CN220123204U - 一种模块化结构的矿用电源箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种模块化结构的矿用电源箱，包括由箱体和上盖构成的外壳，可拆卸地固设于箱体内的机芯模块、电池盒模块、1～3个输出不同电压的独立的电源输出模块，固定设于箱体上的电源开关；机芯模块包括机芯架以及固设于机芯架上的变压器、开关电源和防爆接线盒；电池盒模块包括盒体、盒盖、固设于盒体内的可充电电池以及固设于盒体上的主控电路板；上盖上固定设有防爆观察窗和液晶显示屏；液晶显示屏、可充电电池、电源输出模块、电源开关以及开关电源均与主控电路板电连接；开关电源与变压器输出端电连接且开关电源及变压器的输入端使用时外接交流电源。本实用新型通过整体结构的设计，安装维护方便，节约设备成本，散热性能良好。

Description

一种模块化结构的矿用电源箱

技术领域

本实用新型涉及直流电源技术领域，具体涉及一种模块化结构的矿用电源箱。

背景技术

煤矿在很多设备及生产场所需要用到12V、18V、24V等不同电压等级的直流电源，煤矿目前普遍采用矿用电源箱来提供上述的直流电源，矿用电源箱通过将煤矿常用的1140V、660V、220V、127V交流电经变压器和开关电源转换成直流电，然后经主控电路板处理并经电源模块输出所需电压等级的直流电，或者在不接交流电源时，由内设的可充电锂电池作为电源经处理后输出所需电压等级的直流电。煤矿目前常见的此类矿用电源箱其电源输出模块集成布置在电源箱的主控电路板上，其输出的直流电源为12V、18V或24V中的一种，属于定制式电源输出模块，可充电的电池、变压器、开关电源及主控电路板等众多的电路构件在电源箱外壳内分散安装，其带来的问题是：其一，由于矿用电源箱的外壳本身为防爆结构，相对笨重，内部安装空间有限，现有众多的电路构件在外壳内分散安装，使得各电路构件在外壳内安装十分拥挤，并且电源箱内的众多电路构件在工作时会发热，因此还需要考虑电源箱工作时的散热性能，为此就不得不扩大外壳的体积，一方面增加矿用电源箱制造成本，另一方面增加体积和重量，使得矿用电源箱在使用过程中搬运不便；并且由于其电源输出模块设于主控电路板上且只能输出12V、18V或24V中一种电压等级的电源，在使用过程中不能进行切换，因此在不同电压等级的直流电源使用场合，就需要使用相应输出的矿用电源箱，也造成煤矿设备成本的提高，并且电源输出模块在使用过程中带载工作时会产生大量的热量，现有集成于主控电路板上的电源输出模块要么不考虑散热性能，使得矿用电源箱的使用寿命受到较大影响，要么考虑散热性能采用的方式是设法将电源输出模块贴在矿用电源箱的箱体内壁上进行散热，但其带来的问题是电路板的结构设计及安装位置需要与电源箱的箱体相配合，增加了电路板的设计和安装难度，并影响其它电路构件的有序安装。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为解决现有技术中存在的技术问题，提供一种模块化结构的矿用电源箱。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的模块化结构的矿用电源箱，包括由箱体和上盖固定连接构成的外壳，其结构特点是：还包括可拆卸地固定设于上述箱体内的机芯模块、电池盒模块、1～3个输出电压等级不同的独立的电源输出模块，以及固定设于箱体上的电源开关；上述机芯模块包括机芯架，固定设于上述机芯架上的变压器、开关电源和防爆接线盒；上述电池盒模块包括盒体、盒盖、固定设于盒体内的可充电电池以及固定设于盒体前侧的主控电路板；上述上盖上固定设有防爆观察窗及固定设于上述防爆观察窗下端的液晶显示屏；上述液晶显示屏、可充电电池、电源输出模块、电源开关以及开关电源具有的直流输出端均分别与主控电路板电连接；开关电源具有的交流输入端通过防爆接线盒内设的接线端子排与变压器具有的输出端电连接并可在使用时与外部AC220V或 AC127V电源电连接，使用时变压器的输入端通过上述接线端子排与外部AC660V或 AC11440V电源电连接。

