CN118157006A - 一种配电柜的散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电柜技术领域，特别是涉及一种配电柜的散热结构，包括柜体、排气机构和均热机构，柜体固定设置，柜体内部设有开关元器件，排气机构设置于柜体上，均热机构包括外筒和内筒，外筒和内筒均竖直设置于柜体中，且外筒套设于内筒外，外筒与内筒同轴，外筒和内筒均为倒锥形，外筒和内筒在柜体内绕自身轴线转动，外筒与内筒之间设有密封且体积可变的第一空腔，第一空腔内填充有冷却液。外筒和内筒倒锥形的设置，在内筒和外筒的转动下，第一空腔内的冷却液受离心力的作用沿外筒的内壁向外筒的顶端流动，冷却液与外筒内壁充分接触，使得外筒能够充分吸收与之靠近的开关元器件散发的热量，从而降低开关元器件的温度。

Description

一种配电柜的散热结构

技术领域

本发明涉及配电柜技术领域，特别是涉及一种配电柜的散热结构。

背景技术

配电柜的作用是配电控制将电能分配到各个负荷部位，及在电路短路、过载和漏电时进行断电保护。因此配电柜内开关元器件和线路较多，散热困难时容易发生危险，现有的散热通常为风扇散热，由于不同时刻不同位置的开关元器件的发热量不同，采用风扇散热的方式并不能针对性地对发热的开关元器件进行散热，导致配电柜的散热效果差。

发明内容

基于此，有必要针对目前配电柜采用传统的风扇散热方式的效果差的问题，提供一种配电柜的散热结构。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种配电柜的散热结构，包括柜体、排气机构和均热机构，柜体固定设置，排气机构设置于柜体上，用于使得柜体内外气体的交换，均热机构包括外筒和内筒，外筒和内筒均竖直设置于柜体中，且外筒套设于内筒外，外筒与内筒同轴，柜体内的开关元器件设置于外筒周侧，外筒和内筒均为倒锥形，外筒和内筒在柜体内绕自身轴线转动，外筒与内筒之间设有密封且体积可变的第一空腔，第一空腔内填充有冷却液，且第一空腔内始终为负压环境。

优选的，排气机构包括排气口、风扇和进气口，排气口设置于柜体的顶部，风扇设置于柜体的内顶部，用于将柜体内部气体从排气口抽出，进气口设置于柜体的底部，且位于开关元器件的下方。

优选的，均热机构还包括上挡环和下挡环，上挡环与外筒的顶端连接，且上挡环靠近外筒的一面设有第一台阶，下挡环与外筒的底端连接，且下挡环靠近外筒的一面设有第二台阶，内筒的顶端设有第一筒，第一筒沿竖向方向套设于第一台阶上，且第一筒的内表面与台阶的外表面沿竖向方向滑动连接，内筒的底端设有第二筒，第二筒沿竖向方向套设于第二台阶上，且第二筒的内表面与第二台阶的外表面沿竖向方向滑动连接，内筒的内部和柜体内部连通。

优选的，配电柜的散热结构还包括电机、转轴、第一连接板、第二连接板和第三连接板，电机固定安装于柜体底部，且电机的输出端沿竖向方向延伸，转轴竖直设置于柜体中，且转轴和柜体转动连接，转轴的一端与电机的输出端连接，第一连接板固定安装于转轴上，且第一连接板远离转轴的一侧与内筒固定连接，第二连接板和第三连接板均沿转轴轴向方向滑动设置于转轴上，第三连接板的两端均与上挡环连接，第二连接板的两端均与下挡环连接。

优选的，第一连接板设有多个，且每个第一连接板绕转轴呈螺旋状，且在内筒转动方向上，第一连接板的上表面位于其下表面的前侧。

优选的，外筒与柜体内底壁之间设有距离传感器，柜体上设有控制器，控制器分别与距离传感器、风扇和电机电连。

优选的，柜体内壁和外筒之间设有弹性件，弹性件用于增加外筒相对于内筒沿竖向方向向下移动的阻力。

优选的，第一弹性件为压簧，压簧套设于转轴上，柜体内设有固定板，固定板位于下挡板的下方，压簧的底端与固定板固定连接，压簧的顶端固定连接有转动环，转动环与和下挡环连接的第二连接板转动连接。

