CN113871196A - 大型高效降温防爆电容器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种大型高效降温防爆电容器，其包括外壳、芯体以及连接于芯体上的阳极引线和阴极引线，外壳上设有泄压口，泄压口上覆盖有防爆片，芯体的中心处沿其轴向穿设有冷却管，外壳的外壁上设置有装有冷却液的冷却循环泵，冷却管的两端分别连通于冷却循环泵，冷却管的进水端连通有冷却环管，冷却环管绕芯体螺旋设置且贴合于芯体，冷却环管的另一端连通于冷却管的出水端，冷却循环泵上连接有正极连接线和负极连接线，正极连接线与阳极引线连接，负极连接线与阴极引线连接。本申请通过降温的方式预控芯体的升温，结合防爆片的应急泄压，在保证安全的前提下，降低了芯体高温膨胀的可能性，进而降低了电容器损坏的可能性。
Description
技术领域
本申请涉及大型电容器的领域，尤其是涉及一种大型高效降温防爆电容器。
背景技术
电容器是电子电气设备中常见的储能元件，在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用，电容器是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成，当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷。电容器的电容量在数值上等于一个导电极板上的电荷量与两个极板之间的电压之比，电容器的电容量的基本单位是法拉(F)。
随着金属化薄膜电容器的发展，电容器的容量和体积越来越大，大型电容器的应用也越来越多，但是大型电容器运行时更容易产生高温，若产生爆炸，破坏力非常大，因此大型电容器的安全性能非常重要。目前多采用设置防爆片来控制爆炸，当大型电容器内部压力达到一定数值时，压力会将防爆片破坏进行泄压。
但是当大型电容器内部因高温达到破坏防爆片的压力时，电容器本身可能已经受到一定的损坏，严重的甚至会完全损坏，需要花费成本去维修或者更换。
发明内容
为了改善仅通过防爆片对大型电容器进行泄压防爆会对电容器造成损坏的问题，本申请提供一种大型高效降温防爆电容器。
本申请提供的一种大型高效降温防爆电容器采用如下的技术方案：
一种大型高效降温防爆电容器，包括外壳、设置于所述外壳内的芯体以及连接于所述芯体上的阳极引线和阴极引线，所述阳极引线和所述阴极引线均穿出于所述外壳，所述外壳上设有泄压口，所述泄压口上覆盖有防爆片，所述芯体的中心处沿其轴向穿设有冷却管，所述冷却管的两端分别穿过所述外壳的两端，所述外壳的外壁上设置有装有冷却液的冷却循环泵，所述冷却管的两端分别连通于所述冷却循环泵的进水口和出水口，所述冷却管的进水端连通有冷却环管，所述冷却环管绕所述芯体螺旋设置且贴合于所述芯体，所述冷却环管远离所述冷却管进水端的一端连通于所述冷却管的出水端，所述冷却循环泵上连接有正极连接线和负极连接线，所述正极连接线与所述阳极引线连接，所述负极连接线与所述阴极引线连接。
通过采用上述技术方案，由于冷却循环泵与电容器并联，当电容器通电工作时，冷却循环泵会同步工作，在电容器工作的过程中，冷却循环泵会驱动冷却液经冷却管和冷却环管不断循环对芯体进行降温，从而有效控制了芯体在工作时的温度，降低了芯体高温膨胀爆炸的可能性，当芯体出现急速升温膨胀的紧急情况时，可通过防爆片进行泄压；通过降温的方式预控芯体的升温，结合防爆片的应急泄压，在保证电容器使用安全的前提下，有效降低了芯体高温膨胀的可能性，有利于保护电容器，进而降低了电容器损坏的可能性，有利于节省使用成本。
