CN107863711B - 自驱动散热除尘变电箱 - Google Patents

Abstract

本发明的自驱动散热除尘变电箱，属于封闭式变电站领域，针对现有技术中能源额外消耗、外界露水入侵和清灰范围小的问题，提出以下方案：包括散热除尘装置；散热除尘装置包括动力机构、清洁机构和通风机构；动力机构包括气囊、螺纹杆和套接在气囊上的限位管，限位管固接在箱顶壁上，设于螺纹杆端面上的凸起与气囊端面固定，螺纹杆下方固设有供螺杆滑动的支撑板；通风机构包括螺旋桨风扇和转棒式百叶窗，螺旋桨风扇套接在螺纹杆上，表面涂有活性炭，转棒固接有转绳，转绳还与螺纹杆固接；清洁机构包括顶部锥形带齿的传动杆和固接于传动杆底部的清扫盘，螺纹杆上还套接有固接螺旋风机的带齿锥形管，传动杆顶部的齿和锥形管的齿两者啮合。

Description

自驱动散热除尘变电箱

技术领域

本发明属于封闭式变电站领域，具体涉及自驱动散热除尘变电箱。

背景技术

预装式箱式变电站是一种把高压开关设备配电变压器，低压开关设备，电能计量设备和无功补偿装置等按一定的接线方案组合在一个或几个箱体内的紧凑型成套配电装置。

中国专利CN105743000B提供了一种环保型预装式箱式变电站，包括高压室、变压器室和低压室，高压室分隔为通风散热仓和电力电气仓，所述电力电气仓中设置有六氟化硫开关设备，且通风散热仓设置有内部气流通道、外部气流通道和通风净化机构，通风净化机构包括密封外壳，所述密封外壳的内腔分为净气部和抽气部，净气部和抽气部相互连通，净气部连通外部气流通道，抽气部连通内部气流通道，内部气流通道处设置有活动门，净气部和抽气部之间设置有活性炭过滤器，既能够在进行散热时对外界大气中的固体颗粒物杂质进行过滤，又能在通风时对预装式箱式变电站内部的有害气体进行净化后排放到空气中。

上述方案解决了空气过滤问题，但是还存在以下问题：

1)通过风机来进行气流的吹动，而风机的驱动需要一定的能源，额外增加了变电站的能源消耗，增加成本；

2)变电站内部与外部连通，凌晨外界的露水凝结在变电站外表面，在重力的作用下，露水滑落到外部气流通道中，影响正常运行；

3)清理灰尘时采用的活性炭过滤器是安置在净气部和抽气部中间的，因此，上述方案中只能清理管道内的尘土，对于箱式变电站其他位置的灰尘无法做到清理，清理灰尘范围小。

发明内容

本发明的自驱动散热除尘变电箱，解决了现有技术中，风机需要额外消耗能源、外界露水入侵和清灰范围小的问题。

本发明的基础方案为：包括箱体，箱体包括箱顶壁、箱底壁、箱侧壁和散热除尘装置；所述散热除尘装置包括动力机构、清洁机构和通风机构；

动力机构包括气囊、螺纹杆和套接在气囊上的限位管，所述限位管固接在箱顶壁上，所述螺纹杆靠近气囊的端面设有凸起，所述凸起与气囊固接，所述螺纹杆下方固设有支撑板，所述螺纹杆能够在支撑板上活动；

通风机构包括螺旋桨风扇和百叶窗，所述螺旋桨风扇套接在螺纹杆上，所述螺旋桨风扇具有与螺纹杆外螺纹契合的内螺纹，所述螺旋桨风扇表面涂有活性炭，所述螺旋桨风扇安装在箱侧壁中，所述箱侧壁中开设有风扇槽，所述螺旋桨风扇安装在风扇槽内，所述螺旋桨风扇在所述风扇槽内可转动，所述百叶窗安装在箱侧壁上，所述百叶窗为转棒式百叶窗，转棒式百叶窗的转棒固接有转绳，所述转绳与螺纹杆固接；

