CN202167326U - 油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置 - Google Patents

Abstract

一种油浸式变压器用的油 - 蒸发液换热装置，属于电力供配电设施领域。包括蒸发机构，包括一组蒸发换热罐、蒸发液引入总管、蒸发汽引出总管、高温油引入总管和低油温油引出总管，各蒸发换热罐的顶端与蒸发汽引出总管配接，底端与蒸发液引入总管配接，各蒸发换热罐的上端的侧部与高温油引入总管配接，下端的侧部与低温油引出总管配接；自然空气冷却散热机构 , 包括一组散热片、散热片上配接总管和散热片下配接总管 , 各散热片的顶端与散热片上配接总管配接 , 底端与散热片下配接总管配接 , 散热片上配接总管与蒸发汽引出总管连接 , 散热片下配接总管与蒸发液引入总管连接；在一组蒸发换热罐内各设置有蒸发器。优点：有利于改善换热效果；保障理想的汽液相变效果。

Description

油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置

技术领域

本实用新型属于电力供配电设施技术领域，具体涉及一种油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置。

背景技术

如业界所知之理，为了确保变压器的正常运行，需要为变压器配套冷却器，用于降低变压器的工作温升，与变压器配套的冷却器主要有片式散热器、风冷冷却器和水冷冷却器。由于片式散热器具有使用寿命长、基本上无需维护和使用成本低以及无噪声之类的污染，因此深受使用者器重并且被广泛应用。关于片式散热器的技术内容在已公开的中国专利文献中可以大量见诸，略以例举的如CN100576375C（变压器用片式散热器）、CN201741529U（片式散热器）、CN201773665U（变压器切向片式散热器）、CN201575721U（片式散热器）和CN201829304U（一种变压器用片式散热器），但是，由于片式散热器由于其为自然油循环空冷，因此散热效率相对较低；诸如由CN201185115Y（具有风机座的散热器）公开的风冷冷却器属于强制冷却范畴，冷却效果优于自然油循环空冷的片式散热器，但是容易产生噪声污染，并且应用成本大和维护麻烦，因为风机的运行需消耗电能，此外，风机自身的散热需确保足够的空间，而配有风机的风冷冷却器较适合于安装在地下室，然而地下室的空间十分有限，因此风冷冷却器并不受到人们的青睐；水冷冷却器的冷却效果比风冷冷却器优异，但是对使用场所具有挑剔性，因为受到取水条件的限制，并且水冷冷却器一般采用循环水冷却，因此不仅存在因结垢而堵塞之虞，而且存在泄漏之虞，故而使用水冷却器的风险较大。

中国发明专利申请公开号CN101388275A推荐的一种采用蒸发冷却技术的变压器换热器利用液体介质相变换热，其方案是在密封容器内设置一组金属换热管，并且在各金属换热管的外壁构成管翅片，在金属换热管管腔内设蒸发液，金属换热管的管外构成为变压器油循环流动腔（专利申请称油腔），以及在密封容器内设置旨在使变压器油呈S形流动的管程挡板。在出自变压器的高温变压器经进油法兰进入密封容器内并且由出油法兰流入变压器内的过程中，与金属换热管换热，即由金属换热管内的蒸发液吸热使变压器油温降低，金属换热管内的被气化的蒸发液气体经水冷却、风冷却或自然空气冷却等方式冷却为液体，如此循环而实现相变换热。该专利申请方案客观上具有其说明书第3页第23-26行所称的技术效果。

但是，CN101388275A推荐的技术方案依然存在以下缺憾：一是存在受传统的设计理念所导致的顾此失彼的油阻大的问题，因为，金属换热管外壁设置的（构成有）管翅片以及在油腔中设置的管程挡板（也称折流挡板）虽然有助于提高对变压器油的降温效果，然而在实际的使用过程中由于变压器油表现为自冷循环，几乎不配备用于增进变压器油循环的动力泵，因此管翅片及管程挡板无疑会增大变压器油的循环流动阻力，故而对变压器油的快速循环冷却造成影响，甚至无法保障应有的循环冷却效果；二是该专利申请方案虽然在说明书第5页第1-2行提及了“所述的蒸发液蒸汽进行二次冷却成为液体的方式可以但不限于是水冷却、风冷却、自然空气冷却等方式”。但是未给出如何将该专利申请方案结构与水冷却器、风冷却器、自然空气冷却器或其它类似的冷却器匹配的技术启示。

