CN110783838A - 一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，属于机电配电柜设备领域，包括配电柜本体，配电柜本体上端开凿有换热孔，换热孔内安装有散热片组件，散热片组件包括多个上下层叠的互传散热单元，互传散热单元包括波浪形散热片和呼吸式密封件，且上下两个相邻的波浪形散热片之间通过呼吸式密封件密封连接，波浪形散热片下端嵌装有多个均匀分布的换热冷凝杆，互传散热单元内填充有冷凝剂和多个加速换热球,可以实现通过封闭层叠的方式，将配电柜内的热量进行多次互传的方式向外界传递，利用无损耗的冷凝剂作为媒介进行热量交换，将热量集中在散热片组件内然后向外界传导，始终保持配电柜内处在合适的温度范围内。

Description

一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件

技术领域

本发明涉及机电配电柜设备领域，更具体地说，涉及一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件。

背景技术

配电柜（箱）分动力配电柜（箱）和照明配电柜（箱）、计量柜（箱），是配电系统的末级设备。配电柜是电动机控制中心的统称。配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。这级设备应对负荷提供保护、监视和控制。

由于配电柜内部配置有大量的电力和通信设备比如熔断器、接触器、剩余电流动作保护器、电容计量表、断路器、电度表、变频器等等元器件,这些元器件在室外温度过高时，再加上自身在长时间运行的过程中也会产生大量的热量,尤其是带有变频器的产品，产生的热量更大。很容易使配电柜内部温度达到40度以上，元器件本身对高温也是非常敏感的，一旦我们配电柜内部的温度长期高于40度时，将会严重的影响到我们配电设备的运行稳定性以及使用寿命。不仅会使配电柜内的设备元件提前老化,缩短使用寿命,还会影响元器件的正常工作,甚至还会导致元器件的烧毁，造成意外。所以做好配电柜的散热措施，十分的有必要。

通常情况下，都是在配电柜上安装排风扇来实现降温,常用的是带有轴流风机的风扇,但风扇工作时,外界的灰尘、油污以及有害气体也会随之进入配电柜内，被电路板表面静电吸附，日积月累，对元器件、线路等有一定的腐蚀，同时影响其散热性，积聚的灰尘受潮后还会引发电路板高压部分的短路。配电柜工作时间越长，上述问题越突出,累积到一定程度时就会引发控制部分的突然故障；而热交换器或者是常规散热片的散热性能有限，在高热地区难以满足配电柜的散热需求，还有在配电柜内安装空调的控温方式，一方面安装和运行成本高且占用较大的内部空间，另一方面高热环境下空调的持续运行很容易发生故障，需要技术人员定期维护，在特殊环境下难以实现。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，它可以实现通过封闭层叠的方式，将配电柜内的热量进行多次互传的方式向外界传递，利用无损耗的冷凝剂作为媒介进行热量交换，将热量集中在散热片组件内然后向外界传导，始终保持配电柜内处在合适的温度范围内，无外界动力散热成本低，同时散热效果大大提升。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，包括配电柜本体，所述配电柜本体上端开凿有换热孔，所述换热孔内安装有散热片组件，所述散热片组件包括多个上下层叠的互传散热单元，所述互传散热单元包括波浪形散热片和呼吸式密封件，且上下两个相邻的波浪形散热片之间通过呼吸式密封件密封连接，所述波浪形散热片下端嵌装有多个均匀分布的换热冷凝杆，所述互传散热单元内填充有冷凝剂和多个加速换热球,所述呼吸式密封件内端贴覆有导热膜，所述导热膜和呼吸式密封件之间固定连接有多个均匀分布的固定片。

进一步的，所述换热冷凝杆包括主体部，所述主体部下端设置有多个均匀分布的半球凸起部和半球内凹部，且半球凸起部和半球内凹部之间交错间隔分布，所述半球内凹部与加速换热球之间间隙配合，换热冷凝杆下表面由于半球凸起部和半球内凹部的关系具有较大的表面积，可以充分与汽化后的冷凝剂进行接触冷凝，提高冷凝效率进而提升整体的换热效率，且半球凸起部和半球内凹部相比于平面来说会降低冷凝剂的表面张力，易于聚集下落，同时加速换热球更容易配合半球凸起部和半球内凹部促使冷凝剂的冷凝下落。

