CN211125547U - 一种断路器用箱式水冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种断路器用箱式水冷装置，包括密封箱体、以及设置在密封箱体内的功率器件和水冷系统；所述水冷系统包括水冷板和水路装置，所述功率器件贴设在水冷板的顶面和底面，所述水冷板将密封箱体内部分为上下分布的多层空间；所述水路装置包括通水管道、进水管道和出水管道，所述通水管道设于水冷板内部，且通水管道一端与进水管道连通，另一端与出水管道连通，所述进水管道和出水管道设于水冷板后侧，且进水管道与外部水源连通。该箱式水冷装置采用上下分层设计、布局更合理，散热效果佳。

Description

一种断路器用箱式水冷装置

技术领域

本实用新型涉及水冷技术领域，特别是涉及一种断路器用箱式水冷装置。

背景技术

断路器作为一种常用的配电器件，其在工作过程中容易产生大量的热量，为使断路器处于良好的工作状态，保持良好的工作性能，必须将断路器内产生的热量快速散出。

现有的散热装置可包括风冷却装置(如散热风扇)和水冷却装置。其中，水冷却装置其散热效果更突出，因此，被大力推广应用。例如，申请号：201810810693.9，其公开了一种车载箱式水冷STATCOM装置；申请号：201520042928.6，其公开了一种水冷式大功率高压电阻箱等等。但是，现有的断路器中较少采用水冷却装置进行散热，原因是：由于断路器用箱体内部的电性器件较多，一方面，即使采用水冷装置进行散热，若水冷却装置在其箱体内布局不当，则容易因漏水而导致其电性器件被损坏；另一方面，容易导致箱体内部的布局紊乱。

实用新型内容

本实用新型提供一种断路器用箱式水冷装置，该箱式水冷装置采用上下分层设计、布局更合理，散热效果佳。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种断路器用箱式水冷装置，包括密封箱体、以及设置在密封箱体内的功率器件和水冷系统；所述水冷系统包括水冷板和水路装置，所述功率器件贴设在水冷板的顶面和底面，所述水冷板将密封箱体内部分为上下分布的多层空间；所述水路装置包括通水管道、进水管道和出水管道，所述通水管道设于水冷板内部，且通水管道一端与进水管道连通，另一端与出水管道连通，所述进水管道和出水管道设于水冷板后侧，且进水管道与外部水源连通。

优选地，所述水冷板包括分别设有水路装置的第一水冷板和第二水冷板，第一水冷板设于密封箱体上部，第二水冷板设于密封箱体下部，且第一水冷板和第二水冷板将密封箱体内部分为上层空间、中层空间和下层空间。

进一步优选地，所述功率器件包括电性连接的控制器件和高发热器件，所述高发热器件设于水冷板的上层空间和中层空间，所述控制器件设于水冷板的下层空间。

更进一步优选地，所述控制器件外侧还设有罩住控制器件的罩壳，用于对控制器件进行电磁屏蔽。

优选地，所述水路装置还包括设于密封箱体底部外侧的快速接头，进水管道穿过密封箱体底部并通过一快速接头与外部水源连通，出水管道穿过密封箱体底部并与另一快速接头连通，以使出水管道的水排出水冷系统。

优选地，所述的断路器用箱式水冷装置还包括固定支架，所述固定支架上端与水冷板侧面固定连接，下端与密封箱体底部固定连接。

优选地，所述密封箱体底面设置有能够沿外部滑轨滑动的滑动组件。

进一步优选地，所述滑动组件包括安装板、安装梁和滑块，所述安装板顶面与密封箱体固定连接，安装板底面设有安装梁，滑块设于安装梁底面。

更进一步优选地，所述滑块设有相匹配的锁紧螺钉和锁紧螺母，用于当密封箱体通过滑块滑动安装于滑轨设定位置时，将滑块锁定在滑轨所述设定位置上。

优选地，密封箱体顶部还设置有正极铜排和负极铜排，所述正极铜排和负极铜排均与功率器件电性连接，且正极铜排和负极铜排设有安装孔，用于通过安装孔与外部回路电性连接；所述正极铜排和负极铜排表面设有镀锡涂层。