鉴于上述已有技术，有必要在克服技术偏见的前提下进行有益改进，为此，本申请人作了积极的尝试，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本实用新型的任务在于提供一种有助于充分降低变压器油的自循环流动的阻力而藉以确保理想的换热效果和有利于将蒸发机构蒸发而产生的蒸发液蒸汽冷却为液体而藉以保障理想的汽液相变效果的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置。

本实用新型的任务是这样来完成的，一种油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，包括一蒸发机构，该蒸发机构包括一组各具有罐腔的蒸发换热罐、一蒸发液引入总管、一蒸发汽引出总管、一高温油引入总管和一低油温油引出总管，一组蒸发换热罐彼此纵向并行并且相互间隔，各蒸发换热罐的顶端与蒸发汽引出总管配接，而底端与蒸发液引入总管配接，并且各蒸发换热罐的上端的侧部与高温油引入总管配接，而下端的侧部与低温油引出总管配接；一自然空气冷却散热机构，该自然空气冷却散热机构包括一组各具有散热片容腔的散热片、一散热片上配接总管和一散热片下配接总管，一组散热片彼此纵向并行并且相互间隔，各散热片的顶端与散热片上配接总管配接，而底端与散热片下配接总管配接，散热片上配接总管与所述蒸发汽引出总管连接，而散热片下配接总管与所述蒸发液引入总管连接；其中：在所述的一组蒸发换热罐内各设置有一蒸发器。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的蒸发器包括一组蒸发管、一上隔板和一下隔板，上隔板与所述的蒸发换热罐的罐腔的上部固定，而下隔板与罐腔的下部固定，一组蒸发管彼此纵向平行并且相互间隔，各蒸发管的上端与上隔板固定，而下端与下隔板固定，并且蒸发管的外壁是光滑的，其中：上隔板朝向上的一侧与所述罐腔的顶部之间构成有一气腔，而下隔板朝向下的一侧与罐腔的底部之间构成有一液腔，气腔以及液腔均与蒸发管的管腔相通，所述的蒸发汽引出总管与所述气腔相通，而蒸发液引入总管与所述液腔相通。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的蒸发换热罐的顶部的外壁上并且位于外壁的中央位置连接有一第一接口，而蒸发换热罐的底部的外壁上并且位于外壁的中央位置连接有一第二接口，所述第一接口与所述气腔相通，而所述第二接口与所述液腔相通，其中：第一接口与所述蒸发汽引出总管配接，而第二接口与所述蒸发液引入总管配接。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的蒸发汽引出总管上并且在对应于所述第一接口的部位连接有第三接口，该第三接口与第一接口密封连接；所述的蒸发液引入总管上并且在对应于所述的第二接口的部位配接有第四接口，该第四接口与第二接口密封连接。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，在所述的蒸发换热罐的上端的侧部配接有一第五接口，而蒸发换热罐的下端的侧部配接有一第六接口，其中：第五接口与所述的高温油引入总管连接，而第六接口与所述的低温油引出总管连接。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述高温油引入总管上并且在对应于第五接口的部位连接有第七接口，该第七接口与第五接口密封连接；所述的低温油引出总管上并且在对应于所述第六接口的部位配接有一第八接口，该第八接口与第六接口密封连接。

