CN103889191A - 用于恶劣环境的可配置的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可配置的电气柜冷却系统，其包括柜，柜具有包括至少一个通用柜壁的多个壁。通用柜壁具有平坦的向外表面和多个孔。传热器件可松开地连接到通用柜壁。传热器件从传导冷却元件或对流冷却元件中选择，传导冷却元件或对流冷却元件的每一个都适于使用延伸穿过相同的孔的紧固件被可互换地和可松开地连接到通用柜壁。传导冷却元件和对流冷却元件的每一个都包括平坦表面，该平坦表面适于直接接触通用柜壁的向外表面。

Description

用于恶劣环境的可配置的冷却系统

技术领域

本公开涉及用于电力器件柜和机箱的冷却系统。

背景技术

本部分提供与不必是现有技术的本公开相关的背景信息。

便携式及现场操作的电力器件柜和机箱，如卡笼和无线电设备，通常要求它们的内部器件被从大气污染物、湿气、灰尘等中密封以用在恶劣环境中，例如用于暴露于多种不同环境的军事设备。这限制或阻止了流体经过通风设备消除设备产生的热的用途。已知的解决方案包括外部冷却器件的使用，该外部冷却器件经过柜或机箱的密封壁传导地或对流地耗散内部器件产生的热量。

当传导冷却可用/需要时，通常已知的器件柜和机箱的设计提供冷却板，该冷却板被独特地设计以适应内部所安装的器件的布置。当对流冷却被需要或更有效时，其他已知的器件柜和机箱通常提供独特的热交换装置，如散热片等，以适应内部安装的器件的布置。已知的柜或机箱适用于独特的内部器件构造和热负荷，因此已知的冷却系统，如对流和传导式冷却系统，在同一个柜或机箱内是不能互换的。

发明内容

本部分提供了公开内容的总的概括，并且不是其全部范围或所有特征的全面的公开。

根据多个方面，一种可配置的电气柜冷却系统，包括柜，所述柜包括具有平坦的向外表面和多个孔的至少一个通用柜壁。传导冷却元件或对流冷却元件中的一个使用相同的孔可互换地连接到的所述通用柜壁。所述传导冷却元件和所述对流冷却元件的每一个都包括平坦表面。所述平坦表面适于直接接触所述通用柜壁的向外表面。

根据另一方面，一种可配置的电气柜冷却系统，包括柜，所述柜具有包括至少一个通用柜壁的多个壁。所述通用柜壁具有平坦的向外表面和多个孔。传热器件可松开地连接到所述通用柜壁。所述传热器件从传导冷却元件或对流冷却元件中选择，所述传导冷却元件或对流冷却元件的每一个都适于使用延伸穿过相同的孔的紧固件被可互换地和可松开地连接到所述通用柜壁。所述传导冷却元件和对流冷却元件的每一个都包括平坦表面，所述平坦表面适于直接接触所述通用柜壁的向外表面。

根据其他方面，一种可配置的电气柜冷却系统，包括柜，所述柜具有多个壁和冷却系统。所述冷却系统包括通用柜壁，所述通用柜壁限定所述多个壁中的一个。所述通用柜壁具有平坦的向外表面和关于所述向外表面相反面向的多个器件间隔元件。传热器件可松开地连接到所述通用柜壁的向外表面。所述传热器件从传导冷却元件或对流冷却元件中选择，所述传导冷却元件或对流冷却元件的每一个都适于可互换地和可松开地连接到所述通用柜壁。

进一步应用的领域将从这里提供的描述变得显而易见。在此概括中的描述和具体实施方式仅仅是为了说明的目的，且不是为了限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图仅仅出于说明所选择的实施方式的目的，而不是所有可能的实施例，且不是为了限制本公开的范围。