进一步的，所述换热冷凝杆与波浪形散热片之间固定连接有导热连接层，所述导热连接层内端分布有多个均匀排列的导热丝，且导热丝上下两端分别与波浪形散热片和换热冷凝杆固定连接，方便将换热冷凝杆吸收冷凝剂的热量，通过导热连接层快速传导至波浪形散热片，使得换热冷凝杆恢复对冷凝剂的冷凝效果，导热丝一方面起到加快导热效率的作用，另一方面起到对换热冷凝杆的加强连接作用。

进一步的，所述呼吸式密封件内端分布有多个均匀排列的弹性弧形杆，且弹性弧形杆两端分别与上下相邻的一对波浪形散热片之间固定连接，所述弹性弧形杆采用高弹性材质，弹性弧形杆起到对呼吸式密封件的支撑定形作用，同时形变复位的能力。

进一步的，所述加速换热球包括采用弹性材质制成的弹性囊体，所述弹性囊体内填充有受热膨胀气体，所述受热膨胀气体包括但不限于二氧化碳，受热膨胀气体可以在受热后膨胀挤压弹性囊体变形，使得加速换热球整体密度变小，在浮力的作用下上升并引导冷凝后的冷凝剂下落。

进一步的，所述弹性囊体外端开凿有多个沿周向分布的导流槽，所述弹性囊体下端固定连接有配重片，导流槽起到导流冷凝剂的作用，方便在挤压冷凝剂后迫使其沿着导流槽汇流并掉落，配重片则起到配重的作用，使得加速换热球在正常状态下重力是大于浮力的。

进一步的，所述互传散热单元的层叠数量不少于3个，且沿换热孔上下对称分布，位于配电柜本体内的互传散热单元主要起到吸收配电柜本体内热量的作用，中间的互传散热单元主要起到换热的作用，而配电柜本体上侧的互传散热单元则起到将热量散发到外界的作用。

进一步的，所述冷凝剂的填充高度超出波浪形散热片1-2mm，所述冷凝剂包括但不仅限于水和有机物氟碳化合物，保证冷凝剂可以吸收足够的热量并汽化，且汽化后的冷凝剂在冷凝汇流时可以均匀分布在波浪形散热片上侧，起到充分且均匀的换热效果。

进一步的，所述呼吸式密封件采用导热硅胶材质，所述导热连接层采用的导热材料为导热硅脂、导热锡浆或石墨片。

进一步的，所述波浪形散热片和导热丝采用铝合金、黄铜或者青铜材质，所述换热冷凝杆采用紫铜材质，波浪形散热片和导热丝在方便导热的同时可以降低成本，而换热冷凝杆由于主要与冷凝剂换热，需要实时保持较好的冷凝效果，因此采用导热更好但成本较高的紫铜。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现通过封闭层叠的方式，将配电柜内的热量进行多次互传的方式向外界传递，利用无损耗的冷凝剂作为媒介进行热量交换，将热量集中在散热片组件内然后向外界传导，始终保持配电柜内处在合适的温度范围内，无外界动力散热成本低，同时散热效果大大提升。

（2）换热冷凝杆包括主体部，主体部下端设置有多个均匀分布的半球凸起部和半球内凹部，且半球凸起部和半球内凹部之间交错间隔分布，半球内凹部与加速换热球之间间隙配合，换热冷凝杆下表面由于半球凸起部和半球内凹部的关系具有较大的表面积，可以充分与汽化后的冷凝剂进行接触冷凝，提高冷凝效率进而提升整体的换热效率，且半球凸起部和半球内凹部相比于平面来说会降低冷凝剂的表面张力，易于聚集下落，同时加速换热球更容易配合半球凸起部和半球内凹部促使冷凝剂的冷凝下落。

