CN109287099A - 一种相变冷却式负载箱 - Google Patents

Abstract

本发明的一种相变冷却式负载箱，包括容器、电阻单元和冷凝器，电阻单元容纳在容器内，容器内灌装有相变液态介质，电阻单元浸在相变液态介质中，且电阻单元与相变液态介质之间绝缘，冷凝器与容器连通。与现有技术相比，本发明的相变冷却式负载箱，电阻单元浸在相变液态介质中，使用过程中，相变液态介质吸收电阻单元的热量而转换成气态介质，气态介质流至冷凝器冷却液化，再回流至容器内，相变液态介质从液体‑气态‑液态的过程自动循环，无需使用传统的水泵，因此耗能低，电阻单元直接浸在相变液态介质，吸热快，能够满足高散热需求。

Description

一种相变冷却式负载箱

技术领域

本发明涉及负载技术领域，具体涉及一种相变冷却式负载箱。

背景技术

随着科技的发展，电力电子设备集成度越高，对元器件的尺寸要求越来越高，电阻器作为电气设备中重要的元件，其性能、尺寸、功率对电气电子设备稳定性有很大的影响。目前集成多个电阻器的大体积的负载箱，在各个领域广泛使用。

以冷却方式划分，目前市场上负载箱主要包括盐水缸负载箱、干式风冷负载箱和水冷负载箱。盐水缸负载箱是最传统的负载箱，具有制作成本低的优点，但是其体积庞大、笨重，使用过程中需要持续加水，使用很不方便。而且使用过程中其正负极板极易被腐蚀，需要三个月更换一次极板，维护使用成本极高。

干式风冷负载箱具有使用吊装方便、使用简单、维护成本低的优点。但是其体积大、噪音高，辅助电源需求大，出风口温升高，其维护周期长，使用寿命短。传统的干式负载吊装在空中，主要是依靠与地面之间的距离来提高电压等级，随着负载箱测试电压越来越高，干式负载箱的体积也越来越大，功率密度越来越小，极大的限制了干式风冷负载箱的发展。

水冷负载箱的管道布局在负载的周围，负载产生的热量传递到管道内，管道内流动的水把热量带走。这种负载整体部件多，制造成本高。需要水泵驱动水循环，耗能大，甚至存在漏水短路的风险。

随着电阻高功率大阻值的发展趋势，散热降温的要求也越来越高，以上几种负载箱无法满足要求。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种耗能低，能够满足高散热需求的相变冷却式负载箱。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种相变冷却式负载箱，包括容器、电阻单元和冷凝器，电阻单元容纳在容器内，容器内灌装有相变液态介质，电阻单元浸在相变液态介质中，且电阻单元与相变液态介质之间绝缘，冷凝器与容器连通；相变液态介质吸收电阻单元的热量而转换成气态介质，气态介质流至冷凝器冷却液化，再回流至容器内。

其中，相变液态介质为绝缘介质，从而实现电阻单元与相变液态介质之间绝缘。

其中，相变液态介质为变压器油或氟利昂或四氟化碳或六氟化硫。

其中，电阻单元包括多条相互串并联的电阻片，电阻片直接与相变液态介质接触。

其中，容器固定有两个接线端子，接线端子与容器之间绝缘，电阻单元的输入端和输出端分别电连接不同的接线端子。

其中，冷凝器与容器连通是这样实现的：设有上升管道和回流管道，冷凝器位于容器的上方，上升管道下端口与筒体的上部连通，上端口与冷凝器的进口连通；回流管道上端口与冷凝器出口连通，下端口与筒体下部连通。

其中，冷凝器包括两个法兰连接件和多条并列分布冷凝管，冷凝管的两端部分别通过法兰连接件来连通上升管道和回流管道。

其中，还包括朝向冷凝器吹风的风机。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明的相变冷却式负载箱，电阻单元浸在相变液态介质中，使用过程中，相变液态介质吸收电阻单元的热量而转换成气态介质，气态介质流至冷凝器冷却液化，再回流至容器内，相变液态介质从液体-气态-液态的过程自动循环，无需使用传统的水泵，因此耗能低，电阻单元直接浸在相变液态介质，吸热快，能够满足高散热需求。