进一步的方案是：上述机芯架包括基架以及分层固定设于上述基架上的中架和上架；上述变压器、开关电源以及防爆接线盒分别对应固定安装在上述机芯架的基架、中架和上架上。

进一步的方案是：上述基架包括架主体、安装脚和支撑杆，上述架主体为由后板与设有散热孔和安装螺孔的底板一体或固定连接的板体结构件；安装脚为窄条状板体件，安装脚在架主体的底板的下端左右两侧各固定设置一只；支撑杆在架主体的底板的上端左右两侧各固定设置一根；上述中架和上架均为板体结构件，中架和上架各由其后端与基架的架主体的后板一体或固定连接，中架和后架各由其前侧与基架的两根支撑杆固定连接。

进一步的方案是：上述中架在其左右两侧各一体或固定设有一块侧护板；上架为由基板和一体或固定设于基板后端上方的安装连接板构成的板体结构件，上架的基板上设有防爆接线盒安装孔和散热孔；上述机芯架的材质采用易散热的铝或不锈钢；上述机芯模块由其机芯架的基架的架主体的后板与上述箱体的后壁相贴并由上架的安装连接板与箱体的后壁上侧固定连接，基架的架主体的安装脚与箱体的右壁固定连接，从而将机芯模块固定设于箱体内的右侧。

进一步的方案是：上述电源输出模块包括前端开口的壳体，固定设于上述壳体内用于将输入电源转换成12V、18V或24V输出直流电源的输出电路板，用于电连接的插接头、导线组和输出接线端子，与壳体固定连接并将壳体前端开口封闭的由铝板制成的封口盖板，以及固定设于上述输出电路板与封口盖板之间的导热硅胶垫；上述输出接线端子与输出电路板电连接，插接头的内端与导线组电连接，导线组经过壳体上开设的走线孔与输出电路板电连接；上述插接头与上述主控电路板上相应设置的接线座插接并电连接。

进一步的方案是：上述电源输出模块还包括设于上述壳体的走线孔内用于保护上述导线组的橡皮套。

进一步的方案是：上述电源输出模块以其封口盖板与上述箱体具有的前侧内壁相贴的方式通过配设的安装配件可拆卸地固定设于箱体内的左侧前方；上述安装配件包括固定设于上述箱体前侧内壁上侧的卡条、固定设于箱体的底板上端面上的卡槽以及2～6个可与上述卡条相配合的卡箍；上述电源输出模块的下端设于卡槽内，电源输出模块的上端通过两个卡箍固定。

进一步的方案是：上述箱体上固定设有用于内外电连接用的两个输入接头和两个输出接头，以及一个接地端子和一个提手。

本实用新型具有积极的效果：

（1）本实用新型通过包括机芯模块、电池盒模块、电源输出模块在内的模块化结构设计，使其众多的电路构件能够方便地固定安装，一方面能够有效利用矿用电源箱内的安装空间使其整体相对于同类矿用电源箱的尺寸能够有效减小节约设备成本，且利于使用时的搬运；同时整体散热性能明显优于同类矿用电源箱；并且各模块分别独立安装，使用过程中出现故障时可将相应模块单独取出进行维修或更换，运营维护方便。

（2）本实用新型通过将电源输出模块设计成输出直流电压等级为12V、18V和24V三个独立的电源输出模块，使用时在矿用电源箱内可采用同时安装一至三个不同电压输出等级的电源输出模块，使用过程中只需根据输出电压等级的需要，将三种不同电压输出等级的电源输出模块在矿用电源箱内通过插拔式更换即可，因此只需一个本实用新型的矿用电源箱即可满足三种不同电压输出等级的使用需要，从而相对于现有技术中需要三个各输出一种不同电压等级的矿用电源箱，能够节约煤矿设备成本，并且使用更为方便。