（3）换热冷凝杆与波浪形散热片之间固定连接有导热连接层，导热连接层内端分布有多个均匀排列的导热丝，且导热丝上下两端分别与波浪形散热片和换热冷凝杆固定连接，方便将换热冷凝杆吸收冷凝剂的热量，通过导热连接层快速传导至波浪形散热片，使得换热冷凝杆恢复对冷凝剂的冷凝效果，导热丝一方面起到加快导热效率的作用，另一方面起到对换热冷凝杆的加强连接作用。

（4）呼吸式密封件内端分布有多个均匀排列的弹性弧形杆，且弹性弧形杆两端分别与上下相邻的一对波浪形散热片之间固定连接，弹性弧形杆采用高弹性材质，弹性弧形杆起到对呼吸式密封件的支撑定形作用，同时形变复位的能力。

（5）加速换热球包括采用弹性材质制成的弹性囊体，弹性囊体内填充有受热膨胀气体，受热膨胀气体包括但不限于二氧化碳，受热膨胀气体可以在受热后膨胀挤压弹性囊体变形，使得加速换热球整体密度变小，在浮力的作用下上升并引导冷凝后的冷凝剂下落。

（6）弹性囊体外端开凿有多个沿周向分布的导流槽，弹性囊体下端固定连接有配重片，导流槽起到导流冷凝剂的作用，方便在挤压冷凝剂后迫使其沿着导流槽汇流并掉落，配重片则起到配重的作用，使得加速换热球在正常状态下重力是大于浮力的。

（7）互传散热单元的层叠数量不少于3个，且沿换热孔上下对称分布，位于配电柜本体内的互传散热单元主要起到吸收配电柜本体内热量的作用，中间的互传散热单元主要起到换热的作用，而配电柜本体上侧的互传散热单元则起到将热量散发到外界的作用。

（8）冷凝剂的填充高度超出波浪形散热片1-2mm，冷凝剂包括但不仅限于水和有机物氟碳化合物，保证冷凝剂可以吸收足够的热量并汽化，且汽化后的冷凝剂在冷凝汇流时可以均匀分布在波浪形散热片上侧，起到充分且均匀的换热效果。

（9）呼吸式密封件采用导热硅胶材质，导热连接层采用的导热材料为导热硅脂、导热锡浆或石墨片。

（10）波浪形散热片和导热丝采用铝合金、黄铜或者青铜材质，换热冷凝杆采用紫铜材质，波浪形散热片和导热丝在方便导热的同时可以降低成本，而换热冷凝杆由于主要与冷凝剂换热，需要实时保持较好的冷凝效果，因此采用导热更好但成本较高的紫铜。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明换热孔部分的结构示意图；

图3为本发明散热片组件的结构示意图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为本发明互传散热单元散热状态下的结构示意图；

图6为本发明加速换热球上升状态下的结构示意图；

图7为本发明加速换热球的结构示意图。

图中标号说明：

1配电柜本体、2散热片组件、201波浪形散热片、202呼吸式密封件、3换热冷凝杆、301主体部、302半球凸起部、303半球内凹部、4冷凝剂、5加速换热球、501弹性囊体、502导流槽、503受热膨胀气体、504配重片、6弹性弧形杆、7导热连接层、8导热丝、9导热膜、10固定片。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-4，一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，包括配电柜本体1，配电柜本体1上端开凿有换热孔，换热孔内安装有散热片组件2，散热片组件2包括多个上下层叠的互传散热单元，互传散热单元包括波浪形散热片201和呼吸式密封件202，且上下两个相邻的波浪形散热片201之间通过呼吸式密封件202密封连接，波浪形散热片201下端嵌装有多个均匀分布的换热冷凝杆3，互传散热单元内填充有冷凝剂4和多个加速换热球5,呼吸式密封件202内端贴覆有导热膜9，导热膜9起到对互传散热单元的密封作用，使之成为封闭环境，避免冷凝剂4的逃逸损耗，导热膜9和呼吸式密封件202之间固定连接有多个均匀分布的固定片10，呼吸式密封件202内端分布有多个均匀排列的弹性弧形杆6，且弹性弧形杆6两端分别与上下相邻的一对波浪形散热片201之间固定连接，弹性弧形杆6采用高弹性材质，弹性弧形杆6起到对呼吸式密封件202的支撑定形作用，同时形变复位的能力。