附图说明

图1为实施例中的一种相变冷却式负载箱的立体图。

图2为实施例中的一种相变冷却式负载箱的截面图。

附图标记：

容器1、外筒体11、上端盖12、接线端子13；

电阻单元2、电阻片21；

冷凝器3、法兰连接件31、冷凝管32；

上升管道4；

回流管道5；

风机6。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的一种相变冷却式负载箱，如图1和图2所示，包括圆筒状的容器1和容纳在容器1内的电阻单元2，电阻单元2包括多条相互串并联的金属电阻片21。容器1包括外筒体11和上端盖12，上端盖12是一块绝缘板，绝缘板固定有两个接线端子13，接线端子13从容器1内穿到容器1外，电阻单元2的输入端和输出端分别电连接这两个接线端子13的内端。

该负载箱还包括冷凝器3、上升管道4和回流管道5，冷凝器3位于容器1的上方。冷凝器3包括两个法兰连接件31和多条并列分布冷凝管32，冷凝管32的两端部分别固定连通左右两个法兰连接件31。上升管道4的下端口与筒体的上部连通，上升管道4的上端口与右边的法兰连接件31连通并固定；回流管道5的上端口与左边的法兰连接件31连通并固定，回流管道5的下端口与筒体下部连通。容器1内灌装有相变液态介质，电阻片21直接浸在相变液态介质中。相变液态介质为绝缘介质，从而实现电阻片21与相变液态介质之间绝缘。既绝缘又符合相变要求的液体介质有变压器油、氟利昂、四氟化碳、六氟化硫等等这些现有的无机绝缘材料。实际中如果相变液态介质是非绝缘的，就要选择那些与外界绝缘的电阻器，这种电阻器成本高，散热效果不好，而且导电短路的风险高。所以优选绝缘的相变液态介质，可以直接使用金属电阻片21，降低电阻材料成本，减小负载箱整体体积。

使用过程中，电阻片21工作会产生大量的热量，电阻单元2直接浸在相变液态介质中，相变液态介质吸收电阻单元2的热量而转换成气态介质，气态介质从上升管道4流向上蒸发至冷凝器3冷却液化，液化后的介质依靠重力从回流通道向下回流至容器1内，依此循环。为了让液化后的介质顺利回流，冷凝器3可左低右高地稍微倾斜布置。相变液态介质吸热快，能够满足大功率发热电阻片21的高散热需求。相变液态介质从液体-气态-液态的过程自动循环，无需使用传统的水泵，因此耗能低。这个冷却循环系统密闭，冷却介质不会被污染，性能比较稳定。为加快气态介质的液化速度，在容器1与冷凝器3之间设有小型轴流散热风机6，风机6朝向冷凝器3的表面吹风，风机6固定连接上升管道4和回流管道5。本实施例中仅有风机6需要辅助电源，负荷在10KW以下，相比于传统干式负载60KW以上的电力负荷需求，明显降低了辅助电源功耗，风机6的噪音控制在70dB以下，相比以往的负载箱，噪音大大减小。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种相变冷却式负载箱，其特征是：包括容器、电阻单元和冷凝器，电阻单元容纳在容器内，容器内灌装有相变液态介质，电阻单元浸在相变液态介质中，且电阻单元与相变液态介质之间绝缘，冷凝器与容器连通；相变液态介质吸收电阻单元的热量而转换成气态介质，气态介质流至冷凝器冷却液化，再回流至容器内。

2.根据权利要求1所述的一种相变冷却式负载箱，其特征是：相变液态介质为绝缘介质，从而实现电阻单元与相变液态介质之间绝缘。

3.根据权利要求2所述的一种相变冷却式负载箱，其特征是：相变液态介质为变压器油或氟利昂或四氟化碳或六氟化硫。

4.根据权利要求2所述的一种相变冷却式负载箱，其特征是：电阻单元包括多条相互串并联的电阻片，电阻片直接与相变液态介质接触。

5.根据权利要求1所述的一种相变冷却式负载箱，其特征是：容器固定有两个接线端子，接线端子与容器之间绝缘，电阻单元的输入端和输出端分别电连接不同的接线端子。

6.根据权利要求1所述的一种相变冷却式负载箱，其特征是：冷凝器与容器连通是这样实现的：设有上升管道和回流管道，冷凝器位于容器的上方，上升管道下端口与筒体的上部连通，上端口与冷凝器的进口连通；回流管道上端口与冷凝器出口连通，下端口与筒体下部连通。

7.根据权利要求6所述的一种相变冷却式负载箱，其特征是：冷凝器包括两个法兰连接件和多条并列分布冷凝管，冷凝管的两端部分别通过法兰连接件来连通上升管道和回流管道。

8.根据权利要求1所述的一种相变冷却式负载箱，其特征是：还包括朝向冷凝器吹风的风机。