CN109494595B - 一种室外用散热电气箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室外用散热电气箱，包括外壳、顶盖及电气柱，所述外壳外周壁的上部开设有进风口，所述外壳底壁的中心位置处开设有出风口，所述外壳内周壁上设有导风板；所述进风口远离所述电气柱的弧面与所述外壳内周壁的相交处具有一条切线，所述外壳内周壁在该相交处也具有一条切线，两条切线之间形成的夹角不大于30°。本发明采用圆筒状的外壳，利用进风口与出风口的结构，使得空气进入其内部是能够产生旋转下沉气流，进而将积聚在上部的热量带走完成降温，同时导风板的设置一方面扩展旋转气流的分布区域，另一方面使得气流在外壳的内部形成多股周向分布的旋转涡流，增加了气流的紊乱程度，大大提高了散热效果。

Description

一种室外用散热电气箱

技术领域

本发明涉及电器安装装置领域，具体涉及一种室外用散热电气箱。

背景技术

电气柜是电力系统中必不可少一部分，其用途非常广泛，对电器元件进行保护，电器元件在工作时势必会产生热量，由于电气柜是一个相对封闭的空间，这些热量会积聚在电气柜的顶部，因此现有的电气柜一般都会在上部开设有类似百叶的散热孔，以在散热的同时降低水、灰尘等进入，但是现有的这种散热结构虽然使得电气柜与外界空气相通，但是这种散热结构并不能很好的使得电气柜内部空气与外界空气进行热交换，其存在散热效率差的问题，在遇到大功率电器时，其很难满足。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种室外用散热电气箱，提高现有的电气柜内部空气与外界空气的热交换，增加散热效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种室外用散热电气箱，包括圆筒状的外壳、固定设置在所述外壳顶部的顶盖以及固定设置在所述外壳内部中心的电气柱，所述外壳外周壁的上部开设有若干个沿周向均匀分布的进风口，所述外壳底壁的中心位置处开设有出风口，所述外壳内周壁上固定设置有与所述进风口一一对应的导风板，所述进风口与导风板沿进风方向均呈弧形结构，所述进风口远离所述电气柱的一侧弧面与所述导风板靠近所述电气柱的一侧弧面相切，所述导风板对应的半径小于所述进风口对应的半径；所述进风口远离所述电气柱的一侧弧面与所述外壳内周壁的相交处具有一条切线，所述外壳内周壁在该相交处也具有一条切线，两条切线之间形成的夹角不大于30°。

优选地，所述进风口的长度与所述导风板的长度相同，所述导风板的上下两端分别与所述进风口的上下两端相齐平。

优选地，β的值为22°，所述进风口远离所述电气柱的一侧弧面的半径、所述导风板靠近所述电气柱的一侧弧面的半径以及所述外壳内壁的半径的比为6：3：5。

优选地，所述外壳外周壁上固定设置有与所述进风口一一对应的集风板，所述集风板呈弧形，所述集风板靠近所述外壳外周壁的一侧弧面与所述进风口远离所述电气柱的一侧弧面同轴线且对应的半径相同。

优选地，所述集风板的上下两端分别固定设置有一个遮板，两个所述遮板之间的间距不小于所述进风口的长度。

优选地，所述电气柱呈长方体状且位于所述出风口的正上方，所述电气柱通过若干个均匀分布的支撑柱固定设置在所述外壳的底壁上。

优选地，所述顶盖呈圆锥状，所述顶盖的底面半径大于所述外壳的外径。

优选地，所述外壳的外周壁上还开设有维修窗口，所述维修窗口上设置有能够拆卸的封板。

本发明的有益效果在于：本发明采用圆筒状的外壳，利用进风口与出风口的结构，使得空气进入其内部是能够产生旋转下沉气流，进而将积聚在上部的热量带走完成降温，同时导风板的设置一方面扩展了旋转气流的分布区域，使得气流充满在外壳内，避免了气流仅仅沿着外壳内周壁，进而使得产生的旋转下沉气流能够更多的接触外壳内的热量，另一方面使得气流在外壳的内部形成多股周向分布的旋转涡流，该涡流对应的旋转轴线与产生的旋转下沉气流的旋转轴线近似垂直，进而形成多股多方向气流，增加了气流的紊乱程度，进而使得外壳内外的气流更加充分的接触，大大提高了散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种室外用散热电气箱的结构示意图；

