CN115297700B - 一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热降温技术领域，具体是涉及一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，应用于对开设有出气口和进气口的电控柜进行散热，换热系统包括换热箱、引流扇、第一换热板、第二换热板、第三换热板、导通管和引流管；本发明通过将第一换热板、第二换热板和第三换热板设置在换热箱中，使得热空气在换热箱和电控柜中循环流动以冷却，同时在第一换热板和第二换热板的温差作用下，外界气流能够对第一换热板、第二换热板进行换热，以此对实现对封闭式电控柜的换热操作，结构简单，安装便捷。

Description

一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统

技术领域

本发明涉及换热降温技术领域，具体是涉及一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统。

背景技术

随着电子器件功率和频率的不断提高，其发热密度大幅度增长，因此对电子设备进行合理的热设计是适应和促进电子设备高新技术发展的重要基础及前提之一。比如对于精密机床类产品制造行业从某种意义上分析，其电控柜发热电子元器件及装置其单位面积或空间功耗的迅速散热，已经成为精密机床稳定工作和保持加工精度可靠性的限制性环节，因此电控电控柜内镶嵌的可靠的散热作业单元是机床电控柜内不可或缺的综合接入设备及配套技术；因此，国际、国内的电子行业功耗型电控系统、精密机床密闭式电柜内功耗散热装置的研发成为业内重要的课题。目前，国际、国内在该领域密闭式电柜，大都采用制冷空调甚至是涡流方式点对点冷却，但空调系统使得电控柜系统自身的能耗大幅度增加，且增加了投资和维护费用，而涡流方式冷却需要设置高压气源或直接安装空压机，亦同样增加了一次性投资成本及运行维护成本；藉此，业内需要一次性投资降低、运行可靠和少维护或在一定期限内免维护，其能够稳定、可靠的将其功耗热量通过热交换的模式散发出去，以期稳定电控系统的工作环境。

中国专利CN105813437B公开了一种精密机床类密封式电控柜换热装置，包括壳体，所述壳体内包括上方的散热腔体和下方的吸热腔体，所述吸热腔体内设有吸热单元，所述散热腔体内设有散热单元。

该换热装置通过第一换热扇抽取密封式电控柜中的热空气，然后对热空气进行换热，会使得密封式电控柜中呈现低压状态，这样使得外界含有杂质或潮湿的空气进入到密封式电控柜中，从而密封式电控柜中的电器元件造成侵蚀。

发明内容

针对上述问题，提供一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，通过引流扇引导封闭式电控柜中的热空气在换热箱和封闭式电控柜中循环流动，同时在温差作用下对换热箱进行降温，解决了外界含有杂质或潮湿的空气进入到封闭式电控箱中侵蚀电气元件的问题。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，应用于对开设有出气口和进气口的电控柜进行散热，换热系统包括换热箱、引流扇、第一换热板、第二换热板、第三换热板、导通管和引流管；换热箱内设有换热腔室，换热腔室分别设有与出气口连通的第一接口以及与进气口连通的第二接口；引流扇设置在电控柜和换热箱的连接管路上，引流扇引导电控柜内的空气循环流经出气口、第一接口、换热腔室、第二接口和进气口；第一换热板、第二换热板、第三换热板设置在换热腔室内用于增大空气自第一接口流至第二接口的路程，第一换热板与第一接口相邻，第二换热板与第二接口相邻，第一换热板、第二换热板和第三换热板内均设有与外界大气连通的气腔，第一换热板的气腔与外界大气单向连通，空气自外界大气流入第一换热板内；导通管连通第一换热板和第二换热板；引流管连通第三换热板和导通管；导通管为文丘里管，引流管连通第三换热板和导通管；

第一换热板与第一接口之间形成第一腔室，第一换热板和第三换热板之间形成第二腔室，第二换热板和第三换热板之间形成第三腔室，第二换热板和第二接口之间形成第四腔室，第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室依次连通以形成换热通道，第一腔室的体积大于第二腔室、第三腔室和第四腔室的体积；

