CN112531485B - 一种整流开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种整流开关柜，尤其是一种应用自循环蒸发冷却的整流开关柜，其包括柜体，所述柜体上设置有出风口；设置在所述柜体内的若干冷板，整流开关器件可拆卸式设置在所述冷板上；以及设置在所述柜体的出风口处的冷凝器，所述冷凝器通过管道连接所述冷板，所述管道内流通有在所述冷凝器和冷板之间循环的流体工质；其中，所述流体工质在所述冷板上吸收热量成为含气率高的第一流体柱，并流动到冷凝器放热成为含气率低的第二流体柱，之后流动到冷板上；所述第一流体柱和所述第二流体柱的密度不同。本发明能够提高器件的散热能力，避免器件过热造成损害。

Description

一种整流开关柜

技术领域

本发明涉及一种整流开关柜，尤其上一种一种自循环蒸发冷却的整流开关柜，属于改成地面供电系统领域。

背景技术

整流开关柜是将传统城轨供电系统中的整流功能、正极进线功能、负极出线功能集成的设备。可应用于对占地有要求的有轨电车、无轨电车等预装型箱式变电站中。目前常用的采用型材散热器的整流开关柜。

采用型材自冷方式会带来如下缺点：第一、散热器件多，连接件多，以当前有轨电车、无轨电车工程普遍采用12脉波整流为例，当采用两只并或三只并模式冗余时，二极管数量可达到24个或到36个/柜；第二、器件上下堆叠放置，柜内空气下冷上热，越往上的器件温度越高，器件的不均温性明显；第三、柜体有防护要求，只能通过柜门开窗进出空气，空气流动性差，空气流动死区器件容易超温，第四、由于结构设计需兼顾电气绝缘间隙和自冷散热流动空间，整个装置空容积占比高，整体体积和占地面积大。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种整流开关柜，设置有冷板和泠凝器组成的散热系统，能够提高器件的散热能力，避免器件过热造成损害。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种整流开关柜，包括：

柜体，所述柜体上设置有出风口；

设置在所述柜体内的若干冷板，整流开关器件可拆卸式设置在所述冷板上；以及

设置在所述柜体的出风口处的冷凝器，所述冷凝器通过管道连接所述冷板，所述管道内流通有在所述冷凝器和冷板之间循环的流体工质；

其中，所述流体工质在所述冷板上吸收热量成为含气率高的第一流体柱，并流动到冷凝器放热成为含气率低的第二流体柱，之后流动到冷板上；所述第一流体柱和所述第二流体柱的密度不同。

本发明的进一步改进在于，所述冷板包括至少一个正极冷板，所述正极冷板上安装与直流输出正极相连的整流开关器件；以及至少一个负极冷板，所述负极冷板上安装与直流输出负极相连的整流开关器件。

本发明的进一步改进在于，所述冷凝器包括V字型的钣金散热架，设置在所述钣金散热架上的第一散热器和第二散热器；

其中，所述第一散热器连接正极冷板，第二散热器连接负极冷板；并且，V字型的开口朝向出风口。

本发明的进一步改进在于，所述管道包括流通从冷板流向所述冷凝器的流体工质的第一管道，以及流通从所述冷凝器流向所述冷板的流体工质的第二管道。

本发明的进一步改进在于，所述冷板包括冷板主体，所述冷板主体的一个侧边上设置有连接所述第一管道的集气槽道，另一个侧边上设置有连接所述第二管道的供液槽道，所述集气槽道和所述供液槽道之间设置有若干排相变槽道。

