CN105226538A - 半导体制冷送风散热型高压开关柜 - Google Patents

Abstract

半导体制冷送风散热型高压开关柜，包括呈长方体形状的柜体，柜体由左侧板、右侧板、顶板、底板、后侧板和柜门构成，左侧板和右侧板之间水平设有隔板,左侧板和右侧板上分别设有百叶窗,顶板和底板之间设有左立板和右立板，左立板与左侧板平行且相邻，右立板与右侧板平行且相邻，左立板和右立板上均匀设有透气孔，左立板右侧和右立板左侧分别设有电气元件；顶板中央和底板中央之间设有风量转动调节机构，顶板上表面设有与风量转动调节机构连通的制冷送风装置。本发明结构简单、易于操作、散热效果好、耗能小、可靠性强、防尘效果好，通过多重调节送风量大小的结构以使柜体内电气元件保持良好工作状态的温度，从而延长电气元件的使用寿命。

Description

半导体制冷送风散热型高压开关柜

技术领域

本发明涉及一种电气设备，尤其涉及一种半导体制冷送风散热型高压开关柜。

背景技术

高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，高压开关柜按作电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。

高压开关柜内安装的电气元件发热产生的热量需要不间断排出，以保证电气元件的正常运行。目前，开关柜内电气元件进行散热所采用的方式及结构具有以下缺陷：1、由于开关柜一般都是高度较高，采用竖向通风，风路较长，风路末端的冷风已被加热，因此开关柜内的温度仍然较高，散热效果差，导致电气元件使用寿命缩短；2、风路进风口处灰尘较多，使进入到开关柜内风携带较多的灰尘；3、电气元件长期使用后，在电气元件的凹陷处、不规则的凸出处等部位易积聚灰尘，降低电气元件使用寿命，形成安全隐患（有可能造成短路）；4、风路的风量没有设置调节机构，耗能较大，冷却散热效率低。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种冷却效果好、冷却风量大小可调节、冷却风中携带灰尘少、耗能小、冷却散热效率高的半导体制冷送风散热型高压开关柜。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：半导体制冷送风散热型高压开关柜，包括呈长方体形状的柜体，柜体由左侧板、右侧板、顶板、底板、后侧板和柜门构成，左侧板和右侧板之间水平设有隔板,左侧板和右侧板上分别设有百叶窗,顶板和底板之间设有左立板和右立板，左立板与左侧板平行且相邻，右立板与右侧板平行且相邻，左立板和右立板上均匀设有透气孔，左立板右侧和右立板左侧分别设有电气元件；顶板中央和底板中央之间设有风量转动调节机构；顶板上表面设有制冷送风装置和安装架；

风量转动调节机构包括外套管、内套管和伺服电机，外套管上下两端分别与顶板和底板固定连接，内套管同轴向设在外套管内，伺服电机位于外套管内并固定在底板上，伺服电机的主轴通过联轴器同轴向连接有安装柱，安装柱内径与内套管内径相等，内套管下端插设在安装柱内并与联轴器接触，内套管与安装柱之间通过沿水平径向方向的安装螺钉固定连接；外套管上均匀设有外弧形孔，内套管上均匀设有内弧形孔，外弧形孔与内弧形孔均水平设置且一一对应；外套管内壁与内套管外壁之间具有间隙，外套管内壁上设有定位环和位于定位环上侧的滑套，滑套外壁与外套管内壁紧固配合，滑套内壁与内套管外壁间隙配合；

制冷送风装置包括涡轮风机、壳体和半导体制冷片，半导体制冷片设在壳体内，半导体制冷片的制冷面连接有位于壳体内的内散热片，半导体制冷片的制热面连接有伸出壳体的外散热片，壳体外设有对外散热片进行散热的散热风扇，壳体的一侧与涡轮风机的出风口连接，壳体的另一侧连接有导风罩，导风罩的出口连接有柔性软管，柔性软管上设有钳式风速调节机构，安装架上可拆卸连接有直管接头，直管接头垂直设置，直管接头上端通过弯管接头与柔性软管连接，内套管上端穿过顶板同轴向伸入到直管接头内，直管接头与内套管之间设有转动密封结构；顶板上设有内套管外壁密封配合的密封圈；