第一腔室的体积是第二腔室、第三腔室和第四腔室的体积之和；

第一换热板和第二换热板（5）的气腔体积大于等于两倍的第三换热板的气腔体积。

优选地，引流管的内径小于导通管的内径。

优选地，第一换热板和第三换热板与外界大气的连接口均位于换热箱的一侧，第二换热板与外界大气的连接口位于换热箱的另一侧。

优选地，第二换热板的外壁或其气腔的内壁设有隔热层。

优选地，第一换热板、第二换热板和第三换热板均包括两个平行设置的换热部以及用于连接两个换热部的连接部，换热部和连接部与换热气腔的内壁组成气腔，第一换热板与外界大气的连通处对称地设置有朝向气腔的内侧折弯的弹性弯折部，两个弹性弯折部相抵接以形成单向通气结构。

优选地，换热部和连接部的两侧向外延伸以形成密封沿，密封沿抵接在换热腔室的内壁，密封沿朝向换热腔室的两侧设有凹槽，换热系统还包括密封条，密封条设置在凹槽中。

优选地，第一换热板和第三换热板均由铜或铝制成。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

本发明通过将第一换热板、第二换热板和第三换热板设置在换热箱中，使得热空气在换热箱和电控柜中循环流动以冷却，同时在第一换热板和第二换热板的温差作用下，外界气流能够对第一换热板、第二换热板进行换热，以此对实现对电控柜的换热操作，结构简单，安装便捷。

附图说明

图1是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统在装载状态下的立体图；

图2是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统在与电控箱分离状态下的立体图；

图3是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统的立体图；

图4是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统的立体分解图；

图5是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统中换热箱的内部结构示意图；

图6是图5的A处局部放大图；

图7是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统中第一换热板和密封条的立体图；

图8是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统中第一换热板和密封条的立体分解图；

图9是一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统的导热管和引流管的主视图。

图中标号为：

101-出气口；

102-进气口；

2-换热箱；

201-第一接口；

202-第二接口；

3-引流扇；

4-第一换热板；

5-第二换热板；

6-第三换热板；

7-导通管；

8-引流管；

9-第一腔室；

10-第二腔室；

11-第三腔室；

12-第四腔室；

13-换热部；

14-连接部；

15-弹性弯折部；

16-密封沿；

17-凹槽；

18-密封条。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1-图9所示，本发明提供：

一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，应用于对开设有出气口101和进气口102的电控柜进行散热，换热系统包括换热箱2、引流扇3、第一换热板4、第二换热板5、第三换热板6、导通管7和引流管8；

换热箱2内设有换热腔室，换热腔室设有与出气口101连通的第一接口201以及与进气口102连通的第二接口202；

引流扇3设置在电控柜和换热箱2的连接管路上，引流扇3引导电控柜内的空气循环流经出气口101、第一接口201、换热腔室、第二接口202和进气口102；

第一换热板4、第二换热板5、第三换热板6设置在换热腔室内用于增大空气自第一接口201流至第二接口202的路程，第一换热板4与第一接口201相邻，第二换热板5与第二接口202相邻，第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6内均设有与外界大气连通的气腔，第一换热板4的气腔与外界大气单向连通，空气自外界大气流入第一换热板4内；

导通管7连通第一换热板4和第二换热板5；

引流管8连通第三换热板6和导通管7。

数控加工中心的封闭式电控柜在连续工作时，其内部持续升温，电控柜中的电气元件在高温环境下会快速老化，使得电控柜的使用寿命较低，因此需要对电控柜进行散热，同时，因受工作环境的影响，需要防止外界含有杂质或潮湿的空气进入到电控柜中，对电控柜中的电气元件进行侵蚀；

通过在电控柜中开设出气口101和进气口102，使出气口101和进气口102的位置相对较远，以便于自进气口102流至出气口101的空气在电控柜能够接触更多的电气元件，从而对其进行散热；

当启动引流扇3时，电控柜内的空气循环流经出气口101、第一接口201、换热腔室、第二接口202和进气口102，以此将电控柜内的热空气引至换热箱2经冷却后再将其引入电控柜内，从而实现对电控柜的散热；

