一种绝缘热管和开关柜的制作方法

1.本发明涉及开关柜领域，尤其涉及一种绝缘热管和开关柜。


背景技术：

2.中压开关设备运行过程中其主导体通过的电流可达数千安培，由于设备的电阻损耗和铁磁损耗，主导体的发热功率可达到kw级别。然而中压开关设备主导体外部有绝缘气体包围的金属隔室，金属隔室内空气不流通，热量不能直接传递到外部环境中，只能以热辐射的形式向外散发，导致内部主导体温度急速提高，且热量不能及时排出。随之会导致绝缘件加速老化、触头和导体发生加速腐蚀等，从而可能诱发产生严重事故，显著缩短设备正常服役寿命。
3.授权公告号为cn216745633u的中国实用新型专利公开了一种用于电工设备的绝缘热管，该绝缘热管包括绝缘的环氧吸热管、环氧散热管、导热环氧散热翅和绝缘柔性连接管，在进行散热的同时能够保证绝缘性能，保证该绝缘热管能够在高压电工设备领域的安全。
4.然而，上述的绝缘热管的吸热管和散热管均为环氧管，其导热性能较差，由于绝缘冷却液放置在管道的内部，腔室内的绝缘冷却液在绝缘材料的遮挡下不易和需要散热的部件进行热交换，导致热管整体的散热效果较差。同时，为了方便该装置在高压电工设备的安装或预埋，中间由绝缘柔性连接管进行连接，然而现有的具有绝缘性能的软管一般为橡胶管，电工设备内部随着负载的变化，其工作温度差异较大，巨大的温差会导致橡胶管急速老化，老化后的橡胶管变硬且易破裂，一旦破裂内部的绝缘冷却液散失热管即失效。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种绝缘热管，用以解决现有技术中绝缘热管导热性能差且易发生失效的问题。本发明的目的还在于提供一种开关柜，用于解决现有技术中开关柜内部主导体散热效果差的问题。
6.为实现上述目的，本发明中的一种绝缘热管采用如下技术方案：
7.一种绝缘热管，包括具有封闭内腔的管体，封闭内腔具有绝缘相变介质，所述管体包括吸热段、放热段和连接两者的绝缘段，所述绝缘段为刚性管，所述吸热段和放热段是金属段，且至少一个金属段上靠近绝缘段的一端具有弯曲变形段。
8.上述技术方案的有益效果在于：管体分为三段，由金属制成的吸热段将热量吸收并对封闭内腔内的绝缘相变介质进行加热，之后绝缘相变介质变为气态上升到放热段，通过金属制成的放热段将热量传递出去，热量传递主要发生在两端的吸热段和放热段，由于吸热段和放热段为导热性能好的金属，因此提升了整个热管的散热性能。由于中间具有连接吸热段和放热段的绝缘段、在封闭内腔的绝缘相变介质，因此吸热段和放热段之间是绝缘的。同时，由于绝缘段是刚性管，便于选取绝缘耐高温的材料，使得整个热管的使用寿命得以延长。弯曲变形段由于其中空的结构，便于弯曲以适应不同的布置位置。本发明对现有
的绝缘热管进行改进，用以解决现有技术中绝缘热管导热性能差且易发生失效的问题。
9.进一步地，所述绝缘段为环氧树脂管，环氧树脂管两端固定连接有用于与金属段密封连接的连接件。
10.上述技术方案的有益效果在于：环氧树脂耐高温，绝缘系数高，电气性能较好；另外，采用导热率较差的环氧树脂，使热量只能从吸热段传递到放热段，避免热量在中间位置聚集，且环氧树脂上便于浇注成型其他的部件，将连接件固定连接在此处，避免重复加工。
11.进一步地，所述连接件为螺纹管段，且螺纹管段分别和对应的金属段通过密封螺纹密封连接。
12.上述技术方案的有益效果在于：采用密封螺纹连接，结构简单，且密封可靠，在绝缘热管工作过程中内部会具有一定压力，压力使得螺纹之间摩擦力加大，密封更严密。
13.进一步地，所述螺纹管段为金属螺纹管，通过浇注与环氧树脂管成为一体结构。
14.上述技术方案的有益效果在于：金属上容易加工螺纹形成金属螺纹管，且与吸热段和放热段连接可靠，通过浇注使得金属螺纹管和环氧树脂管连接可靠。