钳式风速调节机构包括垂直设置的固定板，固定板一侧表面设有调节电机和沿垂直方向设置的方管，调节电机的动力输出端传动连接有齿轮，方管侧部在齿轮和调节电机外设有箱体，方管内滑动连接有齿条，方管侧部设有与方管内部连通的缺口，齿轮一侧伸入到缺口内并与齿条啮合连接，齿条上端同轴向连接有推拉杆，推拉杆上端连接有滑动架，固定板上部铰接有后夹板和前夹板，后夹板下端前侧设有后导轨，前夹板下端后侧设有前导轨，后导轨和前导轨下端之间的距离大于后导轨和前导轨上端之间的距离，后导轨和前导轨关于垂面前后对称且结构相同，滑动架后侧设有两个沿后导轨滑动的后滑块，滑动架前侧设有两个沿前导轨滑动的前滑块，后导轨前表面中部沿长度方向设有导向条，后滑块后侧中间设有与导向条滑动配合的导向槽；后夹板上端铰接有半圆形的后夹环，前夹板上端铰接有半圆形的前夹环，前夹环和后夹环的开口前后相对设置，柔性软管夹持在后夹环和前夹环之间，后夹板和前夹板之间通过拉伸弹簧连接，拉伸弹簧位于后夹板与固定板铰接点的下侧；

转动密封结构包括设在内套管上端外侧的上限位环和设在直管接头下端面的下限位环，下限位环通过紧固螺钉与直管接头可拆卸连接，上限位环和下限位环之间设有聚氨酯材质的密封套，密封套分别与内套管外壁和直管接头内壁滑动密封配合；

涡轮风机的进风口处通过合页铰接有安装框，安装框上设有与涡轮风机的进风口对应的过滤网，安装框上设有与涡轮风机的进风口边沿处密封配合的密封垫圈，安装框上在合页的相对一侧设有与涡轮风机扣合连接的塑料卡扣。

内套管内壁沿轴向方向设有至少两道加强筋。

采用上述技术方案，本发明还包括以下技术特征：左侧板外表面和右侧板外表面在百叶窗处分别设有左吸尘装置和右吸尘装置，左吸尘装置和右吸尘装置的结构相同且左右对称；左吸尘装置包括左小右大的吸风罩，吸风罩的右端固定设在左侧板上，吸风罩左端连接有抽风机，吸风罩上设有单向透气阀；电气元件顶部设有旋转式吹尘机构，旋转式吹尘机构包括旋转电机、微型空压机和喷嘴，旋转电机设在电气元件上，旋转电机的主轴通过传动轴与微型空压机连接，微型空压机的出口通过高压管与喷嘴的进口连接，喷嘴的喷气口斜向下朝向电气元件上表面。

本发明的散热原理如下：开启涡轮风机，冷风中携带的灰尘或粉尘由过滤网预先过滤，半导体制冷片的制冷面产生的冷气通过内散热片进行扩散，涡轮风机将冷气通过导风罩、柔性软管、弯管接头、内套管、内弧形孔、外弧形孔后进入到电气元件周围，对电气元件进行冷却散热，电气元件散发的热量随着气流经透气孔、百叶窗排到吸风罩内，再经吸风罩上的单向透气阀排出。

制冷送风装置的制冷原理如下：半导体制冷片通电后，半导体制冷片的制冷面产生的冷气通过内散热片进行扩散，半导体制冷片的制热面所产生的热量经外散热片的散热并经散热风扇的吹拂，散热效果大大增强。

本发明的具体结构特征具有以下有益效果：

1、过滤网的设置，可对外界空气进行一次过滤，干净的空气进入到制冷送风装置得到制冷。塑料卡扣用于固定或掀开安装框来更换过滤网。

2、在柜体内还安装有用于监控柜体内温度的温度传感器，当柜体内温度较低或较高时，可启动伺服电机和/或调节电机对抽风量进行调节；启动伺服电机时，驱动内套管转动，由于内套管长度与柜体高度相当，内套管内壁上设置的加强筋可增强内套管的扭矩，内套管转动，可调节内弧形孔与外弧形孔之间重合的大小，从而调节抽风量的大小；启动调节电机时，后夹环和前夹环将柔性软管夹持，通过后夹环和前夹环之间的距离进行抽风量调节。具体调节过程如下：通过操控调节电机，调节电机驱动齿轮转动，齿轮驱动与之啮合的齿条沿方管向右或向左移动，与齿条同轴的推拉杆推动或拉动滑动架向上或向下移动，在拉伸弹簧的作用下，后夹板上的后滑块和前夹板上的前滑块始终分别沿后导轨和前导轨滑动，推拉杆向上推时，滑动架向上移动，后导轨和前导轨之间的距离增大，在杠杆原理的作用下，后夹板上端的后夹环和前夹板上端的前夹环紧夹柔性软管，柔性软管的截面积变小，抽风量减小，同理，推拉杆向下拉时，柔性软管的截面积变大，抽风量增大，这样就可以调节对柜体内的抽风量，从而达到调节柜体内良好散热的效果。

