CN106169368B - 一种自动降温工业用超级电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动降温工业用超级电容器，包括外壳、盖板、芯子、端子、密封件；所述外壳为双层结构，外层套设于内层的外围，所述外层的顶部与所述内层的连接形成整体结构；在所述外层、内层之间中空的夹层；所述夹层中填装有水，在所述夹层上设置有进水口、出水口；在所述外壳的内部空腔的内壁上设置有弹性层，所述弹性层的端部与所述内部空腔的内壁连接，所述弹性层的中间部分向下凹陷，形成凹陷结构；在所述凹陷结构上设置有若干根顶杆；在所述外壳的外侧壁上设置有散热件安装凹槽，所述散热件安装凹槽内安装有散热件；在外壳的外底壁上设置有多个凹槽，所述凹槽呈蛇形状。本发明具有高效散热功效的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，尤其涉及一种自动降温工业用超级电容器。
背景技术
电容器长时间使用后，其内部温度升高，一方面会加速电容器的老化，另一方面可以导致电容器爆炸，因此，现有技术的电容器一般会设置防爆结构。通过拉断芯子与端子之间的导线，停止电容器工作，防止继续产热。但是，这种处理方式是以破坏电容器连接结构为代价实现的。
如专利申请201620241750.2公开的一种快速散热安全电容器，通过增加外壳的比表面积来加大外壳内外的热交换效率。但是，该技术方案只能在一定程度上起到的缓解热量集中的现象，若电容器内部产热量较大时，仅通过增加热交换面积不能满足热量的快速高效交换。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种具有高效换热功效的自动降温工业用超级电容器。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种自动降温工业用超级电容器，包括外壳以及电容元件，所述电容元件设置有在所述外壳内；
所述外壳为双层结构，包括内层以及外层；所述外层套设于所述内层的外围，所述外层的顶部与所述内层的连接形成整体结构；在所述外层、内层之间中空的夹层；所述夹层中填装有水，在所述夹层上设置有进水口、出水口；
在所述进水口处设置有供水罐，所述供水罐通过进水管与所述进水口连通；在所述夹层上设置有温感探头，在所述进液管上设置有进液阀，所述流体出口与出液管连通，在所述出液管上设置有出液阀；
在所述外层的外壁上设置有散热件安装凹槽，所述散热件安装凹槽内安装有散热件；所述散热件包括转轴、驱动器、转动件；所述转动件呈筒状结构，其套设在所述转轴的外围，所述转轴转动用以带动所述转动件转动；所述转轴的一端通过轴承与所述散热件安装凹槽的内壁连接，所述转轴另一端与所述驱动器的输出端连接，所述驱动器的固定端与所述散热件安装凹槽的内壁连接；
在所述内层的外底壁设置有多个第一凹陷结构、外层的外底壁设置有多个第二凹陷结构，所述第一凹陷结构与所述第二凹陷结构一一对应，相对应的第一凹陷结构的底部与第二凹陷结构的顶部连通；
在所述内层的内壁上设置有弹性层，所述弹性层的端部与所述内层的内壁连接，所述弹性层的中间部分向下凹陷，形成凹陷结构；在所述凹陷结构上设置有若干根顶杆；所述盖板上设置有与对应顶杆相对的出气孔，所述出气孔上盖合有密封盖。
优选地：所述进水口位靠近所述夹层的顶部，所述出水口靠近所述夹层的底部。
优选地：所述供水罐通过安装支架设置在所述进水口的上方；所述安装支架包括连接板、支撑板、立柱；所述连接板与所述外层的外壁焊接，所述支撑板通过若干根立柱支撑在所述连接板的上方；所述供水罐放置在所述支撑板上。
优选地：在所述支撑板的顶部设置有供水罐安装凹槽，所述供水罐的底部限位在所述供水罐安装凹槽中。
优选地：在所述连接板呈L形，其水平端的端部与所述外层的外壁焊接，其竖直端的端部向上延伸；在所述竖直端上设置有连接杆，所述连接杆的一端与所述竖直端连接，所述连接杆的另一端朝向所述外层的位置方向延伸且其端部连接有限位框；所述限位框的周边位于所述供水罐的外围；在所述限位框与所述支撑板之间设置有若干根加强杆。
优选地：所述弹性层的周边与所述内层的内壁密封连接；在所述弹性层上设置有供芯子的引线穿出的通孔，在所述通孔内套接有绝缘套。
优选地：所述顶杆为管状结构，其上下导通。
优选地：所述密封盖的一端与所述出气孔铰接，所述密封盖的另一端盖合在出气孔上。
优选地：所述转动件其外表面设置有若干片叶片；所述转动件的内周面与所述转轴的外周面焊接或者浇注一体成型或者过盈配合。