15.进一步地，所述绝缘段为陶瓷管，陶瓷管分别通过焊接与吸热段和放热段固定连接。
16.上述技术方案的有益效果在于：陶瓷管耐热性强，在恶劣的工作条件下也能保持耐久性，且采用现有的工艺手段，便于与陶瓷管两端的吸热段和放热段固定连接。
17.进一步地，所述吸热段远离绝缘段的一端包覆在用于与主导体贴合的集热件内，所述弯曲变形段位于集热件之外，和/或所述放热段远离绝缘段的一端包覆在用于与壳体贴合的放热件内，所述弯曲变形段位于放热件之外。
18.上述技术方案的有益效果在于：通过设置集热件和放热件，提高热量收集、释放的速度，提高散热效率，且弯曲变形段设置在集热件和散热件之外，便于集热件和散热件的安装，同时也便于绝缘热管的布置。
19.进一步地，所述吸热段和放热段的内壁具有毛细管以增加表面积。
20.上述技术方案的有益效果在于：为了使两端的吸热端和放热段和内腔内的绝缘相变介质更好的进行热交换，增大接触的表面积。
21.本发明的目的还在于提供一种开关柜，用以解决现有技术中开关柜内部主导体散热效果差的问题。
22.为实现上述目的，本发明中的一种开关柜采用如下技术方案：
23.一种开关柜，柜体内具有腔室，腔室内设置有主导体，开关柜还包括绝缘热管，绝缘热管包括具有封闭内腔的管体，封闭内腔具有绝缘相变介质，所述管体包括吸热段、放热段和连接两者的绝缘段，所述绝缘段为刚性管，所述吸热段和放热段是金属段，且至少一个金属段上靠近绝缘段的一端具有弯曲变形段；所述绝缘热管的吸热段与主导体接触，所述放热段与腔室的腔壁接触。
24.上述技术方案的有益效果在于：管体分为三段，由金属制成的吸热段将热量吸收并对封闭内腔的绝缘相变介质进行加热，之后绝缘相变介质变为气态上升到放热段，通过金属制成的放热段将热量传递出去，热量传递主要发生在两端的吸热段和放热段，由于吸热段和放热段为导热性能好的金属，因此提升了整个热管的散热性能。由于中间具有连接吸热段和放热段的绝缘段、在腔室内部的绝缘相变介质，因此吸热段和放热段之间是绝缘
的。同时，由于绝缘段是刚性管，便于选取绝缘耐高温的材料，使得整个热管的使用寿命得以延长。弯曲变形段由于其中空的结构，便于弯曲以适应不同的布置位置，可以将主导体产生的热量直接转移至温度较低的腔壁上。本发明将开关柜进行改进，用于解决现有技术中开关柜内部主导体散热效果差的问题。
25.进一步地，所述绝缘段为环氧树脂管，环氧树脂管两端固定连接有用于与金属段密封连接的连接件。
26.上述技术方案的有益效果在于：环氧树脂耐高温，绝缘系数高，电气性能较好；另外，采用导热率较差的环氧树脂，使热量只能从吸热段传递到放热段，避免热量在中间位置聚集，且环氧树脂上便于浇注成型其他的部件，将连接件固定连接在此处，避免重复加工。
27.进一步地，所述连接件为螺纹管段，且螺纹管段分别和对应的金属段通过密封螺纹密封连接。
28.上述技术方案的有益效果在于：采用密封螺纹连接，结构简单，且密封可靠，在绝缘热管工作过程中内部会具有一定压力，压力使得螺纹之间摩擦力加大，密封更严密。
29.进一步地，所述螺纹管段为金属螺纹管，通过浇注与环氧树脂管成为一体结构。
30.上述技术方案的有益效果在于：金属上容易加工螺纹形成金属螺纹管，且与吸热段和放热段连接可靠，通过浇注使得金属螺纹管和环氧树脂管连接可靠。
31.进一步地，所述绝缘段为陶瓷管，陶瓷管分别通过焊接与吸热段和放热段固定连接。
32.上述技术方案的有益效果在于：陶瓷管耐热性强，在恶劣的工作条件下也能保持耐久性，且采用现有的工艺手段，便于与陶瓷管两端的吸热段和放热段固定连接。
33.进一步地，所述吸热段远离绝缘段的一端包覆在用于与主导体贴合的集热件内，所述弯曲变形段位于集热件之外，和/或所述放热段远离绝缘段的一端包覆在用于与壳体贴合的放热件内，所述弯曲变形段位于放热件之外。