由于芯体中心处的热量不容易散发，通过冷却管可有效地对芯体中心处进行降温，冷却环管呈螺旋状环绕于芯体的外侧，从而实现芯体的全方面降温，降温效果好。
可选的，所述冷却环管贴合于所述芯体的一侧为平面。
通过采用上述技术方案，增加了冷却环管与芯体贴合部位的面积，从而提高了降温效果。
可选的，所述冷却环管贴合于所述芯体的一面设有制冷片，所述制冷片贴合于所述芯体。
通过采用上述技术方案，制冷片的设置进一步增大了对芯体的制冷面积，提高了降温效果。
可选的，所述冷却环管及所述制冷片与所述芯体之间设置有导热硅胶层。
通过采用上述技术方案，导热硅胶层具有良好的弹性，在芯体温度较高而产生轻微的膨胀时导热硅胶层会被压缩而为芯体提供一定的膨胀空间，避免芯体被冷却环管限制过紧而直接爆开，同时导热硅胶层还具有优异的导热性能，能够使冷却环管和制冷片对芯体保持良好的降温作用。
可选的，所述冷却管和所述冷却环管为氮化硼陶瓷材质。
通过采用上述技术方案，氮化硼陶瓷材质具有良好的耐热性、导热性以及高温介电强度，绝缘性能优异，不仅不会影响电容器的正常运行，而且还能够很好地对热量进行传导，有利于冷却管和冷却环管对芯体进行降温，并且氮化硼陶瓷还具有优异的化学稳定性，能很好地抵御电容器内部环境的侵蚀。
可选的，所述冷却环管的两端均连通有加固管，所述加固管绕所述冷却管螺旋设置且贴合于所述冷却管，所述冷却环管通过所述加固管连通于所述冷却管。
通过采用上述技术方案，由于芯体膨胀时会给冷却环管施加向外的压力，冷却环管与冷却管的连通处可能会断裂，而加固管与冷却管环绕式的连接方式增加了冷却环管与冷却管的整体连接面积，芯体膨胀时对冷却环管施加的压力会平均分散到加固管上，加固管与冷却管接触面积大，从而降低了断裂的可能性。
可选的，所述冷却液为绝缘冷却液。
通过采用上述技术方案，采用绝缘冷却液能够在冷却管或者冷却环管意外破损时对电容器进行保护，绝缘性的冷却液不会使电容器内部形成短路而导致线路超负荷运行，并且也能够在芯体出现爆炸时避免造成更大的破坏。
可选的，所述绝缘冷却液为变压器油、蓖麻油、硅油中的一种。
通过采用上述技术方案，变压器油、蓖麻油以及硅油击穿强度高，绝缘电阻率高，且具有优良的物理和化学性能，汽化温度高，不易燃，安全性高，另外热导率大，比热容大，导热性能好。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、冷却循环泵与电容器并联，当电容器通电工作时，冷却循环泵会同步工作并对芯体持续进行降温，从而有效控制了芯体在工作时的温度，降低了芯体高温膨胀爆炸的可能性，通过降温的方式预控芯体的升温，结合防爆片的应急泄压，在保证电容器使用安全的前提下，有效降低了芯体高温膨胀的可能性，有利于保护电容器，进而降低了电容器损坏的可能性，有利于节省使用成本。
2、冷却环管侧部平面的设计以及制冷片的设置增大了对芯体的制冷面积，提高了降温效果。
3、导热硅胶层具有良好的弹性，在芯体温度较高而产生轻微的膨胀时导热硅胶层会被压缩而为芯体提供一定的膨胀空间，避免芯体被冷却环管限制过紧而直接爆开，同时导热硅胶层还具有优异的导热性能，不会影响冷却环管和制冷片对芯体的降温作用。
4、通过加固管与冷却管环绕式的连接方式增加了冷却环管与冷却管的整体连接面积，芯体膨胀时对冷却环管施加的压力会平均分散到加固管上，加固管与冷却管接触面积大，从而降低了冷却环管与冷却管连通处断裂的可能性。
附图说明
图1是本申请实施例的剖面示意图；
图2是本申请实施例的整体示意图；
图3是图1中A部分的放大示意图；