图1为本公开的通用柜壁的分解的前左视立体图，该通用柜壁设置用于传导冷却系统的可移去地/可代替地使用；

图2为组装的柜的前左视立体图，该柜具有处于组装状态的图1的通用柜壁和传导冷却系统；

图3为图1的通用柜壁的分解的前左视立体图，该通用柜壁设置用于对流冷却系统的可移去地/可代替地使用；

图4为组装的柜的前左视立体图，该柜具有处于组装状态的图1的通用柜壁和图3的对流冷却系统。

贯穿附图的多幅视图，相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

现将参考附图更加全面地描述示例性实施方式。

参见图1，可配置的冷却系统10包括可松开地连接的传热器件11。根据多个方面，该传热器件11为可松开地连接到一起限定冷却组件15的柜板（如通用柜壁14）的传导冷却元件12。通用柜壁14包括具有面向外的平坦表面18的热传导构件附接侧16，该平坦表面18直接朝向外部或环境侧以影响冷却。通用柜壁14进一步包括至少一个并且根据多个实施方式的多重器件间隔元件20，该器件间隔元件20与平坦表面18面向相反。多个孔22被构建穿过通用柜壁14，以允许传导冷却元件12的可松开地附接。

传导冷却元件12包括连接集管24，经过该连接集管24，冷却剂如空气或水可以被循环。多个传导冷却通道被整体连接到连接集管24，并且与连接集管24内部地连通。在示出的实施方式中，传导冷却元件12包括相对于连接集管24大致横向延伸的第一、第二、第三和第四传导冷却通道26、28、30、32。每个传导冷却通道在其与连接集管24的连接处包括通道基部34，以及包括远离连接集管24间隔的通道终端36。每个传导冷却通道26、28、30、32具有全部彼此对齐共面的通道平坦表面38，以便每个通道平坦表面38将同时接触通用柜壁14的平坦表面18以最大化热传导。传导冷却元件12可以通过使用多个单独延伸穿过孔22的紧固件39被可松开地连接到通用柜壁14。例如，紧固件39可以为螺栓，该螺栓具有定位在通用柜壁14的电气器件附接侧40的螺栓头，螺纹杆朝向传导冷却元件12延伸，该螺纹杆被螺纹地接收在传导冷却元件12中。

第一、第二、第三和第四传导冷却通道26、28、30、32中的每一个具有共同的通道宽度“A”、接近连接集管24的共同的通道基部深度“B”、以及在通道终端36处的共同的通道端部深度“C”。根据示出的一个实施方式，第一、第二、第三和第四传导冷却通道26、28、30、32从由通道基部深度“B”限定的最大宽度到由通道端部深度“C”限定的最小宽度逐渐变细；然而，传导冷却通道的几何形状可以不同于基于要求将安装的器件的热负荷传送到通用柜壁14的尺寸而示出的几何形状。另外，第一、第二、第三和第四传导冷却通道26、28、30、32中的每一个可以在通道平坦表面38处开启，在此处通道平坦表面38接触平坦表面18，或者传导冷却通道具有限定通道平坦表面38的闭合的壁。明显地，少于四个或多于四个传导冷却通道可以设置给传导冷却元件12而不会不同于本公开的范围。

参见图2，并且再次参见图1，例如在示出的相对关系中，通过独立传导冷却元件12、12’连接到通用柜壁14、14’的单独一个，通用柜壁14、14’限定了示出为组装状态下的传导冷却器件机箱或柜41的外部界限。在示出的实施方式中，第一和第二传导冷却元件12、12’被相反地定向，以便第一传导冷却元件12被连接到传导制冷器件柜41的第一柜边缘42。顶板或柜顶44分开第一和第二传导冷却元件12、12’。改进的具有柜顶44的几何形状的通用柜壁14可以取代柜顶44，以便改进的传导冷却元件或改进的对流冷却元件（参考图3描述的对流冷却元件15的改进）可以被附接到柜顶板。第二传导冷却元件12’在第二柜边缘46处被连接，根据多个实施方式，该第二柜边缘46被定向为关于第一柜边缘42平行。