附图说明

图1为本实用新型的外观结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的B-B向剖视图；

图4为图1的C-C向剖视图；

图5为图4中机芯架的结构示意图；

图6为图5的左视图；

图7为图5的俯视图；

图8为图4中电池盒模块的结构示意图；

图9为图4中电源输出模块的结构示意图；

图10为图9的D-D向剖视图；

图11为电源输出模块通过安装配件在矿用电源箱的箱体内安装结构示意图；

图12为从电源输出模块的侧面观察时电源输出模块的安装结构示意图；

图13为本实用新型的电路结构示意框图。

上述附图中的附图标记如下：

外壳1，箱体11，输入接头11-1，输出接头11-2，接地端子11-3，提手11-4，上盖12，防爆观察窗12-1，液晶显示屏12-2；

机芯模块2，机芯架21，基架21-1，架主体21-1-1，安装脚21-1-2，支撑杆21-1-3，中架21-2，侧护板21-2-1，上架21-3，基板21-3-1，安装连接板21-3-2，防爆接线盒安装孔21-3-1-1，散热孔21-3-1-2，变压器22，开关电源23，防爆接线盒24，接线端子排24-1；

电池盒模块3，盒体31，盒盖32，可充电电池33，主控电路板34；

电源输出模块4，壳体41，输出电路板42，插接头43，导线组44，输出接线端子45，封口盖板46，导热硅胶垫47，橡皮套48；安装配件49，卡条49-1，卡槽49-2，卡箍49-3；

电源开关5。

具体实施方式

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1）

本实施例在进行方位描述时，以图1所朝向的方向为描述中的前方，以背对图1所朝向的方向为描述中的后方，图1的上下、左右方向仍为描述中的上下、左右方向。

见图1至图13，本实施例的模块化结构的矿用电源箱，其主要由外壳1、固定设于外壳1内的机芯模块2、电池盒模块3、电源输出模块4以及固定设于外壳1上的电源开关5组成。

参见图1至图4，外壳1主要由箱体11与固定设于箱体11上的上盖12组成。箱体11为上端开口的盒体件，箱体11上固定设有两个输入接头11-1、两个输出接头11-2、一个接地端子11-3以及一个提手11-4。使用时，两个输入接头11-1用于与煤矿常用的1140V、660V、220V或127V交流电源电连接，两个输出接头11-2用于输出所需使用的电压等级的直流电源，一个接地端子11-3用于本实施例的电源箱使用时接地，以保证安全，提手11-4便于使用时电源箱的搬运。上盖12为与箱体11上端开口相配合的板体件，上盖12上设有钢化玻璃制成的防爆观察窗12-1，上盖12在其防爆观察窗12-1的下端固定设有液晶显示屏12-2。

参见图2至图7，机芯模块2主要由机芯架21、固定设于机芯架21上的变压器22、开关电源23和防爆接线盒24组成。

机芯架21用于变压器22、开关电源23和防爆接线盒24的集成安装。作为一种具体实现方式，机芯架21主要由基架21-1以及上下分层式地固定设于基架21-1上的中架21-2和上架21-3组成。基架21-1由架主体21-1-1、安装脚21-1-2和支撑杆21-1-3组成，架主体21-1-1为由后板和设有散热孔及安装螺孔的底板一体或固定连接的板体结构件；安装脚21-1-2为窄条状板体件，安装脚21-1-2上设有安装螺孔，安装脚21-1-2在架主体21-1-1的底板的下端左右两侧各固定设置一只；支撑杆21-1-3在架主体21-1-1的底板的上端左右两侧各固定设置一根。中架21-2为板体结构件，中架21-2由其后端与基架21-1的架主体21-1-1的后板一体或固定连接，中架21-2由其前侧与基架21-1的两根支撑杆21-1-3固定连接，从而固定设于基架21-1的架主体21-1-1的底板的上方；优选地，中架21-2在其左右两侧各一体或固定设有一块侧护板21-2-1。上架21-3为由基板21-3-1和一体或固定设于基板21-3-1后端上方的安装连接板21-3-2构成，基板21-3-1上设有防爆接线盒安装孔21-3-1-1和散热孔21-3-1-2；上架21-3由其基板21-3-1的后端与基架21-1的架主体21-1-1的后板一体或固定连接，上架21-3由其基板21-3-1的前侧与基架21-1的两根支撑杆21-1-3固定连接，从而固定设于基架21-1的架主体21-1-1上且位于中架21-2的上方。机芯架21的材质采用易散热的铝或不锈钢，以利使用时变压器22、开关电源23和防爆接线盒24的散热。