在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的散热片配接总管的内径为89-120㎜，而所述的散热片下配接总管的内径同样为89-114㎜。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述的散热片包括彼此面对面设置的前、后片、蒸发汽进气口、回液口、以间隔状态构成于前、后片上的用于对前、后片之间的散热片容腔分隔出各自独立的散热腔的一组隔档、位于进气口与散热腔上部之间的用于将蒸发汽自进气口引入到各散热腔中进行热交换的分流腔以及位于回液口与散热腔下部之间的用于将经过热交换后的蒸发液引往回液口的汇液腔，所述的一组隔档的上、下端各探出散热腔，并且上端伸展到分流腔中，将分流腔分隔成与散热腔的数量相等的分流区，而隔档的下端伸展到汇液腔中，将汇液腔分隔成与散热腔的数量相等的汇液区，所述的进气口与所述的散热片上配接总管相配接并且与散热片上配接总管的管腔相通，而所述的回液口与所述的散热片下配接总管相配接并且与散热片下配接总管相通。

在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，所述的一组隔档中的中间一根隔档是与所述进气口及回液口相对应的，并且隔档的上、下端均以竖状态地探出于散热腔，而处于中间一根隔档两侧的所有隔档的上、下端均以弯折状态探出于散热腔，所述的弯折的弯折方向是朝向中间的一根隔档弯折的。

在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述的分流区的形状呈扇形；所述的汇液区的形状同样呈扇形；构成于所述的前片上的散热片凸槽和构成于所述后片上的后散热片凸槽的横截面形状均呈U形。

本实用新型提供的技术方案具有以下技术效果：由于克服了已有技术中的技术偏见，摒弃了蒸发换热罐的罐腔内管程挡板，从而能使变压器油的自循环流动的阻力得以极致减小，有利于改善换热效果；提供的自然空气冷却机构与蒸发机构配接合理，有利于将蒸发机构蒸发而产生的蒸发液蒸汽冷却为液态而保障理想的汽液相变效果。

附图说明

图1为本实用新型的实施例结构图。

图2为本实用新型的自然空气冷却机构的散热片的结构图。

图3为本实用新型的应用例示意图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

敬请参见图1，给出了一蒸发机构1，该蒸发机构1包括一蒸发换热罐11、一蒸发液引入总管12、一蒸发汽引出总管13、一高温油引入总管14和一低油温油引出总管15以及设置在各一组蒸发换热罐11的罐腔111内的蒸发器16，在本实施例中，虽然示出了一组蒸发换热罐11的数量为五个，但是显然不应受到图示数量的限制，以目前图1所示的位置状态为例（以下同），一组蒸发换热罐11彼此纵向并行并且相互间隔布置，各蒸发换热罐11的上端与蒸发汽引出总管13配接，而各蒸发换热罐11的下端与蒸发液引入总管12配接。也就是说，一组蒸发换热罐11配接在蒸发汽引出总管13与蒸发液引入总管12之间。由图1所示，在各蒸发换热罐11的顶端的外壁上并且居于中央部位固接有一第一接口112，在各蒸发换热罐11的底端的外壁上并且同样位于中央部位固接有一第二接口113，在各蒸发换热罐11的上端的侧部以水平状态固接有一第五接口114，而在下端的侧部同样以水平状态固定接有一第六接口115。其中：第一接口112与蒸发汽引出总管13配接，第二接口113与蒸发液引入总管12配接，第五接口114与高温油引入总管14配接并且与前述的罐腔111相通，第六接口115与低温油引出总管15配接，并且同样与前述的罐腔111相通。在蒸发液引入总管12上并且在对应于第二接口113的部位固接有第四接口121，该第四接口121与第二接口113密封固定连接，在蒸发汽引出总管13上并且在对应于第一接口112的部位固接有第三接口131，该第三接口131与第一接口112密封固定连接。又，在高温油引入总管14上并且在对应于前述的第五接口114的部位固接有第七接口141，该第七接口141与第五接口114密封固定连接。及，在低温油引出总管15上并且在对应于前述的第六接口115的部位固接有第八接口151，该第八接口151与第六接口115密封固定连接。