本发明的进一步改进在于，所述冷板主体上设置有若干安装孔，所述整流开关器件通过紧固器件固定在所述安装孔内。

本发明的进一步改进在于，所述管道为绝缘软管，并且所述管道上设置有流量计和温度计。

本发明的进一步改进在于，所述固体上设置有抽拉装置，所述抽拉装置能够在柜体的侧面抽出或推入；所述冷板固定连接在所述抽拉装置上。

本发明的进一步改进在于，所述柜体上设置有进风口，所述进风口上设置有过滤格栅。

本发明的进一步改进在于，所述出风口上设置有风机，所述风机产生的从柜体内流向柜体外的气流。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的整流开关柜，其设置有冷板和泠凝器组成的散热系统，能够提高器件的散热能力，避免器件过热造成损害。流体工质的循环动力来自于散热过程自身，无需额外的动力驱动，使得整个装置更加节能，低噪声。

本发明的整流开关柜中，整流二级管根据与直流输出端的连接关系分成两组，与直流输出正极相连的器件被安装在正极冷板上，与直流输出侧负极相连的器件被安装在负极冷板上，二极管与冷板以及附属交、直流母排，流护、传感器等构件组成相对独立的模块，便于器件的管理。避免了器件上下堆叠放置，柜内空气下冷上热，温度不均匀的问题。

本发明的整流开关柜中，设置有进风口和出风口，出风口处设置有风机，能够增加空气流动，进一步避免了柜体内部过热的问题。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的整流开关柜的结构示意图，显示了正面的结构；

图2所示为本发明的一个实施例的整流开关柜的结构示意图，显示了侧面的结构；

图3所示为本发明的一个实施例的整流开关柜的空气流动原理的示意图；

图4所示为本发明的一个实施例的冷板的结构示意图，显示了正面的结构；

图5所示为本发明的一个实施例的冷板的结构示意图，显示了侧面的结构。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、柜体，2、冷板，3、冷凝器，4、管道，5、整流开关器件，11、出风口，12、进风口，13、风机，14、格栅，15、抽拉装置，21、正极冷板，22、负极冷板，23、冷板主体，24、集气槽道，25、供液槽道，26、相变槽道，27、进液口，28、排气口，29、安装孔，31、钣金散热架，32、第一散热器，33、第二散热器，41、第一管道，42、第二管道。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1和图2示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种整流开关柜，包括柜体1。所述柜体1采用钣金材质制成的长方体型结构，其上部设置有出风口11。所述柜体1内设置有若干冷板2，整流开关器件5可拆卸式地固定在所述冷板2上。其中，整流开关器件5主要是二极管。本实施例所述的整流开关柜还包括冷凝器3，所述冷凝器3设置在出风口11处。冷凝器3通过管道4连接冷板2。冷凝器3、冷板2和管道4设置有流体工质，流体工质在所述冷凝器3和所述冷板2上形成循环。

在根据本实施例所述的整流开关柜中，所述流体工质在所述冷板2上吸收热量，一部分流体工质蒸发成气态，冷板2流向冷凝器3的流体工质成为含气率高的第一流体柱；当流体工质流动到冷凝器3放热，蒸发成气态的部分流体工作凝结成液态，冷凝器3流向冷板2的流体工作成为含气率低的第二流体柱，之后流动到冷板2上，形成循环。在本实施中，所述第一流体柱和所述第二流体柱的含气量不同，因此整体的密度不同，由于存在热力差和密度差，含气率高的流体工质会向冷凝器3流动，含气率低的流体工质会向冷板2流动。流体工质的循环动力来自于散热过程自身，无需额外的动力驱动，使得整个装置更加节能，低噪声。

优选地，所述流体工质可以是氟碳化合物，其具有绝缘、无毒、不可燃的特点，是一种安全环保的有机工质。在装置储运温度区间内不凝固。因此循环的工质和绝缘软管本身能够承受正负极之间直流电压，且不会发生低温凝固的风险，且可以省去常规水冷方案中的去离子装置和防冻液添加，冷却装置系统结构简单，可靠。

在一个实施例中，如图2和图3所示，所述冷板2包括正极冷板21和负极冷板22，其中，正极冷板21和负极冷板22的数量可以是一个也可以是多个，根据实际情况确定。所述正极冷板21上安装与直流输出正极相连的整流开关器件5，所述负极冷板22上安装与直流输出负极相连的整流开关器件5。