附图标记说明：1、外壳；11、泄压口；12、防爆片；2、芯体；21、阳极引线；22、阴极引线；3、冷却管；4、冷却环管；41、制冷片；42、加固管；5、冷却循环泵；51、正极连接线；52、负极连接线；6、导热硅胶层。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明，需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
本申请实施例公开一种大型高效降温防爆电容器。参照图1和图2，大型高效降温防爆电容器包括外壳1、安装于外壳1内的芯体2以及连接于芯体2上的阳极引线21和阴极引线22，阳极引线21和阴极引线22均穿出于外壳1的一端，外壳1的另一端设有泄压口11，泄压口11上覆盖有防爆片12，防爆片12通过销钉连接于外壳1，当电容器内部压力接近电容器外壳1的爆炸压力时，压力可将销钉顶起使防爆片12脱落，从而通过泄压口11进行泄压。
参照图1，芯体2的中心处沿其轴向穿设有冷却管3，芯体2绕设于冷却管3而成型，冷却管3的两端分别穿过外壳1两端的中部，外壳1的外壁上固定安装有冷却循环泵5，冷却管3的两端分别连通于冷却循环泵5的进水口和出水口，安装时冷却管3的进水端位于下方，冷却管3的出水端位于上方。
芯体2的外侧螺旋绕设有冷却环管4，冷却环管4贴合于芯体2的外壁，冷却环管4的两端分别连通于冷却管3的进水端和出水端。冷却循环泵5、冷却管3以及冷却环管4连通形成的流道内装有用于对芯体2进行降温的冷却液。
冷却循环泵5上连接有正极连接线51和负极连接线52，正极连接线51与阳极引线21连接，负极连接线52与阴极引线22连接，从而使冷却循环泵5与电容器形成并联。电容器通电运行时冷却循环泵5会同步运行，冷却循环泵5驱动冷却液经冷却管3和冷却环管4不断循环对芯体2进行降温。
本实施例中，冷却管3和冷却环管4为氮化硼陶瓷材质，氮化硼陶瓷材质具有良好的耐热性、导热性以及高温介电强度，绝缘性能优异，在不影响电容器正常运行的前提下能够很好地对热量进行传导，有利于冷却管3和冷却环管4对芯体2进行降温，并且氮化硼陶瓷还具有优异的化学稳定性，能很好地抵御电容器内部环境的侵蚀。在其他实施例中，冷却管3和冷却环管4还可以采用其他具有良好导热性能的绝缘材料，如石墨。
参照图3，冷却环管4贴合于芯体2的一侧为平面以增加冷却环管4与芯体2贴合部位的面积，从而提高了降温效果。
为了进一步增大冷却环管4与芯体2贴合部位的面积以提高降温效果，冷却环管4贴合于芯体2的一面沿芯体2轴向延伸形成有制冷片41，制冷片41为氮化硼陶瓷材质，制冷片41贴合于芯体2以提供更大的制冷面积。
冷却环管4及制冷片41与芯体2之间设有导热硅胶层6，导热硅胶层6具有良好的弹性，进而可在芯体2温度较高而产生轻微的膨胀时被压缩而为芯体2提供一定的膨胀空间，避免芯体2被冷却环管4限制过紧而直接爆开，同时导热硅胶层6还具有优异的导热性能，能够使冷却环管4和制冷片41对芯体2保持良好的降温作用。
由于芯体2膨胀时会给冷却环管4施加向外的压力，冷却环管4与冷却管3的连通处可能会断裂，为此，冷却环管4的两端均连通有氮化硼陶瓷材质的加固管42，冷却环管4通过加固管42连通于冷却管3。通过将加固管42绕冷却管3螺旋设置并贴合于冷却管3以增加冷却环管4与冷却管3的整体连接面积，芯体2膨胀时对冷却环管4施加的压力会平均分散到加固管42上，加固管42与冷却管3接触面积大，从而降低了断裂的可能性。
为了提高安全性能，冷却液采用绝缘冷却液，在冷却管3或者冷却环管4意外破损时绝缘性的冷却液不会使电容器内部形成短路而导致线路超负荷运行，可对电容器进行保护，并且也能够在芯体2出现爆炸时避免造成更大的破坏。
