CN105392339A - 电气柜散热装置及使用该装置的电气柜 - Google Patents

电气柜散热装置及使用该装置的电气柜 Download PDF

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    • H05K7/20009Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
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Abstract

本发明涉及电气柜散热装置及使用该装置的电气柜。其中电气柜散热装置包括用于设置到柜体内至少一处设备安装位的上方的抽吸模块,所述抽吸模块包括用于相对柜体固定的支撑件和扣设在支撑件上方的导风罩,所述导风罩具有朝下的抽风口和朝向热风通道的吹风口,所述支撑件上设有朝向抽风口吹风的风机。本发明采用上述技术方案,设置在设备安装位的上方的抽吸模块能够依靠风机将被相应设备安装位加热的气流抽出并通过吹风口吹向热风通道,与热风通道配合形成主动散热,从而避免电气柜内部分设备安装位的散热性差,起到更好的散热效果。

Description

电气柜散热装置及使用该装置的电气柜
技术领域
[0001] 本发明涉及电气柜散热装置及使用该装置的电气柜。
背景技术
[0002] 在电力电子领域,经常用到同时对多级设备和元件同时进行监控的控制屏柜。这种屏柜通常都包括有多个控制单元,这些控制单元的结构和功能一般都相同或者类似。单个控制单元结构和功能相对独立完整,在屏柜内部,多个控制单元上下分层布置,控制单元内部之间通过电缆或者光纤等物理介质连接。由于具有高实时性、高速运算性能、高速数据交换等特点,控制单元内部往往包括高速集成芯片、高速时钟、电平转换芯片、内置数据总线芯片等,系统运行时,控制单元会产生热量。如果没有散热系统或者散热效果不好,屏柜内温升过高,会使控制单元工作不稳定,产生设备运行隐患。且长期处于高温环境,会加速设备老化,降低设备使用寿命,情况严重者有可能会造成严重系统故障。
[0003] 当前一般采用两种方法进行散热。一种是控制屏柜内控制单元数量,通过减少屏柜内发热源来降低温升;一种是在屏柜顶部加装散热风机并适当控制屏柜的环境温度。采用以上方法,要么不能合理利用设备空间,降低屏柜的空间使用效率,要么屏柜顶部风机不能有效带走控制单元产生的热量。
[0004] 申请号为201520402793.X、授权公告号为CN 204615221 U的中国专利公开了一种配电柜,其柜体内部的一侧设置隔板,隔板与柜体左侧的柜壁构成气流通道,该气流通道是供热气流排出的热风通道;隔板与柜体右侧的柜壁构成配电室,柜体右侧的柜壁上从上到下设有多个进气孔,所述配电室内设置若干个设备安装位,设备安装位的一端镶嵌在隔板上,以便于气流从配电室进入气流通道时能够吹过设备安装位上安装的设备,从而充分的对设备进行降温;所述气流通道的顶部开口内设置风机。通过设置隔板,使得配电柜内部的空气能够定向的流动,且能够使得空气吹拂设备表面和内部,提高散热效率。
[0005] 但是,由于风机设置在气流通道的顶部,因此越靠近柜体底部的设备安装位产生的热量越不易被及时带走,造成部分设备安装位的散热性差,柜体内温度分布不均匀。并且,柜体内需要设置隔板,为了保证气流通道中通过的气流是被加热的气流,还需要保证隔板与柜体之间的良好密封,不利于设备的安装和维护,也会造成结构复杂、成本高。另外,为了保证上方的设备能够有效散热,上述对比文件中柜体右侧的柜壁上需要从上到下设有多个进气孔,会影响到整体的结构强度和防护性能,也会影响美观。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种电气柜,以解决现有技术中的电气柜内部分设备安装位的散热性差的问题,同时,本发明还提供了一种上述电气柜使用的散热装置。
[0007] 本发明中采用的技术方案是:电气柜散热装置,包括用于设置到柜体内至少一处设备安装位的上方的抽吸模块,所述抽吸模块包括用于相对柜体固定的支撑件和扣设在支撑件上方的导风罩,所述导风罩具有朝下的抽风口和朝向热风通道的吹风口,所述支撑件上设有朝向抽风口吹风的风机。
[0008] 所述导风罩的顶面具有由下向上朝向出风口倾斜的倾斜段。
[0009] 所述导风罩的顶面还具有与所述倾斜段连接的水平段,所述水平段在水平面内的投影长度:所述倾斜段在水平面内的投影长度=1:1.5 ;所述倾斜段远离吹风口的边缘与所述支撑件之间的间距:所述水平段靠近吹风口的边缘与所述支撑件之间的间距=1:3。
[0010] 所述支撑件为长方体盒状结构,其底面上设有风口,所述风机设置在长方体盒状结构内且与所述风口上下对应。
[0011] 电气柜散热装置还包括用于设置在柜体的顶部的外部抽吸模块,以及用于设置在所述外部抽吸模块与柜体内最上侧的设备安装位之间设的隔板。
[0012] 电气柜,包括柜体,柜体内设有两个以上沿上下方向依次布置的设备安装位,所述设备安装位与柜体的对应侧壁之间设有供热气流排出的热风通道,所述电气柜还包括电气柜散热装置,所述电气柜散热装置包括设置在至少一处设备安装位的上方的抽吸模块,所述抽吸模块包括相对柜体固定的支撑件和扣设在支撑件上方的导风罩,所述导风罩具有朝下的抽风口和朝向热风通道的吹风口,所述支撑件上设有朝向抽风口吹风的风机;所述设备安装位背离热风通道的一侧设有上下贯通的冷风通道。
[0013] 所述导风罩的顶面具有由下向上朝向出风口倾斜的倾斜段。