优选地：所述驱动器为伺服电机。
本发明的优点在于：(1)本发明可以把现有技术的控制器或者单片机设置在外层的外壁上或者是放置在其他地方如操控室中，通过温感探头感应流体温度，将流体温度信号发送至控制器或者单片机，当从电容器内部传导至夹层中的热量致使流体温度达到设置值后，控制器或者单片机驱动出液阀、进液阀开启，进行自动排液、换液的工作，实现自动热交换，及时将电容器的热量带走的技术效果。
(2)当电容器内部产生大量的高压气体时，高压气体冲击弹性层，使得凹陷结构向上突出，进而带动若干根顶杆向上运动，并通过出气孔将密封盖顶开，使得高压气体通过密封盖排出，实现及时排除电容器内部高压气体的技术效果。
(3)通过驱动器转动带动转轴转动，进而带动转动件转动，转动件转动，实现电容器周边的空气与远离电容器的空气对流，进行热交换，从而实现电容器热量随着空气交换而被带走的技术效果。
(4)第一凹陷结构、第二凹陷结构的设计，能提高比表面积，提高单位时间热交换量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中图1的局部放大示意图。
图3为本发明中基座的结构示意图。
图4本发明中基座在仰视状态下的结构示意图。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合实施例对其作进一步说明。
如图1所示，本发明包括外壳101、盖板111、芯子121、端子。外壳101 顶部开口，盖板111盖合在外壳101的开口区域上。芯子121安装在外壳101 的内部空腔中。端子设置在盖板111上，包括导电铜杆131以及注塑件141。导电铜杆131的底部穿过注塑件141，伸入至外壳的内部与芯子的引片相连。
具体的，芯子121可以如专利申请201620074497.6安全低成本型电容器通过定位套401定位芯子121，并在芯子121与外壳101之间填充绝缘介质，如专利申请201420134652.X中的耐热阻燃的绝缘胶或者蓖麻油。芯子121也可以如专利申请201320890799.7采用上下定位套的定位方式或者通过现有技术的芯子架定位。
外壳101为双层结构，包括内层1011以及外层1012。外层1012套设于内层1011的外围，外层1012的顶部与内层1011焊接形成整体结构。在外层1012、内层1011之间形成中空的夹层。在夹层的内壁上设置有温感探头151。夹层中填装有换热流体161，在夹层上还设置有流体进口、流体出口。
本发明的流体优选为水，流体进口流入的水为冷水，其温度为2～10℃。
在流体进口处连通有进液管171，进液管171上设置有进液阀181，流体出口与出液管191连通，在出液管191上设置有出液阀201。进液阀181、出液阀 201均为电子阀。
本发明可以把现有技术的控制器或者单片机设置在外层1012的外壁上或者是放置在其他地方如操控室中，通过温感探头151感应水温，将水温信号发送至控制器或者单片机，当从电容器内部传导至夹层中的热量致使水温达到设置值后，控制器或者单片机驱动出液阀201、进液阀181开启，进行自动排水、换水的工作，实现自动热交换，及时将电容器的热量带走的技术效果。温感探头151优选为北京昆仑中大传感器技术有限公司防水型温度传感器。
如图1所示，在内层1011的内壁上设置有弹性层211，弹性层211的端部与内层1011的内壁连接，弹性层211的中间部分向下凹陷，形成凹陷结构。在凹陷结构上设置有若干根顶杆221。盖板111上设置有与对应顶杆221相对的出气孔，出气孔上盖合有密封盖231。
当电容器内部产生大量的高压气体时，高压气体冲击弹性层211，使得凹陷结构向上突出，进而带动若干根顶杆221向上运动，并通过出气孔将密封盖231 顶开，使得高压气体通过密封盖231排出。实现及时排除电容器内部高压气体的技术效果。当高压气体大量排除后，通过闭合密封盖231，带动出顶杆221下压，进而带动向上突出的中间部分复原至凹陷状态。
如图1所示，在外层1012的外壁上设置有散热件安装凹槽241，散热件安装凹槽241内安装有散热件。散热件包括转轴2511、驱动器2512、转动件2513。转动件2513呈筒状结构，其套设在转轴2511的外围，转轴2511转动用以带动转动件2513转动。转轴2511的一端通过轴承2514与散热件安装凹槽241的第一内壁连接，转轴2511另一端与驱动器2512的输出端连接，驱动器2512的固定端与散热件安装凹槽241的第二内壁连接。
