式单面导热散热器通过散热器盖板一安装在箱体内壁上。

4.如权利要求3所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述壁贴式单面导热散热器安装在箱体左右两侧的内壁上。

5.如权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述箱体内设有接触式单面导热散热器，所述接触式单面导热散热器包括散热器盖板二以及设置在散热器盖板二上的散热齿二。

6.如权利要求1至5中任一项所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述箱体内设置有冷却风扇和热循环通道。

7.如权利要求6所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述双面导热散热器采用紫铜制成。

8.如权利要求7所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述壁贴式单面导热散热器和接触式单面导热散热器均采用铝制成。

9.如权利要求8所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱，其特征在于：所述箱体正面设有显示面板和操作按键，所述箱体侧面设有电源开关。

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