[0014] 所述支撑件为长方体盒状结构,其底面上设有风口,所述风机设置在长方体盒状结构内且与所述风口上下对应。
[0015] 电气柜散热装置还包括用于设置在柜体的顶部的外部抽吸模块,所述外部抽吸模块与柜体内最上侧的设备安装位之间设有隔板。
[0016] 所述冷风通道的进风口仅设置在柜体的底部。
[0017] 本发明采用上述技术方案,设置在设备安装位的上方的抽吸模块能够依靠风机将被相应设备安装位加热的气流抽出并通过吹风口吹向热风通道,与热风通道配合形成主动散热,从而避免电气柜内部分设备安装位的散热性差,起到更好的散热效果。
[0018] 进一步地,所述导风罩的顶面具有由下向上朝向出风口倾斜的倾斜段,能够对气流起到导向作用,使气流的排出更顺利,提高散热性能。
附图说明
[0019]图1是本发明中电气柜的一个实施例的结构示意图;
图2是图1中抽吸模块的主视图;
图3是图2的俯视图;
图4是图2的仰视图;
图5是图1中电气柜的散热装置的温度监视及供电系统原理图。
[0020] 图中各附图标记对应的名称为:1 一柜体,2—设备安装位,3—热风通道,4一冷风通道,5—隔板,6—抽吸模块,7—风机模块,8—风道模块,9—L形连接板,10—倾斜段,11—水平段,12—吹风口,13一风口。
具体实施方式
[0021] 本发明中电气柜的一个实施例如图1~图5所不,是一种层布式屏柜,包括柜体1、设置在柜体1中的设备安装位2,以及用于实现柜体1内热量向外散发的电气柜散热装置。本实施例中,设备安装位2设有沿上下方向间隔设置的三处,控制单元Al、A2、A3分别设置在三处设备安装位2处,运行时形成发热源。各设备安装位2与柜体1的对应侧壁之间设有供热气流排出的热风通道3,设备安装位2背离热风通道3的一侧设有上下贯通的冷风通道4,柜体1的底部设有与冷风通道4相同的进风口。M0、M1、M2、M3为抽吸模块6,其中M0为一级抽吸模块6,位于屏柜的顶部作为用于向柜体1外部排放热气流的外部抽吸模块6,外部抽吸模块6与柜体1内最上侧的设备安装位2之间设有隔板5 ;M1、M2、M3为二级抽吸模块6,分别位于各控制单元的上方,与各控制单元一一对应。
[0022] 图2为抽吸模块6的结构示意图。该抽吸模块6包括两个部分:风机模块7和风道模块8。风机模块7为长方体盒状结构,其底面上设有三个风口 13,三个风机并排设置在长方体盒状结构内且与所述风口 13上下对应。风机模块7靠近出风口的一侧设有L形连接板9,L形连接板9上设置连接孔,用于通过螺钉与柜体1的机架固定,同时形成支撑件,用于支撑风道模块8。风道模块8为导风罩,平扣在风机模块7之上,其顶面具有由下向上朝向出风口倾斜的倾斜段10和与倾斜段10连接的水平段11,形成一个半漏斗形的结构模块。风道模块8高度较高的一端为开放式的,形成朝向热风通道3的吹风口 12,较低的一端为密闭式的,而下侧面具有朝下的抽风口,与风机模块7的内腔相通。优选地,水平段11在水平面内的投影长度:倾斜段10在水平面内的投影长度=1:1.5,倾斜段10远离吹风口 12的边缘与所述支撑件之间的间距:所述水平段11靠近吹风口 12的边缘与所述支撑件之间的间距=1:3,
风机工作时,从底部吸入空气,从顶部排出。图1中箭头表示屏柜内外空气循环图,其中实线箭头表示冷空气循环轨迹,虚线箭头表示热空气循环轨迹。从图中可以看出,冷空气从屏柜后面屏柜门下端进入屏柜,并可以在屏柜内向上分别进入每一个发热单元。电气柜散热装置运行时,冷空气经过设备安装位2的发热源带走热量,二级抽吸模块6把空气从下往上吸。
[0023] 热空气经过二级抽吸模块6上面平扣的半漏斗形风道,改变方向进入屏柜正面的系统散热通道。屏柜正面门是密闭的,根据热空气特性会,带有热量的空气会向上升到达屏柜顶部。与二级抽吸模块6工作原理相同,屏柜顶部的一级抽吸模块6M0运行,把热量排除屏柜外部。
[0024]图3为电气柜散热装置的温度监视及供电系统原理图。图中所有的抽吸模块6共用两路UPS工作电源,分别为1#电源进线和2#电源进线。K1为电磁线圈,接在1#电源进线上。K1包括两个控制节点开关,一个常开开关,一个常闭开关。K2为温度传感器控制的节点开关,1#电源进线和2#电源进线上各接有一副节点开关。
[0025] 系统运行,如果1#电源进线工作正常,电磁线圈K1励磁,控制常开节点闭合,常闭节点断开。如果温度传感器检测到发热源温度达到设定阈值,控制节点开关K2闭合。此时,抽吸模块6M0、Ml、M2、M3开始工作,1#电源进线为工作电源,2#电源进线为备用电源。如果1#电源进线故障,电磁线圈K1消磁,常开节点断开,常闭节点闭合。发热源温度达到设定值时,电气柜散热装置工作,此时2#电源进线为工作电源。为提高稳定性,1#电源进线和2#电源进线上均设有磁环并接有滤波器。
[0026] 在上述实施例中,支撑件采用风机模块7,风机设置在风机模块7内,在本发明的其他实施例中,支撑件可以替换为其他形式,例如由框架结构形成的支撑件,风机直接安装在框架结构上。另外,上述实施例中各设备安装位2上均设有抽吸模块6,在其他实施例中,可以根据散热需要选择性地在其中一个或几个设备安装位2上设置抽吸模块6。
[0027] 再者,在上述实施例中,各设备安装位2在上下方向上相互之间未形成隔离,在其他实施例中,各设备安装位2也可以采用水平隔离装置相互隔离设置,并且各设备安装位2靠近热风通道3的一侧可以进行封闭。另外,上述实施例中柜体1上的进风口仅设置在柜体1底部,在其他实施例中,如果发热源发热量大,也可以在柜体1上下均设置进风口。
[0028] 本发明中电气柜散热装置的实施例即上述电气柜的实施例中所述的散热装置,此处不再赘述。