请参阅图6，换热冷凝杆3包括主体部301，主体部301下端设置有多个均匀分布的半球凸起部302和半球内凹部303，且半球凸起部302和半球内凹部303之间交错间隔分布，半球内凹部303与加速换热球5之间间隙配合，换热冷凝杆3下表面由于半球凸起部302和半球内凹部303的关系具有较大的表面积，可以充分与汽化后的冷凝剂4进行接触冷凝，提高冷凝效率进而提升整体的换热效率，且半球凸起部302和半球内凹部303相比于平面来说会降低冷凝剂4的表面张力，易于聚集下落，同时加速换热球5更容易配合半球凸起部302和半球内凹部303促使冷凝剂4的冷凝下落，换热冷凝杆3与波浪形散热片201之间固定连接有导热连接层7，导热连接层7内端分布有多个均匀排列的导热丝8，且导热丝8上下两端分别与波浪形散热片201和换热冷凝杆3固定连接，方便将换热冷凝杆3吸收冷凝剂4的热量，通过导热连接层7快速传导至波浪形散热片201，使得换热冷凝杆3恢复对冷凝剂4的冷凝效果，导热丝8一方面起到加快导热效率的作用，另一方面起到对换热冷凝杆3的加强连接作用。

请参阅图7，加速换热球5包括采用弹性材质制成的弹性囊体501，弹性囊体501内填充有受热膨胀气体503，受热膨胀气体503包括但不限于二氧化碳，受热膨胀气体503可以在受热后膨胀挤压弹性囊体501变形，使得加速换热球5整体密度变小，在浮力的作用下上升并引导冷凝后的冷凝剂4下落，弹性囊体501外端开凿有多个沿周向分布的导流槽502，弹性囊体501下端固定连接有配重片504，导流槽502起到导流冷凝剂4的作用，方便在挤压冷凝剂4后迫使其沿着导流槽502汇流并掉落，配重片504则起到配重的作用，采用密度较大的材料制成，例如塑料或者金属材料均可，使得加速换热球5在正常状态下重力是大于浮力的。

请参阅图2，互传散热单元的层叠数量不少于3个，且沿换热孔上下对称分布，位于配电柜本体1内的互传散热单元主要起到吸收配电柜本体1内热量的作用，中间的互传散热单元主要起到换热的作用，而配电柜本体1上侧的互传散热单元则起到将热量散发到外界的作用。

请参阅图3，冷凝剂4的填充高度超出波浪形散热片2011-2mm，冷凝剂4包括但不仅限于水和有机物氟碳化合物，保证冷凝剂4可以吸收足够的热量并汽化，且汽化后的冷凝剂4在冷凝汇流时可以均匀分布在波浪形散热片201上侧，起到充分且均匀的换热效果。

呼吸式密封件202采用导热硅胶材质，导热连接层7采用的导热材料为导热硅脂、导热锡浆或石墨片，波浪形散热片201和导热丝8采用铝合金、黄铜或者青铜材质，换热冷凝杆3采用紫铜材质，波浪形散热片201和导热丝8在方便导热的同时可以降低成本，而换热冷凝杆3由于主要与冷凝剂4换热，需要实时保持较好的冷凝效果，因此采用导热更好但成本较高的紫铜。

