CN110504627B - 一种带改进防风结构的户外配电柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带改进防风结构的户外配电柜，包括：配电柜本体，配电柜本体的顶部一侧转动安装有风向指示器、风力发电机，配电柜本体的底部设有埋深到建筑基体或土层表面之下的配电柜基座，配电柜基座的中心固定有驱动电机，配电柜基座通过驱动电机转动连接有旋转架，配电柜本体的背部设有与旋转架垂直连接的紧固架，紧固架的顶部外侧和中部外侧分别通过铰链连接有悬臂设置的风翼，风翼的上部设为平面，风翼的下表面设为沿配电柜本体长度方向设置的弧面，风翼的内腔填充有阻尼体；以减小风阻的方式实现防风效果，在风中空气向下压配电柜同时抑制风振灾害，而且能够有效减轻配电柜本体受风面的压力。

Description

一种带改进防风结构的户外配电柜

技术领域

本发明涉及配电柜技术领域，特别涉及一种带改进防风结构的户外配电柜。

背景技术

配电柜是配电系统中的末级设备，通常被安装在远离供电中心的户外，配电柜内集成了很多电子元件，很多配电柜都是在户外使用的。沿海地区在夏季经常发生台风，台风的风力十分大，这样在户外使用的配电柜在遭遇台风天气时，由于台风的风力比较大，会影响配电柜的安装稳定性，妨碍其正常工作，甚至会出现安全事故，造成安全隐患。

中国专利CN201721181443.0公开了一种防风配电柜，柜体内部设有安装板，柜体中心部位设有贯穿上下的通孔，柜体底部通过支撑块与底座固定连接，底座通过螺栓固定安装于地面之上，底座中心部位设有安装槽，安装槽内部安装有推力球轴承，推力球轴承顶部固定安装有支撑杆，支撑杆穿过通孔与连接片固定连接，连接片两端设有叶片。本实用新型通过对传统的配电柜进行改造，增加了防风的结构，将风能转换成旋转部件自身的动能，降低吹向柜体的风力，进而防止将柜体吹倒，避免不必要的设备损坏。中国专利CN201620010421.7公开了一种防风型配电柜，包括柜体，柜体上端设置有太阳能电池板及风力传感器，柜体内后壁上端设置有蓄电池；蓄电池下方设置有控制器；柜体内后壁下端设置有防风散热口，防风散热口包括多个散热孔，散热孔上均铰接有挡雨板，挡雨板两侧均连接有弹簧，弹簧另一端与柜体相连，防风散热口内侧上下端均设置有横板，横板之间设置有电磁线圈；柜体前端设置有柜门，柜门上端设置有感应片，柜体前壁设置有与感应片匹配的距离传感器。

然而，现有技术中对于配电柜依然存在下述不足：（1）由于配电柜往往不是圆柱形或正方体形，各个方向截面上的投影面积不同，则在大风天气中受风面积及受力面积不同，无法自动调节配电柜到受风面最小的部分，或控制部分过于复杂影响实际使用的可靠性；（2）配电柜通常采用结构件加固的方式，然而，由于配电柜安装方式的局限性，在受风时会对底部安装区域产生一个力矩，降低配电柜结构的稳定性；（3）配电柜通常采用钣金件作为壳体，根据振动学原理，在大风天气中易产生风振，从而降低配电柜整体结构的稳定性；（4）通过风能转化一部分为动能的方式则配电柜本身存在动能，同样不稳定，不如依靠可变负载将其消耗掉更为稳妥。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种带改进防风结构的户外配电柜，以减小风阻的方式实现防风效果，在风中空气向下压配电柜同时抑制风振灾害，而且能够有效减轻配电柜本体受风面的压力，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种带改进防风结构的户外配电柜，技术方案如下：