附加的柜板，如备用柜板48，被设置为构建传导制冷器件柜41的前柜壁和后柜壁。后柜板（在该视图中不可见）可以在第三柜边缘50处被连接。从通用柜壁14改进以提供必要几何形状的通用柜壁可以替代柜顶44、备用柜板48或后柜板中的任何一个，以允许本公开的传导冷却元件或对流冷却元件的安装。相似于通用柜壁14的通用柜壁也可以被用于本公开的所有的限定柜子的柜壁。任何柜板，包括通用柜壁164、164’以及备用柜板48，可以被移除以在传导制冷器件柜41内访问电气器件。

参见图3，并且再次参见图1-2，根据另外的方面，传热器件11是对流冷却元件52。此处，具有连接到其上的一个传导冷却元件12的与前述相同的通用柜壁14，也适于可选地接收一个对流冷却元件52。每个对流冷却元件52如同传导冷却元件12一样，被以与相同的方式使用相同的孔22连接。每个对流冷却元件52均包括支撑板54，从该支撑板54整体地延伸多个散热片56，散热片56均匀地隔开，以最大化对流热传导经过支撑板54耗散的热负荷。对流冷却元件52被定位为与通用柜壁14的平坦表面18直接接触。根据多个方面，单个散热片56彼此大致相同。根据其他方面，单个散热片56除了第一和第二端散热片58、60外均彼此大致相同，第一和第二端散热片58、60更厚以提供额外的保护免受环境危害。

支撑板54的平坦表面62相对于散热片56被相反地定向，并且具有与平坦表面18的表面区域大致相等的表面区域，并且适于被定位为与平坦表面18直接接触，以最大化经过平坦表面18的对流热传导。请注意，任何通用柜壁14可以具有可松开地连接到其上的传导冷却元件12或对流冷却元件52。这提供了根据柜子热负荷和/或环境情况的用于相同柜子的对流或传导传热元件的互换的能力。这还提供了使用一个或多个通用柜壁14预组装多个柜子的能力，以及需要时，通过将传导冷却元件12或者对流冷却元件52随后安装在通用柜壁14上而调整柜子的能力。

参见图4，并且再次参见图1-3，根据多个实施方式，完全组装的对流制冷器件柜64包括彼此相反定向的第一和第二对流冷却元件52、52’。请注意，对流冷却元件52，类似于传导冷却元件12，也可以被安装到不同的表面并且以不同于此处示出的构造。例如，传导冷却元件12或对流冷却元件52也可以可松开地连接到定位在示出的备用柜板48的位置的通用柜壁14，以为传导制冷器件柜41或对流制冷器件柜64提供额外的传热能力。本公开的冷却元件也可以被构造为适应器件柜的侧表面、后表面、前表面、顶表面或底表面，以便大致上器件柜的任何表面均可以设置有冷却元件。再者，正如先前提到的，相对于传导制冷器件柜41，当需要进行维护器件柜的任何内部器件时，任何用于对流制冷器件柜64的对流冷却元件52也可以被移除。

本公开的可配置的电气柜冷却系统10因此包括具有多个柜板或壁14、44、48的柜子41、64，该多个柜板或壁包括至少一个通用柜壁14。通用柜壁14具有平坦的向外平面18和多个孔22。传热器件11被可松开地连接到通用柜壁14。传热器件11是从传导冷却元件12或对流冷却元件52中选择的，传导冷却元件12或对流冷却元件52适于互换，并且使用延伸穿过孔22中的一个的紧固件39可松开地连接到通用柜壁14。传导冷却元件12以及对流冷却元件52中的每一个包括平坦表面38、62，该平坦表面38、62适于直接接触通用柜壁14的向外表面18。

此处限定的适于接收传导冷却元件12或对流冷却元件52的通用柜壁14提供了多个优点。用对流冷却元件替换传导冷却元件以及相反替换的能力提供了在冷却本公开的单个器件柜中的适应性。具有一个或多个通用柜壁14的共同的器件柜的设计因此通过仅仅互换冷却元件可以被用在多个位置，从而提供用于本公开的器件柜的共同的空间外壳。

