专利名称：过滤器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的过滤器组件，特别是用于电控箱。
技术背景在现有技术中，为了冷却电气仪表盘，使用空气过滤系统，该系统配 备有风扇(轴向、径向等类型)，所述风扇适于迫使空气通过适于过滤空 气的过滤布。在该种已知的系统内，应用于过滤器组件的风扇必须超过对通过过滤 器的空气的阻力，该阻力因载荷泄露而发生，载荷泄露提高了风扇必须超 过的压力，导致在空气流量方面的性能变差。特别地，在过滤器堵塞增强时，进一步的流量衰减不能被用户计算， 并且常常会降到(在气体很脏时甚至会更快)保证设置在电控箱内的装置 的足够冷却的最低值以下。在这种情况下，已经采用的一种方案是提供具有恒温器的箱子，该恒 温器在到达限制温度时被触发，但是该恒温器需要在单个点测量温度，并 且随着流量减小，内部通风(意思是电控箱内部的空气搅动)也会相应地 减弱，这会产生危险的并且无法控制的局部"热点"。另外，如果完全没有通风，但是外部温度足够低，相关的恒温器完全 不会干预，然而"热点"将会处于最大水平。为了最佳地监控箱内的温度和通风，理想的是能够监控不同的警报参 数并且产生更好的通风条件。影响参数有朝向箱内部的空气流量；箱内的温度；风扇故障。
过滤器的风扇可以是抽吸或者压力型(即，既能够将空气抽至箱内并 且能够泵出废气)，并且非常有趣的是无论采用何种类型的传感器，它们 沿着两个方向无差别地操作。关于现有技术的进一步的改进将是通过永久地，或者在需要时，短路 内部空气的一部分，以允许在箱子内部的更好的通风。发明内容因此，本发明的目的是通过提供改进的过滤器组件，特别是用于电控 箱的过滤器组件，来解决上面现有技术的问题，该过滤器组件能够经济地 并且可靠地监控几个警报参数，以保证对箱子自身内部的温度和通风的最 佳监控。本发明的另一个目的是提供一种配备有传感器的改进的过滤器组件， 该过滤器组件允许经济地并且可靠地监控朝向箱子内部的空气流量。本发明的另一个目的是提供一种改进的过滤器组件，该过滤器组件能 够经济地并且可靠地监控电控箱内的温度，且能够检测风扇的故障。另外，本发明的一个目的是提供一种配备有传感器的改进的过滤器组 件，该过滤器组件能够同时作为抽吸风扇和压力风扇操作。本发明的另一个目的是提供一种配备有紧急系统的改进的过滤器组 件，该过滤器组件能够通过永久地或者在需要时短路内部空气的一部分来 允许在箱子内的更好的通风。本发明的上面和其它的目的和优点从下面的说明中将变得清楚，并且 通过如权利要求1所述的一种改进的过滤器组件来实现。本发明的优选的 实施例和重要的变形是从属权利要求的主题。
参考附图，通过一些优选实施例将更好地说明本发明，这些例子作为 非限制性的例子被提供，其中图1显示了根据现有技术的过滤器组件的实施例的侧剖面图；图2显示了表示风扇的操作特性的图；图3显示了过滤器组件的假定实施例的侧剖面图4显示根据本发明的改进的过滤器组件的一个实施例的侧剖面图；以及图5显示根据本发明的改进的过滤器组件的另一个实施例的侧剖面图。
具体实施方式
参考图1，可以注意到现有技术的用于电控箱的过滤器组件。该过滤 器组件被插入到电控箱的壁3中，如已知的那样，沿着空气流动方向F从 箱的外部向箱的内部由过滤布5、输送箱7和风扇9构成；在该构造中， 大体限定了三个压力范围外部压力P1、过滤布5和风扇9之间的中间压 力P2 (等于P1减去过滤器载荷泄露)，以及内部头(internal head)的压 力P3 (等于p2减去风扇流动(fan prevalence))。如前面提到的，显然风 扇9必须超过过滤布7的空气通过阻力，该阻力随载荷泄露发生，该载荷 泄露增加了风扇必须超过的压力，随后使得在空气流量方面的性能变差。为了测量空气的流量，可以参考两种不同的操作模式在第一种情况 下，流量将通过螺旋传感器、文氏管计或者类似的装置直接地测量，但是 在这种情况下，由于这些装置总是需要大的整体空间以便具有层流方式的 流动，因此，除了高昂的成本，还会产生过度的过滤器组件障碍(空间是 电气仪表盘内的宝贵项目)。在第二种情况下，与流量相关的参数必须被 测量，需要参考组件的校准表计算流量本身。另外，如果能够使用同一传感器测量关于其他相关量的参数，则由于 这将允许进一步的经济节省，因而也是有益的。在本发明中，使用的流量传感器使用了系统误差，这在自热的热阻传 感器或者热敏电阻的温度测量中是典型的。操作原理如下热敏电阻或者热阻传感器在其操作温度改变时会改变 自身的内阻。可以利用外部的欧姆表通过测量该阻值并由此计算它的温 度。然而，为了能够实施测量，需要使得电流通过传感器，并且测量对抗 电流通过的电阻，根据著名的焦耳定律(W=RI2)，通过它的电流自动地对 其加热。遗憾的是，如果温度真的需要被测量，这个效应会产生干扰，并且需