3、本发明运行一段时间后，电气元件上表面会附着一层灰尘，启动旋转电机和微型空压机，旋转电机带动传动轴、微型空压机和喷嘴360°转动，微型空压机产生的高压气流由喷嘴喷出，电气原件表面的灰尘被吹起；同时，启动抽风机，抽风机将电气元件上被掀起来的灰尘经透气孔和百叶窗抽出；单向透气阀具有向外透气不向内进气的作用。

4、转动密封结构中聚氨酯材质的密封套，不仅具有良好的密封作用，而且光滑、耐磨性好；上限位环和下限位环用于限定密封套的位置，当需要更换密封套时，可拧下紧固螺钉，将下限位环取下即可将密封套取出并安装上新的密封套。

5、内套管下端插设在安装柱内并与联轴器接触，内套管与安装柱之间通过沿水平径向方向的安装螺钉固定连接，这样不仅支撑内套管本身的重力，而且可为内套管提供传动扭矩。

6、滑套起到限定内套管不倾斜的作用，当磨损后还可以更换，定位环用于限定滑套不向下移动的作用。

综上所述，本发明结构简单、易于操作、散热效果好、耗能小、可靠性强、防尘效果好，通过多重调节送风量大小的结构以使柜体内电气元件保持良好工作状态的温度，从而延长电气元件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中转动密封结构的放大图；

图3是图1中A处的放大图；

图4是图1中B处的放大图；

图5是图1中钳式风速调节机构的左视放大图；

图6是图5中后导轨的结构示意图；

图7是图5中后滑块的结构示意图；

图8是图1中制冷送风装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1-图8所示，本发明的半导体制冷送风散热型高压开关柜，包括呈长方体形状的柜体，柜体由左侧板1、右侧板2、顶板3、底板4、后侧板5和柜门（图中未示意出来）构成，左侧板1和右侧板2之间水平设有隔板6,左侧板1和右侧板2上分别设有百叶窗7,左侧板1内壁和右侧板2内壁在百叶窗7处设有清灰结构，顶板3和底板4之间设有左立板8和右立板9，左立板8与左侧板1平行且相邻，右立板9与右侧板2平行且相邻，左立板8和右立板9上均匀设有抽风孔10，左立板8右侧和右立板9左侧分别设有电气元件11。

顶板3中央和底板4中央之间设有风量转动调节机构；风量转动调节机构包括外套管12、内套管13和伺服电机14，外套管12上下两端分别与顶板3和底板4固定连接，内套管13同轴向设在外套管12内，伺服电机14位于外套管12内并固定在底板4上，伺服电机14的主轴通过联轴器15同轴向连接有安装柱16，安装柱16内径与内套管13内径相等，内套管13下端插设在安装柱16内并与联轴器15接触，内套管13与安装柱16之间通过沿水平径向方向的安装螺钉17固定连接；外套管12上均匀设有外弧形孔18，内套管13上均匀设有内弧形孔19，外弧形孔18与内弧形孔19均水平设置且一一对应；外套管12内壁与内套管13外壁之间具有间隙，外套管12内壁上设有定位环20和位于定位环20上侧的滑套21，滑套21外壁与外套管12内壁紧固配合，滑套21内壁与内套管13外壁间隙配合。

顶板3上表面设有制冷送风装置22和安装架23，制冷送风装置包括涡轮风机53、壳体60和半导体制冷片61，半导体制冷片61设在壳体60内，半导体制冷片61的制冷面连接有位于壳体60内的内散热片62，半导体制冷片61的制热面连接有伸出壳体60的外散热片63，壳体60外设有对外散热片63进行散热的散热风扇64，壳体60的一侧与涡轮风机53的出风口连接，壳体60的另一侧连接有导风罩65，导风罩65的出口连接有柔性软管24，柔性软管24上设有钳式风速调节机构25，安装架23上可拆卸连接有直管接头26，直管接头26垂直设置，直管接头26上端通过弯管接头27与柔性软管24连接，内套管13上端穿过顶板3同轴向伸入到直管接头26内，直管接头26与内套管13之间设有转动密封结构28；顶板3上设有内套管13外壁密封配合的密封圈29。

