用于开关柜冷却的热交换器和相应的冷却装置的制造方法_3

文档序号:8492124阅读:来源:国知局
的管道系统在热交换器I中也不是无作用的。更确切地说,它在这种情况下用于提高被动的冷却循环的效率。当两个冷却循环都被关闭时,同样地在第一和第二管道系统2、3之间根据被调节的温度梯度而进行热传递,由此避免了在热交换器I内部的热负荷峰值或冷负荷峰值,因而再次提供了热交换器的效率。
[0034]图2不出了开关柜7,其中,冷却设备8设计为壁式冷却设备。开关柜7包括开关柜内部空间7.1,其中,在开关柜7的外壁上安放冷却设备8,并且其中开关柜7的内部空间7.1通过空气入口 10和空气出口 11与冷却设备8的第二空气通道12可流通地连接。在开关柜7.1中容纳的空气借助通风机17被传输通过空气通道12。在第二空气通道12中安置按照图1所示的根据本发明的第二热交换器1.2。冷却设备8具有与第二空气通道12流体分隔的第一冷却通道9,该第一冷却通道通过空气入口 10和空气出口 11与开关柜7的周围环境流体相通地连接。通风机17还用于,将环境空气通过进口 10传入冷却设备8的第一空气通道9。在第一空气通道9中安置按图1所示的根据本发明的第一热交换器1.1,该第一热交换器被导引通过第一空气通道9的空气所流过。热交换器1.1、1.2这样地相互流体连接,使得第一热交换器1.1的第一管道系统2与第二热交换器1.2的第一管道系统2构成封闭的第一冷却介质循环13,并且第一热交换器1.1的第二管道系统3与第二热交换器1.2的第二管道系统3构成封闭的第二冷却介质循环14。
[0035]封闭的第一冷却介质循环13在根据图2所示的实施方式中、是压缩机驱动的冷却介质循环,它具有压缩机15和膨胀阀16。因此,第一热交换器1.1在封闭的第一冷却介质循环13中具有冷凝器的功能,第二热交换器1.2在封闭的第二冷却循环13中具有蒸发器的功能。
[0036]封闭的第二冷却介质循环14构成被动的冷却循环。为此,第一热交换器1.1被安置在第二热交换器1.2的上方。封闭的第二冷却介质循环14至少局部地被冷却介质填充。液态的冷却介质在重力条件下贮存在封闭的第二冷却介质循环14的下部区域内。在那里,正好安置有第二热交换器1.2。第二热交换器1.2被传输通过第二空气通道12的热的开关柜空气所流过。在此,封闭的第二冷却介质循环14的冷却介质被加热,使得该冷却介质至少部分被蒸发。被蒸发的冷却介质在第一热交换器1.1中上升。第一热交换器被开关柜7的冷的周围环境空气(借助通风机17被传输通过第一空气通道9)冷却,使得气态的冷却介质在第一热交换器1.1中冷凝。冷凝的冷却介质在重力条件下从第一热交换器1.1中重新回到设在低处的第二热交换器1.2中,能够在那重新被蒸发并且在第二热交换器1.2中上升。
[0037]因此,按照图2所示的冷却设备8能够可选地运行三个不同的冷却模式,即只有主动冷却、只有被动冷却或者混合冷却,其中,在混合运行中能够尤其规定,所述被动的冷却过程持续稳定地运行,而主动的冷却过程用于借助被动的冷却过程如此补充提供冷却功率,使得总体上至少达到所需的冷却功率。
[0038]在图3至7中示出,一种和相同的冷却设备结构基本上能够用于实现完全多样化的不同的冷却过程。在此,根据图3至5所示的实施方式涉及一种壁式冷却设备,根据图6和7所示的实施方式涉及一种设计为顶盖结构式冷却设备。