配电柜本体，所述配电柜本体的顶部一侧转动安装有风向指示器、风力发电机，所述配电柜本体的底部设有埋深到建筑基体或土层表面之下的配电柜基座，所述配电柜基座的中心固定有驱动电机，配电柜基座通过驱动电机转动连接有旋转架，旋转架的四周与配电柜本体的下部内壁固定连接，所述配电柜本体的背部设有与旋转架垂直连接的紧固架，所述紧固架的顶部外侧和中部外侧分别通过铰链连接有悬臂设置的风翼，所述风翼的上方设有安装在紧固架上的动作电磁铁，所述风翼的上部设为平面，风翼的下表面设为沿配电柜本体长度方向设置的弧面，所述风翼的内腔填充有阻尼体，所述风翼的上表面设有连接件，连接件的顶端设有与动作电磁铁配合的动作衔铁；

所述风向指示器的底部安装有电控盒，所述电控盒包括两层分体式中心转柱及箭头状输入端子、圆盘状输出端子，圆盘状输出端子包含绝缘区域、正向电位区域、负向电位区域，所述输入端子与中心转柱的上部固定连接，所述输出端子与中心转柱的下部固定连接，中心转柱的上部连接到风向指示器，中心转柱的下部连接到旋转架，所述输入端子和输出端子之间紧密贴合且导电，圆盘状输出端子通过电路与驱动电机连接，所述风力发电机的一侧设有安装在配电柜本体内壁的调节盒，所述调节盒内置滑动变阻器，所述滑动变阻器的一侧固定有水平电磁铁，滑动变阻器的滑片上固定有水平衔铁，所述水平电磁铁与水平衔铁之间连接有压缩弹簧，所述水平电磁铁、动作电磁铁与风力发电机之间分别通过电路连接；

所述配电柜本体的侧壁中部安装有同时具备电动和发电功能的双向风机，所述双向风机为螺旋桨状叶片、转子、定子结构，所述双向风机通过电路与调节盒内的滑动变阻器连接，双向风机输出电流时把滑动变阻器作为负载，所述配电柜本体的另一侧上部开设有通风孔。

优选的是，所述配电柜本体的一侧安装有急停旋钮，所述配电柜本体的另一侧设有转换开关，所述配电柜本体的前部通过铰链转动安装有一组匹配的配电柜柜门，其中一扇所述配电柜柜门的上部设有由LED灯组成的指示区域，所述配电柜柜门的中部安装有一组匹配的防盗锁。

优选的是，所述风向指示器包括下部的转杆和上部的风向标，风向标通过转杆在配电柜本体的顶部绕转杆的轴线旋转，转杆与配电柜本体的顶部之间通过双不锈钢防水轴承安装，所述风向标的风标和尾翼均采用工程塑料制作。

优选的是，所述风力发电机包括电磁部及通过轴体连接的驱动部，驱动部的上端和下端对称分布有若干组撑片，驱动部上端的撑片顶部和驱动部下端的撑片顶部之间转动连接有活动杆，所述活动杆上固定有沿纵向螺旋分布的螺旋片，所述螺旋片的轴线与活动杆的轴线重合。

优选的是，所述旋转架与紧固架之间倾斜设置加强筋，所述加强筋的倾斜角度在30-60度之间，所述旋转架和紧固架分别为易于成型制造的框架式角钢焊接结构，具体采用较高刚性的等边角钢。

优选的是，所述风翼为倒机翼形，所述风翼下表面弧面中心高度为风翼长度的0.05倍到0.2倍之间，所述风翼内设有横向骨架和纵向骨架。

优选的是，所述阻尼体在风翼的内腔填充，所述阻尼体为立方体形、球形或不规则形，所述阻尼体采用橡胶制造，所述阻尼体的中心包括配重块。

优选的是，所述风翼的下表面连接有复位弹簧，所述复位弹簧的底端连接到紧固架上且位于风翼的下侧。

优选的是，所述双向风机的叶片直径为配电柜本体侧面宽度的0.5-0.8倍。

本发明至少包括以下有益效果：

1、风向指示器上的风向标受到风力作用，对空气流动产生的较大阻力的一端便会顺风转动，旋转过程中，根据设计的驱动方式驱动旋转架及与旋转架连接的配电柜本体旋转，当风向发生变化的时候，使配电柜本体的窄边一面始终迎着风向，受风面最小，配电柜本体受到风灾害最小，以减小风阻的方式实现防风效果。

