CN111418123B - 具有涡旋夹带气流的电气柜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装置，诸如变压器机柜，该装置包括其中设置有电气设备(例如，变压器)的外壳(例如，金属片壳体)。外壳中的管道被构造为引导外壳中的第一气流以产生夹带经过电气设备的第二气流的涡旋。外壳可具有被构造为提供第一气流的第一开口和被构造为提供第二气流的第二开口。第一开口可位于外壳的侧壁中，并且第二开口可靠近外壳的底部。侧壁可包括第一侧壁，并且管道可被构造为将第一气流向上并朝向外壳的第二侧壁引导。

Description

具有涡旋夹带气流的电气柜
相关申请的交叉引用
该美国非临时专利申请要求2017年10月23日在美国专利商标局提交的美国临时申请号62/575,724的优先权，该申请全部内容据此以引用方式并入本文。
背景技术
本发明主题的实施方案涉及电气设备机柜，并且更具体地涉及电气设备机柜中的气流。
机柜或类似壳体中的电子部件在操作期间产生热量。该热量通常必须被移除，否则电气系统可能经历热故障。一些设备机柜，诸如容纳变压器不间断电源(UPS)和其他配电系统的那些设备机柜通常使用被动对流技术。例如，一些变压器机柜可以在其顶部和底部具有开口，并且依赖于对流来拉动空气穿过机柜底部的开口，使得空气经过变压器并且通过机柜顶部的开口排出。然而，由于相对较高的进口空气温度和/或较差的机柜气流，此类被动对流系统可能是不够的，并且可能导致不期望的较高的内部机柜温度和增加的热失效可能性。向此类机柜提供风扇或其他强制冷却系统可能是不期望的，因为此类系统可增加成本和复杂性。
发明内容
一些实施方案提供了一种装置，该装置包括其中设置有电气设备(例如，变压器)的外壳(例如，金属片壳体)。外壳中的管道被构造为引导外壳中的第一气流以产生夹带经过电气设备的第二气流的涡旋。外壳可具有被构造为提供第一气流的第一开口和被构造为提供第二气流的第二开口。第一开口可位于外壳的侧壁中，并且第二开口可靠近外壳的底部。侧壁可包括第一侧壁，并且管道可被构造为将第一气流向上并朝向外壳的第二侧壁引导。
在一些实施方案中，管道可具有相对于外壳的底部以斜角倾斜的第一表面和相对于第一侧壁以斜角倾斜的第二表面。例如，管道可包括第一平面区段和第二平面区段，该第一平面区段在竖直平面中取向并且具有附接到外壳的第一侧壁的第一边缘，该第二平面区段具有附接到外壳的第一侧壁的第一边缘和接合到第一平面区段的第二边缘的第二边缘。
在一些实施方案中，外壳外部的源可提供第一气流。例如，相邻机柜中的风扇提供第一气流。
本发明主题的另外的实施方案提供了一种电气柜，该电气柜包括外壳和设置在外壳中的变压器。机柜还包括位于外壳中的偏转器，该偏转器靠近机柜中的第一开口并且被构造为使穿过第一开口的气流偏转以在外壳中产生涡旋，该涡旋夹带穿过机柜中的第二开口且经过变压器的第二气流。第一开口可位于外壳的侧壁中，并且第二开口可靠近外壳的底部。
另外的实施方案提供了一种机柜，该机柜包括外壳，该外壳具有在外壳的侧壁中的第一开口和靠近外壳的底部的第二开口。该机柜还包括位于外壳中的偏转器，该偏转器邻近第一开口并且包括相对于外壳的底部以斜角倾斜的第一表面和相对于第一侧壁以斜角倾斜的第二表面，使得该偏转器使进入第一开口的第一气流向上并朝向外壳的第二侧壁偏转。
附图说明
