CN201813620U - 核安全级抗震机柜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及的是一种核安全级抗震机柜，包括主体框架和柜体，柜体包括底部的底板、顶部的顶板、四周两个相对应位置的侧板以及剩余位置相对应的前门板和后门板，主体框架是由底座，四个主立柱，中间立柱，横梁以及加强筋焊连接构成，在底座的四个角上各焊接有一根主立柱，分别对应侧板一边的两根主立柱之间焊接有中间立柱，该两主立柱与中间立柱之间焊接有数个横梁，立柱与底座连接处辅以加强筋，抗震机柜为柜体与主体框架焊接成一整体的结构。抗震机柜大大提高了机柜的刚性和抗冲击性，使机柜在地震情况下不至于发生共振和变形，保护柜内设备正常运行并对核岛反应堆进行紧急停堆操作，保障核电站的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种机柜，一种电器机柜或者框架，尤指一种用在核电站数字化仪控系统中具有核安全级抗震能力的机柜。
背景技术
机柜一般是冷轧钢板或合金制作的用来存放计算机和相关控制设备的物件，可以提供对存放设备的保护，屏蔽电磁干扰，有序、整齐地排列设备，方便以后维护设备。机柜一直被看作是IT应用中的低值、附属产品，只是用来容纳服务器等设备的容器，并不被重视。但是，低价的机柜却是昂贵的IT设备最直接的物理保护。重视IT设备本身，却忽视了其所处的IT微环境，更多的数据中心被引向了危险的边缘。随着计算机与网络技术的发展，数据中心的服务器、网络通信设备等IT设施，正在向着小型化、网络化、机架化的方向发展。这都给数据中心的构建模式带来了新的变化。而机柜，正在逐渐成为这个变化中的主角之一。因此对机柜提出很高的要求，例如防尘、防水或电子屏蔽等高度抗扰性能；同时应提供适合附件及安装配件支持，以让布线更为方便，同时易于管理，省时省力；机柜内部有良好的温度控制系统，可避免机柜内产品的过热或过冷，以确保设备的高效运作。
中国专利ZL200620012681.4公开了一种通信设备机柜，属通信技术领域。为解决现有通信设备机柜制造成本高、刚性差的问题而提出。该通信设备机柜，包括柜体以及设置于柜体上的柜门，所述柜体包括框架以及设置于框架外表面的侧板，所述框架包括立柱以及横梁，所述框架还包括设置于框架连接角处的三叉件；所述立柱以及与其相邻的横梁分别插接并固定连接于三叉件的三个内侧壁上形成机柜的每一顶角。本实用新型有效降低了制造成本，并提高了其耐冲击、抗震性能。
又中国专利号ZL200820151960.8本实用新型涉及一种高强度抗震电力控制柜柜体。包括柜体、箱板、箱门、横挡，其特征在于：在柜体的四角的立柱为双立柱，双立柱之间由螺栓连接固定，在柜体正面的箱门处为双立柱，双立柱之间由螺栓连接固定，各立柱之间由螺栓及横挡固定连接。所有的箱板及箱门的背面均焊接有加强筋。横挡的密布为普通的两倍。本实用新型的优点是大大增强了电力控制柜柜体的结构强度，可以在强震的情况下正常运行，保证电力供应的畅通。