2、由于风翼的几何形状设计，风翼的下表面空气压力低于风翼的上表面压力，即形成空气向下压风翼的效果，实现配电柜本体更加稳定的效果，风翼的内腔填充阻尼体，根据现有技术中的振动学原理，能够起到很好的减轻、压制风振的效果，提高配电柜本体的稳定性。

3、双向风机在平时使用过程中一般用于通风散热，遇到大风气象，用作发电机，风力发电机调节双向风机的负载，在一定范围内负载越高，双向风机发电时的功率越大，消耗的能量越多，能够有效减轻配电柜本体受风面的压力。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的右侧结构示意图；

图2为本发明的左侧结构示意图；

图3为风翼工作的原理示意图；

图4为电控盒和调节盒的结构示意图；

图5为风力发电机的结构示意图。

图中：1、配电柜本体；2、风向指示器；3、风力发电机；4、配电柜基座；5、驱动电机；6、旋转架；7、紧固架；8、风翼；9、动作电磁铁；10、阻尼体；11、连接件；12、动作衔铁；13、电控盒；14、中心转柱；15、输入端子；16、输出端子；17、调节盒；18、滑动变阻器；19、水平电磁铁；20、水平衔铁；21、压缩弹簧；22、双向风机；23、通风孔；24、急停旋钮；25、配电柜柜门；26、防盗锁；27、转杆；28、风向标；29、电磁部；30、驱动部；31、撑片；32、活动杆；33、螺旋片；34、加强筋；35、复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

根据图1-5所示，本发明提供了一种带改进防风结构的户外配电柜，技术方案如下：

配电柜本体1，配电柜本体1与现有技术中的配电柜几乎相同，配电柜本体1的一侧安装有急停旋钮24，配电柜本体1的另一侧设有转换开关，配电柜本体1的前部通过铰链转动安装有一组匹配的配电柜柜门25，其中一扇配电柜柜门25的上部设有由LED灯组成的指示区域，配电柜柜门25的中部安装有一组匹配的防盗锁26，或者在现有技术中其他类型的配电柜进行改造，均可实现预定的技术效果，配电柜本体1的顶部一侧转动安装有风向指示器2、风力发电机3，风向指示器2用于确定风向并进行指示，由于设计过程欲实现自动化，风向指示器2要与本方案中其他元件联动发挥作用，风向指示器2包括下部的转杆27和上部的风向标28，风向标28通过转杆27在配电柜本体1的顶部绕转杆27的轴线旋转，转杆27与配电柜本体1的顶部之间通过双不锈钢防水轴承安装，灵敏度高、启动风速小、经久耐用，风向标28的风标和尾翼均采用工程塑料制作，耐腐蚀性强，风力发电机3包括电磁部29及通过轴体连接的驱动部30，驱动部30的上端和下端对称分布有若干组撑片31，驱动部30上端的撑片31顶部和驱动部30下端的撑片31顶部之间转动连接有活动杆32，活动杆32上固定有沿纵向螺旋分布的螺旋片33，螺旋片33的轴线与活动杆32的轴线重合，配电柜本体1的底部设有埋深到建筑基体或土层表面之下的配电柜基座4，配电柜基座4的安装方式有利于固定并对配电柜本体1提供稳固的支撑，配电柜基座4的中心固定有驱动电机5，驱动电机5纵向安装，配电柜基座4通过驱动电机5转动连接有旋转架6，驱动电机5顶端的转轴驱动旋转架6旋转，驱动电机5的转轴可以直接连接旋转架6，也可以通过变速箱与旋转架6之间连接，旋转架6的外缘与配电柜本体1之间转动配合，旋转架6的四周与配电柜本体1的下部内壁固定连接，配电柜本体1的背部设有与旋转架6垂直连接的紧固架7，旋转架6与紧固架7之间倾斜设置加强筋34，加强筋34的倾斜角度在30-60度之间，旋转架6和紧固架7分别为易于成型制造的框架式角钢焊接结构，具体采用较高刚性的等边角钢，紧固架7为配电柜本体1提供稳定的支撑，紧固架7的顶部外侧和中部外侧分别通过铰链连接有悬臂设置的风翼8，风翼8为常闭式折叠结构，平时不会展开，风翼8的上方设有安装在紧固架7上的动作电磁铁9，风翼8的上部设为平面，风翼8的下表面设为沿配电柜本体1长度方向设置的弧面，风翼8为倒机翼形，风翼8下表面弧面中心高度为风翼8长度的0.05倍到0.2倍之间，风翼8内设有横向骨架和纵向骨架，风翼8的内腔填充有阻尼体10，阻尼体10在风翼8的内腔填充，阻尼体10为立方体形、球形或不规则形，阻尼体10采用橡胶制造，阻尼体10的中心包括配重块，风翼8的上表面设有连接件11，连接件11的顶端设有与动作电磁铁9配合的动作衔铁12，风翼8的下表面连接有复位弹簧35，复位弹簧35的底端连接到紧固架7上且位于风翼8的下侧；

