CN104577825A - 一种用于开关设备的散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开关设备的散热装置，其包括：气箱单元装配孔密封铝法兰板，热管元件以及翅片散热片，气箱单元装配孔密封铝法兰板对气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元内部装配零部件的装配孔进行封堵，密封气箱，并将气箱内部的热量传递给热管元件；热管元件通过热管压板安置在气箱单元装配孔密封铝法兰板上；翅片散热片安置在热管元件上。本散热装置采用紧凑且巧妙的结构使得热管元件能够很好的安置在密封的气箱上，且整个散热装置体积小，导热能力强，单位重量可比普通金属多传递一个数量级的热量。

Description

一种用于开关设备的散热装置

技术领域

本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种用于开关设备的散热装置。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备以其良好的绝缘性能，及密封性能和占地面积小等特点，近年来逐渐被用户接受，得到普遍的应用。越来越多的变电站和大容量的中压用户需要这种高可靠、免维护、小型化、不受环境影响的气体绝缘金属封闭开关设备。但气体绝缘金属封闭开关设备因其一次主回路密封于密闭的气箱内，相对于同等级的空气绝缘的金属封闭开关设备而言其一次回路产生的热量难以有效的从密闭的气箱中散发到外部空间，导致气箱内部温度极大地升高，过高的温度会使气箱内的绝缘材料老化降低绝缘性能影响开关设备的整体安全运行。因此如何把一次回路产生的热量快速有效的传递到气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元的外部空间是需要解决的问题。

针对上述散热的问题，国内外同类产品一般是应用片状铝型材散热器或在开关设备中加装散热风扇进行散热，但是片状铝型材散热器由于散热效率低往往需要大量使用才能达到效果，散热风机又存在寿命短的缺点。

热管技术自上世纪60年代诞生以来已经在制冷、电子、能源等行业得到了广泛应用。热管的基本工作原理：典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)。当热管的一端受热时毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量便由热管的一端传至另一端。简单而言热管是利用介质气液相相变过程中吸收和释放大量热量来达到传热目的，同时它还是无源元件，因此热管技术的合理应用是气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元散热的理想选择。

由于现有气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元自身方案的特殊性，在其内无法直接采用热管技术：首先，气体绝缘金属封闭开关设备的气箱单元是一个充有低压力气体的密封不锈钢箱体，热管不能直接伸入气箱内部；其次气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元的体积小，接地的箱体离高压带电体近，箱体内没有足够的空间布置热管散热装置。

发明内容

针对现有的开关设备气箱单元使用传统铝型材散热器散热效率低下和使用风扇强制对流散热方式风扇寿命短的问题，本发明的目的在于提供一种高效的开关设备的散热装置。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于开关设备的散热装置，所述散热装置包括：

气箱单元装配孔密封铝法兰板，所述气箱单元装配孔密封铝法兰板对气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元内部装配零部件的装配孔进行封堵，密封气箱，并将气箱内部的热量传递给热管元件；

热管元件，所述热管元件通过热管压板安置在气箱单元装配孔密封铝法兰板上；

翅片散热片，所述翅片散热片安置在热管元件上。

在该散热装置的优选方案中，所述气箱单元装配孔密封铝法兰板,其上表面有一组长条型矩形槽，用于埋设热管，另一表面用于安装密封条密封气箱。

进一步的，所述热管元件包括至少一根热管，每根热管由相互连通的加热段和冷却段，所述加热段通过热管压板压紧在气箱单元装配孔密封铝法兰板上，所述冷却段穿设在翅片散热片中。

进一步的，所述热管压板,其下表面有一组长条型矩形槽用于固定热管。

本发明提供的散热装置采用紧凑且巧妙的结构使得热管元件能够很好的安置在密封的气箱上，且整个散热装置体积小，导热能力强，单位重量可比普通金属多传递一个数量级的热量；同时在散热时，本装置通过各部件之间的传热配合，可实现气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元的自然散热。

再者，本散热装置的所有部件都为无源元件，不需要消耗能源，使用寿命长；且本散热装置结构简单成本低廉。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视结构示意图；

图3是图2的局部放大示意图；

图4是本发明的轴侧分解示意图；

图5是本发明在气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元安装位置示意图；

图6是本发明应用到气体绝缘金属封闭开关设备气箱后内部气体对流示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，其所示为本发明提供的用于气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元的散热装置的结构示意图。

由图可知，该装置100主要包括气箱单元装配孔密封铝法兰板101、热管元件102、热管压板103以及翅片散热片104这四个部件。

其中，气箱单元装配孔密封铝法兰板101，其用于气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元内部在零部件装配完成后封堵气箱单元内的装配孔，对气箱单元进行密封，同时对将封闭的气箱内部的热量进行传导，将该热量传递给热管102。

具体的，该气箱单元装配孔密封铝法兰板101，其上表面有一组长条型矩形槽，用于埋设热管，另一表面用于安装密封条密封气箱。

热管元件102，通过热管压板103压紧在气箱单元装配孔密封铝法兰板101上，对该气箱单元装配孔密封铝法兰板101传递的热量进行快速传导。

具体的，热管元件102由至少一根热管102a构成，作为举例，图示实例中采用三根热管102a来构成。构成热管元件102的若干根热管102a匀距的并列设置，并通过热管压板103压紧在气箱单元装配孔密封铝法兰板101上。