通过驱动器2512转动带动转轴2511转动，进而带动转动件2513转动，转动件2513转动，实现电容器周边的空气与远离电容器的空气对流，进行热交换，从而实现电容器热量随着空气交换而被带走的技术效果。
如图3所示，内层1011的外底壁设置有多个第一凹陷结构261、外层1012 的外底壁设置有多个第二凹陷结构271，第一凹陷结构261与第二凹陷结构271 一一对应，相对应的第一凹陷结构261的底部与第二凹陷结构271的顶部连通。
如图1、3所示，在外层1012的底部还设置有基座291，在基座291底部设置有升降支架301，升降支架301用以将外壳101抬起或落下。基座291的顶部与外层1012的底部连接，基座291的外底壁设置多个第三凹陷结构311，第三凹陷结构311与第二凹陷结构271一一对应，相应的第二凹陷结构271的底部与第三凹陷结构311的顶部连通。
通过升降支架301的支撑作用，实现基座291的顶部处于悬空状态，进而提高电容器底部的热交换效率。第一凹陷结构261、第二凹陷结构271、第三凹陷结构311的设计，能提高比表面积，提高单位时间热交换量。
如图2所示，在有些实施例中：流体进口靠近夹层的顶部，流体出口靠近夹层的底部。在流体进口处设置有供液罐321，在供液罐321的内壁上可以设置有液位传感器(图中未画出)。供液罐321通过进液管171与流体进口连通。供液罐321通过安装支架设置在流体进口的上方。安装支架包括连接板3311、支撑板3312、立柱3313。连接板3311与外层1012的外壁焊接，支撑板3312通过若干根立柱3313支撑在连接板3311的上方。供液罐321放置在支撑板3312 上。
通过上流入下流出的设置，进水时，不需要在进液管171上设置水泵，水可以根据重力自动从供液罐321流入至夹层中。通过设置供液罐321，将供水、换水装置与电容器一体化，便于操作。
如图2所示，在有些实施例中：在支撑板3312的顶部设置有供液罐安装凹槽(图中未画出)，供液罐321的底部限位在供液罐安装凹槽中。连接板3311 呈L形，其水平端的端部与外层1012的外壁焊接，其竖直端的端部向上延伸。在竖直端上设置有连接杆3314，连接杆3314的一端与竖直端焊接，连接杆3314 的另一端朝向外层1012的位置方向延伸且其端面焊接有限位框3315。限位框 3315的周边位于供液罐321的外围。在限位框3315与支撑板3312之间设置有若干根加强筋3316。
如图2所示，通过设置限位框3315、供液罐安装凹槽，限定供液罐321的位置，防止其晃动，通过设置加强筋3316，提高安装支架的承重能力。
在有些实施例中：弹性层211的周边与内层1011的内壁密封连接。在弹性层211上设置有供芯子121的引片穿出的通孔，在通孔内套接有绝缘套(图中未画出)，顶杆221为管状结构，其上下导通。
绝缘套的材质优选环氧树脂、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、氟类橡胶、硅类橡胶、丁基类橡胶中的一种，或者其他现有的弹性绝缘套。弹性层211优选为金属片，其与内层1011的内壁可以通过绝缘密封件(图中未画出)粘合。绝缘密封件的材质可以是环氧树脂、聚四氟乙烯，或者其他现有的绝缘套材料。弹性层211也可以直接与内层1011焊接，或者如专利申请201520638338.X的方式设置在内层1011的内壁上。
该结构具有以下有益效果：其一，绝缘套的设置，可以提高引片与弹性层 211之间的绝缘效果，另外减少引片与弹性层211的间隙，具有一定的密封性；其二，弹性绝缘套，使得绝缘套具有形变能力，不影响引片在绝缘套内的运动。
在有些实施例中：密封盖231的一端与出气孔铰接，密封盖231的另一端盖合在出气孔上。密封盖231的底部向下突出，且向下突出部分的横截面积大于顶杆221的横截面积。所述密封盖231的材质可以为具有一定形变能力的现有绝缘塑料制备，如PVC或PC；或者一定形变能力的现有技术的绝缘树脂或者橡胶制备。
在有些实施例中：转动件2513其外表面设置有若干片叶片(图中未画出)。转动件2513的内周面与转轴2511的外周面焊接或者浇注一体成型或者过盈配合：驱动器2512为伺服电机。
伺服电机优选由上述的控制器或者单片机驱动，当温感探头151测试夹层的水温达到设置值后，控制器或者单片机驱动伺服电机工作，带动叶片转动，从而实现自动散热的作用。
如图3所示，在有些实施例中：第一凹陷结构261、第二凹陷结构271、第三凹陷结构311均呈蛇形状。蛇形状的结构如S字型或者Z字型，能进一步提高比表面积，实现进一步提高散热的技术效果。