上述的两篇专利是现有抗震机柜多采用的技术手段，机柜主框架由型材(比如九折型材)焊接，其它梁筋等附件与其螺栓连接，然后对角使用撑杆支撑的结构。这种机柜零件数量很多，多采用薄板加工并使用螺栓连接和铆接，结构相对松散，整体刚性和强度不足，地震中容易产生螺栓和铆钉松脱，机柜结构力学变化，机柜产生比较严重的塑性变形和位移，挤压柜内机笼等安装的工控仪器仪表，破坏其安装结构，严重威胁其功能运行，进而威胁核岛核反应堆在地震情况下不能够正常停堆。不能满足核级设备抗震的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构严谨，整体刚性和强度充足，地震中不易产生共振，以及机柜结构力学变化；机柜不产生比较严重的塑性变形和位移，甚至挤压柜内安装的工控仪器仪表，破坏其安装结构，保证在严重威胁下其功能仍能正常运行的安全抗震机柜。
为满足上述的目的，本实用新型所采用的技术手段是：包括主体框架和柜体，柜体包括底部的有底板、顶部的顶板、吊环、四周两个相对应位置的侧板以及剩余位置相对应的前门板和后门板，其特征在于主体框架是由底座，四个主立柱，中间立柱，横梁以及加强筋焊接构成，在底座的四个角上各焊接有一根主立柱，分别对应侧板一边的两根主立柱之间焊接有中间立柱，该两主立柱与中间立柱之间焊接有数个横梁，所述横梁、主立柱和中间立柱均采用钢板折弯结构，与底座焊接连接，立柱与底座连接处辅以加强筋，主立柱与中间立柱分别是由至少两组钢板折弯相互焊接组成的柱体结构，柜体为厚板焊接工艺成型结构，抗震机柜为柜体与主体框架焊接成一整体的结构；
所述的底座上四角的加强筋是一个直角三角形的钢板或者至少有一端为直角的多边形钢板；
所述的底座采用10mm厚角钢焊接成型，焊缝处用18mm厚钢板与角钢满焊加强；
所述的四角立柱是两块厚板钣金折弯焊接结构，两个钣金件围成一个方框焊接而成；
所述的中间立柱是由第一块呈L型的钢板与第二块呈几字型的钢板围成一个方框焊接而成；
所述的横梁是由两块呈几字形钢板，钢板的凸部焊接而成；
所述的加强筋分别设置在底座的四个顶角处，底座的中间位置；门框四角处设置加强筋；顶部焊接加强筋；
所述的顶部加强筋是6mm钢板，加强筋为双层结构；
前门或后门均为单开门，前门、后门采用多点锁紧方式，门板内侧焊加强筋；
吊环安装位置布置在四角主立柱顶端。
经过上述的技术手段，本实用新型的有益效果是：本抗震机柜主体采用角钢型材和厚板钣金折弯件整体焊接，大大提高了机柜的刚性和抗冲击性，使机柜在地震情况下不至于发生共振和变形，保护柜内设备正常运行并对核岛反应堆进行紧急停堆操作，保障核电站的安全。具体的说抗震机柜主要有具有以下三种具体的有益效果：
1)机柜主体采用3.0mm的冷轧钢板折弯件和100mmx100mmx18mm规格角钢等材料整体焊接而成，机柜框架由特殊结构设计的四角立柱、中间立柱侧梁横梁和高强度角钢厚板加强筋焊接的底座拼焊而成，机柜整体刚性非常高、抗冲击，固有频率在20HZ之上，在地震过程中，不易产生变形、位移和与柜内设备的共振；柜内设计多种结构安装辅件、走线槽和理线架等附件，确保设备安装和布线的安全性。通过以上结构设计保护机柜内安装设备在地震的情况下功能能够正常运行；
2)机柜主体采用整体焊接，没有缝隙；前后门开孔区后安装性能优越的屏蔽材料，电磁衰减在230MHz~1GHz范围内达到20db，柜门与柜体之间紧压有导电布；机柜并柜处涂有导电涂层；柜内设备安装附件采用镀锌表面处理；柜门与柜体之间有接地线相连；机柜底部有导电铜排，其上连接线与地线连接等，机柜整体导通性非常好，主接地点到其他接地、搭接点之间电阻在20mΩ以下。机柜具有优异的电磁屏蔽功能，保护机柜内安装设备在运行过程中不受外部的电磁干扰。