34.上述技术方案的有益效果在于：通过设置集热件和放热件，提高热量收集、释放的速度，提高散热效率，且弯曲变形段设置在集热件和散热件之外，便于集热件和散热件的安装，同时也便于绝缘热管的布置。
35.进一步地，所述吸热段和放热段的内壁具有毛细管以增加表面积。
36.上述技术方案的有益效果在于：为了使两端的吸热端和放热段和内腔内的绝缘相变介质更好的进行热交换，增大接触的表面积。
37.进一步地，所述开关柜为气体绝缘金属封闭开关柜，所述腔室为用于充注绝缘气体的封闭腔室，所述绝缘热管和主导体设置在封闭腔室内，所述腔壁为封闭腔室的壳体。
38.上述技术方案的有益效果在于：气体绝缘金属封闭开关柜内的空气不流通，热量只能通过辐射的形式进行传播，散热效率低，将绝缘热管设置在封闭的腔室内，能将主导体产生的热量传递给温度较低的壳体，散热效果好。
附图说明
39.图1为本发明中绝缘热管实施例1的示意图；
40.图2为图1所述实施例中绝缘段与吸热段的连接示意图；
41.图3为本发明中绝缘热管另一实施例中绝缘段与吸热段的连接示意图；
42.图4为本发明中开关柜实施例1中绝缘热管分别和主导体、壳体的连接示意图。
43.图中：1、吸热段；2、绝缘段；21、连接件；3、放热段；4、绝缘相变介质；5、集热件；6、放热件；7、弯曲变形段；8、主导体；9、壳体。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
45.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
47.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步地详细描述。
48.本发明中绝缘热管的实施例1如图1所示，实施例1中通过将吸热段和放热段设置成金属段以提升热交换的效率，连接吸热段和放热段的连接段为绝缘段以使得吸热段和放热段之间是绝缘的，且在吸热段和放热段上设置弯曲变形段以便于随形布置。
49.具体地，该绝缘热管包括吸热段1、放热段3和连接两者的绝缘段2构成的具有封闭内腔的管体，管体内腔还容纳有绝缘相变介质4。绝缘相变介质4在吸热段1处吸收热量转换为气态上升至放热段3，之后气态的绝缘相变介质4在放热段3处释放热量变成液态，从而将吸热段1处的热量转移至放热段3处，进而实现对吸热段1处的降温散热。
50.如图1所示，吸热段1为金属段，金属段内具有一端开口的内腔，内腔容纳绝缘相变介质4，吸热段1外侧包覆有用于与待降温件贴合的集热件5，集热件5为具有与待降温件表面贴合的贴合面，能使待降温件的热量较快的传递给集热件，进而通过吸热管1对内腔中的绝缘相变介质4进行加热。进一步的吸热段1内腔的内壁具有毛细管(图中未示出)用于增大与绝缘相变介质4的接触面积，更好的进行热交换。
51.如图1所示，放热段3为金属段，金属段内具有一端开口的内腔，放热段3外侧包覆有用于与低温部件贴合的放热件6，放热件6具有与低温部件贴合的贴合面，绝缘相变介质4在放热段3处聚集后，热量释放进而发生相变，经由放热段3传递给放热件6，之后再传递给低温部件完成散热。进一步的放热段3内腔的内壁具有毛细管(图中未示出)用于增大与绝缘相变介质4的接触面积，更好的进行热交换。
52.如图2所示，绝缘段2为两端开口的刚性的绝缘管，本实施例中绝缘管为环氧树脂管，环氧树脂管两端各浇注成型有连接件21，具体地，连接件21为具有外螺纹的金属螺纹
管，吸热段1与绝缘段2接触的部分加工有与金属螺纹管相匹配的内螺纹，绝缘段2与吸热段1通过这种螺纹进行密封连接。吸热段1与放热段3的连接与此相同，在此不再赘述。
53.如图1所示，为了方便绝缘热管在相应的电工设备内的布置，在吸热段1和放热段3上靠近绝缘段2的部分设置有弯曲变形段7，由于弯曲变形段7为中空的金属管，容易变形弯曲，因此在吸热段1和放热段3上设置有弯曲变形段7用于方便位置调整。