所述清洁机构包括传动杆和固接于传动杆底部的清扫盘，所述传动杆的顶部为锥形，所述螺旋桨风扇径向固设有空心突出的锥形管，所述锥形管的内径大于螺纹杆的内径，锥形管与螺旋桨风扇的轴心在同一条线上并且锥形管朝向气囊设置，所述传动杆顶部锥面设有第一圆锥齿，锥形管的侧壁设有第二圆锥齿，第一圆锥齿与第二圆锥齿啮合。

本发明的基础原理为：动力机构是用来提供动力的，气囊用来感应温度变化的，温度上升则气囊膨胀，温度下降则气囊缩小，由于限位管套接在气囊上，因此气囊的膨胀缩小仅能够在限位管的轴向伸缩，即，温度上升，气囊的体积在增大，气囊的两端从限位管内向外扩展，温度下降，气囊的体积减小，气囊的两端从限位管外向内缩回；支撑板为螺纹杆提供支撑力，保证螺纹杆不会下降坠落，而气囊的端面与螺纹杆端面上的凸起固接，气囊的运动推动螺纹杆运动；

通风机构是用来通风的，螺旋桨风扇套接在螺纹杆上，螺旋桨风扇的内螺纹与螺纹杆的外螺纹相契合，当螺纹杆运动时，螺旋桨风扇没有进行位移，因此螺纹杆与螺旋桨风扇之间产生相对位移，由于螺纹杆的左右移动，所以螺旋桨风扇产生旋转，旋转的螺旋桨风扇带动气流旋转，完成散热的目的；

风扇的旋转具体过程为，当温度上升时，气囊由于热胀冷缩膨胀，膨胀的气囊在限位管的限制下，向两端分别延伸，从而带动与气囊两端固接的螺纹杆向外延伸，由于套接在螺纹杆上的螺旋桨风扇水平位置不动，所以螺纹杆与螺纹风扇之间产生相对移动，螺纹杆向外推动，螺旋桨风扇旋转，带动箱体内部气流与外部空气的流动，此时外界空气温度低，内部温度高，螺旋桨风扇达到散热的目的；当温度下降时，气囊缩小，在限位管的限制下，气囊的两端向中间收缩，带动螺纹杆向气囊中间方向移动，螺旋桨风扇水平位置不动，所以螺纹杆与螺旋桨风扇之间还是产生相对移动，螺旋桨风扇旋转，带动箱体内部气流与外部空气的流动，此时外界空气温度高，内部温度低，螺旋桨风扇的运动使得外界空气与内部空气进行交换，进而，使得配电箱内的温度保持一定稳定范围；

由于螺旋桨风扇表面涂抹有活性炭物质，因此螺旋桨风扇在旋转的过程中还能吸收外表面接触到的灰尘；

而百叶窗的转棒固接转绳，转绳的另一端固接螺纹杆，由于螺纹杆发生移动，转绳被拉长，带动转棒进行运动，而转棒控制百叶窗的叶面与竖直平面角度的大小，即螺纹杆相对初始位置伸出越长，转棒移动距离越远，百叶窗张开的角度越大，螺纹杆回到初始位置，转棒控制百叶窗的叶面处于竖直状态，百叶窗关闭，这样设置，一方面增加了风扇工作时，风扇与外界气流的接触面积，增强风扇的通风散热效果，另一方面使得外界的露水顺应百叶窗流下，避免进入变电箱内部，并且当百叶窗关闭时，百叶窗还能阻隔外界的灰尘进入到箱体内中；