图2为图1的透视图；

图3为体去除顶盖后的立体图；

图4为图1中A-A向的剖视图；

图5为外壳内壁与进风口简化后的示意图(切线夹角示意图)；

图6为依据本发明其中一个进风口的气流模拟图一(俯视)；

图7为图6的气流模拟图的立体展示；

图8为图6中某个时刻的气流模拟图；

图9为对比例1的气流模拟图；

图10为图9的气流模拟图的俯视图；

图11为对比例2的气流模拟图；

图12为对比例3的气流模拟图；

图13为对比例4的气流模拟图。

附图标记说明：1-外壳、11-进风口、12-出风口、13-维修窗口、2-集风板、21-遮板、3-导风板、4-电气柱、41-支撑柱、5-顶盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种室外用散热电气箱，包括圆筒状的外壳1、固定设置在所述外壳1顶部的顶盖5以及固定设置在所述外壳1内部中心的电气柱4，顶盖5呈圆锥状，顶盖5的底面半径大于外壳1的外径，所述外壳1外周壁的上部开设有若干个沿周向均匀分布的进风口11，所述外壳1底壁的中心位置处开设有出风口12，所述外壳1内周壁上固定设置有与所述进风口11一一对应的导风板3，所述进风口11与导风板3沿进风方向均呈弧形结构，所述进风口11远离所述电气柱4的一侧弧面与所述导风板3靠近所述电气柱4的一侧弧面相切，所述导风板3对应的半径小于所述进风口11对应的半径；所述进风口11远离所述电气柱4的弧面与所述外壳1内周壁的相交处具有一条切线，所述外壳1内周壁在该相交处也具有一条切线；

如图5所示，圆形代表外壳1的内壁，圆弧代表进风口11远离电气柱4的弧面，两条虚线为上述形成的两个切线，两条切线形成的夹角为β，β不大于30°；进一步的，所述进风口11的长度(在本申请中进风口11的长度是指沿着外壳轴向上的长度)与所述导风板3的长度相同，所述导风板3的上下两端分别与所述进风口11的上下两端相齐平，以保证导风板3与进风口11的一致性，避免导风板3过大或者过小。

进一步的，所述外壳1外周壁上固定设置有与所述进风口11一一对应的集风板2，所述集风板2呈弧形，所述集风板2靠近所述外壳1外周壁的弧面与所述进风口11远离所述电气柱4的弧面同轴线且对应的半径相同；

如图4所示，可以看出集风板2、进风口11以及导风板3三者的位置关系，集风板2的设置使得进风口11具有喇叭状的气流通道，进而扩展了对外界气流的收集，同时周向布置的进风口11，形成360度的全方位覆盖，进而能够兼顾不同的风向，大大提高了对外界气流的导入；此外周向布置的具有弧形结构的导风板3在起到改变气流的同时，也降低气流从其进风口11溢流出去的问题，气流在进入后，在导风板3的作用下产生旋转下沉气流，而气流的旋转方向恰恰是顺着导风板3的，进而避免了大量的气流从其他进风口11处流出。