前述的变压器22固定设于机芯架21的基架21-1的架主体21-1-1的底板的上端面上；开关电源23固定设于机芯架21的中架21-2的上端面上；防爆接线盒24固定设于上架21-3的基板21-3-1的防爆接线盒安装孔21-3-1-1内，防爆接线盒24内设有用于电连接接线用的接线端子排24-1。前述的变压器22、开关电源23和防爆接线盒24均为市购件，其具体结构和工作原理不作赘述。

机芯模块2由其机芯架21的基架21-1的架主体21-1-1的后板与外壳1的箱体11的后壁相贴以利通过外壳1散热，基架21-1的架主体21-1-1位于右侧的安装脚21-1-2与外壳1的箱体11的右壁固定连接，上架21-3的安装连接板21-3-2与外壳1的箱体11的后壁上侧固定连接，从而将机芯模块2固定设于外壳1的箱体11内的右侧。

参见图3、图4和图8，电池盒模块3主要由盒体31、与盒体31可拆卸固定连接的盒盖32、固定设于盒体31内的可充电电池33以及固定设于盒体31前侧的主控电路板34组成。电池盒模块3横向固定设于外壳1的箱体11内的左侧后方。主控电路板34上设有若干个用于电连接的接线座。本实施例中主控电路板34在外壳1的箱体11内的安装方式与现有技术中单独安装在箱体11内不同，本实施例的主控电路板34集成安装在盒体31的前侧面上，同时主控电路板34的电路结构与现有技术中不同之处在于将电源输出模块从现有技术中的主控电路板中去除，另设独立的电源输出模块4。

参见图9和图10，电源输出模块4主要由壳体41、输出电路板42、插接头43、导线组44、输出接线端子45、封口盖板46、导热硅胶垫47和橡皮套48组成。

壳体41为前端开口的整体呈方形盒状的结构件，壳体41的下部中间处设有走线孔，壳体41的上端设有接线端子安装孔。输出电路板42用于将从主控电路板34输入的直流电源处理转换成12V、18V或24V中的一种输出电压等级的直流电源，输出电路板42的电路结构为成熟的现有技术，其具体结构和工作原理不作赘述。插接头43和导线组44配套设置，插接头43的内端通过导线组44穿过壳体41的走线孔进入壳体41内与输出电路板42电连接，使用时，插接头43与主控电路板34上相应的接线座插接并电连接。输出接线端子45用于电源输出模块4的直流电源输出接线，输出接线端子45与输出电路板42电连接，输出接线端子45与外壳1的箱体11上的两个输出接头11-2电连接。封口盖板46通过螺钉与壳体41固定连接设于壳体41的前端开口部位上并将壳体41的前端开口封闭，封口盖板46采用易散热材质制成，本实施例中，封口盖板46优选采用散热性能好且价格便宜的铝板。导热硅胶垫47的大小与输出电路板42相适应，导热硅胶垫47固定设于输出电路板42的前端面与封口盖板46的后端面之间，工作时，输出电路板42产生的热量可通过导热硅胶垫7及时通过封口盖板46传递给外壳1的箱体11进行散热，同时导热硅胶垫7还起着电路板上的相关构件与封口盖板46间绝缘的作用。橡皮套48作为优选方式置，橡皮套48固定设于壳体41的走线孔内，以保护导线组44防止其使用过程中的磨损。