Claims (10)

1.电气柜散热装置,其特征在于:包括用于设置到柜体内至少一处设备安装位的上方的抽吸模块,所述抽吸模块包括用于相对柜体固定的支撑件和扣设在支撑件上方的导风罩,所述导风罩具有朝下的抽风口和朝向热风通道的吹风口,所述支撑件上设有朝向抽风口吹风的风机。
2.根据权利要求1所述的电气柜散热装置,其特征在于:所述导风罩的顶面具有由下向上朝向出风口倾斜的倾斜段。
3.根据权利要求2所述的电气柜散热装置,其特征在于:所述导风罩的顶面还具有与所述倾斜段连接的水平段,所述水平段在水平面内的投影长度:所述倾斜段在水平面内的投影长度=1:1.5 ;所述倾斜段远离吹风口的边缘与所述支撑件之间的间距:所述水平段靠近吹风口的边缘与所述支撑件之间的间距=1:3。
4.根据权利要求2所述的电气柜散热装置,其特征在于:所述支撑件为长方体盒状结构,其底面上设有风口,所述风机设置在长方体盒状结构内且与所述风口上下对应。
5.根据权利要求1 一4中的至少一项所述的电气柜散热装置,其特征在于:电气柜散热装置还包括用于设置在柜体的顶部的外部抽吸模块,以及用于设置在所述外部抽吸模块与柜体内最上侧的设备安装位之间设的隔板。
6.电气柜,包括柜体,柜体内设有两个以上沿上下方向依次布置的设备安装位,所述设备安装位与柜体的对应侧壁之间设有供热气流排出的热风通道,其特征在于:所述电气柜还包括电气柜散热装置,所述电气柜散热装置包括设置在至少一处设备安装位的上方的抽吸模块,所述抽吸模块包括相对柜体固定的支撑件和扣设在支撑件上方的导风罩,所述导风罩具有朝下的抽风口和朝向热风通道的吹风口,所述支撑件上设有朝向抽风口吹风的风机;所述设备安装位背离热风通道的一侧设有上下贯通的冷风通道。
7.根据权利要求6所述的电气柜,其特征在于:所述导风罩的顶面具有由下向上朝向出风口倾斜的倾斜段。
8.根据权利要求6所述的电气柜,其特征在于:所述支撑件为长方体盒状结构,其底面上设有风口,所述风机设置在长方体盒状结构内且与所述风口上下对应。
9.根据权利要求6所述的电气柜,其特征在于:电气柜散热装置还包括用于设置在柜体的顶部的外部抽吸模块,所述外部抽吸模块与柜体内最上侧的设备安装位之间设有隔板。
10.根据权利要求6— 9中的任意一项所述的电气柜,其特征在于:所述冷风通道的进风口仅设置在柜体的底部。
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