3)机柜内设计特殊风道，前门设计通风孔，后门顶部安装排风扇，使机柜内电子仪器设备产生的热量迅速排出机柜外，保证柜内温度，保护柜内设备的正常运行。
附图说明
图1是机柜框架结构图
图2是机柜底座示意图
图3A是四角立柱截面示意图
图3B是中间立柱截面示意图
图4是立柱间横梁示意图
图5是机柜框架顶部加强结构示意图
图6是吊装螺栓位置示意图
图7是前门示意图
图8是后门示意图
具体实施方式
如图1所示的是机柜框架结构图，包括主体框架和柜体，柜体包括底部的底板、顶部的顶板、吊环、四周两个相对应位置的侧板以及剩余位置相对应的前门板和后门板，其特征在于主体框架是由底座，四个主立柱，中间立柱，横梁以及加强筋焊接构成，在底座的四个角上各焊接有一根主立柱，分别对应侧板一边的两根主立柱之间焊接有中间立柱，该两主立柱与中间立柱之间焊接有数个横梁，所述横梁、主立柱和中间立柱均采用钢板折弯结构，与底座焊接连接，立柱与底座连接处辅以加强筋，主立柱与中间立柱分别是由至少两组钢板折弯相互焊接组成的柱体结构，柜体为厚板焊接工艺成型结构，抗震机柜为柜体与主体框架焊接成一整体的结构。钢板的厚度不小于3mm，立柱与底座连接安装有加强筋，加强筋钢板厚度不小于连接板材厚度的1.5倍。
如图2所示的是机柜底座，底座采用10mm厚角钢焊接成型，焊缝处用18mm厚钢板与角钢满焊加强，确保了焊缝处的强度，角钢的拼缝采用横竖搭配，确保各方向受力均衡。角钢围框中间加焊一条角钢确保底座整体刚度加强。机柜角钢采用100mmx100mmx18mm规格，铣至98mm校平使用，加强筋钢板厚不小于角钢料厚度。底座安装螺栓孔数量不少于8个，此安全级机柜底座采用14个M16x658.8级螺栓与基座固定。如图3A所示的是四角立柱截面示意图，立柱是由两块厚板钣金折弯焊接结构，两个钣金件围成一个方框结构增加了立柱的抗弯性能。第一块钢板形如
与第二块钢板形如
围成一个方框结构，并进行焊接。如图3B所示的是中间立柱截面示意图，是由一块L型的厚板和另一块几字型厚板按照图3B所示进行焊接。四角立柱与中间立柱均采用3mm钢板对焊结构。在立柱中间偏下集上下各1/5左右位置布置了三根横梁，进一步增加了机柜的抗扭性能。横梁如图4所示为两块几字型钢板，按照图4焊接而成，增强框架的强度，同时为机柜内部安装件提供固定支撑。横梁采用3.5mm钢板折弯制成，设置有M5螺纹孔，以中间立柱为界，后侧横梁对称部位设置3个M6螺纹孔。机柜侧板采用3.5mm厚钢板折弯后与框架焊接，分为左侧板，右侧板，与上、下横梁板共同围成箱体和门框，门框四角处加加强筋，加强筋板厚度不小于侧板料厚的1.5倍。门框横梁与侧板焊接并在外侧打磨焊缝。如图5所示为机柜框架顶部加强结构示意图，机柜框架顶部焊接加强筋以提高机柜刚度和抗震性能。顶板及加强筋采用6mm钢板，加强筋为双层结构，间距35mm~40mm。如图6所示吊装螺栓位置示意图，柜顶吊环采用四角安装吊环，吊环承载要求大于1000公斤。吊环安装位置在四角主立柱顶端，利用立柱承重。采用10mm钢板，该钢板四边打坡口与立柱四周满焊，将吊装螺栓在钢板上锁紧。