[0039]根据图3所示的冷却设备8具有两个根据本发明的热交换器1.1,1.2,其中,分别与第一和第二管道系统2、3这样串联,使得相应的热交换器1.1、1.2分别具有用于冷却介质去程的连接和用于冷却介质回程的连接。冷却循环不具有像压缩机、压气机或者泵一样的主动部件,因此基于已经阐述的热管原理。为此尤其需要第一热交换器1.1至少部分地被安置在第二热交换器1.2的上方。
[0040]如图4所示,基本上能够这样地利用冷却设备8的相同结构,以便实现混合的冷却过程,其中,第一热交换器1.1的第一和第二管道系统2、3串联,并且其中它们与第二热交换器1.2的两个管道系统2、3之一构成被动的封闭冷却循环13。第二热交换器12的另一个管道系统2、3与冷水源18构成封闭的第二冷却介质循环14。冷水源18提供了循环经过热交换器1.2的冷水,并且冷水源不是冷却设备8的组成部分。这种附加的主动冷却介质循环14因此能够用于,要么在容纳在开关柜内部空间7.1中的部件损耗功率的情况下,要么在开关柜7的周围温度较高的情况下,提供附加的冷却功率,这种冷却功率补充了借助被动的冷却循环13提供的冷却功率,使得总体上可提供足够的开关柜冷却。
[0041]尤其在周围温度较高的情况下,按照图5所示的结构是适宜的,即借助集成在第二空气通道9中的热交换器1.1来实现附加的主动冷却介质循环14。
[0042]图6和7所示,能够实现与图3和4类似的用于顶盖结构的冷却设备8,该冷却设备具有根据本发明的较高的多样性。在设计为顶盖结构的冷却设备中,对于使用者来说,除了被动的冷却介质循环13之外、可以或者在经过第一热交换器1.1的外循环中(图6)、或者在经过第二热交换器1.2的内循环中(图7)实现主动的冷却介质循环14。
[0043]图8示出根据本发明的混合冷却设备8的备选实施方式,该混合冷却设备具有根据本发明的第一和第二热交换器1,它们与封闭的第一冷却介质循环13和封闭的第二冷却介质循环14热力学地相互耦连。封闭的第一冷却介质循环13是主动的冷却介质循环,它在冷却介质流动方向上相继地具有压缩机15、上部热交换器I形式的液化器、膨胀器16和以下部热交换器I形式的蒸发器。压缩机15和膨胀器16通过分别具有阀20的旁通管道19进行桥接。在阀20的闭合位置上,封闭的第一冷却介质循环13能够主动地运行。如果阀20被打开,热交换器I构成热管,并且由此构成被动的冷却介质循环。当第一冷却介质循环13主动地运行时,两个冷却介质循环13、14被这样地相互布置,使得相应的冷却介质沿着相反的方向被传输。在第二冷却介质循环14中,在蒸发器和液化器之间导引第二冷却介质。分别这样地设计液化器和蒸发器,使得两个冷却介质循环13、14通过蒸发器和液化器热力学地相互耦连。液化器在液化器上方间隔一定垂直距离地布置。液化器被安置在冷却设备8的由冷却设备的第一部分壳体构成的第一空气通道9中,并且蒸发器、以及压缩机15和膨胀器16被安置在由冷却设备的第二部分壳体构成的第二空气通道12中。通过第一空气通道9和尤其液化器将开关柜的环境空气借助通风机17传输。通过第二空气通道12和尤其蒸发器将来自开关柜内部空间的热空气借助另一个通风机17传输。在旁通管道19中的阀20优选是可电控的电磁阀。
[0044]在第二冷却介质循环14中的第二冷却介质通过热的开关柜空气被加热,该热的开关柜空气穿过第二空气通道12,因此第二冷却介质至少部分被蒸发或者它的密度至少被降低,第二冷却介质沿着第二冷却介质循环14从蒸发器被传入液化器。该液化器被开关柜的冷的环境空气环绕。因此,冷却介质被这样地冷凝或压缩,使得它沿着冷却介质循环14流回到蒸发器中,以便在那里重
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