进一步的，所述集风板2的上下两端分别固定设置有一个遮板21，两个所述遮板21之间的间距不小于所述进风口11的长度。

进一步的，所述电气柱4呈长方体状且位于所述出风口12的正上方，所述电气柱4通过若干个均匀分布的支撑柱41固定设置在所述外壳1的底壁上。

进一步的，所述外壳1的外周壁上还开设有维修窗口13，所述维修窗口13上设置有能够拆卸的封板，例如采用螺栓连接。

实施例1：

根据本发明，我们对其中一个进风口通入气流进行了仿真模拟实验，模拟软件为Solidworks中的FloXpress(第一关定性流量分析工具)，β的值为22°，进风口远离电气柱的一侧弧面的半径、导风板靠近电气柱的一侧弧面的半径以及外壳内壁的半径的比为6：3：5。

在本实施例中，进风口的数量为8个，进风口的长度为60，宽度为3，外壳的长度为300，外壳内壁的半径为50，进风口远离电气柱的一侧弧面的内径为60，导风板靠近电气柱的一侧弧面的半径为30，导风板延伸至外壳内的长度为10，其中涉及到长度单位本申请不做限定，可以选用例如分米、米等单位，仿真参数如下：

流体

Air

入口容积流量1

环境压力1

结果

名称	Unit	数值
			最大速度	m/s	504.409

如图6至图8所示，可以看出进风口11通入气流时，其在导风板3的作用下产生旋转下沉气流(为方便叙述，在此将其称为主气流)，并在外壳1的上部产生螺旋范围更加充分的气流；参见附图6，可以看出气流基本充满了外壳1内；同时根据附图6至图8，可以看出在靠近外壳1的内周壁处，产生了多股周向分布的涡流(为方便叙述，在此将其称为分气流)，该涡流(分气流)对应的旋转轴线与产生的旋转下沉气流(主气流)的旋转轴线近似垂直，因此外界气流进入外壳1内后，在导风板3的作用下产生一股主气流和多股分气流，进而在外壳1内形成多股方向上的旋转气流，增加了气流的紊乱程度，使得积聚在外壳1上部的热气流与外界气流充分接触，大大提高了热交换效率；

对比例1：

另外，我们针对本发明还进行了对比实验，实验参数同实施例1，区别在于取消了导风板3，如图9和图10所示，可以看出外界气流在进入外壳后，其也能够产生旋转下沉气流，但是可以明显看出该旋转气流基本沿着外壳1的内周壁，在外壳1的中心处出现了真空区，相比于本发明，其气流的覆盖范围明显缩小；此外也可以明显看出，产生的旋转下沉气流并无其他分流，可以认为其仅仅产生了一股旋转下沉气流，无多方向上的多股气流产生，相比于本发明，其产生的气流明显单一，可见其在外壳1内外气流接触时的充分性不如本发明。

对比例2：

在实施例1的基础上，对β的值、进风口远离电气柱的一侧弧面的内径、导风板靠近电气柱的一侧弧面的半径以及外壳的内壁的半径进行修改，其中仅对进风口远离电气柱的一侧弧面的内径进行改变，缩小至45，如图11所示，可以看出在靠近外壳1的内周壁处，依然能够产生了多股周向分布的涡流，但是相比于实施例1，对照图6可看出，其涡流效果要差于实施例1。

对比例3：

在实施例1的基础上，对β的值、进风口远离电气柱的一侧弧面的半径、导风板靠近电气柱的一侧弧面的半径以及外壳的内壁的半径进行修改，其中仅对β的值进行改变，β增加到50°，如图12所示，可以看出在气流开始在外壳的中心形成旋转气流，在外壳内周壁附近的涡流几乎消失，同样效果要差于实施例1。

对比例4：

在实施例1的基础上，对β的值、进风口远离电气柱的一侧弧面的半径、导风板靠近电气柱的一侧弧面的半径以及外壳的内壁的半径进行修改，其中仅对导风板靠近电气柱的一侧弧面的半径进行改变，增大到65，如图13所示，在外壳内周壁附近的涡流也几乎消失，对照图6可看出，其涡流效果要差于实施例1。