图1-图5示出了根据一些实施方案的为电气设备提供涡旋夹带气流的机柜。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明主题的具体示例性实施方案。然而，本发明主题可具体体现为许多不同形式，并且不应理解为限于本文所阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开将是周密且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明主题的范围。在附图中，类似的标号表示类似的元件。应当理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，该元件可以直接连接或直接耦接到另一个元件，或者可存在居间元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出的项目的任何组合和所有组合。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施方案，而并非旨在限制本发明主题。除非另外明确规定，否则如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。还应当理解，在本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”指明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明主题所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还应当理解，术语诸如常用词典中定义的那些术语应解释为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文中明确地定义，否则将不在理想化或过于形式化的意义上进行解释。
在不间断电源(UPS)系统中使用的变压器通常容纳在金属机柜中，该金属机柜与容纳核心UPS转换器部件的其他机柜以及容纳辅助部件诸如配电单元和静态开关的机柜成排布置。通常，变压器机柜(其可容纳一个或多个变压器)使用自然(非强制)对流冷却，因为可能不期望在变压器机柜内容纳风扇或其他空气移动设备。例如，典型的变压器机柜将在其底壁和顶壁中具有格栅或类似的开口，该格栅或类似的开口支撑从一个或多个变压器下方向上通过机柜的气流。
本发明主题的一些实施方案由以下认识引起：一些常规变压器机柜冷却系统可由于跨一个或多个变压器的气流不足而提供不充分的冷却。一些实施方案提供了一种具有管道的变压器机柜，该管道将气流从机柜的外部传导通过机柜的侧壁中的开口以产生涡旋，该涡旋从机柜的底部或其他部分中的开口引起夹带流，从而增加经过一个或多个变压器的气流。在一些实施方案中，管道可包括第一偏转器表面和第二偏转器表面，该第一偏转器表面和第二偏转器表面被构造为将空气向上并朝向机柜的壁引导，这可产生涡流。管道可由与变压器机柜的侧壁相邻定位的风扇组件(诸如容纳在相邻机柜中的风扇组件)产生的气流馈送。
图1-图5示出了根据一些实施方案的变压器机柜布置。变压器机柜包括容纳上部变压器组件20a和下部变压器组件20b的外壳(壳体)10。涡旋引发管道50支撑穿过外壳10的侧壁16的开口40的气流，并且将该气流向上并朝向外壳10的后壁12和相对侧壁14引导，从而在外壳10内产生涡流。机柜底部的格栅30支撑来自机柜下方的气流，该气流被涡旋夹带，从而与仅使用对流来冷却变压器20a、20b的情况相比，产生了跨变压器组件20a、20b的表面的经改善的向上流动。应当理解，在一些实施方案中，夹带气流也可来自外壳10的一个或多个侧壁(例如，后壁12、相对的前壁和/或侧壁14)的下部部分中的开口或通风口。
如图3所示，管道50具有第一偏转器表面50a和第二偏转器表面50b，该第一偏转器表面用于使进入的气流朝向外壳10的后壁12偏转，该第二偏转器表面使进入的空气相对于外壳10的底部以斜角向上偏转。应当理解，所示管道50的构造是可提供所需涡流的管道结构的示例，并且其他管道结构可用于类似效果，诸如以类似方式引导气流以在电气柜内产生涡流的圆形管道。
图3和图4示出了管道50可从相邻机柜中的源馈送，这里是容纳在机柜60中的风扇70，该机柜也容纳静态旁路开关组件。然而，应当理解，管道50可使用其他装置供应气流，诸如来自从非相邻源馈送的供应管道。