来自于图3所示的变压器3的高温油液进入高温油引入总管14，进而经第七接口141和第五接口114进入蒸发换热罐11的罐腔111，由设置在罐腔111中的蒸发器16蒸发换热，经换热后降温的低温油液自罐腔111依次经第六接口115和第八接口151流回变压器3。

前述的蒸发器16包括一组纵向并行并且间隔布置的蒸发管161、上隔板162和下隔板163，上隔板162与罐腔111的上部固定，而下隔板163与罐腔111的下部固定，各蒸发管161的上端与上隔板162固定，而各蒸发管161的下端与下隔板163固定。并且上隔板162朝向上的一侧与罐腔111的顶部之间保持有一空间，藉由该空间构成为气腔1621，而下隔板163朝向下的一侧与罐腔111的底部之间保持有一区间，藉由该区间构成为液腔1631。气腔1621及液腔1631均与蒸发管161的管腔1611相通，其中：气腔1621与前述的蒸发汽引出总管13相通，即，通过第一接口112和第三接口131与蒸发汽引出总管13相通；而液腔1631通过第二接口113及第四接口121与前述的蒸发汽液引入总管12的管腔相通。

来自于高温油引入总管14的高温油在进入罐腔111内后与蒸发管161换热，使蒸发管161内的液态的蒸发液例如全氟碳、氟碳氧、氟碳氢或氟碳氮化合物汽化，一方面使高温油降温，另一方面使汽化后的蒸发汽自气腔1621进入蒸发汽引出总管13，由蒸发汽引出总管13经第一过渡管132引入下面即将描述的自然空气冷却机构2，而经自然空气冷却机构2自然冷却后转变为液态并且经第二过渡管122引入蒸发液引入总管12，经液腔1631进入管腔1611，如此循环。在此过程中，出自变压器3的高温油得到循环冷却，而管腔1611内的蒸发液在液态与气态之间循环转换。

继续见图1，上面提及的自然空气冷却机构2包括一组彼此既间隔又相互纵向并行的散热片21、一散热片上配接总管22和一散热片下配接总管23，散热片21的顶部并且居中位置与散热片上配接总管22配接，并且与散热片上配接总管22的上配接总管腔相通，散热片21的底部并且居部位置与散热片下配接总管23配接，并且与散热片下配接总管23的下配接总管腔相通。更具体地讲，由前述的第一过渡管132引入到散热片上配接总管22中的气态蒸发液经一组散热片21的散热片容腔散热后变为液态并从散热片下配接总管23经第二过渡管122引入蒸发液引入总管12。前述的散热片上、下配接总管22、23的内径优选为89-120㎜，较好地为95-115㎜，最好为114㎜。

敬请参见图2，在该图中示出了一组结构完全相同的散热片21中的其中一枚散热片21，散热片21由前、后片211、212对置构成，即彼此面对面配合构成，四周由封边2112密封（采用焊接方式），在前、后片211、212上分别成形出前、后散热凸槽2111、2121，前、后散热凸槽2111、2121优选但不绝对限于的形状呈U形，也就是说，前、后散热凸槽2111、2121的横截面形状均呈英文字母的U形或者称瓦形，在前、后片211、212上彼此交错，从而形成散热腔215。作为一种实施例，在图中给出了六组散热腔215，各组散热腔215之间由隔档216（也可称隔挡）分隔。在相互对置配合后的前、后片211、212所形成的上部空腔为分流腔217，下部空腔为汇流腔218，由蒸发汽进气口213引入的蒸发汽首先进入分流腔217，然后布及到各组散热腔215进行热交换，热交换后转变为液态，从各组散热腔215的下部汇入汇液腔218，进而从回液口214经前述的散热片下配接总管23