使用时，电器元件安装在电气柱4上，电气柱4为空心机构，里面可进行走线，在安装时可通过维修窗口13进行，在实际制造中维修窗口13的数量可以进行扩展，然后将外壳1固定在需要安装的位置，例如野外，外壳1在安装时需要注意其底部需要悬空，即需要保证出风口12的顺利通风，此外外壳1悬空安装也能在一定程度上保护外壳1免受水流的侵蚀，在使用时需要注意顶盖5的底面半径需要遮盖住集风板2，以防止雨水落入进风口11。

本发明采用圆筒状的外壳，利用进风口与出风口的结构，使得空气进入其内部是能够产生旋转下沉气流，进而将积聚在上部的热量带走完成降温，同时导风板的设置一方面扩展了旋转气流的分布区域，使得气流充满在外壳内，避免了气流仅仅沿着外壳内周壁，进而使得产生的旋转下沉气流能够更多的接触外壳内的热量，另一方面使得气流在外壳的内部形成多股周向分布的旋转涡流，该涡流对应的旋转轴线与产生的旋转下沉气流的旋转轴线近似垂直，进而形成多股多方向气流，增加了气流的紊乱程度，进而使得外壳内外的气流更加充分的接触，大大提高了散热效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种室外用散热电气箱，包括圆筒状的外壳(1)、固定设置在所述外壳(1)顶部的顶盖(5)以及固定设置在所述外壳(1)内部中心的电气柱(4)，其特征在于，所述外壳(1)外周壁的上部开设有若干个沿周向均匀分布的进风口(11)，所述外壳(1)底壁的中心位置处开设有出风口(12)，所述外壳(1)内周壁上固定设置有与所述进风口(11)一一对应的导风板(3)，所述进风口(11)与导风板(3)沿进风方向均呈弧形结构，所述进风口(11)远离所述电气柱(4)的一侧弧面与所述导风板(3)靠近所述电气柱(4)的一侧弧面相切，所述导风板(3)对应的半径小于所述进风口(11)对应的半径；所述进风口(11)远离所述电气柱(4)的一侧弧面与所述外壳(1)内周壁的相交处具有一条切线，所述外壳(1)内周壁在该相交处也具有一条切线，两条切线之间形成的夹角为β，β不大于30°。

2.如权利要求1所述的一种室外用散热电气箱，其特征在于，所述进风口(11)的长度与所述导风板(3)的长度相同，所述导风板(3)的上下两端分别与所述进风口(11)的上下两端相齐平。

3.如权利要求2所述的一种室外用散热电气箱，其特征在于，β的值为22°，所述进风口(11)远离所述电气柱(4)的一侧弧面的半径、所述导风板(3)靠近所述电气柱(4)的一侧弧面的半径以及所述外壳(1)内壁的半径的比为6：3：5。

4.如权利要求2所述的一种室外用散热电气箱，其特征在于，所述外壳(1)外周壁上固定设置有与所述进风口(11)一一对应的集风板(2)，所述集风板(2)呈弧形，所述集风板(2)靠近所述外壳(1)外周壁的一侧弧面与所述进风口(11)远离所述电气柱(4)的一侧弧面同轴线且对应的半径相同。

5.如权利要求4所述的一种室外用散热电气箱，其特征在于，所述集风板(2)的上下两端分别固定设置有一个遮板(21)，两个所述遮板(21)之间的间距不小于所述进风口(11)的长度。

6.如权利要求1所述的一种室外用散热电气箱，其特征在于，所述电气柱(4)呈长方体状且位于所述出风口(12)的正上方，所述电气柱(4)通过若干个均匀分布的支撑柱(41)固定设置在所述外壳(1)的底壁上。

7.如权利要求1所述的一种室外用散热电气箱，其特征在于，所述顶盖(5)呈圆锥状，所述顶盖(5)的底面半径大于所述外壳(1)的外径。

8.如权利要求1所述的一种室外用散热电气箱，其特征在于，所述外壳(1)的外周壁上还开设有维修窗口(13)，所述维修窗口(13)上设置有能够拆卸的封板。

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