在附图和说明书中，已经公开了本发明主题的示例性实施方案。尽管采用了具体术语，但是这些术语仅按一般和描述性意义使用，而非用于限制目的，本发明主题的范围由以下权利要求限定。

Claims (16)

1.一种电气装置，包括：
外壳；
设置在所述外壳中的电气设备；和
位于所述外壳中的管道，所述管道被构造为引导所述外壳中的第一气流以产生夹带经过所述电气设备的第二气流的涡旋，
其中所述外壳具有被构造为提供所述第一气流的位于所述外壳的侧壁中的第一开口和被构造为提供所述第二气流的靠近所述外壳的底部的第二开口，以及其中所述管道靠近所述第一开口。
2.根据权利要求1所述的电气装置，其中所述侧壁包括第一侧壁，并且其中管道被构造为将所述第一气流向上并朝向所述外壳的第二侧壁引导。
3.根据权利要求2所述的电气装置，其中所述管道具有相对于所述外壳的所述底部以斜角倾斜的第一表面和相对于所述第一侧壁以斜角倾斜的第二表面。
4.根据权利要求2所述的电气装置，其中所述管道包括第一平面区段和第二平面区段，所述第一平面区段在竖直平面中取向并且具有附接到所述外壳的所述第一侧壁的第一边缘，所述第二平面区段具有附接到所述外壳的所述第一侧壁的第一边缘和接合到所述第一平面区段的第二边缘的第二边缘。
5.根据权利要求1所述的电气装置，其中所述第一气流由所述外壳外部的源提供。
6.根据权利要求1所述的电气装置，所述电气装置与容纳提供所述第一气流的风扇的相邻机柜组合。
7.根据权利要求1所述的电气装置，其中所述电气设备包括变压器。
8.一种电气柜，包括：
外壳，在所述外壳中具有第一开口和第二开口；
变压器，所述变压器设置在所述外壳中；和
位于所述外壳中的偏转器，所述偏转器靠近所述第一开口并且被构造为使穿过所述第一开口的气流偏转以在所述外壳中产生涡旋，所述涡旋夹带穿过所述第二开口且经过所述变压器的第二气流，
其中所述第一开口位于所述外壳的侧壁中，并且其中所述第二开口靠近所述外壳的底部。
9.根据权利要求8所述的电气柜，其中所述侧壁包括第一侧壁，并且其中所述偏转器被构造为使所述第一气流向上并朝向所述外壳的第二侧壁偏转。
10.根据权利要求9所述的电气柜，其中所述偏转器具有相对于所述外壳的所述底部以斜角倾斜的第一表面和相对于所述第一侧壁以斜角倾斜的第二表面。
11.根据权利要求10所述的电气柜，其中所述偏转器包括第一平面区段和第二平面区段，所述第一平面区段在竖直平面中取向并且具有附接到所述外壳的所述第一侧壁的第一边缘，所述第二平面区段具有附接到所述外壳的所述第一侧壁的第一边缘和接合到所述第一平面区段的第二边缘的第二边缘。
12.根据权利要求8所述的电气柜，其中所述第一气流由所述外壳外部的源提供。
13.根据权利要求12所述的电气柜，所述电气柜与邻近所述电气柜设置并且容纳提供所述第一气流的风扇的另一个机柜组合。
14.一种机柜，包括：
外壳，所述外壳具有在所述外壳的侧壁中的第一开口和靠近所述外壳的底部的第二开口；和
位于所述外壳中的偏转器，所述偏转器邻近所述第一开口并且包括相对于所述外壳的底部以斜角倾斜的第一表面和相对于所述第一侧壁以斜角倾斜的第二表面，使得所述偏转器使进入所述第一开口的第一气流向上并朝向所述外壳的第二侧壁偏转，
其中所述第一气流产生夹带进入所述第二开口的第二气流的涡旋。
15.根据权利要求14所述的机柜，其中所述第一开口为矩形的，其中所述偏转器包括第一平面区段和第二平面区段，所述第一平面区段在竖直平面中取向并且具有靠近所述第一开口的侧面附接到所述外壳的所述第一侧壁的第一边缘，所述第二平面区段具有靠近所述第一开口的底部附接到所述外壳的所述第一侧壁的第一边缘和接合到所述第一平面区段的第二边缘的第二边缘。
16.根据权利要求14所述的机柜，还包括所述外壳中的变压器，其中所述第二气流经过所述变压器。
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