与现有技术相比，本实用新型实施例包括以下优点：

该断路器用箱式水冷装置中，水路装置能使水冷板内部的水循环流动，功率器件贴设在水冷板的顶面和底面，以使功率器件(发热源)通过水冷板的顶面和底面来与水路装置进行热交换，从而快速冷却功率器件，由于功率器件贴设在水冷板的顶面和底面，与水冷板接触面积大，冷却效果好。而且，水冷板将密封箱体内部分为上下分布的多层空间，功率器件则能有序设置在该多层空间中，布局合理。

此外，水冷板包括第一水冷板和第二水冷板，以将密封箱体内部分为上层空间、中层空间和下层空间，其中，能够将重量小、体积小，且发热量大的高发热器件设置在上层空间和中层空间；而将将重量大、体积大，且发热量小的控制器件设置在下层空间，这样布局，其冷却效果更佳，且将重量大的控制器件设置在下层空间，使得密封箱体内部的结构更稳定，密封箱体内结构紧凑、空间布局更合理。

附图说明

图1是所述的断路器用箱式水冷装置的一个视角的结构示意图。

图2是图1中标号A的局部放大图。

图3是所述的断路器用箱式水冷装置去除密封箱体的一个视角的结构示意图。

图4是所述的断路器用箱式水冷装置去除密封箱体以及去除罩壳的前侧面和顶面的一个视角的结构示意图。

图5是所述的断路器用箱式水冷装置去除密封箱体的另一个视角的结构示意图。

附图标记说明：1密封箱体；10滑动组件；110安装板；111安装梁；112滑块；113锁紧螺钉；11通风过滤器；12固定支架；13散热器；14罩壳；2功率器件；20控制器件；21高发热器件；22正极铜排；23负极铜排；24安装孔；3水冷系统；30第一水冷板；31第二水冷板；32上层空间；33中层空间；34下层空间；35进水管道；36出水管道；37进水嘴；38出水嘴；39快速接头。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

本实施例的一种断路器用箱式水冷装置，参照图1，包括密封箱体1，实际中，为避免密封箱体1内部的器件被腐蚀，将密封箱体1采用全密封结构，其中，可根据但不限于IP67(指防护安全级别)等级来设计密封箱体1。密封箱体1顶部还可设置常规防爆呼吸阀，以确保密封箱体1内外气压平衡。本实施例的一种示例中，密封箱体1外壳可采用冷轧板；密封箱体1可为方形体结构，方形体结构的每个面可一体成型，也可拆卸连接；其中，密封箱体1的底面厚度可为3mm，密封箱体1左右两侧面和顶面的厚度可为2mm，密封箱体1前后两面的厚度可为1.5mm。

密封箱体1顶部设有正极铜排22和负极铜排23，正极铜排22和负极铜排23上均设有多个安装孔24，以使正极铜排22和负极铜排23通过安装孔24牢固安装于外部的直流回路中，从而实现断路器对直流回路的开断控制；实际应用中，正极铜排22和负极铜排23可采用但不限于60*20(mm)尺寸规格的铜排，其中，正极铜排22和负极铜排23可分别设置但不限于4个安装孔24。

为避免露出密封箱体1外的正极铜排22和负极铜排23被腐蚀，在正极铜排22和负极铜排23的表面设置镀锡涂层。

密封箱体1内部设有断路器器件，断路器器件为发热源，实际应用中，在密封箱体1左右两侧开设有通风过滤器11，以将断路器器件产生的热量散出密封箱体1外；密封箱体1的左右两侧均可设置上下分部的多个通风过滤器11；具体地，还可在密封箱体1内部设置散热风扇，以引导断路器器件产生的热量快速散出密封箱体1外；散热风扇在密封箱体1内的设置位置可根据实际需求和布局进行设置，本实施例对此不进行限制。

密封箱体1底部设有能够沿外部滑轨滑动的滑动组件10，用于通过滑动组件10将整个密封箱体1滑动安装于外部配套的的导轨上，以实现整个密封箱体1与外部导轨的快速安装和拆卸，从而，便于维修、调试。

其中，参见图2，滑动组件10包括安装板110、安装梁111和滑块112，安装板110顶面与密封箱体1底部固定连接，安装板110底面设有安装梁111，滑块112设于安装梁111底面，以通过安装板110和安装梁111将滑块112固定安装在密封箱体1底部；其中，滑块112对称设于密封箱体1底部的左右两边，以确保滑动安装时，整个密封箱体1的平稳性。