风向指示器2的底部安装有电控盒13，电控盒13包括两层分体式中心转柱14及箭头状输入端子15、圆盘状输出端子16，圆盘状输出端子16包含绝缘区域、正向电位区域、负向电位区域，输入端子15与中心转柱14的上部固定连接，输出端子16与中心转柱14的下部固定连接，中心转柱14的上部连接到风向指示器2，中心转柱14的下部连接到旋转架6，输入端子15和输出端子16之间紧密贴合且导电，圆盘状输出端子16通过电路与驱动电机5连接，风力发电机3的一侧设有安装在配电柜本体1内壁的调节盒17，调节盒17内置滑动变阻器18，滑动变阻器18的一侧固定有水平电磁铁19，滑动变阻器18的滑片上固定有水平衔铁20，水平电磁铁19与水平衔铁20之间连接有压缩弹簧21，水平电磁铁19、动作电磁铁9与风力发电机3之间分别通过电路连接；

配电柜本体1的侧壁中部安装有同时具备电动和发电功能的双向风机22，双向风机22为螺旋桨状叶片、转子、定子结构，双向风机22通过电路与调节盒17内的滑动变阻器18连接，双向风机22输出电流时把滑动变阻器18作为负载，配电柜本体1的另一侧上部开设有通风孔23，双向风机22的叶片直径为配电柜本体1侧面宽度的0.5-0.8倍。

在使用过程中，当处于无风或微风状态时，配电柜本体1顶部的风向指示器2由于静态无风作用力或者风力不超过启动风速而不旋转，此时风力发电机3上面的螺旋片33也无法提供力矩或无法提供能够驱动风力发电机3旋转的力矩，配电柜本体1静止安置在配电柜基座4上，尾翼由于复位弹簧35的弹性回复力或重力作用紧贴配电柜本体1的后表面。

当风力较大时，风向指示器2上的风向标28受到风力作用，对空气流动产生的较大阻力的一端便会顺风转动，风向标28的风标和尾翼与现有技术中的工作原理相同，风标和尾翼不对称受风面积不同产生的风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使风向标28绕转杆27的轴线旋转，旋转过程中，转杆27带动风向指示器2底部的电控盒13内输入端子15旋转，输入端子15与输出端子16之间的空间位置发生改变，初始状态下输入端子15与输出端子16的绝缘区域接触，输入端子15发生旋转的时候，根据旋转方向的不同，输入端子15会与输出端子16的正向电位区域或负向电位区域连接，接通驱动电机5的电源，使驱动电机5按照风向标28的旋转方向驱动旋转架6及与旋转架6连接的配电柜本体1旋转，旋转架6在按照一定方向旋转的过程中，与中心转柱14的下部同步转动会反过来改变输出端子16的相位，使输出端子16旋转，当输出端子16的绝缘区域与输入端子15连接的时候，驱动电机5的电源被断开，驱动电机5停止转动，此时旋转架6及配电柜本体1的窄边一面与风向指示器2所指示的风向相同，受风面最小，当风向发生变化的时候，动作原理相同，使配电柜本体1的窄边一面始终迎着风向。