热空气一侧流经第一接口201、换热腔室和第二接口202时，因将第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6设置在换热腔室中，这使得热空气在换热腔室中的流通路程变长，从而便于散热；

因第一换热板4与第一接口201相邻，即第一换热板4直接与出气口101流出的热空气进行直接接触，而第二换热板5与第二接口202相邻，第三换热板6位于第一换热板4和第二换热板5之间，这使得热空气自第一接口201流至第二接口202时，第一换热板4的温度高于第三换热板6的温度且高于第二换热板5的温度，第一换热板4和第二换热板5的温差最大，而第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6均设有与外界大气连通的气腔，同时因第一换热板4和第二换热板5通过导通管7连通，而第一换热板4的气腔与外界大气单向连通，这使得在温差作用下，第一换热板4中的热空气依次通过导通管7和第二换热板5的气腔并向外界大气流出，同时外界大气又有冷空气进入到第一换热板4的气腔中，以此对第一换热板4进行散热，而第三换热板6通过引流管8与导通管7连通，热空气在流经导通管7时，引流管8会在热空气的引导作用下，引导第三换热板6中的热空气一同进入到导通管7中，同时引得外界的冷空气进入到第三换热板6中，以此对第三换热板6进行散热；

电控柜中的热空气经第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6换热后，重新流入电控柜中，以此对电控柜进行降温。

本发明通过将第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6设置在换热箱2中，使得热空气在换热箱2和电控柜中循环流动以冷却，同时在第一换热板4和第二换热板5的温差作用下，外界气流能够对第一换热板4、第二换热板5进行换热，以此对实现对电控柜的换热操作，结构简单，安装便捷。

如图5所示：

第一换热板4与第一接口201之间形成第一腔室9，第一换热板4和第三换热板6之间形成第二腔室10，第二换热板5和第三换热板6之间形成第三腔室11，第二换热板5和第二接口202之间形成第四腔室12，第一腔室9、第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12依次连通以形成换热通道，第一腔室9的体积大于第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12的体积。

通过将第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6设置在换热腔室中，在第一接口201和第二接口202之间依次形成第一腔室9、第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12，第一腔室9、第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12首尾依次相邻，以此增大热空气在换热腔室中的流动路程，而第一腔室9的体积大于第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12的体积，相比小容量的第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12，大容量的第一腔室9中的热空气较多，同时热空气在第一腔室9中的流速大于热空气在第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12的流速，使得第一换热板4的温度远大于第二换热板5和第三换热板6，从而能够加大第一换热板4和第二换热板5的温差，第一换热板4的气腔压强增大，并通过导通管7和第三换热板6释放压力，同时通过引流管8引导第三换热板6中的热空气一同向外排出，热空气在向外排出后，第一换热板4和第二换热板5的内腔呈现负压状态，使得外界的冷空气被吸入到第一换热板4和第二换热板5的气腔中，以此对第一换热板4和第二换热板5进行降温，从而对电控柜内的热空气进行换热；

第一腔室9的体积是第二腔室10、第三腔室11和第四腔室12的体积之和。

如图9所示：

导通管7为文丘里管，引流管8连通第三换热板6和导通管7的窄段。

文丘里管具有窄段以及设置在窄段的两端的宽段，当空气在文丘里管里流动时，窄段中空气的流速大于宽段中空气的流速，这使得第一换热板4中的空气依次通过导通管7和第二换热板5向外溢出，而窄段中流速较快，能够加速引流管8将第三换热板6中的空气引出，从而再通过第二换热板5向外界大气排出，以此达到加速第三换热板6中空气的流通速率，使得第三换热板6能够稳定地对换热腔室中的热空气进行换热。

如图9所示：

第一换热板4和第二换热板5的气腔体积大于第三换热板6的气腔体积。

当第一换热板4和第二换热板5之间的气流较小时，引流管8无法将第三换热板6中的空气及时的引出，而通过将第一换热板4和第二换热板5的气腔体积大于第三换热板6的气腔体积，使得第一换热板4和第二换热板5之间能够有更多的空气进行流通，以便于引导第三换热板6中的空气一同通过第三换热板6向外排出；