在根据本实施例所述的整流开关柜中，整流二级管根据与直流输出端的连接关系分成两组，与直流输出正极相连的器件被安装在正极冷板21上，与直流输出侧负极相连的器件被安装在负极冷板22上，二极管与冷板2以及附属交、直流母排，流护、传感器等构件组成相对独立的模块，便于器件的管理。

在一个实施例中，冷凝器3包括钣金散热架31，所述钣金散热架31为V字型结构。钣金散热架31上设置有第一散热器32和第二散热器33，第一散热器32连接正极冷板21，第二散热器33连接负极冷板22。流通第一流体柱的管道4连接散热器位于两端的入口，流通第二流体住的管道4连接散热器位于中间的出口。在本实施例中，V字型的开口朝向出风口11，便于散热。

在一个实施例中，所述管道4包括流通第一管道41和第二管道42，其中，第一管道41流通从冷板2流向所述冷凝器3的流体工质，即含气率高的第一流体柱；第二管道42流通从所述冷凝器3流向所述冷板2的流体工质，即含气率低的第二流体柱。

在一个实施例中，如图4和图5所示，所述冷板2包括冷板主体23，冷板主体23优选为矩形的板状结构，也可以是其他形状的结构。在本实施例中，冷板主体23沿竖直方向设置，其两侧分别设置竖直的槽道，其中，一个侧边上设置有集气槽道24，用于连接第一管道41，另一个侧边上设置有供液槽道25，用于连接第二管道42。优选地，所述集气槽道24的底部设置有连接第一管道41的排气口28，在集气槽道24内的含气率高的流体工质从排气口28排出到第一管道41内。供液槽道25的底部设置有连接第二管道42的进液口27，第二管道42内的含气率低的流体工质通过进液口27进入到供液槽道25内。在本实施例中，所述冷板2上沿横向设置有若干排相变槽道26，相变槽道26的两端分别连接所述集气槽道24和所述供液槽道25。

在使用根据本实施例所述的整流开关柜时，冷板2上的器件通过相变槽道26进行散热，其过程如下：从冷凝器3输送来含气率低的流体工质，其温度较低，流体工质中的液体比例相对较多，气体状态的流体工质相对较少，因此整体呈液态。经过第二管道42，流体工质从进液口27进入到供液槽道25内，并进入到相变槽道26内。在相变槽道26内，液态的流体工质吸收热量，其中一部分蒸发成气态，随后进入到集气槽道24内，这时流体工质成为气体状态相对较多，液体状态相对较少的流体工质，并通过排气口28排出到第一管道41内，在第一管道41内含气率高的流体工质温度较高，其输送到冷凝器3内。流体工质在冷凝器3内冷凝液化，并释放热量，并成为含气率低的流体工质，形成循环。

在一个实施例中，所述冷板主体23上设置有若干安装孔29，安装孔29的位置可以设置在冷板主体23的一侧或两侧。所述整流开关器件5通过紧固器件固定在所述安装孔29内。本实施例所述的整流开关柜，相比于现有技术，将针对单个器件的冷却方式，改成分别针对直流侧两极一组器件的集中冷却方式，使得散热单元数量显著减少，由1.5倍器件数量的散热器，减少到仅仅需要两个冷板2与一个冷凝器3构成的装置，精简了结构，简化了安装工艺。

在一个优选的实施例中，所述管道4为绝缘软管，并且所述管道4上设置有流量计和温度计。通过流量计能够显示管道4内的流体工质的流量，温度计能够显示管道4内的温度。

在一个实施例中，所述固体上设置有抽拉装置15，所述抽拉装置15能够在柜体1的侧面抽出或推入；所述冷板2固定连接在所述抽拉装置15上。抽拉装置15可以是一个，也可以是多个。优选地，每一个电极对应的二极管与冷板2以及附属交、直流母排，流护、传感器等构件组成相对独立的模块，均设置一个抽拉装置15。

