CN105593955B - 用于波纹状变压器箱的便携式热交换面板 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是一种便携式热交换面板(1),其用于具有液态介质的波纹状变压器箱。热交换面板适用于冷却配电变压器中的波纹状变压器翅片。一种用于波纹状变压器箱的便携式热交换面板(1),其特征在于,其具有板的形式,所述板装备了用于将所述板固定在变压器箱的翅片上的紧固装置(3),并且还装备了至少两个弹性定距元件(2),其中一个定距元件放置在所述板的一个侧面上,并且另一定距元件放置在所述板的另一侧面上,并且各个所述定距元件(2)具有相等的高度(H)。

Description

用于波纹状变压器箱的便携式热交换面板
技术领域
本发明的主题是一种用于具有液态介质的波纹状变压器箱的便携式热交换面板。热交换面板适用于冷却尤其配电变压器中的波纹状变压器翅片。
背景技术
冷却是许多电气产品的其中一个主要问题。电力损失对于发热和产品温度的升高是有责任的。冷却效率的改善和内部温度的降低对于产品的可靠性和寿命具有直接影响。冷却问题由于日益提高的功率需求、能量效率和产品尺寸的减少而特别重要。自然对流是许多电气产品,例如配电变压器中的常用冷却机制。它是一种被动冷却方法,而且那是其主要优势,但同时其被认为是其中一个有效性最低的方法。用于纯空气对流的传热系数被评估为大约5-7W/mK。然而,如果包含辐射作用的话,那么其被增加至大约11-13W/mK。改善自然对流的效率的最简单且最常用的方式是增加用于热交换的表面。这通过应用肋条和/或翅片来完成。然而,这些元件具有对于对流传热具有很大的影响,并且辐射的高潜力得不到利用。
从专利描述GB884007中获悉一种热交换设备,其包括具有外部管道的容器,外部管道直接连接在容器壁上,并且容器中的液体可通过该管道进行循环。管道和容器壁提供了主传热面。这种热交换设备还包括位于容器壁和管道之间的辐射屏障,其与主传热面间隔开,以容许流体在屏障和表面之间自由循环。该容器是一种用于液体冷却式电气设备(例如变压器箱)的容器。变压器箱可能具有外部管道的管组和插入在相邻管组之间的辐射屏障。在这种方案中,辐射屏障放置在垂直于容器壁的位置。辐射屏障安装在固定器中,固定器连接在管道上。这种方案是一种针对变压器的良好方案,变压器具有由来自容器的液体进行填充的外部管道。管道容许它们放置在辐射屏障之间,因为在管道之间具有足够的用于热对流现象的自由空间。这种方案对于变压器的波纹箱不是有效的,其中波纹状金属片形式的系列翅片位于至少变压器箱的其中一个壁上。存在于波纹状翅片之间的空间对于放置辐射屏障或面板是足够的,但在翅片之间的距离是相当小的,并且在每个翅片上可能是不同的(由于生产公差),而且其沿着翅片的高度或深度可能不一致。当设备的温度上升或下降时,在变压器操作期间还可观测到翅片之间的空间方面的某些变化。由于相对较高的热膨胀系数,油改变其体积,并且那将造成翅片的变形。
在波纹状翅片的表面和辐射面板之间的距离对于热交换系统的效率是很关键的。如果该距离小,那么其必须进行很好地控制,从而确保在波纹状翅片和辐射面板之间空气流动不受干扰。
当前对于增加电气设备例如变压器的冷却效率存在需求。其可通过以简单且有效的方式增加波纹状翅片的辐射传热来实现。通过应用根据本发明的便携式热交换面板是可行的。
发明内容
本发明的主要思想是增加来自基于翅片结构的辐射传热。其通过在翅片之间并与之平行地放置额外的元件(面板)来完成。在翅片表面和面板之间的基本辐射传热是存在的,因为面板具有较低的温度。在提出的方案中,必须最大限度地减小通过在面板和翅片之间的传导而引起的热接触。首先,提出的本发明考虑了基于翅片的冷却系统,在这种系统中进一步增加用于对流传热的表面是不可能的。然而,面板设计中的改进可延伸应用领域。