示例性实施方式被提供以便向本领域技术人员充分地、并且全面地表达本公开的范围。许多具体的细节被详尽地阐述，如具体的器件、设备和方法，以提供对本公开的实施方式的充分地理解。很明显，对于本领域技术人员来说不需要采用具体的细节，该示例性实施方式可以以许多不同的形式体现，而不应当被解释为限定本公开的范围。在某些示例性实施方式中，已知的过程、已知的设备结构、以及已知的技术没有详细地描述。

这里使用的术语仅仅是为了描述特定示例性实施方式的目的，并且不是为了限制。如这里使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”也可以包括复数形式，除非上下文有清楚的其他表示。术语“包含”、“包括”、“构成”以及“具有”为包含并且因此指定陈述的特征、整合、步骤、操作、元件和/或器件的存在，而不是排除一个或多个其它的特征、整合、步骤、操作、元件、器件和/或它们的组合的存在或附加。这里描述的方法步骤、过程、以及操作不被解释为必须要求它们以讨论的或说明的特定的顺序执行，除非特别指定为执行顺序。也可以理解为附加的或可选的步骤可以被采用。

当元件和层被提及为“在…上”、“接合到”、“连接到”、或“结合到”另一个元件或层时，其可以直接地在…上、接合到、连接到、或结合到另一元件或层，或者介入其间的元件或层可以存在。相反，当元件和层被提及为“直接在…上”、“直接接合到”、“直接连接到”、或“直接结合到”另一个元件或层时，可能不存在介入其间的元件或层。其他用于描述元件之间关系的词应当以相似的方式解释（如，“在…之间”对“直接地在…之间”，“邻接”对“直接邻接”等）。如这里使用的，术语“和/或”包括相关列出项目的一个或多个任意和所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等可以在这里使用以描述不同的元件、器件、区域、层和/或部分，但是这些元件、器件、区域、层和/或部分不应当被这些术语所限定。这些术语可以仅仅用以与其他的区域、层或部分区别一个元件、器件、区域、层或部分。术语如“第一”、“第二”、以及其他数值术语当在这里使用时，不暗指次序或顺序，除非被上下文清楚地指出。因而，以下讨论的第一元件、器件、区域、层或部分可以被称为第二元件、器件、区域、层或部分，在不脱离示例性实施方式的教导的情况下。

空间相关术语，如“内部”、“外部”“在…下方”、“在…以下”、“下部”、“上方”、“上部”等，为了便于描述可以被在这里使用，以描述一个元件或特征与如附图中示出的另外的元件或特征的关系。空间相关术语可以旨在包括在使用或操作中的设备的不同方向，除了附图中描绘出的方向。例如，如果附图中的设备被颠倒，则描述为“在其他元件或特征以下”或“在其他元件或特征下方”的元件将被接着指向为“在其他元件或特征上方”。因而，示例性术语“在…以下”可以包括上方和下方两个方向。设备可以为其他方向（旋转90度或其他方向）并且这里使用的空间相关描述被相应地理解。

前面描述的实施方式被提供用于解释和说明的目的。不是为了穷尽和限制本公开。特定实施方式的单个的元件或特征通常不限于该特定的实施方式，而是在可用之处是可互换的，并且能被用于选定的实施方式，甚至如果没有被具体的示出或描述。其也可用以多种方式变换。这些变体不被认为脱离了本公开，并且所有的这些变体被期望包括在本公开的范围内。

Claims (23)

1.一种可配置的电气柜冷却系统，包括：

柜，所述柜包括具有平坦的向外表面和多个孔的至少一个通用柜壁；以及

传导冷却元件或对流冷却元件中的一个，所述传导冷却元件和所述对流冷却元件使用相同的孔可互换地连接到的所述通用柜壁，所述传导冷却元件和所述对流冷却元件中的每一个都包括平坦表面，所述平坦表面适于直接接触所述通用柜壁的向外表面。

2.根据权利要求1所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述传导冷却元件包括多个传导冷却通道，所述传导冷却通道在被连接到所述通用柜壁时提供所述柜的传导冷却。

3.根据权利要求2所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述传导冷却元件包括与全部传导冷却通道流体连通的连接集管。