优选的，第一台阶上和第二台阶上均设有密封圈，密封圈分别和对应的第一筒和第二筒滑动连接。

优选的，柜体上设有第一门板和第二门板，第一门板转动设置于柜体上，第二门板转动设置于柜体上，第二门板位于第一门板和外筒之间，且第二门板上设有通孔，开关元器件位于通孔内。

本发明的有益效果是：第一空腔内负压环境的设置，使得冷却液的沸点降低，冷却液吸取到外筒表面的热量后更容易挥发，冷却液蒸发后体积增大，带动第一空腔体积增大，冷却液与外筒的接触面积减小，外筒和内筒倒锥形的设置，在内筒和外筒的转动下，第一空腔内的冷却液受离心力的作用沿外筒的内壁向外筒的顶端流动，冷却液与外筒内壁充分接触，使得外筒能够充分吸收与之靠近的开关元器件散发的热量，从而降低开关元器件的温度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种配电柜的散热结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种配电柜的散热结构的剖视图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图2中B处的放大图。

其中：100、柜体；101、外筒；102、内筒；103、第一空腔；104、风扇；105、上挡环；106、下挡环；107、第一台阶；108、第二台阶；109、第一筒；110、第二筒；111、电机；112、转轴；113、第一连接板；114、第二连接板；115、安装板；116、压簧；117、固定板；118、转动环；119、第一门板；120、第二门板；121、通孔；122、第三连接板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本发明所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种配电柜的散热结构，包括柜体100、排气机构和均热机构，柜体100固定设置，排气机构设置于柜体100上，用于使得柜体100内外气体进行交换，均热机构包括外筒101和内筒102，外筒101和内筒102均竖直设置于柜体100中，且外筒101套设于内筒102外，外筒101与内筒102同轴，柜体100内的开关元器件设置于外筒101周侧，外筒101和内筒102均为倒锥形，外筒101和内筒102在柜体100内绕自身轴线转动，外筒101与内筒102之间设有密封且体积可变的第一空腔103，第一空腔103内填充有冷却液，且第一空腔103内始终为负压环境。

在柜体100内部温度上升后，第一空腔103内负压环境的设置，使得冷却液的沸点降低，冷却液吸取到外筒101表面的热量后更容易挥发，冷却液蒸发后体积增大，带动第一空腔103体积增大，冷却液与外筒101的接触面积减小，外筒101和内筒102倒锥形的设置，在内筒102和外筒101的转动下，第一空腔103内的冷却液受离心力的作用沿外筒101的内壁向外筒101的顶端流动，冷却液与外筒101内壁充分接触，使得外筒101能够充分吸收与之靠近的开关元器件散发的热量，从而降低开关元器件的温度。

在本实施例中，排气机构包括排气口、风扇104和进气口，排气口设置于柜体100的顶部，风扇104设置于柜体100的内顶部，用于将柜体100内部气体从排气口抽出，进气口设置于柜体100的底部，且位于开关元器件的下方，在风扇104将柜体100内部的气体抽出后，柜体100外部的气体通过进气口进入到柜体100内部，进入到柜体100内部的气体会经过其上方的开关元器件，并将柜体100内开关元器件附近的气体向风扇104的位置推动，使得柜体100内外气体交换的更充分。

在本实施例中，均热机构还包括上挡环105和下挡环106，上挡环105与外筒101的顶端连接，且上挡环105靠近外筒101的一面设有第一台阶107，下挡环106与外筒101的底端连接，且下挡环106靠近外筒101的一面设有第二台阶108，内筒102的顶端设有第一筒109，第一筒109沿竖向方向套设于第一台阶107上，且第一筒109的内表面与台阶的外表面沿竖向方向滑动连接，内筒102的底端设有第二筒110，第二筒110沿竖向方向套设于第二台阶108上，且第二筒110的内表面与第二台阶108的外表面沿竖向方向滑动连接，第一筒109、第二筒110、上挡环105和下挡环106同轴且均无顶无底，内筒102的内部和柜体100内部连通，第一空腔103由内筒102、外筒101、上挡环105、下挡环106、第一筒109和第二筒110合围形成，在冷却液吸热蒸发后，第一空腔103内压强变大，内筒102和外筒101在竖向方向上发生相对滑动，内筒102和外筒101之间的间距增加，第一空腔103内的体积增大，在内筒102和外筒101的转动下，液态的冷却液在离心力的作用下与外筒101的内表面接触，继续吸收外筒101上的热量，汽态的冷却液与内筒102的外表面接触，汽态的冷却液将热量传导到内筒102上，由从柜体100内进入到内筒102内的气体对内筒102表面进行降温。