第一换热板4和第二换热板5的气腔体积等于至少两倍的第三换热板6的气腔体积。

如图9所示：

引流管8的内径小于导通管7的内径。

第一换热板4中的热空气通过导通管7流入第二换热板5中，当引流管8的内径大于导通管7的内径时，热空气可能会通过引流管8直接流入到第三换热板6中，进而无法对第三换热板6进行散热，而当引流管8的内径小于导通管7的内径时，引流管8作为导通管7的分支，引流管8可随着导通管7中气流的影响，将第三换热板6中的热空气抽出，进而与导通管7中的气体汇总，并一同通过第二换热板5向外排出，以此提高第三换热板6中空气的流通速率，当流通速率提高时，第三换热板6的换热效率同样提高，从而能够对换热腔室中的热空气进行稳定地换热。

如图5所示：

第一换热板4和第三换热板6与外界大气的连接口均位于换热箱2的一侧，第二换热板5与外界大气的连接口位于换热箱2的另一侧。

因第二换热板5是向外界大气排出热空气，而第一换热板4与第三换热板6与外界大气连通是吸入冷空气，当第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6与外界大气的连接口位于换热箱2的同一侧时，第二换热板5排出的热空气会被第一换热板4和第三换热板6吸入，进而无法对第一换热板4和第三换热板6进行有效的降温；因此需要使得第二换热板5与外界大气的连接口和第一换热板4、第三换热板6与外界大气的连接口处于换热箱2的非同侧，第二换热板5排出的热空气无法被第一换热板4和第三换热板6吸入，进而能够有效提高换热系统的换热效率。

如图5所示：

第二换热板5的外壁或其气腔的内壁设有隔热层。

因第二换热板5是设置在换热箱2中以增大空气在换热腔室中的流通路程，因而第二换热板5仍会接触热空气，同时第一换热板4通过导通管7将其气腔中的热空气导入到第一换热腔中，这会提高第二换热板5的温度，因此需要将第一换热板4的温度和换热腔室的温度隔开，即在第二换热板5的外壁或其气腔的内壁设有隔热层，这样使得第二换热板5气腔中的热空气不会加热被第一换热板4和第三换热板6冷却后的空气，从而提高换热效率。

如图6-图8所示：

第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6均包括两个平行设置的换热部13以及用于连接两个换热部13的连接部14，换热部13和连接部14与换热气腔的内壁组成气腔，第一换热板4与外界大气的连通处对称地设置有朝向气腔的内侧折弯的弹性弯折部15，两个弹性弯折部15相抵接以形成单向通气结构。

将由换热部13和连接部14制得的第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6设置在换热腔室中，以便于在对电控柜中热空气冷却的同时形成与外界连通的气腔，而第一换热板4板与外界大气的连通处还设置有弹性弯折部15，两个弹性弯折部15向第一换热板4的内腔弯折，两个弹性弯折部15之间相互抵接，同时两个弹性弯折部15还可克服弹性使其之间的空隙变大，这使得外界空气能够通过两个弹性弯折部15并流入到第一换热板4的气腔中，而第一换热板4中的气体无法将两个弹性弯折部15弯折而打开空隙，进而实现单向通气，以此便于引导外界空气进入到第一换热板4中对其冷却，从而解决了第一换热板4中的热空气容易通过第一换热板4与外界大气的连通口向外溢出的问题。

如图7和图8所示：

换热部13和连接部14的两侧向外延伸以形成密封沿16，密封沿16抵接在换热腔室的内壁，密封沿16朝向换热腔室的两侧设有凹槽17，换热系统还包括密封条18，密封条18设置在凹槽17中。

第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6设置在换热腔室中以形成与外界空气交换的气腔，为防止第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6与换热腔室内壁的连接缝容易溢出或溢入气体，使得换热部13和连接部14的两侧向外延伸以形成密封沿16，并将密封套设置在凹槽17中，进而提高了第一换热板4、第二换热板5和第三换热板6边沿与换热腔室的密封性，以此防止换热腔室中的气体通过连接缝向外界大气溢出，或者外界大气通过连接缝溢入到换热腔室中。