4.根据权利要求2所述的可配置的电气柜冷却系统，其中每个传导元件的传导冷却通道具有共同的通道宽度、共同的通道基部深度和共同的通道端部深度。

5.根据权利要求4所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述通道端部深度小于所述通道基部深度。

6.根据权利要求2所述的可配置的电气柜冷却系统，其中每个传导元件的传导冷却通道从通道基部向通道终端逐渐变细。

7.根据权利要求1所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述传导冷却元件包括第一、第二、第三和第四传导冷却通道，它们限定彼此对齐共面的单独的多个平坦表面。

8.根据权利要求7所述的可配置的电气柜冷却系统，其中每个第一、第二、第三和第四传导元件的传导冷却通道具有共同的通道宽度，共同的通道基部深度和共同的通道端部深度。

9.根据权利要求1所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述对流冷却元件包括从支撑板延伸的多个散热片，所述散热片提供柜的对流冷却。

10.根据权利要求1所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述对流冷却元件的所述平坦表面相对于散热片被相反地定向。

11.根据权利要求1所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述至少一个通用柜壁包括相对面向的第一和第二通用柜壁，每个通用柜壁具有可松开地连接到其的所述传导冷却元件或所述对流冷却元件中的一个。

12.根据权利要求1所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述传导冷却元件和所述对流冷却元件的每一个均适于可松开地连接到所述通用柜壁。

13.一种可配置的电气柜冷却系统，包括：

柜，所述柜具有包括至少一个通用柜壁的多个壁，所述通用柜壁具有平坦的向外表面和多个孔；以及

传热器件，所述传热器件可松开地连接到所述通用柜壁，所述传热器件从传导冷却元件或对流冷却元件中选择，所述传导冷却元件或对流冷却元件的每一个都适于使用延伸穿过相同的孔的紧固件被可互换地和可松开地连接到所述通用柜壁，所述传导冷却元件和对流冷却元件的每一个都包括平坦表面，所述平坦表面适于直接接触所述通用柜壁的向外表面。

14.根据权利要求13所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述对流冷却元件包括具有平坦表面的支撑板，所述平坦表面相对于多个散热片相反地定向。

15.根据权利要求14所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述散热片彼此大致相同。

16.根据权利要求13所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述通用柜壁还包括与平坦表面相反面向的多个器件间隔元件。

17.根据权利要求13所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述对流冷却元件包括具有平坦表面的支撑板，所述平坦表面面向所述柜，所述支撑板的平坦表面具有大致等于所述通用柜壁的向外表面的表面面积的表面面积。

18.根据权利要求13所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述传导冷却元件包括多个传导冷却通道，每个所述传导冷却通道具有彼此都对齐共面的通道平坦面，以便每个通道平坦面同时接触所述通用柜壁的平坦表面。

19.一种可配置的电气柜冷却系统，包括：

柜，所述柜具有多个壁；以及

冷却组件，包括：

通用柜壁，所述通用柜壁限定所述多个壁中的一个，所述通用柜壁具有平坦的向外表面和关于所述向外表面相反面向的多个器件间隔元件；以及

传热器件，所述传热器件可松开地连接到所述通用柜壁的向外表面，所述传热器件从传导冷却元件或对流冷却元件中选择，所述传导冷却元件或对流冷却元件的每一个都适于可互换地和可松开地连接到所述通用柜壁。

20.根据权利要求19所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述传导冷却元件包括多个传导冷却通道，所述传导冷却通道在连接到金属板时提供所述柜的传导冷却。

21.根据权利要求19所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述传导冷却元件包括多个传导冷却通道，每个传导冷却通道具有平坦面，所有的传导冷却通道的平坦面彼此共面对齐，以便共面的面全部直接接触所述通用柜壁的向外表面。

22.根据权利要求19所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述对流冷却元件包括多个散热片。

23.根据权利要求22所述的可配置的电气柜冷却系统，其中所述散热片被连接到具有平坦表面的支撑板，所述平坦表面关于所述散热片相反地定向，对齐的所述支撑板的平坦表面与所述通用柜壁的向外表面直接接触。

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