机柜主体采用整体焊接，没有缝隙；如图7、8所示前门或后门示意图，前门或后门开孔区后安装性能优越的屏蔽材料，电磁衰减在40db以上，柜门与柜体之间紧压有导电布；机柜并柜处和立柱侧梁等处涂有导电漆；柜内设备安装附件采用镀锌表面处理；柜门与柜体之间有导电线相连；机柜底部有导电铜排，其上连接线与地线连接等，机柜整体导通性非常好，主接地点至机柜内接地、搭接点电阻在20mΩ以下。机柜具有优异的电磁屏蔽功能，保护机柜内安装设备在运行过程中不受外部的电磁干扰。机柜的前门，后门，均为单开门，前后门开孔区安装性能优越的屏蔽材料，柜门与柜体之间紧压有“凹”字形导电布，电磁衰减在230MHz~1GHz范围内在20db以上，保证机柜的电磁屏蔽的优良性能。门上需加装导电泡棉屏蔽材料，保证关门时，门与门框接触良好，屏蔽材料应安装在金属围框内，当关门受压时屏蔽材料有足够的变形空间，又不会因变形而歪斜、移动，影响屏蔽效果。后门与前门相同，后门上部需安装风扇单元并开排风孔，加装屏蔽材料及IP20防护罩。机柜内部所有安装面需要涂导电涂层，保证仪控设备的与机柜的导通性；机柜侧板涂导电涂层，保证并柜之间的导通性。机柜内需要涂装导电涂层的面如下：所有横梁及侧梁安装面，机柜前门设计通风孔，后门顶部安装排风扇，柜内设置有风道，使机柜内电子仪器设备产生的热量迅速排出机柜外，保证柜内设备在工作温度范围内正常运行。
Claims (10)
1.一种核安全级抗震机柜，包括主体框架和柜体，柜体包括底部的底板、顶部的顶板、吊环、四周两个相对应位置的侧板以及剩余位置相对应的前门板和后门板，其特征在于主体框架是由底座，四个主立柱，中间立柱，横梁以及加强筋焊接构成，在底座的四个角上各焊接有一根主立柱，分别对应侧板一边的两根主立柱之间焊接有中间立柱，该两主立柱与中间立柱之间焊接有数个横梁，所述横梁、主立柱和中间立柱均采用钢板折弯结构，与底座焊接连接，立柱与底座连接处辅以加强筋，主立柱与中间立柱分别是由至少两组钢板折弯相互焊接组成的柱体结构，柜体为厚板焊接工艺成型结构，抗震机柜为柜体与主体框架焊接成一整体的结构。
2.根据权利要求1所述的核安全级抗震机柜，其特征在于所述的底座上四角的加强筋是一个直角三角形的钢板或者至少有一端为直角的多边形钢板。
3.根据权利要求1所述的核安全级抗震机柜，其特征在于所述的底座采用10mm厚角钢焊接成型，焊缝处用18mm厚钢板与角钢满焊加强。
4.根据权利要求1所述的核安全级抗震机柜，其特征在于所述的四角立柱是两块厚板钣金折弯焊接结构，两个钣金件围成一个方框焊接而成。
5.根据权利要求1所述的核安全级抗震机柜，其特征在于所述的中间立柱是由第一块呈L型的钢板与第二块呈几字型的钢板围成一个方框焊接而成。
6.根据权利要求1所述的抗震机柜，其特征在于所述的横梁是由两块呈几字形钢板，钢板的凸部焊接而成。
7.根据权利要求1所述的核安全级抗震机柜，其特征在于所述的加强筋分别设置在底座的四个顶角处，底座的中间位置；门框四角处设置加强筋；顶部焊接加强筋。
8.根据权利要求7所述的核安全级抗震机柜，其特征在于所述的顶部加强筋是6mm钢板，加强筋为双层结构。
9.根据权利要求1所述的核安全级抗震机柜，其特征在于前门或后门均为单开门，前门、后门采用多点锁紧方式，门板内侧焊加强筋。
10.根据权利要求1所述的核安全级抗震机柜，其特征在于吊环安装位置布置在四角立柱的顶端。
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