在本实施例中，配电柜的散热结构还包括电机111、转轴112、第一连接板113、第二连接板114和第三连接板122，电机111固定安装于柜体100底部，且电机111的输出端沿竖向方向延伸，转轴112竖直设置于柜体100中，且转轴112和柜体100转动连接，柜体100内设有多个安装板115，开关元器件设置于安装板115上，且转轴112与其中一个安装板115转动连接，转轴112的一端与电机111的输出端连接，第一连接板113固定安装于转轴112上，且第一连接板113远离转轴112的一侧与内筒102固定连接，第二连接板114和第三连接板122均沿转轴112轴向方向滑动设置于转轴112上，第三连接板122的两端均与上挡环105连接，第二连接板114的两端均与下挡环106连接，在冷却液未蒸发时，由于第一空腔103内为负压，内筒102壁与外筒101壁之间的距离最小，且外筒101相对于内筒102不会发生相对移动。

在本实施例中，第一连接板113设有多个，且每个第一连接板113绕转轴112呈螺旋状，且在内筒102转动方向上，第一连接板113的上表面位于其下表面的前侧，在电机111带动内筒102和外筒101转动时，第一连接板113同时转动，第一连接板113将内筒102下方的气体抽进内筒102中，能够增加内筒102中气体流动的速度，流动的气体能够更好地对内筒102进行散热。

在本实施例中，外筒101与柜体100内底壁之间设有距离传感器，柜体100上设有控制器，控制器分别与距离传感器、风扇104和电机111电连，在第一空腔103内部的液态冷却液汽化后，第一空腔103内压强增加，外筒101能够相对于内筒102向下移动，通过距离传感器检测到的外筒101和柜体100内底壁之间的距离的变化，经控制器分析得出柜体100内的温度，从而控制风扇104的功率，增加散热效果。

在本实施例中，柜体100内壁和外筒101之间设有弹性件，弹性件用于增加外筒101相对于内筒102沿竖向方向向下移动的阻力。

具体的，第一弹性件为压簧116，压簧116套设于转轴112上，柜体100内设有固定板117，固定板117位于下挡环106的下方，压簧116的底端与固定板117固定连接，压簧116的顶端固定连接有转动环118，转动环118套设于转轴112上，且转动环118与转轴112同轴，转动环118与和下挡环106连接的第二连接板114转动连接，液态冷却液蒸发后会使得第一空腔103体积增大，压簧116为外筒101相对于内筒102的移动提供阻力，提升第一空腔103体积最大时柜体100内的温度上限，增大了控制器对柜体100内部的温度的监测范围。

在本实施例中，第一台阶107上和第二台阶108上均设有密封圈，密封圈分别和对应的第一筒109和第二筒110滑动连接，提升第一空腔103的密封性。

在本实施例中，柜体100上设有第一门板119和第二门板120，第一门板119转动设置于柜体100上，第二门板120转动设置于柜体100上，第二门板120位于第一门板119和外筒101之间，且第二门板120上设有通孔121，开关元器件位于通孔121内，在操作人员需要对开关元器件进行操作时，只需打开第一门板119，转动的外筒101被第二门板120遮挡，提高了操作人员的安全性。

本实施例提供的一种配电柜的散热结构的工作原理和工作方法为：

首先，通过控制器控制风扇104和电机111启动，风扇104将柜体100内部带有热量的气体通过排气口排出，此时的柜体100内部呈现负压，柜体100外部的气体从进气口进入到柜体100内部；同时第一电机111带动转轴112转动，转轴112通过第二连接板114进而第一连接板113分别带动外筒101和内筒102转动，在外筒101和内筒102转动时，第一空腔103内的液态冷却液受离心力的作用沿外筒101的内壁移动，并与外筒101的内壁充分接触。