第一换热板4和第三换热板6均由铜或铝制成。

通过使得第一换热板4和第三换热板6均由铜或铝制成，使其能够高效地将换热腔室中的热量向外传出，同时成本较低，便于加工。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，应用于对开设有出气口（101）和进气口（102）的电控柜进行散热，其特征在于，换热系统包括换热箱（2）、引流扇（3）、第一换热板（4）、第二换热板（5）、第三换热板（6）、导通管（7）和引流管（8）；

换热箱（2）内设有换热腔室，换热腔室的两个远离端分别设有与出气口（101）连通的第一接口（201），以及与进气口（102）连通的第二接口（202）；

引流扇（3）设置在电控柜和换热箱（2）的连接管路上，引流扇（3）引导电控柜内的空气循环流经出气口（101）、第一接口（201）、换热腔室、第二接口（202）和进气口（102）；

第一换热板（4）、第二换热板（5）、第三换热板（6）设置在换热腔室内用于增大空气自第一接口（201）流至第二接口（202）的路程，第一换热板（4）与第一接口（201）相邻，第二换热板（5）与第二接口（202）相邻，第一换热板（4）、第二换热板（5）和第三换热板（6）内均设有与外界大气连通的气腔，第一换热板（4）的气腔与外界大气单向连通，空气自外界大气流入第一换热板（4）内；

导通管（7）连通第一换热板（4）和第二换热板（5）；

引流管（8）连通第三换热板（6）和导通管（7）；

导通管（7）为文丘里管，引流管（8）连通第三换热板（6）和导通管（7）的窄段；

第一换热板（4）与第一接口（201）之间形成第一腔室（9），第一换热板（4）和第三换热板（6）之间形成第二腔室（10），第二换热板（5）和第三换热板（6）之间形成第三腔室（11），第二换热板（5）和第二接口（202）之间形成第四腔室（12），第一腔室（9）、第二腔室（10）、第三腔室（11）和第四腔室（12）依次连通以形成换热通道，第一腔室（9）的体积大于第二腔室（10）、第三腔室（11）和第四腔室（12）的体积；

第一腔室（9）的体积是第二腔室（10）、第三腔室（11）和第四腔室（12）的体积之和；

第一换热板（4）和第二换热板（5）的气腔体积大于等于两倍的第三换热板（6）的气腔体积。

2.根据权利要求1所述的一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，其特征在于，引流管（8）的内径小于导通管（7）的内径。

3.根据权利要求1所述的一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，其特征在于，第一换热板（4）和第三换热板（6）与外界大气的连接口均位于换热箱（2）的一侧，第二换热板（5）与外界大气的连接口位于换热箱（2）的另一侧。

4.根据权利要求1所述的一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，其特征在于，第二换热板（5）的外壁或其气腔的内壁设有隔热层。

5.根据权利要求1所述的一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，其特征在于，第一换热板（4）、第二换热板（5）和第三换热板（6）均包括两个平行设置的换热部（13），以及用于连接两个换热部（13）的连接部（14），换热部（13）和连接部（14）与换热气腔的内壁组成气腔，第一换热板（4）与外界大气的连通处对称地设置有朝向气腔的内侧折弯的弹性弯折部（15），两个弹性弯折部（15）相抵接以与换热腔室形成单向通气结构。

6.根据权利要求5所述的一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，其特征在于，换热部（13）和连接部（14）的两侧向外延伸以形成密封沿（16），密封沿（16）抵接在换热腔室的内壁，密封沿（16）朝向换热腔室的两侧设有凹槽（17），换热系统还包括密封条（18），密封条（18）设置在凹槽（17）中。

7.根据权利要求1所述的一种数控加工中心封闭式电控柜换热系统，其特征在于，第一换热板（4）和第三换热板（6）均由铜或铝制成。

Images