在本申请中，将用于分隔出散热腔215的各个隔档216的上、下端分别伸展到分流腔217和汇液腔218，更具体地说伸出（探出）于散热腔215，这种结构安排的好处在于能使所有散热腔215获得均衡的散热效果，杜绝短路现象的发生。由图2晰示，各隔档216的上、下端以指形状伸展并使分流腔217分隔成一个个趋向于扇形的分流区219a以及使汇液腔218分隔成一个个同样趋向于扇形的汇液区219b。居于最中间的一枚隔档216的两端是以竖直状态地探出散热腔215的，而处于中间一枚隔档216两侧的所有隔档216的上、下端均面向（朝向）中间弯折，弯折形状大体上呈7字形或称L形，更形象地讲整体上构成为中括号的形状，从而能有效地阻止蒸发汽走捷径，全面发挥各散热腔215的散热效果。此外，对于散热腔215，还采用了由中间向两侧逐渐增高的方案。经申请人将本实用新型的散热片21交付中国北京原子能科学研究院对散热效率进行了测试，结果惊人地表明比已有技术可提高15-28%。

应用例：

敬请参见图3，本实用新型使用时与配置在建筑物的地下室4中的油浸式变压器3连接，也就是说将本实用新型的蒸发机构1伴随于变压器3设置于地下室4内，将变压器3的高温油引出接口31与前述的高温油引入总管14配接，并且将变压器3的低温油引入接口32与前述的低温油引出总管15配接。将自然空气冷却机构2设置在地坪5上。

在油浸式的变压器3处于工作状态时，出自变压器3的高温油依次经高温油引出接口31、高温油引入总管14、第七接口141和第五接口114进入罐腔111，与前述的蒸发器16换热，由蒸发器16的蒸发管161内的蒸发液对高温油吸热，一方面使油温降低，另一方面蒸发液被汽化成气态，从管腔1611依次经气腔1621、第一接口112、第三接口131和第一过渡管132进入散热片上配接总管22，经散热片21散热后，使先前的气态蒸发汽转变为液态蒸发液并且依次经散热片下配接总管23、第二过渡管122、蒸发液引入总管12、第四接口121和第二接口113进入液腔1631，如此周而复始地循环，同时，罐腔111（也可称换热腔）中的降温后的油液依次经第六接口115、第八接口151、低温油引出总管15和低温油引入接口32引回变压器3内，对变压器3的铁芯进行冷却。

综上所述，本实用新型提供的技术方案克服已有技术中的技术偏见，完成了发明任务，体现了应有的技术效果。

Claims (10)

1.一种油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于包括一蒸发机构(1)，该蒸发机构(1)包括一组各具有罐腔(111)的蒸发换热罐(11)、一蒸发液引入总管(12)、一蒸发汽引出总管(13)、一高温油引入总管(14)和一低油温油引出总管(15)，一组蒸发换热罐(11)彼此纵向并行并且相互间隔，各蒸发换热罐(11)的顶端与蒸发汽引出总管(13)配接，而底端与蒸发液引入总管(12)配接，并且各蒸发换热罐(11)的上端的侧部与高温油引入总管(14)配接，而下端的侧部与低温油引出总管(15)配接；一自然空气冷却散热机构(2)，该自然空气冷却散热机构(2)包括一组各具有散热片容腔的散热片(21)、一散热片上配接总管(22)和一散热片下配接总管(23)，一组散热片(21)彼此纵向并行并且相互间隔，各散热片(21)的顶端与散热片上配接总管(22)配接，而底端与散热片下配接总管(23)配接，散热片上配接总管(22)与所述蒸发汽引出总管(13)连接，而散热片下配接总管(23)与所述蒸发液引入总管(12)连接；其中：在所述的一组蒸发换热罐(11)内各设置有一蒸发器(16)。

2.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述的蒸发器(16)包括一组蒸发管(161)、一上隔板(162)和一下隔板(163)，上隔板(162)与所述的蒸发换热罐(11)的罐腔(111)的上部固定，而下隔板(163)与罐腔(111)的下部固定，一组蒸发管(161)彼此纵向平行并且相互间隔，各蒸发管(161)的上端与上隔板(162)固定，而下端与下隔板(163)固定，并且蒸发管(161)的外壁是光滑的，其中：上隔板(162)朝向上的一侧与所述罐腔(111)的顶部之间构成有一气腔(1621)，而下隔板(163)朝向下的一侧与罐腔(111)的底部之间构成有一液腔(1631)，气腔(1621)以及液腔(1631)均与蒸发管(161)的管腔(1611)相通，所述的蒸发汽引出总管(13)与所述气腔(1621)相通，而蒸发液引入总管(12)与所述液腔(1631)相通。