实际应用中，当密封箱体1通过滑块112安装于外部的导轨的设定位置后，为避免滑块112继续在导轨上滑动，滑块112还设有锁紧螺钉113和锁紧螺母，以通过锁紧螺钉113和锁紧螺母的配合使用来将滑块112锁定在滑轨的设定位置上；其中，导轨的设定位置可根据实际安装需求来设定，本实施例对此不进行限制。

实际应用中，可在密封箱体1底部的左侧设置前后对称的两个滑块112，同样地，可在密封箱体1底部的右侧设置前后对称的两个滑块112(共计四个滑块112)，每个滑块112设置一个锁紧螺钉113，滑块112与锁紧螺钉113可通过螺纹连接，从而为滑块112固定于外部导轨的设置位置而提供固定锁紧力，为防止锁紧螺钉113松脱，每个锁紧螺钉113对应配设一个螺纹连接的锁紧螺母，通过双螺纹锁紧，以将滑块112固定在外部导轨的设定位置。当然，滑块112的个数和在密封箱体1上的分部位置可根据实际需求进行设置，本实施例对此不进行限制。

参见图3，密封箱体1内设置有功率器件2(也即断路器器件)和水冷系统3，其中，正极铜排22和负极铜排23均与功率器件2电性连接，以使功率器件2与正极铜排22和负极铜排23构成断路器的内部回路；本实施例的一种示例中，除断路器的内部回路外，其他部件(包括密封箱体1、水冷系统3等)均可采用阻燃材料。

本实施中，水冷系统3包括水冷板和水路装置，水冷板将密封箱体1内部分为上下分布的多层空间，功率器件2设置在水冷板划分的多层空间中，采用分层结构设计，能够合理规划各层空间，布局合理，且功率器件2贴设在水冷板的顶面和底面，以便使功率器件2产生的热量与水冷板中的冷却水进行热交换，从而实现功率器件2的快速降温。

具体实施过程中，水冷板可包括第一水冷板30和第二水冷板31，第一水冷板30和第二水冷板31均可配置一独立的水路装置，也即第一水冷板30的水路装置与第二水冷板31的水路装置不连通，两水路装置分别通过第一水冷板30和第二水冷板31与功率器件2进行热交换。

其中，第一水冷板30设于密封箱体1上部，第二水冷板31设于密封箱体1下部，且第一水冷板30和第二水冷板31将密封箱体1内部分为上层空间32、中层空间33和下层空间34；功率器件2可包括电性连接的控制器件20和断路器中常规的高发热器件21(如二极管、开关管、电感、电容等等)，高发热器件21可设于水冷板的上层空间32和中层空间33，控制器件20可设于水冷板的下层空间34。一方面，高发热器件21产生的热量大于控制器件20，因此，将高发热器件21设于上层空间32和中层空间33，以使高发热器件21与第一水冷板30和第二水冷板31的接触面积增大，从而加速高发热器件21的快速降温，而产热量相对较小的控制器件20可设于下层空间34，布局更合理；另一方面，高发热器件21为体积较小、重量较小的器件(如IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管)等)，而控制器件20为体积大、重量大的器件(如电源箱等)，因此，本实施例，将重量大的控制器件20设置在下层空间34，将重量小的高发热器件21设于上层空间32和中层空间33，能够减轻上层空间32和中层空间33的重量，密封箱体1内部的结构稳定性好，并使密封箱体1内的空间布局分明、结构紧凑。

参见图4，控制器件20外侧还设有罩住控制器件20的罩壳14，罩壳14可为密闭的壳体，控制器件20设置于该密闭壳体的内部，以对控制器件20进行电磁屏蔽。

参见图5，还可设置散热器13，以进一步促进功率器件2的快速冷却；具体地，可在密封箱体1底部设置散热器13，以促进控制器件20的快速冷却；当然，也可在密封箱体1的其他功率器件2处设置散热器13，本实施例对此不进行限制。