清洁机构是用来清洁的，当螺旋桨风扇旋转时，与螺旋桨风扇同轴固接且朝向气囊的锥形管进行旋转，而传动杆顶部设有第一圆锥齿，锥形管的侧壁设有第二圆锥齿，第一圆锥齿与第二圆锥齿啮合，使得传动杆顶部与螺旋桨风扇同轴的锥形管两者达成圆锥齿轮传动，则螺旋桨风扇的竖直方向旋转带动传动杆进行水平方向的旋转，而传动杆底部固接有清扫盘，清扫盘旋转，一方面清理箱底壁的灰尘，另一方面使得箱底壁的灰尘重新扩送到空气中，扩散到空气中的灰尘，随着螺旋桨风扇带动的气流，逐步到达外界空气中，其间灰尘被螺旋桨风扇上的活性碳吸收，排出净化后的气体。

本发明的有益效果有：

1)本方案中，高温时，气囊推动螺纹杆移动，螺纹杆外移，从而使得螺旋桨风扇旋转，风扇带动气体加速流动，加快箱体内部和箱体外部的气体流动，提高了散热效率；

2)本方案中，低温时，气囊推动螺旋杆移动，螺旋杆内移，从而使得螺旋桨风扇反向旋转，带动箱体内部气流与外部空气的流动，此时外界空气温度高，内部温度低，螺旋桨风扇的运动使得外界常温空气与内部低温空气进行交换，进而，使得配电箱内的温度保持一定稳定范围；

3)本方案中，百叶窗能够使得外界的露珠随着倾斜的百叶窗叶片滑落，避免露水进入箱体内部，腐蚀破坏机体；百叶窗打开时还能扩大风扇吹动的范围，提高散热和补气的效率；百叶窗关闭时，不仅能防止露水进入，还能够进一步防止外界灰尘的入侵；

4)本方案中，清扫盘的转速和方向由风扇决定，风扇的转动能源和百叶窗打开的角度，均是由螺旋杆的位移决定的，而螺旋杆位移的大小和方向由气囊感受到的温差决定，因此本方案中实现了能源的自驱动，相比现有技术还需要外界能源驱动而言，本方案更加节能。

进一步，所述支撑板上有限位杆，所述限位杆位于螺纹杆两侧。

螺纹杆两侧的限位杆的作用是，保证螺纹杆直线移动，避免曲线移动，影响正常工作。

进一步，所述螺纹杆的直径小于限位管的内径。

使得螺纹杆能够进入到限位管内部，与气囊密切接触，相比气囊鼓起达到一定值后才能推动螺纹管而言，本方案螺纹杆感应气囊变化更加灵敏。

进一步，所述支撑板上开有凹槽，所述凹槽内设有打磨砂纸和压簧，所述压簧一端固接支撑板凹槽底部，另一端固接打磨砂纸。

螺纹杆与磨砂纸接触，螺纹相对磨砂纸进行移动，则磨砂纸完成对螺纹杆外圆周壁的打磨；压簧的作用则使得磨砂纸能够向下进行移动，即，螺纹杆生锈时，随着铁锈厚度的增大，螺纹杆的外径增大，螺纹杆经过磨砂纸时会推压磨砂纸，并进行位移，磨砂纸的打磨力道随着锈的厚度而增大。

进一步，所述清扫盘为圆形。

相比方形清扫盘在旋转清扫的时候，会有部分灰尘堆积在清扫完成后堆积在棱角处，本方案的圆形清扫盘无明显棱角，工作时旋转不会堆积灰尘。

进一步，所述百叶窗的叶片与箱体外界接触部分设有活性炭。

百叶窗上的活性炭的作用为，在打开通入外界空气的同时，过滤空气中的杂质，避免外界空气中的杂质造成污染。

附图说明

图1为本发明自驱动散热除尘变电器实施例的结构示意图；

图2为图1上的支撑板俯视图；

图3为图1中支撑板的结构示意图；

图4为图1中螺旋桨风扇安装示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：气囊1、限位管2、螺纹杆3、支撑板4、限位杆5、螺旋桨风扇6、百叶窗7、传动杆8、清扫盘9、锥形管10、磨砂纸11、凹槽12、压簧13。