54.本实施例中绝缘热管具有位于两端的吸热段和放热段，且均为金属段，金属段的导热性能好，便于进行热传递；中间连接金属段的是绝缘段，使得吸热段和放热段之间绝缘。将绝缘段设置为刚性管，便于选择绝缘耐高温的材料，提升绝缘热管的使用寿命。为了便于布置，在吸热段和放热段上布置弯曲变形段，通过弯曲变形段使得绝缘热管吸热段和放热段能够更好的和表面进行贴合，在贴合的同时能使得布置更为方便。
55.在绝缘热管的其他实施例中：为了使绝缘段更加耐用，因此采用陶瓷管，使得绝缘管在巨大的温差环境下依旧保持性能稳定。具体地，不同于实施例1中将绝缘段设置为环氧树脂管，如图3所示，本实施例中将绝缘段2设置为陶瓷段，吸热段1为金属段，陶瓷段与金属段接触的面为平面，通过焊接的形式将陶瓷段和金属段焊接在一起，能够形成稳定的密封连接。
56.在绝缘热管的其他实施例中：为了方便绝缘管和连接件之间的固定，本实施例中采用粘接的形式对连接件进行固定。具体的，不同于实施例1中将连接段和环氧树脂管通过浇注的形式连接在一起，本实施例中将连接件粘接在环氧树脂管上。
57.在绝缘热管的其他实施例中：为了便于绝缘段和两端的吸热段和放热段的快速连接，本实施例中采用过盈配合的形式进行连接。具体地，不同于实施例1中连接件和吸热段、放热段采用螺纹连接的形式，本实施例中绝缘段插装在吸热段和放热段内，即绝缘段插装在金属段内，通过过盈配合将绝缘段固定在金属段上。
58.在绝缘热管的其他实施例中：为了适应金属螺纹管与两端的吸热段和放热段的螺纹连接，本实施例中将金属螺纹管设置为内螺纹。具体的，不同于实施例1中连接件为具有外螺纹的金属螺纹管，本实施例中连接件为具有内螺纹的金属螺纹管，此时吸热段和放热段上具有与之相匹配的外螺纹，通过螺纹连接能使吸热段和放热段与绝缘段固定连接在一起。
59.在绝缘热管的其他实施例中：针对实施例1中集热件和放热件制造加工复杂的问题，本实施例中不设置集热件和放热件，直接使用吸热段和放热段与其他部分进行贴合。具体地，不同于实施例1中设置有集热件和放热件，本实施例中不设置集热件和放热件，将吸热段和放热段的外表面加工成和待接触的部件表面贴合的形状，如和壳体贴合的平面、与管道贴合的弧面等其他形状。
60.在绝缘热管的其他实施例中：针对实施例1中毛细管制造复杂的问题，本实施例中只在吸热段的内腔内壁上加工毛细管，具体地，不同于实施例1中在管体内均加工毛细管，本实施例仅在吸热段的内腔内壁上加工毛细管，由于吸热段处需要快速对绝缘相变介质进行加热，因此吸热段内的毛细管应优先予以保证。
61.本发明中开关柜的的实施例如图4所示，本实施例中主要使绝缘热管的吸热段和放热段分别和发热量较大的主导体和温度较低的壳体进行连接，方便对主导体进行降温。该开关柜为气体绝缘金属封闭开关柜，内部具有与绝缘热管的实施例1相同的绝缘热管，在
开关柜的其他实施例中，该开关柜中的绝缘热管也可以与绝缘热管中其他实施例结构相同。在该开关柜中，主导体8位于由壳体9包围的封闭腔室内，其中绝缘热管的吸热段1与主导体8接触，主导体8将工作时产生的热量快速的传递给吸热段1，经绝缘相变介质4的传递后，将热量传递给放热段3，放热段3再将热量传递给温度较低的壳体9，进而将主导体的热量传递出来，实现对主导体的降温。
62.在开关柜的其他实施例中，为了使结构更加具有普适性，不单单是使用在气体绝缘金属封闭开关柜中。具体的，不同于实施例1中开关柜为气体绝缘金属封闭开关柜，本实施例中开关柜内部不具有封闭的腔室，此时绝缘热管的吸热端与发热量较高的主导体进行连接，放热段用于与腔室的内壁或者柜体等温度较低的部件进行连接，以使得主导体的温度下降。
63.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。