水路装置包括通水管道、进水管道35和出水管道36，通水管道设于水冷板内部，进水管道35和出水管道36设于水冷板后侧，且通水管道一端与进水管道35连通，另一端与出水管道36连通；其中，进水管道35远离通水管道的一端可穿过密封箱体底部与外部水源连通，此时，外部水源通过进水管道35进入水冷板内部的通水管道，进行热交换后，从出水管道36排出，其中，出水管道36远离通水管道的一端可穿过密封箱体底部与外部的排水口连通，以便排水。

实际应用中，通水管道可遍布整个水冷板内部，以使功率器件2产生的热量通过水冷板的整个表面与通水管道中的冷却水进行充分的热交换，增大功率器件2与通水管道热交换的面积，加速功率器件2的冷却。

本实施例的一种示例中，通水管道一端可通过进水嘴37与进水管道35连通，通水管道另一端可通过出水嘴38与出水管道36连通；其中，进水嘴37和出水嘴38可采用但不限于3/8寸的螺纹结构。

进一步地，水路装置还可包括设于密封箱体1底部外侧的多个常规快速接头39，每个进水管道35和出水管道36均配置一个快速接头39，其中，进水管道35远离通水管道的一端可穿过密封箱体底部与一快速接头39上端连通，该快速接头39下端可与外部水源连通；而出水管道36远离通水管道的一端可穿过密封箱体底部与另一快速接头39上端连通，该快速接头39下端与排水口连通。其中，快速接头39可采用但不限于史陶比尔快速接头39；快速接头39接上则通水，拔开断水且不会滴水，从而确保不漏水。

此外，为确保冷却系统的结构稳定，还可设置固定支架12，固定支架12上端与水冷板侧面固定连接，下端与密封箱体1底部固定连接；实际应用中，可在水冷板的左右两侧分别设置一固定支架12。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种断路器用箱式水冷装置，其特征在于，包括密封箱体、以及设置在密封箱体内的功率器件和水冷系统；所述水冷系统包括水冷板和水路装置，所述功率器件贴设在水冷板的顶面和底面，所述水冷板将密封箱体内部分为上下分布的多层空间；所述水路装置包括通水管道、进水管道和出水管道，所述通水管道设于水冷板内部，且通水管道一端与进水管道连通，另一端与出水管道连通，所述进水管道和出水管道设于水冷板后侧，且进水管道与外部水源连通。

2.根据权利要求1所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，所述水冷板包括分别设有水路装置的第一水冷板和第二水冷板，第一水冷板设于密封箱体上部，第二水冷板设于密封箱体下部，且第一水冷板和第二水冷板将密封箱体内部分为上层空间、中层空间和下层空间。

3.根据权利要求2所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，所述功率器件包括电性连接的控制器件和高发热器件，所述高发热器件设于水冷板的上层空间和中层空间，所述控制器件设于水冷板的下层空间。

4.根据权利要求3所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，所述控制器件外侧还设有罩住控制器件的罩壳，用于对控制器件进行电磁屏蔽。

5.根据权利要求1所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，所述水路装置还包括设于密封箱体底部外侧的快速接头，进水管道穿过密封箱体底部并通过一快速接头与外部水源连通，出水管道穿过密封箱体底部并与另一快速接头连通，以使出水管道的水排出水冷系统。

6.根据权利要求1所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，还包括固定支架，所述固定支架上端与水冷板侧面固定连接，下端与密封箱体底部固定连接。

7.根据权利要求1所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，所述密封箱体底面设置有能够沿外部滑轨滑动的滑动组件。

8.根据权利要求7所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，所述滑动组件包括安装板、安装梁和滑块，所述安装板顶面与密封箱体固定连接，安装板底面设有安装梁，滑块设于安装梁底面。

9.根据权利要求8所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，所述滑块设有相匹配的锁紧螺钉和锁紧螺母，用于当密封箱体通过滑块滑动安装于滑轨设定位置时，将滑块锁定在滑轨所述设定位置上。

10.根据权利要求1所述的断路器用箱式水冷装置，其特征在于，密封箱体顶部还设置有正极铜排和负极铜排，所述正极铜排和负极铜排均与功率器件电性连接，且正极铜排和负极铜排设有安装孔，用于通过安装孔与外部回路电性连接；所述正极铜排和负极铜排表面设有镀锡涂层。

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