本实施例中，冷却液为蓖麻油，蓖麻油介电常数高，击穿强度高，绝缘电阻率高，且具有优良的物理和化学性能，不易燃，安全性高，另外热导率大，比热容大，导热性能好。在其他实施例中，绝缘冷却液也可以采用变压器油或硅油等具有优异导热性能的绝缘液体。
本申请实施例一种大型高效降温防爆电容器的实施原理为：冷却循环泵5与电容器并联，电容器通电工作时冷却循环泵5会同步工作并对芯体2进行降温，由于芯体2中心处的热量不容易散发，通过冷却管3可有效地对芯体2中心处进行降温，冷却环管4呈螺旋状环绕于芯体2的外侧，实现了芯体2的全方面降温，降温效果好，从而有效控制了芯体2在工作时的温度，降低了芯体2高温膨胀爆炸的可能性，当芯体2出现急速升温膨胀的紧急情况时，可通过防爆片12进行泄压。通过降温的方式预控芯体2的升温，结合防爆片12的应急泄压，在保证电容器使用安全的前提下，有效降低了芯体2高温膨胀的可能性，有利于保护电容器，进而降低了电容器损坏的可能性，有利于节省使用成本。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大型高效降温防爆电容器，包括外壳（1）、设置于所述外壳（1）内的芯体（2）以及连接于所述芯体（2）上的阳极引线（21）和阴极引线（22），所述阳极引线（21）和所述阴极引线（22）均穿出于所述外壳（1），所述外壳（1）上设有泄压口（11），所述泄压口（11）上覆盖有防爆片（12），其特征在于：所述芯体（2）的中心处沿其轴向穿设有冷却管（3），所述冷却管（3）的两端分别穿过所述外壳（1）的两端，所述外壳（1）的外壁上设置有装有冷却液的冷却循环泵（5），所述冷却管（3）的两端分别连通于所述冷却循环泵（5）的进水口和出水口，所述冷却管（3）的进水端连通有冷却环管（4），所述冷却环管（4）绕所述芯体（2）螺旋设置且贴合于所述芯体（2），所述冷却环管（4）远离所述冷却管（3）进水端的一端连通于所述冷却管（3）的出水端，所述冷却循环泵（5）上连接有正极连接线（51）和负极连接线（52），所述正极连接线（51）与所述阳极引线（21）连接，所述负极连接线（52）与所述阴极引线（22）连接。
2.根据权利要求1所述的大型高效降温防爆电容器，其特征在于：所述冷却环管（4）贴合于所述芯体（2）的一侧为平面。
3.根据权利要求2所述的大型高效降温防爆电容器，其特征在于：所述冷却环管（4）贴合于所述芯体（2）的一面设有制冷片（41），所述制冷片（41）贴合于所述芯体（2）。
4.根据权利要求3所述的大型高效降温防爆电容器，其特征在于：所述冷却环管（4）及所述制冷片（41）与所述芯体（2）之间设置有导热硅胶层（6）。
5.根据权利要求1所述的大型高效降温防爆电容器，其特征在于：所述冷却管（3）和所述冷却环管（4）为氮化硼陶瓷材质。
6.根据权利要求1所述的大型高效降温防爆电容器，其特征在于：所述冷却环管（4）的两端均连通有加固管（42），所述加固管（42）绕所述冷却管（3）螺旋设置且贴合于所述冷却管（3），所述冷却环管（4）通过所述加固管（42）连通于所述冷却管（3）。
7.根据权利要求1所述的大型高效降温防爆电容器，其特征在于：所述冷却液为绝缘冷却液。
8.根据权利要求7所述的大型高效降温防爆电容器，其特征在于：所述绝缘冷却液为变压器油、蓖麻油、硅油中的一种。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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