如图4所示，在有些实施例中：基座291的底部开设有矩形槽351，第三凹陷结构311位于矩形槽351中。升降支架301包括左支架3011、右支架3012，左支架3011、右支架3012均能收拢在矩形槽351中，左支架3011的一端通过左轴3413与矩形槽351的第一端铰接，其另一端为自由端。右支架3012的一端通过右轴3414与矩形槽351的第二端铰接，其另一端为另一端为自由端。在左支架3011的自由端、右支架3012的自由端均设置有第一磁块(图中未画出)，在矩形槽351中设置有与第一磁块对应的第二磁块(图中未画出)。
如图1、4所示，优选地，在矩形槽351的第一端、第二端出均设置有限位块361，所述限位块361用以限位左支架3011、右支架3012的转动幅度。
使用时，将左支架3011、右支架3012沿着各自的轴转出矩形槽351，由于在限位块361或者矩形槽351边缘的限位作用下，左支架3011、右支架3012最终形成八字支撑结构，将电容器的底部悬空，从而提高其底部的散热效果。使用后，将左支架3011、右支架3012沿着各自的轴转入，并通过第一磁块、第二磁块吸附在矩形槽351中。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自动降温工业用超级电容器，包括外壳以及电容元件，所述电容元件设置有在所述外壳内；
其特征在于：所述外壳为双层结构，包括内层以及外层；所述外层套设于所述内层的外围，所述外层的顶部与所述内层的连接形成整体结构；在所述外层、内层之间中空的夹层；所述夹层中填装有水，在所述夹层上设置有进水口、出水口；
在所述进水口处设置有供水罐，所述供水罐通过进水管与所述进水口连通；在所述夹层上设置有温感探头，在进液管上设置有进液阀，流体出口与出液管连通，在所述出液管上设置有出液阀；
在所述外层的外壁上设置有散热件安装凹槽，所述散热件安装凹槽内安装有散热件；所述散热件包括转轴、驱动器、转动件；所述转动件呈筒状结构，其套设在所述转轴的外围，所述转轴转动用以带动所述转动件转动；所述转轴的一端通过轴承与所述散热件安装凹槽的内壁连接，所述转轴另一端与所述驱动器的输出端连接，所述驱动器的固定端与所述散热件安装凹槽的内壁连接；
所述供水罐通过安装支架设置在所述进水口的上方；所述安装支架包括连接板、支撑板、立柱；所述连接板与所述外层的外壁焊接，所述支撑板通过若干根立柱支撑在所述连接板的上方；所述供水罐放置在所述支撑板上；
在所述内层的外底壁设置有多个第一凹陷结构、外层的外底壁设置有多个第二凹陷结构，所述第一凹陷结构与所述第二凹陷结构一一对应，相对应的第一凹陷结构的底部与第二凹陷结构的顶部连通；
在所述内层的内壁上设置有弹性层，所述弹性层的端部与所述内层的内壁连接，所述弹性层的中间部分向下凹陷，形成凹陷结构；在所述凹陷结构上设置有若干根顶杆；盖板上设置有与对应顶杆相对的出气孔，所述出气孔上盖合有密封盖；
所述弹性层的周边与所述内层的内壁密封连接；在所述弹性层上设置有供芯子的引线穿出的通孔，在所述通孔内套接有绝缘套。
2.根据权利要求1所述的一种自动降温工业用超级电容器，其特征在于：所述进水口位靠近所述夹层的顶部，所述出水口靠近所述夹层的底部。
3.根据权利要求1所述的一种自动降温工业用超级电容器，其特征在于：在所述支撑板的顶部设置有供水罐安装凹槽，所述供水罐的底部限位在所述供水罐安装凹槽中。
4.根据权利要求1所述的一种自动降温工业用超级电容器，其特征在于：在所述连接板呈L形，其水平端的端部与所述外层的外壁焊接，其竖直端的端部向上延伸；在所述竖直端上设置有连接杆，所述连接杆的一端与所述竖直端连接，所述连接杆的另一端朝向所述外层的位置方向延伸且其端部连接有限位框；所述限位框的周边位于所述供水罐的外围；在所述限位框与所述支撑板之间设置有若干根加强杆。
5.根据权利要求1所述的一种自动降温工业用超级电容器，其特征在于：所述顶杆为管状结构，其上下导通。
6.根据权利要求1所述的一种自动降温工业用超级电容器，其特征在于：所述密封盖的一端与所述出气孔铰接，所述密封盖的另一端盖合在出气孔上。
7.根据权利要求1所述的一种自动降温工业用超级电容器，其特征在于：所述转动件其外表面设置有若干片叶片；所述转动件的内周面与所述转轴的外周面焊接或者浇注一体成型或者过盈配合。
8.根据权利要求1所述的一种自动降温工业用超级电容器，其特征在于：所述驱动器为伺服电机。
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