钳式风速调节机构25包括垂直设置的固定板30，固定板30一侧表面设有调节电机31和沿垂直方向设置的方管32，调节电机31的动力输出端传动连接有齿轮33，方管32侧部在齿轮33和调节电机31外设有箱体59，方管32内滑动连接有齿条34，方管32侧部设有与方管32内部连通的缺口35，齿轮33一侧伸入到缺口35内并与齿条34啮合连接，齿条34上端同轴向连接有推拉杆36，推拉杆36上端连接有滑动架37，固定板30上部铰接有后夹板38和前夹板39，后夹板38下端前侧设有后导轨40，前夹板39下端后侧设有前导轨41，后导轨40和前导轨41下端之间的距离大于后导轨40和前导轨41上端之间的距离，后导轨40和前导轨41关于垂面前后对称且结构相同，滑动架37后侧设有两个沿后导轨40滑动的后滑块42，滑动架37前侧设有两个沿前导轨41滑动的前滑块43，后导轨40前表面中部沿长度方向设有导向条44，后滑块42后侧中间设有与导向条44滑动配合的导向槽45；后夹板38上端铰接有半圆形的后夹环46，前夹板39上端铰接有半圆形的前夹环47，前夹环47和后夹环46的开口前后相对设置，柔性软管24夹持在后夹环46和前夹环47之间，后夹板38和前夹板39之间通过拉伸弹簧48连接，拉伸弹簧48位于后夹板38与固定板30铰接点的下侧。

转动密封结构28包括设在内套管13上端外侧的上限位环50和设在直管接头26下端面的下限位环49，下限位环49通过紧固螺钉51与直管接头26可拆卸连接，上限位环50和下限位环49之间设有聚氨酯材质的密封套52，密封套52分别与内套管13外壁和直管接头26内壁滑动密封配合。

左侧板1外表面和右侧板2外表面在百叶窗7处分别设有左吸尘装置和右吸尘装置，左吸尘装置和右吸尘装置的结构相同且左右对称；左吸尘装置包括左小右大的吸风罩74，吸风罩74的右端固定设在左侧板1上，吸风罩74左端连接有抽风机75，吸风罩74上设有单向透气阀76；

电气元件11顶部设有旋转式吹尘机构，旋转式吹尘机构包括旋转电机54、微型空压机55和喷嘴57，旋转电机54设在电气元件11上，旋转电机54的主轴通过转轴56与微型空压机55连接，微型空压机55的出口通过高压管与喷嘴57的进口连接，喷嘴57的喷气口斜向下朝向电气元件11的上表面。内套管13内壁沿轴向方向设有至少两道加强筋58。

涡轮风机53的进风口处通过合页66铰接有安装框67，安装框67上设有与涡轮风机53的进风口对应的过滤网68，安装框67上设有与涡轮风机53的进风口边沿处密封配合的密封垫圈，安装框67上在合页66的相对一侧设有与涡轮风机53扣合连接的塑料卡扣69。

本发明的散热原理如下：开启涡轮风机53，冷风中携带的灰尘或粉尘由过滤网68预先过滤，半导体制冷片61的制冷面产生的冷气通过内散热片62进行扩散，涡轮风机53将冷气通过导风罩65、柔性软管24、弯管接头27、内套管13、内弧形孔19、外弧形孔18后进入到电气元件11周围，对电气元件11进行冷却散热，电气元件11散发的热量随着气流经透气孔10、百叶窗7排到吸风罩74内，再经吸风罩74上的单向透气阀76排出。

在柜体内还安装有用于监控柜体内温度的温度传感器，当柜体内温度较低或较高时，可启动伺服电机14和/或调节电机31对抽风量进行调节；启动伺服电机14时，驱动内套管13转动，由于内套管13长度与柜体高度相当，内套管13内壁上设置的加强筋可增强内套管13的扭矩，内套管13转动，可调节内弧形孔19与外弧形孔18之间重合的大小，从而调节抽风量的大小；启动调节电机31时，后夹环46和前夹环47将柔性软管24夹持，通过后夹环46和前夹环47之间的距离进行抽风量调节。具体调节过程如下：通过操控调节电机31，调节电机31驱动齿轮33转动，齿轮33驱动与之啮合的齿条34沿方管32向右或向左移动，与齿条34同轴的推拉杆36推动或拉动滑动架37向上或向下移动，在拉伸弹簧48的作用下，后夹板38上的后滑块42和前夹板39上的前滑块43始终分别沿后导轨40和前导轨41滑动，推拉杆36向上推时，滑动架37向上移动，后导轨40和前导轨41之间的距离增大，在杠杆原理的作用下，后夹板38上端的后夹环46和前夹板39上端的前夹环47紧夹柔性软管24，柔性软管24的截面积变小，抽风量减小，同理，推拉杆36向下拉时，柔性软管24的截面积变大，抽风量增大，这样就可以调节对柜体内的抽风量，从而达到调节柜体内良好散热的效果。