要达到的精度越高变得越严重。
并且，由于泡利(Pauli)的测不准原理，根据该原理，对粒子(particle) 的位置(或者在这种情况下是温度值))知道得越精确，对其速度(在这 种情况下是其内部值和真实的空气值之间的差异)的了解会更差，反之亦 然，该种效果是不能纠正的。
相反，根据本发明的改进的过滤器组件通过增加系统误差并且从其可 变性获得所有的相关信息，有利地利用了该系统误差，下面将会进行说明。特别是参照图4，可以注意到根据本发明的改进的过滤器组件1的优 选实施例；该过滤器组件1优选地被插入电控箱的壁3内，并且与前面的 过滤器组件相似包括过滤布5、输送箱7和风扇9。不过，本发明的基本 构思在于设置热阻传感器11 (例如优选的是电阻温度计或者热敏电阻)， 使得它根据操作点(operating spot)的风扇9的流量被气流通过。如从图 3中可以注意到，初看起来，似乎传感器11必须被放置的最佳位置在过滤 布5的下游，但是这是错误的，由于在该区域内，进入的空气速度(流动 Fl)必定较小或者与由于叶片旋转产生的空气湍流而形成的流动差不多， 结果将会被极大地妨碍；另外，在这种情况下，如果必须使用为了测量内 部面板温度而执行的读取，则这种读取仅仅在风扇将空气从面板排出(流 动F2)的情况下才能使用，因为一旦风扇将空气抽吸进面板，外部空气温 度将被实际测量。因此，根据本发明的布置是在至少一个小孔13内插入至少一个传感器 11，该小孔优选地成形为文氏管(以保证层流)，并在过滤器组件1的输 送箱7的内部形成，利用了这样的事实在邻近孔的位置，总是存在着由 风扇产生的压力，过滤器总是被来自电控箱内部的空气通过。用于测量的技术是己知的一个热线风速计。在实践中，重要的是，传 感器ll具有小的热容，从而对于小的功率(从而小的电流)，在不流动的空气中可获得高的自热效应(例如，1。C/50mW)。显然，当传感器11的冷却能力改变时，这种自热会改变，并且这是通 过它的对流运动的线性函数。通过在不同的但是靠近的时间，即利用耗散功率(受自热误差影响的 值)测量传感器11的温度并且计算在两个量之间的差异，获取与在孔13
内的空气速度直接相关的参数。空气速度是孔13两侧之间的压力差(在 层流的情况下，以及至少在湍流运动的情况下单调均匀)和孔13的几何 形状的线性函数，孔13的几何形状会产生空间动力学阻力。由于孔13的几何形状不改变，通过传感器11的空气速度是在风扇9 各侧压力差」P的直接函数，通过测量该压力差，根据风扇的操作特性可 以计算真实的风扇功率V。图2显示风扇9的假定的操作特性图的例子， 依赖于流量Q (以mVh测量)和压力差」P (以Pa测量)，作为例子通过 该图根据测量的各个压力差值」P1和」P2获得流量值V1和V2。显然， 压力测量可以通过薄膜型压力传感器来实现，但是它的成本高至少两个数 量级。也可能通过简单地测量温度函数对时间的导数来测量存储的热随电流 脉冲损失的快速性，在系统必须利用离散的电子设备而不是利用微处理器 构成的情况下，这种事情利用正常的运算部件很容易处理。在这种情况下(由于重叠原理的效应)的系统也完全独立于电控箱的 温度的绝对值，这也很有趣(必须回顾通过求导(deriving)不感兴趣的常 数被去掉，在这种情况下，它是绝对温度)。通过在一时间段(足够短)内对 温度函数求微分，在数字测量的情况下可以获得相同的结果。另外，有利的是，根据本发明的过滤器组件1的传感器11也作为内部 温度计工作，与风扇9是抽吸或者压力型无关。这些因素的组合使得能够利用单个传感器11，用于测量进入电控箱的 实际的气流和电控箱温度，由此能够利用单个便宜的传感器11获得三个 可能的结果-能够产生警报和/或能够监控风扇速度的警报恒温器(未显示)，由此 替换面板内的另一个部件；-能够测量和显示面板温度的恒温器(应该注意的是，过滤器组件部分 地位于面板的外部，无需在配电气仪表盘中钻其他的孔，即能够在外部显 示装置上测量温度，例如设置在外部过滤器表面上的显示器(未显示))。在这两个方面，由于空气被迫使连续地冲击传感器ll自身，不允许形 成温度层，因此比在设置在面板内部的正常传感器内的读取更可靠；-空气流量测量，在其上也可以设置警报信号，该警报信号可以从外部