在使用根据本实施例所述的整流开关柜时，一个直流极对应的二极管及附属器件构成一个模块，每个模块均实现抽出式检修，并且主要维护器件均可集中在便于施工的高度，整柜的维护性显著提高。

在一个实施例中，所述柜体1上设置有进风口12，进风口12能够与出风口11配合，当出风口11将散热器附近的热空气排出到柜体1外时，进风口12能够从柜体1外引入温度较低的空气，保证柜体1内外的压力，同时也保证了柜体1内温度保持较低的状态。在本实施例中，所述进气口上设置有过滤格栅14，避免杂质和灰尘进入到柜体1内。

在一个优选的实施例中，所述出风口11上设置有风机13，所述风机13产生的从柜体1内流向柜体1外的气流。通过设置风机13能够增强柜体1内外的空气流动。在使用根据本实施例所述的整流开关柜时，冷凝器3散出的热量能够通过风机13产生向外的动力，将热空气通过出风口11排出。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种整流开关柜，其特征在于，包括：

柜体(1)，所述柜体(1)上设置有出风口(11)；

设置在所述柜体(1)内的若干冷板(2)，整流开关器件(5)可拆卸式设置在所述冷板(2)上；以及

设置在所述柜体(1)的出风口(11)处的冷凝器(3)，所述冷凝器(3)通过管道(4)连接所述冷板(2)，所述管道(4)内流通有在所述冷凝器(3)和冷板(2)之间循环的流体工质，所述流体工质是氟碳化合物；

其中，所述流体工质在所述冷板(2)上吸收热量成为含气率高的第一流体柱，并流动到冷凝器(3)放热成为含气率低的第二流体柱，之后流动到冷板(2)上；所述第一流体柱和所述第二流体柱的密度不同；

所述冷板(2)包括至少一个正极冷板(21)，所述正极冷板(21)上安装与直流输出正极相连的整流开关器件(5)；以及至少一个负极冷板(22)，所述负极冷板(22)上安装与直流输出负极相连的整流开关器件(5)；

所述冷凝器(3)包括V字型的钣金散热架(31)，设置在所述钣金散热架(31)上的第一散热器(32)和第二散热器(33)；

其中，所述第一散热器(32)连接正极冷板(21)，第二散热器(33)连接负极冷板(22)；并且，V字型的开口朝向出风口(11)；

所述管道(4)包括流通从冷板(2)流向所述冷凝器(3)的流体工质的第一管道(41)，以及流通从所述冷凝器(3)流向所述冷板(2)的流体工质的第二管道(42)；

所述冷板(2)包括冷板主体(23)，所述冷板主体(23)的一个侧边上设置有连接所述第一管道(41)的集气槽道(24)，另一个侧边上设置有连接所述第二管道(42)的供液槽道(25)，所述集气槽道(24)和所述供液槽道(25)之间设置有若干排相变槽道(26)。

2.根据权利要求1所述的整流开关柜，其特征在于，所述冷板主体(23)上设置有若干安装孔(29)，所述整流开关器件(5)通过紧固器件固定在所述安装孔(29)内。

3.根据权利要求2所述的整流开关柜，其特征在于，所述管道(4)为绝缘软管，并且所述管道(4)上设置有流量计和温度计。

4.根据权利要求3所述的整流开关柜，其特征在于，所述柜 体上设置有抽拉装置(15)，所述抽拉装置(15)能够在柜体(1)的侧面抽出或推入；所述冷板(2)固定连接在所述抽拉装置(15)上。

5.根据权利要求4所述的整流开关柜，其特征在于，所述柜体(1)上设置有进风口(12)，所述进风口(12)上设置有过滤格栅(14)。

6.根据权利要求5所述的整流开关柜，其特征在于，所述出风口(11)上设置有风机(13)，所述风机(13)产生的从柜体(1)内流向柜体(1)外的气流。

Images