本发明运行一段时间后，电气元件11上表面会附着一层灰尘，启动旋转电机54和微型空压机55，旋转电机54带动传动轴56、微型空压机55和喷嘴57转动360°，微型空压机55产生的高压气流由喷嘴57喷出，电气原件表面的灰尘被吹起；同时，启动抽风机75，抽风机75将电气元件11上被掀起来的灰尘经透气孔10和百叶窗7抽出；单向透气阀76具有向外透气不向内进气的作用。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.半导体制冷送风散热型高压开关柜，包括呈长方体形状的柜体，柜体由左侧板、右侧板、顶板、底板、后侧板和柜门构成，左侧板和右侧板之间水平设有隔板,其特征在于：左侧板和右侧板上分别设有百叶窗,顶板和底板之间设有左立板和右立板，左立板与左侧板平行且相邻，右立板与右侧板平行且相邻，左立板和右立板上均匀设有透气孔，左立板右侧和右立板左侧分别设有电气元件；顶板中央和底板中央之间设有风量转动调节机构；顶板上表面设有制冷送风装置和安装架；

风量转动调节机构包括外套管、内套管和伺服电机，外套管上下两端分别与顶板和底板固定连接，内套管同轴向设在外套管内，伺服电机位于外套管内并固定在底板上，伺服电机的主轴通过联轴器同轴向连接有安装柱，安装柱内径与内套管内径相等，内套管下端插设在安装柱内并与联轴器接触，内套管与安装柱之间通过沿水平径向方向的安装螺钉固定连接；外套管上均匀设有外弧形孔，内套管上均匀设有内弧形孔，外弧形孔与内弧形孔均水平设置且一一对应；外套管内壁与内套管外壁之间具有间隙，外套管内壁上设有定位环和位于定位环上侧的滑套，滑套外壁与外套管内壁紧固配合，滑套内壁与内套管外壁间隙配合；

制冷送风装置包括涡轮风机、壳体和半导体制冷片，半导体制冷片设在壳体内，半导体制冷片的制冷面连接有位于壳体内的内散热片，半导体制冷片的制热面连接有伸出壳体的外散热片，壳体外设有对外散热片进行散热的散热风扇，壳体的一侧与涡轮风机的出风口连接，壳体的另一侧连接有导风罩，导风罩的出口连接有柔性软管，柔性软管上设有钳式风速调节机构，安装架上可拆卸连接有直管接头，直管接头垂直设置，直管接头上端通过弯管接头与柔性软管连接，内套管上端穿过顶板同轴向伸入到直管接头内，直管接头与内套管之间设有转动密封结构；顶板上设有内套管外壁密封配合的密封圈；

钳式风速调节机构包括垂直设置的固定板，固定板一侧表面设有调节电机和沿垂直方向设置的方管，调节电机的动力输出端传动连接有齿轮，方管侧部在齿轮和调节电机外设有箱体，方管内滑动连接有齿条，方管侧部设有与方管内部连通的缺口，齿轮一侧伸入到缺口内并与齿条啮合连接，齿条上端同轴向连接有推拉杆，推拉杆上端连接有滑动架，固定板上部铰接有后夹板和前夹板，后夹板下端前侧设有后导轨，前夹板下端后侧设有前导轨，后导轨和前导轨下端之间的距离大于后导轨和前导轨上端之间的距离，后导轨和前导轨关于垂面前后对称且结构相同，滑动架后侧设有两个沿后导轨滑动的后滑块，滑动架前侧设有两个沿前导轨滑动的前滑块，后导轨前表面中部沿长度方向设有导向条，后滑块后侧中间设有与导向条滑动配合的导向槽；后夹板上端铰接有半圆形的后夹环，前夹板上端铰接有半圆形的前夹环，前夹环和后夹环的开口前后相对设置，柔性软管夹持在后夹环和前夹环之间，后夹板和前夹板之间通过拉伸弹簧连接，拉伸弹簧位于后夹板与固定板铰接点的下侧；

转动密封结构包括设在内套管上端外侧的上限位环和设在直管接头下端面的下限位环，下限位环通过紧固螺钉与直管接头可拆卸连接，上限位环和下限位环之间设有聚氨酯材质的密封套，密封套分别与内套管外壁和直管接头内壁滑动密封配合；

涡轮风机的进风口处通过合页铰接有安装框，安装框上设有与涡轮风机的进风口对应的过滤网，安装框上设有与涡轮风机的进风口边沿处密封配合的密封垫圈，安装框上在合页的相对一侧设有与涡轮风机扣合连接的塑料卡扣。

2.根据权利要求1所述的半导体制冷送风散热型高压开关柜，其特征在于：内套管内壁沿轴向方向设有至少两道加强筋。