电源输出模块4可根据使用需要设置1～3个，本实施例中，电源输出模块4优选设置分别相应输出12V、18V、24V直流电源的第一至第三共三个电源输出模块4。

电源输出模块4以其封口盖板46与外壳1的箱体11的前侧内壁相贴的方式通过安装配件49可拆卸地固定设于箱体11内的左侧前方。作为一种具体实现方式，安装配件49主要由固定设于箱体11的前侧内壁上侧的卡条49-1、固定设于箱体11的底板上端面上的卡槽49-2以及若干个（2～6个）可与卡条49-1相配合的卡箍49-3组成。电源输出模块4的下端设于卡槽49-2内，电源输出模块4的上端通过两个卡箍49-3固定，作为优选方式，本实施例中三个电源输出模块4平行并列设置。

本实施例的电源输出模块4可设置输出直流电压等级为12V、18V或24V的一个、二个或者三个，设置一个或两个电源输出模块4时，若使用中需要，可方便地用未安装的输出直流电压等级的电源输出模块4对已安装的电源输出模块4进行替换，也可插拔式再安装另两个或一个未安装的输出直流电压等级的电源输出模块4，从而使得采用本实施例的电源输出模块4，一个矿用电源箱即可满足使用时不同电压输出等级的需要，从而相对于现有技术，需要三个各输出一种不同电压等级的矿用电源箱而言，本实施例的电源输出模块4能够节约煤矿设备成本。同时，本实施例的电源输出模块4为独立的结构体，其在矿用电源箱的箱体11内只需要找有空的地方，将其以封口盖板46与外壳1的箱体11的内壁相贴的方式通过安装配件49可拆卸地固定安装即可，一方面利于矿用电源箱内众多电路构件的安装布置，另一方面工作中电源输出模块产生的热量可通过导热硅胶垫和封口盖板46快速传递到矿用电源箱的外壳1进行散热，从而使其散热性能有大幅提高，从而能够有效解决现有技术中集成于主控电路板上的电源输出模块散热性能不佳或者当考虑散热性能时则使得电路板的设计和安装难度大的技术问题。

电源开关5为旋钮式通断开关，电源开关5可旋转地设于外壳1的箱体11的前板上；电源开关5用于控制使用时用电池盒模块3的可充电电池33供电时电源输出的通断。

参见图13，前述的液晶显示屏12-2、开关电源23具有的直流输出端、可充电电池33、电源输出模块4以及电源开关5均分别与主控电路板34电连接；开关电源23具有的交流输入端通过防爆接线盒24内的接线端子排24-1与变压器22的输出端以及通过两个输入接头11-1与煤矿AC220V或 AC127V电源电连接，变压器的输入端通过防爆接线盒24内的接线端子排24-1以及两个输入接头11-1与煤矿AC660V或 AC11440V电源电连接，从而使得本实施例的矿用电源箱可外接煤矿常用的AC220V、 AC127V、AC660V以及AC11440V中任一种交流电源，使用方便。接线端子排24-1中的0V接线端子经过保险丝后与接地端子11-3电连接，以保证使用时的安全。前述各构件间的电连接关系以及矿用电源箱各电路构件的作用及工作原理均为成熟的现有技术，不作赘述。

由前述可见，模块化结构的矿用电源箱，其通过包括机芯模块2、电池盒模块3、电源输出模块4在内的模块化结构设计，使其众多的电路构件能够方便地固定安装，一方面能够有效利用矿用电源箱内的安装空间使其整体相对于同类矿用电源箱的尺寸能够有效减小节约设备成本，且利于使用时的搬运；同时整体散热性能明显优于同类矿用电源箱；并且各模块分别独立安装，使用过程中出现故障时可将相应模块单独取出进行维修或更换，运营维护方便。

