CN105637604A - 安装设备中的冷却设备的板堆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电气安装设备，优选低压电源开关中产生的热气的冷却设备(10)中的板堆。所述板堆布置在热交换气体进入窗口(13)的气流通道(20)中，所述板堆由具有高热导率材料制成的相同的板(15)组成。这些板(15)的每一个具有与这些板之间的间距对应的隔离元件(30)，且这些板被布置在堆中以使得这些板的方向相继改变。

Description

安装设备中的冷却设备的板堆
技术领域
本发明涉及电气安装设备中的冷却装置的板堆。
背景技术
在电气工程中，具有确定的间距的平行板布置通常被称为灭弧板堆。在这种情况下，这些板(灭弧板)被固定且被分开，尤其使用特别的侧壁或嵌入物被分隔开，并且在该过程中也同时使其彼此相对电气绝缘。
在已知的低压电源开关的冷却装置中，使用细金属网或栅板(EP0817223B1)。
其他发明也涉及冷却放电气体；例如US7488915B2和DE102010034264B3。然而，在这些方案中，气流被偏转多次。这些布置的缺点是沿着冷却装置会发生由气流偏转造成的压力的积累，这会对开关特性造成不利影响。如果要防止这个影响，横截面必须增大。对于细冷却网来说(EP0817223A1)，由于复杂的气流控制(尤其多次偏转)和精密的结构，可能发生由放电中的颗粒造成的流道堵塞和对网的损害。
发明内容
本发明解决的问题是在安装设备上的设备中提供用于冷却放电气体的冷却板，这些板被一致地布置且能被堆叠以便具有狭窄和确定的间距。
在独立权利要求中陈述了解决上述问题的方案。从属权利要求中提供了进一步优选的实施例。
本发明的本质是：板堆由具有高热导率材料制成的相同的板组成，这些板的每一个具有与这些板的间距对应的隔离元件，且这些板被布置在堆中以使得这些板的方向依次改变。板堆被布置在安装设备的交换气体冷却装置中。
这些板上提供用于布置这些板的隔离元件，这些板与隔离元件一体成型。
对于所使用的金属板，借助于深冲压在金属板上制造隔离元件。
在薄材料上进行深冲压过程中，由于塑性变形，凸起的隔离元件以在一侧上呈现凸起和在相反侧呈现凹穴的形式。本发明假设深冲压过程仅在材料的一侧进行，以使得仅在材料的一侧产生凸起。如果这些板以相同方向堆叠，一块板的冲压的凸起将没入另一块板的凹穴中。
根据本发明的优选方案，可以使用由具有好的热导率的陶瓷制成的冷却板，即使在其上只形成隔离元件，且在相反的侧没有凹穴。
本发明的说明书因此特别涉及金属冷却板。
本发明可以实现下列优点:
·板能够以相同狭窄的板间距堆叠在另一个之上。
·保持狭窄地限定的板间距。
·最小化开关室中压力的积累，综合优化板厚度和板间距。
·方案适用于批量生产。
平行的冷却板被布置具有狭窄的间距，间距在毫米的十分之一范围内。保持这个狭窄的间距对它们的功能是至关重要的，特别是对于冷却和压力下降。因此，布置和冷却板的固定选择了这样一种设计，该设计允许紧密的公差且适用于批量生产。而且，平行的冷却板被布置成以使得对气流存在足够的密封，以使得潜在地没有排放气体离开开关设备经过冷却装置而未被冷却。
根据本发明的板堆布置被设计成使得位置和尺寸对公差不敏感。有利的是这些板相互之间不需要绝缘。
因此由深冲压制造的隔离元件也可以实际上作为隔离元件，连续的板的隔离元件的布置必须配置不同。原则上这可以通过具有隔离元件的不同布置的至少两个不同板设计实现。然而，根据本发明仅使用一个相同的设计，这些板在堆叠中被布置成使得它们的方向连续地改变。
板堆中方向的改变可能如下发生：连续的板中每一块相对于另一块在平行于板的表面的平面中旋转180°，或被布置为以绕着板的边缘倾斜180°。通过这些板上的隔离元件的非对称布置(相对于180°径向不对称)来方便实现。
这些板通常具有矩形的样式。如果这些板是正方形，就应该进行隔离元件的径向不对称和布置的不同考虑。
板堆是冷却装置的一部分且，为了实现其功能，需要保持这些板在一起的保持设备(框架/外壳)，和足够的密封防止经过板堆的侧流。这些板优选地可以被设计为使得在冷却装置中所构造的且作为板堆的框架的窗口在里面是光滑的，即没有插入槽。根据本发明设计的板堆自身很好保持在一起，且提供与该窗口的光滑的内壁相接触的必要的密封。
以下特征表征了优选的实施例，在适用情况下，单独或一起设计这些特征是可能的。
这些板可以由钢、铜或高热导率陶瓷组成。
在由金属材料制成的板中，通过深冲压形成隔离元件(和密封元件)。
隔离元件和板一体成型，且具有圆块、圆锥块、截锥、圆柱体或板条的形状。
隔离元件应仅在板的一个表面上形成。
隔离元件可以在板的表面和/或板的边缘形成。
板表面上的隔离元件的非对称布置相对于绕着位于板表面上的旋转轴180°径向对称。
板表面上的隔离元件的非对称布置相对于绕着平行于板的边缘的旋转轴180°径向对称。
密封元件可以在板的边缘与板一体成型。密封元件的高度应该大于板间距的尺寸。
这些板的厚度、宽度和长度尺寸(和数量)取决于所需的冷却性能，且因此取决于安装设备的设备类别。
附图说明
附图中示出了本发明和优选的实施例，其中：
图1A示出了在平面中旋转的、在边缘上具有3个圆块的板；
图1B示出了在中间具有额外的圆块的板的变形；
图1C示出了在平面中旋转、非圆的块形状的变形；
图1D示出了从平面倾斜的板的变形；
图1E示出了用于密封的侧棱板条；以及
图2是冷却装置中板堆的截面视图。
具体实施方式
图1A至1E示出了板设计的不同变形。对于冷却装置中的一个板堆，需要至少三个隔离元件(图1A)，从而这些板以清晰限定的方式和规定的间距放置在另一块板之上。这些板在另一块板之上的间距(冷却装置的窗口13中的通气孔宽度18)取决于隔离元件的高度，隔离元件的高度是通过凸模或冲压的深度实现。隔离元件30，31优选布置在侧棱上或其附近，从而尽可能少影响交换气流20。如果由于板的弯曲造成这些板的更多膨胀，使得保持板间距变得困难，则也可以在离侧棱较远距离处设置其他隔离元件。
图1A示出了在边缘上具有三个圆块30的板，而图1B示出了在中间具有额外的圆块的第二变形。
图1C示出了第三变形，其中隔离元件32具有非圆形形状。这意味着隔离元件的形状不限于圆形，原则上可以是任何形状。而且，如图1C和1D所示的例子，元件也可以直接放置在板边缘。图1A和1C示出了隔离元件的非对称布置，以使得当这些板绕着垂直轴(垂直于板的平面)旋转180°时，位于另一块板之上的一个板上的隔离元件就不能支撑在该另一块板之上。
在图1D中示出了装置的另一类型。这里通过绕着板表面中的轴将板倾斜180°实现了所需要的结果。
凸模工艺或冲压工艺也可以被用于产生气流经过板堆的侧向密封(密封元件32)。为了实现这个目的，如图1E所示的例子，建议在板的边上进行进一步凸模或冲压。相比于隔离元件，施加在边缘的凸模或冲压必须与用于密封的另一块板配合，且因此被对称地布置。而且，如果侧面的冲压比隔离元件的高度18更深，有助于提高密封效果。
所有的冷却板15具有相同厚度16，优选在500至1000μm之间，或对于特殊应用甚至在700至900μm之间的较窄范围中，平均800μm。
图2是截面视图，穿过中心垂直切割冷却装置10(附图标记12是剖面)。交换气体的排气口位于图的前面；冷却装置的后部区域指向安装设备的开关室。
冷却板15放置成与气流方向20横向交叉，且形成冷却板堆。在根据图2示出的实施例中，有二十三个冷却板，其与框架14一起通过质量、体积和材料构成冷却装置的热容量。在这些冷却板之间形成二十二个通气孔17。
通气孔17是冷却板之间的空间。隔离元件的高度决定通气孔的高度18。通气孔宽度19等于冷却装置的窗口的宽度。根据相应的预期的气体总流量分等级，隔离元件的高度可以是：100至500μm或250至400μm，或甚至较窄的200至300μm。通道口的总横截面基本上取决于且依赖于安装设备的开关特性或标称电流。在图2示出的实施例中，基于通气孔高度(18)0.2mm、宽度(19)20mm以及板的数量为22，通道口的总横截面具有300mm2尺寸范围。
原则上，包括根据本发明的板堆的交换气体冷却装置可以用于所有产生大量放电气体的机电开关设备。这在低压领域中的电源开关、主电路断路器和电动机断路器中是有利的。
附图标记
12剖面
13窗口
14框架
15冷却板
16板厚度
17通气孔
18通气孔高度，隔离元件的高度
19板宽度，通气孔宽度
20交换气流
30隔离元件(圆柱形)
31隔离元件(板条)
32密封元件