如图1所示，本发明的自驱动散热除尘变电箱，包括箱体，箱体包括箱顶壁、箱底壁、箱侧壁和散热除尘装置；散热除尘装置包括动力机构、清洁机构和通风机构；

动力机构包括气囊1、套接在气囊1上的限位管2和螺纹杆3，限位管2固接在箱顶壁上，螺纹杆3的直径小于限位管2的内径，螺纹杆3靠近气囊1的端面设有凸起，凸起与气囊1端面固定；螺纹杆3下方固设有支撑板4，螺纹杆3能够在支撑板4上活动；如图2所示，支撑板4上有限位杆5，限位杆5位于螺纹杆3两侧；支撑板4上开有凹槽12，如图3所示，凹槽12内设有打磨砂纸11和压簧13，压簧13一端固接支撑板4凹槽12底部，另一端固接打磨砂纸11；

如图1所示，通风机构包括螺旋桨风扇6和百叶窗7，螺旋桨风扇6具有与螺纹杆外螺纹相契合的内螺纹，因此，螺旋桨风扇6能够套接在螺纹杆3上，且螺旋桨风扇6与螺纹杆3螺纹连接，并且螺旋桨风扇6水平位置不变，螺旋桨风扇6表面涂有活性炭，百叶窗7安装在侧壁上，百叶窗7为转棒式百叶窗7，转棒式百叶窗的转棒固接有转绳，转绳还与螺纹杆3固接；百叶窗7的叶片与箱体外界接触部分设有活性炭；如图4所示，为保证螺旋桨风扇6的水平位置不变，螺旋桨风扇6的安装过程如下，在箱侧壁需要安装螺旋桨风扇6的位置，开设有风扇槽，风扇槽内安装有螺旋桨风扇6，螺旋杆3通过螺旋桨风扇6且为螺旋桨风扇6提供支持力，箱侧壁限制了螺旋桨风扇6的位置，使得螺旋桨风扇6在水平方向始终只能在风扇槽中运动；

清洁机构包括传动杆8和固接于传动杆8底部的清扫盘9，传动杆8的顶部为锥形，螺旋桨风扇6径向固设有空心突出锥形管10，锥形管10的内径大于螺纹杆3的内径，锥形管10与螺旋桨风扇6的轴心在同一条线上并且锥形管10朝向气囊设置，传动杆8的顶部设有第一圆锥齿，锥形管10的侧壁设有第二圆锥齿，第一圆锥齿与第二圆锥齿啮合；清扫盘为圆形，圆形的清扫盘无明显棱角，工作时旋转不会堆积灰尘。

动力机构是用来提供动力的，气囊1是用来感应温度变化的，温度上升则气囊1膨胀，温度下降则气囊1缩小，由于限位管2套接在气囊1上，因此气囊1的膨胀缩小仅能够在限位管2的轴向伸缩，即温度上升时，气囊1的体积在增大，气囊1的两端从限位管2内向外扩展，温度下降时，气囊1的体积减小，气囊1的两端从限位管2外向内缩回；支撑板4是用来支撑螺纹杆3的，保证螺纹杆3不会下降坠落；设立在螺纹杆3两侧的限位杆5的作用是，保证螺纹杆3直线移动，避免螺纹杆3曲线移动，影响正常工作；

螺纹杆3的端面上的凸起与气囊1的端面固接，使得气囊1的运动推动螺纹杆3运动；

当螺纹杆3的直径大于限位管的内径时，气囊1推动螺纹杆3的具体过程为，当气囊1没有膨胀或收缩时，与螺纹管3端面上的凸起固接的气囊1在限位管2的约束下呈纺锤状，随着气囊1受热膨胀时，气囊1逐渐膨胀占满限位管2的内部空间，若气囊1未占满限位管2的空间，气囊1无法为螺纹杆3提供推力，则此时的螺纹杆3不动，若气囊占满限位2的空间后继续膨胀，则气囊1在占满空间后为螺纹杆3提供推力，此时螺纹杆3被向外推出；随着气囊1受冷收缩，气囊1的体积逐渐减小，若气囊1收缩前已经在限位管2的外部，则气囊1收缩能够通过螺纹杆3端面的凸起带动螺纹杆3向内移动，若气囊1收缩前在限位杆2的内部，则气囊1体积收缩，由于螺纹杆3的直径大于限位管2，所以螺纹杆3无法进入到限位管2内部，因此螺纹杆3的端面到达与限位管2贴合处无法向内缩进，之后螺纹杆3位置不动；综上所述，当螺纹杆3的直径大于限位管2的内径，限位管2内的气囊1存在无法推动螺纹杆3的情况；