散热时，配电柜本体1内的热空气上升接触到散热片组件2最下侧的波浪形散热片201上，热量迅速由波浪形散热片201传导至冷凝剂4，冷凝剂4受热汽化吸走大量热量，汽化后的冷凝剂4上升在波浪形散热片201的导流下，先传导一部分热量，其次沿着波浪形散热片201与其内的换热冷凝杆3进行接触，并进行热交换释放大量热量，汽化的冷凝剂4冷凝再次恢复到液体的冷凝剂4下落，在此过程中，波浪形散热片201吸收的热量一部分通过互传散热单元内的空气进行传导，加速换热球5吸收这部分热量并传递至其内的受热膨胀气体503，受热膨胀气体503受热膨胀后挤压弹性囊体501变大密度变小，在浮力大于重力后上升至波浪形散热片201并进入与换热冷凝杆3接触，一部分加速换热球5直接进入到半球内凹部303内挤压其内因为表面张力沾附在表面未下落的冷凝剂4，冷凝剂4沿着加速换热球5滑落重新回到下侧的波浪形散热片201上，其余的加速换热球5先接触到半球凸起部302迫使冷凝剂4滑落，然后沿着半球凸起部302继续上升至半球内凹部303内，可以使得换热冷凝杆3下表面绝大部分冷凝后的冷凝剂4可以快速下落，起到加速冷凝剂4的热交换作用，而加速换热球5在这一过程中也会被冷凝剂4吸收热量至恢复原形，在配重片504的作用抵抗浮力重新下落，冷凝剂4和加速换热球5周而复始起到快速换热的作用，其中冷凝剂4作为热交换的媒介，加速换热球5则起到加速冷凝剂4热交换的作用，每个互传散热单元都会发生上述过程至热量最终散发到外界，值得注意的是，互传散热单元内的空气受热膨胀后，呼吸式密封件202膨胀延展增大接触面积，一方面提高对配电柜本体1内的热量吸收速度，另一方面提高和外界的换热速度。

本发明可以实现通过封闭层叠的方式，将配电柜内的热量进行多次互传的方式向外界传递，利用无损耗的冷凝剂作为媒介进行热量交换，将热量集中在散热片组件内然后向外界传导，始终保持配电柜内处在合适的温度范围内，无外界动力散热成本低，同时散热效果大大提升。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，包括配电柜本体（1），其特征在于：所述配电柜本体（1）上端开凿有换热孔，所述换热孔内安装有散热片组件（2），所述散热片组件（2）包括多个上下层叠的互传散热单元，所述互传散热单元包括波浪形散热片（201）和呼吸式密封件（202），且上下两个相邻的波浪形散热片（201）之间通过呼吸式密封件（202）密封连接，所述波浪形散热片（201）下端嵌装有多个均匀分布的换热冷凝杆（3），所述互传散热单元内填充有冷凝剂（4）和多个加速换热球（5）,所述呼吸式密封件（202）内端贴覆有导热膜（9），所述导热膜（9）和呼吸式密封件（202）之间固定连接有多个均匀分布的固定片（10）。

2.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述换热冷凝杆（3）包括主体部（301），所述主体部（301）下端设置有多个均匀分布的半球凸起部（302）和半球内凹部（303），且半球凸起部（302）和半球内凹部（303）之间交错间隔分布，所述半球内凹部（303）与加速换热球（5）之间间隙配合。

3.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述换热冷凝杆（3）与波浪形散热片（201）之间固定连接有导热连接层（7），所述导热连接层（7）内端分布有多个均匀排列的导热丝（8），且导热丝（8）上下两端分别与波浪形散热片（201）和换热冷凝杆（3）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述呼吸式密封件（202）内端分布有多个均匀排列的弹性弧形杆（6），且弹性弧形杆（6）两端分别与上下相邻的一对波浪形散热片（201）之间固定连接，所述弹性弧形杆（6）采用高弹性材质。

5.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述加速换热球（5）包括采用弹性材质制成的弹性囊体（501），所述弹性囊体（501）内填充有受热膨胀气体（503），所述受热膨胀气体（503）包括但不限于二氧化碳。

6.根据权利要求5所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述弹性囊体（501）外端开凿有多个沿周向分布的导流槽（502），所述弹性囊体（501）下端固定连接有配重片（504）。

7.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述互传散热单元的层叠数量不少于3个，且沿换热孔上下对称分布。

8.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述冷凝剂（4）的填充高度超出波浪形散热片（201）1-2mm，所述冷凝剂（4）包括但不仅限于水和有机物氟碳化合物。

9.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述呼吸式密封件（202）采用导热硅胶材质，所述导热连接层（7）采用的导热材料为导热硅脂、导热锡浆或石墨片。

10.根据权利要求1所述的一种高热地区的配电柜封闭互传式层叠散热片组件，其特征在于：所述波浪形散热片（201）和导热丝（8）采用铝合金、黄铜或者青铜材质，所述换热冷凝杆（3）采用紫铜材质。

Images