而此时风力发电机3的螺旋片33受到风的作用，由于螺旋片33的几何形状设计，风力无论从哪个方向吹到螺旋片33上，都会改变方向向上流出，在这个过程中，风力所携带的动能驱动螺旋片33沿着风的方向移动，由于螺旋片33通过活动杆32转动连接在撑片31上，螺旋片33沿着撑片31和活动杆32组成的外圆周切线方向旋转，使得风力发电机3的驱动部30绕轴体旋转，风力发电机3的轴体将转动过程中的能量传递给电磁部29，电磁部29和现有技术中的微型发电机结构、原理均相同，用于发电通过测量电流的大小即为风速和风力的测量方式，风力发电机3通过电路连接到水平电磁铁19和动作电磁铁9，则水平电磁铁19和动作电磁铁9的电磁力大小和风速、风力直接相关，即风速、风力越大，水平电磁铁19和动作电磁铁9的电磁力越大。

动作电磁铁9和动作衔铁12之间形成电磁继电器原理，当风速变大时，动作电磁铁9和动作衔铁12吸合，将风翼8抬起，使风翼8保持水平，由于风翼8的几何形状设计，会使风翼8的下方空气流速高于风翼8的上方空气流速，则风翼8的下表面空气压力低于风翼8的上表面压力，即形成空气向下压风翼8的效果，由于风翼8连接在紧固架7上，紧固架7与旋转架6之间又连接有加强筋34，可以稳定的将向下的压力传递到紧固架7、旋转架6、配电柜本体1和配电柜基座4上，实现配电柜本体1更加稳定的效果，风翼8的内腔填充阻尼体10，根据现有技术中的振动学原理，由于配电柜本体1一般为钣金结构，在一定程度上，会被一定频率和风速的风引起风振，降低配电柜本体1的稳定性，而本方案能够起到很好的减轻、压制风振的效果，提高配电柜本体1的稳定性。

使配电柜本体1的窄边一面始终迎着风向，而根据安装的空间位置，双向风机22安装在迎风的一侧，水平电磁铁19吸引水平衔铁20的时候，由于压缩弹簧21的弹性回复力作用，水平衔铁20及滑动变阻器18上的滑片位置随着风力的大小发生改变，风力越大，滑动变阻器18上的滑片越向右，滑动变阻器18的电阻越大，双向风机22通过电路与调节盒17内的滑动变阻器18连接，双向风机22输出电流时把滑动变阻器18作为负载，根据发电机串联负载的原理，在一定范围内负载越高，双向风机22发电时的功率越大，消耗的能量越多，能够有效减轻配电柜本体1受风面的压力。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于，包括：

配电柜本体（1），所述配电柜本体（1）的顶部一侧转动安装有风向指示器（2）、风力发电机（3），所述配电柜本体（1）的底部设有埋深到建筑基体或土层表面之下的配电柜基座（4），所述配电柜基座（4）的中心固定有驱动电机（5），配电柜基座（4）通过驱动电机（5）转动连接有旋转架（6），旋转架（6）的四周与配电柜本体（1）的下部内壁固定连接，所述配电柜本体（1）的背部设有与旋转架（6）垂直连接的紧固架（7），所述紧固架（7）的顶部外侧和中部外侧分别通过铰链连接有悬臂设置的风翼（8），所述风翼（8）的上方设有安装在紧固架（7）上的动作电磁铁（9），所述风翼（8）的上部设为平面，风翼（8）的下表面设为沿配电柜本体（1）长度方向设置的弧面，所述风翼（8）的内腔填充有阻尼体（10），所述风翼（8）的上表面设有连接件（11），连接件（11）的顶端设有与动作电磁铁（9）配合的动作衔铁（12）；