以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种模块化结构的矿用电源箱，包括由箱体和上盖固定连接构成的外壳，其特征在于：还包括可拆卸地固定设于所述箱体内的机芯模块、电池盒模块、1～3个输出电压等级不同的独立的电源输出模块，以及固定设于箱体上的电源开关；所述机芯模块包括机芯架，固定设于所述机芯架上的变压器、开关电源和防爆接线盒；所述电池盒模块包括盒体、盒盖、固定设于盒体内的可充电电池以及固定设于盒体前侧的主控电路板；所述上盖上固定设有防爆观察窗及固定设于所述防爆观察窗下端的液晶显示屏；所述液晶显示屏、可充电电池、电源输出模块、电源开关以及开关电源具有的直流输出端均分别与主控电路板电连接；开关电源具有的交流输入端通过防爆接线盒内设的接线端子排与变压器具有的输出端电连接并可在使用时与外部AC220V或 AC127V电源电连接，使用时变压器的输入端通过所述接线端子排与外部AC660V或 AC11440V电源电连接。

2.根据权利要求1所述的模块化结构的矿用电源箱，其特征在于：所述机芯架包括基架以及分层固定设于所述基架上的中架和上架；所述变压器、开关电源以及防爆接线盒分别对应固定安装在所述机芯架的基架、中架和上架上。

3.根据权利要求2所述的模块化结构的矿用电源箱，其特征在于：所述基架包括架主体、安装脚和支撑杆，所述架主体为由后板与设有散热孔和安装螺孔的底板一体或固定连接的板体结构件；安装脚为窄条状板体件，安装脚在架主体的底板的下端左右两侧各固定设置一只；支撑杆在架主体的底板的上端左右两侧各固定设置一根；所述中架和上架均为板体结构件，中架和上架各由其后端与基架的架主体的后板一体或固定连接，中架和后架各由其前侧与基架的两根支撑杆固定连接。

4.根据权利要求3所述的模块化结构的矿用电源箱，其特征在于：所述中架在其左右两侧各一体或固定设有一块侧护板；上架为由基板和一体或固定设于基板后端上方的安装连接板构成的板体结构件，上架的基板上设有防爆接线盒安装孔和散热孔；所述机芯架的材质采用易散热的铝或不锈钢；所述机芯模块由其机芯架的基架的架主体的后板与所述箱体的后壁相贴并由上架的安装连接板与箱体的后壁上侧固定连接，基架的架主体的安装脚与箱体的右壁固定连接，从而将机芯模块固定设于箱体内的右侧。

5.根据权利要求1所述的模块化结构的矿用电源箱，其特征在于：所述电源输出模块包括前端开口的壳体，固定设于所述壳体内用于将输入电源转换成12V、18V或24V输出直流电源的输出电路板，用于电连接的插接头、导线组和输出接线端子，与壳体固定连接并将壳体前端开口封闭的由铝板制成的封口盖板，以及固定设于所述输出电路板与封口盖板之间的导热硅胶垫；所述输出接线端子与输出电路板电连接，插接头的内端与导线组电连接，导线组经过壳体上开设的走线孔与输出电路板电连接；所述插接头与所述主控电路板上相应设置的接线座插接并电连接。

6.根据权利要求5所述的模块化结构的矿用电源箱，其特征在于：所述电源输出模块还包括设于所述壳体的走线孔内用于保护所述导线组的橡皮套。

7.根据权利要求5所述的模块化结构的矿用电源箱，其特征在于：所述电源输出模块以其封口盖板与所述箱体具有的前侧内壁相贴的方式通过配设的安装配件可拆卸地固定设于箱体内的左侧前方；所述安装配件包括固定设于所述箱体前侧内壁上侧的卡条、固定设于箱体的底板上端面上的卡槽以及2～6个可与所述卡条相配合的卡箍；所述电源输出模块的下端设于卡槽内，电源输出模块的上端通过两个卡箍固定。

8.根据权利要求1～7任一所述的模块化结构的矿用电源箱，其特征在于：所述箱体上固定设有用于内外电连接用的两个输入接头和两个输出接头，以及一个接地端子和一个提手。