当螺纹杆3的直径小于限位管2的内径时，螺纹杆3能够进入到限位管2内部，即气囊1在限位管2内部时，气囊1通过螺纹杆3端面的凸起带动螺纹杆3进入到限位管内部，气囊1受热膨胀，推动螺纹杆3向外移动，气囊1收缩，推动螺纹杆3向内移动；

因此，本方案中，优选螺纹杆3的直径小于限位管2的内径，保证螺纹杆3能够进入到限位管2内部，与气囊1密切接触，相比螺纹杆3被限位管2阻拦，气囊1鼓起达到一定值后才能推动螺纹管而言，本优选项具有螺纹杆3感应气囊1变化更加灵敏的优点；

螺纹杆3与磨砂纸11接触，螺纹相对磨砂纸11进行移动，则磨砂纸11完成对螺纹杆3外圆周壁的打磨；压簧13的作用则使得磨砂纸11能够向下进行移动，即，螺纹杆3生锈时，随着铁锈厚度的增大，螺纹杆3的外径增大，螺纹杆3经过磨砂纸11时会推压磨砂纸11，并进行位移，磨砂纸11的打磨力道随着锈的厚度而增大；

通风机构是用来通风的，螺旋桨风扇6套接在螺纹杆3上，螺旋桨风扇6的内螺纹与螺纹杆3的外螺纹相契合，当螺纹杆3运动时，螺旋桨风扇6没有进行位移，因此螺纹杆3与螺旋桨风扇6之间产生相对位移，由于螺纹杆3的左右移动，所以螺旋桨风扇6产生旋转，旋转的螺旋桨风扇6带动气流旋转，达到散热的目的；

风扇的旋转具体过程为，当温度上升时，气囊1由于热胀冷缩膨胀，膨胀的气囊1在限位管2的限制下，向两端分别延伸，从而带动与气囊1两端固接的螺纹杆3向外延伸，由于套接在螺纹杆3上的螺旋桨风扇6水平位置不动，所以螺纹杆3与螺纹风扇之间产生相对移动，螺纹杆3向外推动，螺旋桨风扇6旋转，带动箱体内部气流与外部空气的流动，此时外界空气温度低，内部温度高，螺旋桨风扇6达到散热的目的，由于内部空气的温度升高，内部气体膨胀体积增大，如果不通风，则内部的气体压强增大，因此螺旋桨风扇6还有散气的作用；当温度下降时，气囊1缩小，在限位管2的限制下，气囊1的两端向中间收缩，带动螺纹杆3向气囊1中间方向移动，螺旋桨风扇6水平位置不动，所以螺纹杆3与螺旋桨风扇6之间还是产生相对移动，螺旋桨风扇6旋转，带动箱体内部气流与外部空气的流动，此时外界空气温度高，内部温度低，螺旋桨风扇6的运动使得外界空气与内部空气进行过度，进而，使得配电箱内的温度保持一定稳定范围；