Claims (12)

1.一种板堆，其被布置在电气开关设备的交换气体冷却装置中，包括由具有高热导率材料制成的相同的板(15)，所述相同的板被堆叠在一起，具有相同的板间距(18)，
其中，所述板的每一个具有与所述板间距(18)对应的隔离元件(30，31)，以及
其中，所述板(15)被布置在所述堆中以使得它们的方向依次改变。
2.根据权利要求1所述的板堆，其特征在于，所述板(15)由钢、铜或高热导率陶瓷组成。
3.根据权利要求2所述的板堆，其特征在于，在由金属材料制成的板(15)中，通过深冲压形成所述隔离元件(30)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的板堆，其特征在于，所述隔离元件(30)和所述板(15)一体成型，且形状是圆块、圆锥块、截锥、圆柱体或板条。
5.根据权利要求4所述的板堆，其特征在于，所述隔离元件(30)仅在板(15)的一个表面上形成。
6.根据权利要求5所述的板堆，其特征在于，所述隔离元件(30)形成在所述板的表面和/或所述板(15)的边缘。
7.根据权利要求5或6所述的板堆，其特征在于，在所述板表面的一个上的所述隔离元件(30)的布置被设计成以不同于围着位于所述板表面上的旋转轴180°径向对称。
8.根据权利要求5或6所述的板堆，其特征在于，在所述板表面的一个上的所述隔离元件(30)的布置被设计成以不同于绕着平行于所述板(15)的边缘的旋转轴180°径向对称。
9.根据前述权利要求中任一项所述的板堆，其特征在于，在板(15)的边缘的密封元件(32)与所述板一体成型。
10.根据权利要求9所述的板堆，其特征在于，所述密封元件(32)通过深冲压形成。
11.根据权利要求9或10所述的板堆，其特征在于，所述密封元件(32)的高度大于所述板间距(18)的尺寸。
12.根据前述权利要求中任一项所述的板堆，其特征在于，板的尺寸和质量适合于所述交换气体冷却装置中的窗口(13)。
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