本发明的本质在于,便携式热交换面板具有板的形式,其装备了用于将板固定到变压器箱的波纹状翅片上的紧固装置,并且装备了至少两个弹性定距元件。一个定距元件放置在板一个侧面上,并且另一个放置在板的另一侧面上,并且各个定距元件具有相等的高度。
在本发明的一个实施例中,紧固装置具有至少两个连接在板上的锁钩形式。
在本发明的其它实施例中,紧固装置具有至少两个在板的顶部部分中实现的开口以及采用成对的杆或棒形式的支撑模块化元件的形式,杆或棒设有纵向管道,其通过一个部件滑动到另一部件中而连接在一起,其中所述杆或棒插入到板的开口中。在这个实施例中,改进是可能的,其中杆或棒通过两个交叉棒连接在一起,从而形成框架。
在本发明的另一实施例中,紧固装置具有在板的顶部转角中实现的一个开口和插入到该开口中的一个纵向管道以及至少一个连接在板上的锁钩的形式。
热交换面板由金属或热塑性材料制成,或者其具有由金属、热塑性材料或有机材料组成的复合结构。
热交换面板的两个表面被涂层覆盖,用于使面板的表面的红外辐射发射能力提高至高于0.7的值。
热交换面板具有平的面,或者面板的两个表面在形状上设置为正弦曲线形、Z字形或曲波。
热交换面板的定距元件由弹性泡沫或弹性橡胶或热塑性材料或金属制成。
定距元件具有规则固体的形状,例如圆盘或圆柱、透孔织物固体、扁簧或盘簧。
定距元件彼此对称地放置在板的两侧。
本发明的主题还是一组热交换便携式面板,其由根据权利要求1所述的面板形成,面板通过根据权利要求3-4所述的紧固装置或通过根据权利要求5所述的紧固装置而连接在一起。
用于冷却波纹状变压器箱的翅片的方法的本质是,所述方法在于利用紧固装置将至少一个根据本发明的热交换便携式面板或一组热交换便携式面板垂直于变压器壁而放置在变压器箱的波纹状翅片之间,使得冷却板按照离相邻翅片相等的距离插入在两个相邻的变压器翅片之间。
本发明的优点是一种容许提高冷却效率的简单结构,其对于产品特征具有直接的影响。潜在的好处可能涉及改善的性能,例如在变压器箱的尺寸没有变化的条件下达到更高的功率水平、更长的产品寿命和对具有极高周围温度的环境的忍受力。
附图说明
在附图的典型实施例中描绘了本发明的主题:
图1从正视图示意性地展现了单个面板,
图2以侧视图展现了第一实施例中的面板,
图3以轴侧投影图展现了第二实施例中的面板,其中框架的一部件已经被切去了,
图4以侧视图展现了第三实施例中的面板,
图5以正视图展现了图2、图3和图4的热交换面板的定距元件的不同的实施例,
图6以顶视图展现了图2、图3和图4中的面板的不同形状,
图7以轴侧投影图展现了根据图3实施例的面板组,
图8以轴侧投影图展现了根据图4实施例的面板组,
图9以轴侧投影图展现了具有根据本发明的第一实施例的热交换面板组的变压器,
图10以轴侧投影图展现了具有根据本发明的第二实施例的热交换面板组的变压器,
图11以轴侧投影图展现了具有根据本发明的第三实施例的热交换面板组的变压器。
具体实施方式
用于变压器的便携式热交换面板具有板1的形式,其具有矩形的形状。板1由金属或热塑性材料制成,或者其具有由金属、热塑性材料或有机材料组成的复合结构。板1的两个表面上都固定了至少一个弹性定距元件2。定距元件2设计成使其容许以相等的距离将面板1放置在变压器的翅片之间。定距元件2由弹性泡沫或弹性橡胶制成。定距元件2还可由金属弹簧或热塑性弹簧制成。各个定距元件2具有高度H,其对于定位在面板1的两侧的元件2是相同的。面板1装备了紧固装置3,其用于将面板固定在波纹状变压器箱上,位于其翅片之间并垂直于变压器壁。固定装置3示意性地如图1中虚线斜交叉所示。面板1的两个表面都被涂层4覆盖,用于使面板表面的红外辐射发射能力提高至高于0.7的值。涂层4在图1中用虚线矩形来表示,并且在图2-4中作为覆盖面板1的表面的一部分网状物来表示。典型的涂层4是碳黑涂漆。