由于螺旋桨风扇6表面涂抹有活性炭物质，因此螺旋桨风扇6在旋转的过程中还能吸收外表面接触到的灰尘；

而百叶窗7的转棒固接转绳，转绳的另一端固接螺纹杆3，由于螺纹杆3发生移动，转绳组件被拉长，带动转棒进行运动，而转棒控制百叶窗7的叶面与竖直平面的角度，即螺纹杆3相对初始位置伸出越长，转棒移动距离越远，百叶窗7张开的角度越大，螺纹杆3回到初始位置，转棒控制百叶窗7的叶面处于竖直状态，百叶窗7关闭，这样设置，一方面增加了风扇工作时，风扇与外界气流的接触面积，增强风扇的通风散热效果，另一方面使得外界的露水顺应百叶窗7流下，避免进入变电箱内部，并且当百叶窗7关闭时，百叶窗7还能阻隔外界的灰尘进入到箱体内中；百叶窗7上的活性炭的作用为，在打开通入外界空气的同时，过滤空气中的杂质，避免外界空气中的杂质造成污染；

清洁机构是用来清洁的，当螺旋桨风扇6旋转时，与螺旋桨风扇6固接的锥形管10进行旋转，而传动杆8顶部与螺旋桨风扇6同轴的锥形管10两者达成直角圆锥齿轮传动，则螺旋桨风扇6的竖直方向旋转带动传动杆8进行水平方向的旋转，而传动杆8底部固接有清扫盘9，清扫盘9旋转，一方面清理箱底壁的灰尘，另一方面使得箱底壁的灰尘重新扩送到空气中，扩散到空气中的灰尘，随着螺旋桨风扇6带动的气流，逐步到达外界空气中，其间灰尘被螺旋桨风扇6上的活性碳吸收，排出净化后的气体。

以上的仅是本发明的优选实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.自驱动散热除尘变电箱，其特征在于：包括箱体，箱体包括箱顶壁、箱底壁、箱侧壁和散热除尘装置；所述散热除尘装置包括动力机构、清洁机构和通风机构；

动力机构包括气囊、螺纹杆和套接在气囊上的限位管，所述限位管固接在箱顶壁上，所述螺纹杆靠近气囊的端面设有凸起，所述凸起与气囊固接，所述螺纹杆下方固设有支撑板，所述螺纹杆能够在支撑板上活动；

通风机构包括螺旋桨风扇和百叶窗，所述螺旋桨风扇套接在螺纹杆上，所述螺旋桨风扇具有与螺纹杆外螺纹契合的内螺纹，所述螺旋桨风扇表面涂有活性炭，所述螺旋桨风扇安装在箱侧壁中，所述箱侧壁中开设有风扇槽，所述螺旋桨风扇安装在风扇槽内，所述螺旋桨风扇在所述风扇槽内可转动，所述百叶窗安装在箱侧壁上，所述百叶窗为转棒式百叶窗，转棒式百叶窗的转棒固接有转绳，所述转绳与螺纹杆固接；

所述清洁机构包括传动杆和固接于传动杆底部的清扫盘，所述传动杆的顶部为锥形，所述螺旋桨风扇径向固设有空心突出的锥形管，所述锥形管的内径大于螺纹杆的内径，锥形管与螺旋桨风扇的轴心在同一条线上并且锥形管朝向气囊设置，所述传动杆顶部锥面设有第一圆锥齿，锥形管的侧壁设有第二圆锥齿，第一圆锥齿与第二圆锥齿啮合。

2.根据权利要求1所述的自驱动散热除尘变电箱，其特征在于：所述支撑板上有限位杆，所述限位杆位于螺纹杆两侧。

3.根据权利要求1所述的自驱动散热除尘变电箱，其特征在于：所述螺纹杆的直径小于限位管的内径。

4.根据权利要求1所述的自驱动散热除尘变电箱，其特征在于：所述支撑板上开有凹槽，所述凹槽内设有打磨砂纸和压簧，所述压簧一端固接支撑板凹槽底部，所述压簧的另一端固接打磨砂纸。

5.根据权利要求1所述的自驱动散热除尘变电箱，其特征在于：所述清扫盘为圆形。

6.根据权利要求1所述的自驱动散热除尘变电箱，其特征在于：所述百叶窗的叶片与箱体外界接触部分设有活性炭。