看到并且在限定的情况下，在面板内物理地干涉用户。当传感器11具有足够小的热惯性时，也能够测量脉动，该脉动是由于 当风扇9的叶片经过时的局部速度波动产生的，并且由此验证风扇9自身 在旋转以及旋转速度，这成为另一个可能引入警报信号的参数。对于特别快速的风扇或者能够产生低湍流的风扇，如果不能够测量该 参数，采用能够提供用于测量该参数的光学读取装置(光电二极管)或者 磁读取装置(霍尔效应传感器)就足够了。关于当前的现有技术，可以对过滤器组件引入进一步的改进，该种改 进由于采用上述的流量测量系统已经自动地部分地获得。通常在过滤布5堵塞的情况下，箱子内的空气保持静止和层化，为了解决该问题，通常另一个风扇被添加，用于搅动内部空气。参考图5，可以注意到，过滤器组件1的输送箱7可以配备有合适的 开口 15，通过该开口能够使得内部空气再循环，在很多情况下使得不需要 使用第二个内部均匀化风扇，从而节省成本。这些开口 15可以利用可剥带(peelableribbon)或者可去除的塞子堵住，从而能够使用单个产品满足不同的使用需求(用户在安装时决定是否采用 再循环的选择)，或者，当由于外部流量被过分地减小，因此决定最好是 选择内部紧急通风直到过滤布5被替换时，开口 15可以通过机械变换器 (例如通过具有弹簧和磁分离的门17)自动地打开。由于实际压力是在风扇9端部被测量，根据本发明的过滤器组件1可 与产生流量减小的原因无关地进行最优地操作。实际上，除了过滤器阻塞外，流量的减小也可能是由于装配误差引起 的内部面板增压造成，或者由于周围空调机的启动造成，如果面板将其抽 吸部设置在外部并且具有在地下的凹槽内的承受压头的电缆终端。此外，必须注意，空气再循环系统在由于内部过压而产生流量减小的 情况下没有故障，但是，相反，当这些条件变化时(例如，建筑物内的周 围空调机启动或者关闭)，它自动地连续改变从几乎完全再循环到几乎完 全抽吸的功能。到目前为止，根据本发明的过滤器组件l已经作为用于通风电控箱的 例子被说明，虽然这是它最典型的工业应用，但是很显然，在不背离如随
附的权利要求所限定的本发明的范围的前提下，它可以应用于其他需要相 同的发明特征的领域内，例如，用于监控抽吸盖的操作。
权利要求
1.一种过滤器组件(1)，特别用于电控箱，包括过滤布(5)、输送箱(7)和风扇(9)，其特征在于，所述电控箱配备有至少一个热阻传感器(11)，该至少一个热阻传感器的位置邻近在所述输送箱(7)中形成的至少一个孔(13)。
2. 如权利要求1所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述热阻传感 器(11)是电阻温度计或热敏电阻。
3. 如权利要求1所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述孔(13) 成形为文氏管的形式。
4. 如权利要求1所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述热阻传感 器(11)适于测量通过所述过滤器组件(1)的空气流量。
5. 如权利要求1所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述热阻传感 器(11)适于测量所述电控箱的内部温度。
6. 如权利要求1所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述热阻传感 器适于测量由于所述风扇(9)的叶片速度变化产生的脉动。
7. 如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(1)，其特征在于， 该过滤器组件(O配备有警报信号，该警报信号适于通告所述空气流量 和域所述内部温度和/或所述转速的值的异常。
8. 如权利要求1所述的过滤器组件(1)，其特征在于，该过滤器组件 配备有操作地连接到所述热阻传感器(11)的恒温报警器。
9. 如权利要求1或5所述的过滤器组件(1)，其特征在于，该过滤器 组件配备有用于显示所述内部温度值的装置。
10. 如权利要求6所述的过滤器组件(1)，其特征在于，该过滤器组 件配备有适于测量所述风扇(9)叶片的转速变化的光学或磁读取装置。
11. 如权利要求1所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述输送箱 (7)配备有用于再循环内部空气的至少一个开口 (15)。
12. 如权利要求10所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述开口(15) 被可剥带或者可去除的塞子堵住。
13. 如权利要求10所述的过滤器组件(1 )，其特征在于，所述开口 ( 15) 配备有自动打开门(17)。
14. 如权利要求10所述的过滤器组件(1)，其特征在于，所述开口(15) 配备有渐开门(17)。
全文摘要
公开了一种改进的过滤器组件(1)，特别用于电控箱，包括过滤布(5)，输送箱(7)和风扇(9)，邻近在输送箱(7)中形成的至少一个孔(13)设置至少一个热阻传感器(11)。
文档编号F24F13/28GK101163931SQ200680013715
公开日2008年4月16日 申请日期2006年2月22日 优先权日2005年3月15日
发明者罗伯托·布里奥斯基 申请人:吉安纳斯有限公司