在本发明的第一实施例中,面板1具有矩形板1'的形式,其包含采用锁钩3'形式的紧固装置3,锁钩3'定位在板1'的两个转角上,位于板的长边上。这种锁钩3'可通过从板1'的长边5在其两个转角附近切去材料带而成形。锁钩3'还可做成简单的钩子,其固定在板的两个转角上,位于板的长边上,而非图中所示。这种锁钩还可做成简单的夹子,其连接在板1'的两个转角上。所有锁钩3'适合于将面板1固定到变压器棒上,变压器棒将变压器翅片连接在其外部转角和底部转角上。
在本发明的第二实施例中,面板1具有矩形板1''的形式,其具有定位在板的顶部转角附近的两个开口6。紧固装置3具有采用两个杆或棒形式或采用框架形式的支撑模块化元件3''的形式,杆或棒设有纵向管道7a,其通过使一个管道滑动到另一管道中而连接在一起,或者框架通过与两个横向管道7b相连接的模块化纵向管道7a来形成。各个纵向管道7a放置在开口6中。
在利用虚线所示的横向管道7b的条件下,放置在面板1''的开口6中的两个管道7a的模块化结构形成了一组便携式热交换面板,其中这组面板放置在波纹状变压器的翅片上。
在本发明的第三实施例中,面板具有矩形板1'''的形式,其具有定位在板的顶部转角附近的一个开口6和在第二另一个顶部转角附近切出的矩形凹口的形式的一个锁钩3'。紧固装置3作为第一和第二实施例的装置组合来实现。通过开口6插入一个支撑模块化元件3'',其具有一个杆或棒的形式,杆或棒设有纵向管道7a,其通过使一个管道滑动到另一管道中而连接在一起。
放置在板1'''的开口6中的管道7a和固定在板1'''的另一顶部转角上的锁钩3'的模块化结构形成了一组便携式热交换面板,其中这组面板放置在波纹状变压器的翅片上。
在本发明的所有实施例中,各个定距元件2可以不同的形状来形成。例如其可能是规则的固体形状,例如圆盘或圆柱2a、或透孔织物固体2b或扁簧2c或盘簧2d。定距元件优选彼此对称地放置在面板1的两侧,如图5中所示。
在本发明的所有实施例中,热交换面板1可以不同的方式来实现。面板可使其表面作为简单的平板1a、或正弦曲线板1b、或Z字形板1c或曲波板1d,如图6中所示。面板1的表面的不同形状容许增加板的表面,并提高在板和变压器箱的波纹状翅片之间的热交换效率。
用于冷却变压器10的波纹状翅片的方法在于利用紧固装置3(3',3'')将至少一个根据本发明的热交换便携式面板1垂直于变压器壁11而放置在变压器10的波纹状翅片12之间(10a,10b),使得冷却面板1按照离相邻的翅片相等的距离而插入在两个相邻的变压器翅片12之间。
对于装备了杆13的变压器10a,杆13将外部翅片12连接在变压器翅片的顶部和底部上,采用锁钩3'形式的紧固装置用于将面板1按照离相邻翅片相等的距离固定在两个相邻的变压器翅片12之间。
对于变压器10a还使用了通过固定装置而连接在一起的一组面板1,固定装置采用锁钩3'和插入在开口6上的一个支撑模块化元件3''的组合形式。这样锁钩3'被固定在杆13上。对于变压器10b,没有任何连接翅片的杆,至少一个采用板1''形式的面板1利用紧固装置3''进行固定,紧固装置3''放置在波纹状变压器翅片12的顶部。

Claims (14)