所述风向指示器（2）的底部安装有电控盒（13），所述电控盒（13）包括两层分体式中心转柱（14）及箭头状输入端子（15）、圆盘状输出端子（16），圆盘状输出端子（16）包含绝缘区域、正向电位区域、负向电位区域，所述输入端子（15）与中心转柱（14）的上部固定连接，所述输出端子（16）与中心转柱（14）的下部固定连接，中心转柱（14）的上部连接到风向指示器（2），中心转柱（14）的下部连接到旋转架（6），所述输入端子（15）和输出端子（16）之间紧密贴合且导电，圆盘状输出端子（16）通过电路与驱动电机（5）连接，所述风力发电机（3）的一侧设有安装在配电柜本体（1）内壁的调节盒（17），所述调节盒（17）内置滑动变阻器（18），所述滑动变阻器（18）的一侧固定有水平电磁铁（19），滑动变阻器（18）的滑片上固定有水平衔铁（20），所述水平电磁铁（19）与水平衔铁（20）之间连接有压缩弹簧（21），所述水平电磁铁（19）、动作电磁铁（9）与风力发电机（3）之间分别通过电路连接；

所述配电柜本体（1）的侧壁中部安装有同时具备电动和发电功能的双向风机（22），所述双向风机（22）为螺旋桨状叶片、转子、定子结构，所述双向风机（22）通过电路与调节盒（17）内的滑动变阻器（18）连接，双向风机（22）输出电流时把滑动变阻器（18）作为负载，所述配电柜本体（1）的另一侧上部开设有通风孔（23）。

2.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述配电柜本体（1）的一侧安装有急停旋钮（24），所述配电柜本体（1）的另一侧设有转换开关，所述配电柜本体（1）的前部通过铰链转动安装有一组匹配的配电柜柜门（25），其中一扇所述配电柜柜门（25）的上部设有由LED灯组成的指示区域，所述配电柜柜门（25）的中部安装有一组匹配的防盗锁（26）。

3.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述风向指示器（2）包括下部的转杆（27）和上部的风向标（28），风向标（28）通过转杆（27）在配电柜本体（1）的顶部绕转杆（27）的轴线旋转，转杆（27）与配电柜本体（1）的顶部之间通过双不锈钢防水轴承安装，所述风向标（28）的风标和尾翼均采用工程塑料制作。

4.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述风力发电机（3）包括电磁部（29）及通过轴体连接的驱动部（30），驱动部（30）的上端和下端对称分布有若干组撑片（31），驱动部（30）上端的撑片（31）顶部和驱动部（30）下端的撑片（31）顶部之间转动连接有活动杆（32），所述活动杆（32）上固定有沿纵向螺旋分布的螺旋片（33），所述螺旋片（33）的轴线与活动杆（32）的轴线重合。

5.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述旋转架（6）与紧固架（7）之间倾斜设置加强筋（34），所述加强筋（34）的倾斜角度在30-60度之间，所述旋转架（6）和紧固架（7）分别为易于成型制造的框架式角钢焊接结构，具体采用较高刚性的等边角钢。

6.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述风翼（8）为倒机翼形，所述风翼（8）下表面弧面中心高度为风翼（8）长度的0.05倍到0.2倍之间，所述风翼（8）内设有横向骨架和纵向骨架。

7.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述阻尼体（10）在风翼（8）的内腔填充，所述阻尼体（10）为立方体形、球形或不规则形，所述阻尼体（10）采用橡胶制造，所述阻尼体（10）的中心包括配重块。

8.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述风翼（8）的下表面连接有复位弹簧（35），所述复位弹簧（35）的底端连接到紧固架（7）上且位于风翼（8）的下侧。

9.根据权利要求1所述的一种带改进防风结构的户外配电柜，其特征在于：所述双向风机（22）的叶片直径为配电柜本体（1）侧面宽度的0.5-0.8倍。

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