参见图2和图3，构成热管元件102的每根热管102a整体为由加热段B和冷却段C相互连通构成的环状。为了达到提高热管102a与气箱单元装配孔密封铝法兰板101之间的传热和以及热管102a与翅片散热片104之间的传热效果，环状热管102a整体为长方形，其中加热段B和冷却段C呈直线状，这样既便于热管102a与其它部件的安装，又能够保证它们之间的传热效果；且每个热管经一个完整的吸热放热循环后热量便由加热段B传递到冷却段C。

针对上述的结构的热管元件102在安装时，其中的每根环状的热管102a垂直于气箱单元装配孔密封铝法兰板101设置，其底部直线状的加热段B由热管压板103覆盖并压紧在气箱单元装配孔密封铝法兰板101上，上部直线状的冷却段C，则穿设在翅片散热片104中。由此每根热管102a的加热段B吸收来自气箱单元装配孔密封铝法兰板101的热量后内部工作液蒸发气化，同时带走加热段的热量，气化后的工作液在冷却段C经翅片散热片104吸收热量后重新凝结成液体经管壁毛细结构的毛细力作用下重新回流到加热段，这样就形成了将热量从气箱单元装配孔密封铝法兰板101传递到翅片散热片104的完整循环。

热管压板103是用于将热管元件102中的每根热管稳固的压紧在气箱单元装配孔密封铝法兰板101上，使得每根热管都能够与气箱单元装配孔密封铝法兰板101进行充分的热交换。

为此，该热管压板3，其下表面有一组长条型矩形槽用于固定热管。

翅片散热片104，其整体安置在热管元件102中每根热管的冷却段上，用于将每根热管102a冷却段传来的热量散发到周围大气中。

如图4所示，该翅片散热片104由并列排列的若干散热片构成，整体设置在热管压板103的外表面上，且沿其延伸方向并列的开设有与热管元件102中热管相对应的若干通孔，这些通孔能够容热管的冷却段穿过，并使得翅片散热片104中的每片散热片都与穿过的热管的冷却段接触进行热交换。由此，翅片散热片104通过其上的通孔与热管相配合，使得热管元件102中的每根热管都穿设在其中，这样若干环状热管对翅片散热片104进行固定，将其固定在热管压板103上，同时翅片散热片104对穿设在其内的若干环状热管进行限定，使其相对于气箱单元装配孔密封铝法兰板101处于竖直状态；再者，翅片散热片104中每片散热片与穿过的每根热管的冷却段都接触并进行热交换，有效保证散热效果。

由此构成的用于气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元的散热装置，其在工作时，热管加热段(B区域)在吸收来自气箱单元装配孔密封铝法兰板101的热量后管内工作液气化蒸发，同时带走大量热量。

气化后的工作液到达冷却段(C区域)，热量被翅片散热片104吸收后散发到周围环境中，同时气化的工作液重新液化，在内管壁毛细结构的毛细力作用下重新回流到加热段，这样便形成了一个完整的吸收热量和释放热量的循环过程。

以下通过一具体应用实例来进一步说明本方案：

参见图5，其所示为本实例中在气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元典型安装位置示意图。由于气体绝缘金属封闭开关设备运行时，其一次设备完全封闭在密闭的气箱200和300中，主回路导体产生的热量只能与气箱内的气体交换，又由于气体绝缘金属封闭开关设备气箱一般由不锈钢制成，不锈钢的导热系数小，从气箱壁传递到外界的热量极其有限。

为此本实例中在密闭的气箱200侧壁和气箱300的顶部设置若干组散热装置100，散热装置100的数量可根据实际需求而定，每个气箱上设置的散热装置100之间阵列设置。

参见图6，其所示为在安装散热装置后气体绝缘金属封闭开关设备气箱内气体对流示意图。由图可知，在封闭的气箱内，位于气箱上散热装置周围的气体经散热装置100吸收热量冷却后，将与周围较热气体形成压力差，进而在气箱内形成自然对流(图中气箱200和300内的前头方向为循环对流方向)，源源不断的将热量通过散热装置100从气箱200和300中传递到外部空间中，实现气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元的自然散热。其中，散热装置100的散热过程如上所述，此处不加以赘述。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种用于开关设备的散热装置，其特征在于，所述散热装置包括：

气箱单元装配孔密封铝法兰板，所述气箱单元装配孔密封铝法兰板对气体绝缘金属封闭开关设备气箱单元内部装配零部件的装配孔进行封堵，密封气箱，并将气箱内部的热量传递给热管元件；

热管元件，所述热管元件通过热管压板安置在气箱单元装配孔密封铝法兰板上；

翅片散热片，所述翅片散热片安置在热管元件上。

2.根据权利要求1所述的一种用于开关设备的散热装置，其特征在于，所述气箱单元装配孔密封铝法兰板，其上表面有一组长条型矩形槽，用于埋设热管，另一表面用于安装密封条密封气箱。

3.根据权利要求1所述的一种用于开关设备的散热装置，其特征在于，所述热管元件包括至少一根热管，每根热管由相互连通的加热段和冷却段，所述加热段通过热管压板压紧在气箱单元装配孔密封铝法兰板上，所述冷却段穿设在翅片散热片中。

4.根据权利要求1所述的一种用于开关设备的散热装置，其特征在于，所述热管压板，其下表面有一组长条型矩形槽用于固定热管。