1.一种用于波纹状变压器箱的便携式热交换面板(1),其特征在于,其具有板的形式,所述板装备了用于将所述板固定在变压器箱的翅片上的紧固装置(3),并且还装备了至少两个弹性定距元件(2),其中一个定距元件放置在所述板的一个侧面上,并且另一定距元件放置在所述板的另一侧面上,并且各个所述定距元件(2)具有相等的高度(H)。
2.根据权利要求1所述的热交换面板,其特征在于,所述紧固装置具有至少两个连接在所述板(1')上的锁钩(3')的形式。
3.根据权利要求1所述的热交换面板,其特征在于,所述紧固装置具有支撑模块化元件(3'')以及至少两个开口(6)的形式,所述至少两个开口(6)实现于所述板(1'')的顶部部分中,所述支撑模块化元件(3'')采用成对的杆或棒的形式,其设有纵向管道(7a),所述纵向管道(7a)通过使一个部件滑动到另一部件中而连接在一起,其中所述杆或棒插入在所述开口(6)中。
4.根据权利要求3所述的热交换面板,其特征在于,所述纵向管道(7a)通过两个横杆(7b)而连接在一起。
5.根据权利要求1所述的热交换面板,其特征在于,所述紧固装置具有支撑模块化元件以及一个开口(6)的形式,所述开口(6)实现于所述板(1''')的顶部部分中,所述支撑模块化元件采用杆或棒的形式,其设有纵向管道(7a),所述纵向管道(7a)通过使一个部件滑动到另一部件中而连接在一起,其中所述杆或棒插入在所述开口(6)和至少一个锁钩(3')中,所述至少一个锁钩(3')连接在所述板(1''')上。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的热交换面板,其特征在于,所述面板(1)由金属或热塑性材料制成,或者其具有由金属、热塑性材料或有机材料组成的复合结构。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的热交换面板,其特征在于,所述面板(1)的两个表面被涂层(4)覆盖,用于将所述面板的表面的红外辐射发射能力增加至高于0.7的值。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的热交换面板,其特征在于,所述面板(1)具有平的表面。
9.根据权利要求1-5中的任一项所述的热交换面板,其特征在于,所述面板(1)的两个表面在形状上设置成正弦波(1b)或Z字形波(1c)或曲波(1d)。
10.根据权利要求1-5中的任一项所述的热交换面板,其特征在于,所述定距元件(2)由弹性泡沫或弹性橡胶或热塑性材料或金属制成。
11.根据权利要求1-5中的任一项所述的热交换面板,其特征在于,所述定距元件具有规则固体的形状,例如圆盘或圆柱(2a)、或透孔织物固体(2b)、或扁簧(2c)、或盘簧(2d)。
12.根据权利要求1-5中的任一项所述的热交换面板,其特征在于,所述定距元件(2)彼此对称地放置在所述板(1',1'',1''')的两侧。
13.一组便携式热交换面板,其特征在于,其由许多根据权利要求1所述的面板(1)形成,所述面板(1)通过根据权利要求3或4所述的紧固装置或根据权利要求5所述的紧固装置而连接在一起。
14.一种用于冷却波纹状变压器箱(10)的翅片的方法,其特征在于,利用紧固装置(3)将至少一个根据权利要求1-12中的任一项所述的便携式热交换面板或一组根据权利要求13所述的便携式热交换面板垂直于变压器壁(11)而放置在变压器箱(10)的波纹状翅片(12)之间,使得所述板(1',1'',1''')按照离相邻翅片相等的距离插入在两个相邻的变压器翅片(12)之间。
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