3.根据权利要求2所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述的蒸发换热罐(11)的顶部的外壁上并且位于外壁的中央位置连接有一第一接口(112)，而蒸发换热罐(11)的底部的外壁上并且位于外壁的中央位置连接有一第二接口(113)，所述第一接口(112)与所述气腔(1621)相通，而所述第二接口(113)与所述液腔(1631)相通，其中：第一接口(112)与所述蒸发汽引出总管(13)配接，而第二接口(113)与所述蒸发液引入总管(12)配接。

4.根据权利要求3所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述的蒸发汽引出总管(13)上并且在对应于所述第一接口(112)的部位连接有第三接口(131)，该第三接口(131)与第一接口(112)密封连接；所述的蒸发液引入总管(12)上并且在对应于所述的第二接口(113)的部位配接有第四接口(121)，该第四接口(121)与第二接口(113)密封连接。

5.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于在所述的蒸发换热罐(11)的上端的侧部配接有一第五接口(114)，而蒸发换热罐(11)的下端的侧部配接有一第六接口(115)，其中：第五接口(114)与所述的高温油引入总管(14)连接，而第六接口(115)与所述的低温油引出总管(15)连接。

6.根据权利要求5所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述高温油引入总管(14)上并且在对应于第五接口(114)的部位连接有第七接口(141)，该第七接口(141)与第五接口(114)密封连接；所述的低温油引出总管(15)上并且在对应于所述第六接口(115)的部位配接有一第八接口(151)，该第八接口(151)与第六接口(115)密封连接。

7.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述的散热片配接总管(22)的内径为89-120㎜，而所述的散热片下配接总管(23)的内径同样为89-114㎜。

8.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述的散热片(21)包括彼此面对面设置的前、后片(211)、(212)、蒸发汽进气口(213)、回液口(214)、以间隔状态构成于前、后片(211)、(212)上的用于对前、后片(211)、(212)之间的散热片容腔分隔出各自独立的散热腔(215)的一组隔档(216)、位于进气口(213)与散热腔(215)上部之间的用于将蒸发汽自进气口(213)引入到各散热腔(215)中进行热交换的分流腔(217)以及位于回液口(214)与散热腔(215)下部之间的用于将经过热交换后的蒸发液引往回液口(214)的汇液腔(218)，所述的一组隔档(216)的上、下端各探出散热腔(215)，并且上端伸展到分流腔(217)中，将分流腔(217)分隔成与散热腔(215)的数量相等的分流区(219a)，而隔档(216)的下端伸展到汇液腔(218)中，将汇液腔(218)分隔成与散热腔(215)的数量相等的汇液区(219b)，所述的进气口(213)与所述的散热片上配接总管(22)相配接并且与散热片上配接总管(22)的管腔相通，而所述的回液口(214)与所述的散热片下配接总管(23)相配接并且与散热片下配接总管(23)相通。

9.根据权利要求8所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述的一组隔档(216)中的中间一根隔档(216)是与所述进气口(213)及回液口(214)相对应的，并且隔档(216)的上、下端均以竖状态地探出于散热腔(215)，而处于中间一根隔档(216)两侧的所有隔档(216)的上、下端均以弯折状态探出于散热腔(215)，所述的弯折的弯折方向是朝向中间的一根隔档(216)弯折的。

10.根据权利要求8所述的油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置，其特征在于所述的分流区(219a)的形状呈扇形；所述的汇液区(219b)的形状同样呈扇形；构成于所述的前片(211)上的散热片凸槽(2111)和构成于所述后片(212)上的后散热片凸槽(2121)的横截面形状均呈U形。

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