当柜体100内的开关元器件发热，热量传导到外筒101上时，外筒101将吸收到的热量均匀传导到外筒101的周面上，第一空腔103中与外筒101接触的液态冷却液吸收掉外筒101上的热量并蒸发为汽态，汽态的冷却液与内筒102接触，将热量传导给内筒102，经过内筒102的降温后，汽态的冷却液再次凝成液态。

在液态冷却液蒸发为汽态冷却液时，第一空腔103的体积增大，外筒101相对于内筒102带动上挡板、下挡板和第二连接板114向下移动，内筒102与外筒101之间的距离增加，第一空腔103的体积增大，同时，第二连接板114带动转动环118压缩压簧116，距离传感器将检测到的外筒101和柜体100内底壁之间的距离变化信号传输到控制器中，控制器控制风扇104和电机111的输出功率，使得柜体100内部的温度能够更好地降下去。

当电机111带动内筒102和外筒101转动时，第一连接板113随之转动，并且第一连接板113转动能够将柜体100内的气体和进风口处的气体抽进到内筒102中，内筒102中的气体流动速度大，能够更好地将内筒102上的热量带走，从内筒102中出去的气体经风扇104抽出到柜体100外部。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电柜的散热结构，其特征在于，包括：柜体、排气机构和均热机构，柜体固定设置，排气机构设置于柜体上，用于使得柜体内外气体的交换，均热机构包括外筒和内筒，外筒和内筒均竖直设置于柜体中，且外筒套设于内筒外，外筒与内筒同轴，柜体内的开关元器件设置于外筒周侧，外筒和内筒均为倒锥形，外筒和内筒在柜体内绕自身轴线转动，外筒与内筒之间设有密封且体积可变的第一空腔，第一空腔内填充有冷却液，且第一空腔内始终为负压环境。

2.根据权利要求1所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，排气机构包括排气口、风扇和进气口，排气口设置于柜体的顶部，风扇设置于柜体的内顶部，用于将柜体内部气体从排气口抽出，进气口设置于柜体的底部，且位于开关元器件的下方。

3.根据权利要求1所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，均热机构还包括上挡环和下挡环，上挡环与外筒的顶端连接，且上挡环靠近外筒的一面设有第一台阶，下挡环与外筒的底端连接，且下挡环靠近外筒的一面设有第二台阶，内筒的顶端设有第一筒，第一筒沿竖向方向套设于第一台阶上，且第一筒的内表面与台阶的外表面沿竖向方向滑动连接，内筒的底端设有第二筒，第二筒沿竖向方向套设于第二台阶上，且第二筒的内表面与第二台阶的外表面沿竖向方向滑动连接，内筒的内部和柜体内部连通。

4.根据权利要求3所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，还包括电机、转轴、第一连接板、第二连接板和第三连接板，电机固定安装于柜体底部，且电机的输出端沿竖向方向延伸，转轴竖直设置于柜体中，且转轴和柜体转动连接，转轴的一端与电机的输出端连接，第一连接板固定安装于转轴上，且第一连接板远离转轴的一侧与内筒固定连接，第二连接板和第三连接板均沿转轴轴向方向滑动设置于转轴上，第三连接板的两端均与上挡环连接，第二连接板的两端均与下挡环连接。

5.根据权利要求4所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，第一连接板设有多个，且每个第一连接板绕转轴呈螺旋状，且在内筒转动方向上，第一连接板的上表面位于其下表面的前侧。

6.根据权利要求4所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，外筒与柜体内底壁之间设有距离传感器，柜体上设有控制器，控制器分别与距离传感器、风扇和电机电连。

7.根据权利要求6所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，柜体内壁和外筒之间设有弹性件，弹性件用于增加外筒相对于内筒沿竖向方向向下移动的阻力。

8.根据权利要求6所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，第一弹性件为压簧，压簧套设于转轴上，柜体内设有固定板，固定板位于下挡板的下方，压簧的底端与固定板固定连接，压簧的顶端固定连接有转动环，转动环与和下挡环连接的第二连接板转动连接。

9.根据权利要求3所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，第一台阶上和第二台阶上均设有密封圈，密封圈分别和对应的第一筒和第二筒滑动连接。

10.根据权利要求1所述的一种配电柜的散热结构，其特征在于，柜体上设有第一门板和第二门板，第一门板转动设置于柜体上，第二门板转动设置于柜体上，第二门板位于第一门板和外筒之间，且第二门板上设有通孔，开关元器件位于通孔内。