一种可隔离震动的内置散热电力柜及其散热控制方法与流程

本发明涉及一种电气设备，尤其是一种可隔离震动的内置散热电力柜。

背景技术：

电力柜是常用的电气设备，电气柜、开关柜、配电柜等都属于这一类，电力柜的作用是作为电气设备元件的容纳载体，各种电气设备元件安装在其中，众所周知，电气设备元件在工作时会产生热量，使得电力柜内部空间温度升高，当电力柜内部温度过高时，电气设备元件的工作稳定性会下降，如作为控制核心的plc、单片机等容易引起处理速度下降或者死机的情况，另外其他的电气设备元件也会因长期处于高温而影响其使用寿命，因此，电力柜需要及时的进行散热。

现在的电力柜为了确保散热性能，通常采用在柜体上开设进风窗和出风窗，在进风窗或出风窗处设置风扇，利用风扇作为气流的动力，将外部较冷的空气及时抽入柜内，而将内部的热空气向外及时排出，内外对流后使得电力柜内的温度处于合理的区间，从而确保电气设备元件的正常工作和使用寿命。

但是这一类的电力柜解决了散热的问题，但引发了另外一个问题，即风扇作为气流驱动的动力单元，在旋转过程中引发持续的震动，这些微小的震动长时间存在，对内部的电气设备元件也存在一点的影响，如容易使电气设备元件内部的小器件松动、脱落，或者接触不良，同时也容易引起控制部件的死机，在电力控制系统中，任何一个环节、任何一个电气部件出问题，都会引起整个系统的工作不正常，从而引起事故或损失；

另外，现有的电力柜还存在一个技术问题，即在配电室内，电力柜通常呈一字形排列，每一个电力柜的左右两侧紧挨着另一个电力柜，这样电力柜的左右两个图就不能起到散热效果，减少了有效散热的面积，当电力柜发热量较大时，由于有效散热的面积小，作为其散热动力的风扇将使用得更为频繁，继而增加了上面所述问题的产生，因此有必要对现有的电力柜进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种可确保散热效果的可隔离震动的内置散热电力柜。

本发明所设计的一种可隔离震动的内置散热电力柜，包括左柜体和右柜体，所述左柜体和右柜体都是由n个独立腔室组成，每个腔室上设有进风结构和出风口，在腔室内设有温度探头，其特征在于：

在左柜体和右柜体之间设有散热区，散热区的顶部呈开放状，散热区的最上部和最下部都有连接在左柜体和右柜体之间的方形加强环；散热区的背面具有带通风口的背板、正面是具有两扇可开合的门，每个腔室的出风口都面向散热区，在所述散热区内设有可以对每个腔室进行散热的内置散热装置。

本发明所设计的可隔离震动的内置散热电力柜，它的有益效果是：在左柜体和右柜体之间设有散热区，当电力柜一字排列时增大了散热面，同时内置散热装置可以对每个腔室进行散热，可确保散热效果。

本发明进一步的方案是：

所述内置散热装置包括底盘、支架、风箱、控制箱和抽风装置，所述支架是左右两根且设置在底盘上，每一根支架上都安装有n个抽风装置，每一根支架上的n个抽风装置对应靠近该支架的那n个出风口；所述底盘底面具有缓冲垫，所述风箱设在左右两根支架顶部，风箱顶部设有抽风口，抽风口上安装有风机，在风箱底部设有2n根进风管，每一根进风管对应一个抽风装置，在进风管上设有阀门；所述支架中心具有空档区，空档区两侧的侧壁上设有升降槽；所述控制箱设在底盘上；

所述的抽风装置包括抽吸罩、伸缩管一、l形弯管、伸缩管二、滑块和伸缩驱动器，所述抽吸罩外端面设有密封圈、内端面设有出风管；所述伸缩管一连接在抽吸罩的出风管与l形弯管的水平进口之间，所述伸缩管二连接在l形弯管的竖直出口与其中一个相对应的进风管之间；所述滑块设在支架的空档区内，滑块两端设有穿过升降槽的螺杆，在螺杆端部设有用于锁紧滑块的螺母；所述滑块外端设有安装板，所述伸缩驱动器装在所述安装板上，伸缩驱动器的驱动杆端部与抽吸罩相连接，在安装板上位于伸缩驱动器内侧的位置设有弯管座，所述l形弯管的水平部分穿过所述弯管座以及空档区；

在控制箱内设有控制器，所有温度探头的信号输入至该控制器，该控制器控制所有伸缩驱动器、阀门以及风机工作。

优选地，所述进风结构是设置在腔室上的通风百叶窗或者布满在腔室背面上的通孔区；

优选地，所述抽吸罩上设有位置感应开关，位置感应开关的信号也输入至控制器；所述密封圈具有多个密封唇；

优选地，所述抽吸罩口沿外侧设有环槽，所述密封圈由c形环管段和两个环状管脚构成，所述两个环状管脚位于所述环槽内并通过螺钉紧固；

优选地，所述抽吸罩上设有感应组件，该感应组件包括探杆、弹簧一、管座一、连杆、活塞、微型位置感应开关、管座二、杆体、弹簧二和感应腔；所述探杆前端穿过环槽并位于所述c形环管段内、探杆后端穿过所述管座一，探杆上位于环槽后侧的位置设有限位结构一，所述弹簧一设在限位结构一以及管座一之间的探杆部分上，管座一通过连杆连接在活塞前端，所述微型位置感应开关设在活塞上且与探杆相对，所述杆体连接在活塞后侧，所述管座二固定在抽吸罩上，杆体穿过所述管座二且在杆后端设有限位结构二，弹簧二设在活塞以及管座二之间的杆体部分上；所述感应腔设在抽吸罩上且感应腔前端开口，所述抽吸罩和感应腔之间设有连通口且连通口的位置位于感应腔后部，所述活塞可移动设置在感应腔内，所述微型位置感应开关的信号线穿出感应腔后与所述控制器相连接；

本发明还设计了一种可隔离震动的内置散热电力柜的散热控制方法，其特征在于采用如下方法：将电力柜分成左柜体和右柜体，在左柜体和右柜体之间设置散热区，在所述散热区内设置可对每个腔室进行散热的内置散热装置，作为空气流通动力的风机仅位于所述内置散热装置内。

进一步的方案是：采用本发明上面所述的可隔离震动的内置散热电力柜，所述控制器采用常规散热模式和特定散热模式相结合；

所述常规散热模式为周期性，每隔固定时间启动一次，每次具体过程包括：

驱动所有抽吸罩与出风口相贴合；

风机打开，所有阀门轮流打开，每个阀门的打开时间为ta，直至所有阀门都被打开过；

然后所有阀门同时打开，持续时间tb；

之后阀门按如下方式关闭：当有腔室温度低于wa时，对应的阀门关闭，当所有的阀门关闭时，风机停机；

驱动所有抽吸罩与出风口分离，该次常规散热模式结束；

所述特定散热模式为：

当某个腔室温度大于wb时，驱动对应的抽吸罩与该腔室出风口相贴合，启动风机，打开对应的阀门，直到该腔室温度小于wa，对应阀门关闭，风机停机，驱动对应抽吸罩与出风口分离，该次特定散热模式结束；

当多个腔室温度同时大于wb时，驱动对应的抽吸罩与该腔室出风口相贴合，启动风机，打开对应的阀门，当某个腔室温度小于wa，则对应阀门关闭，当所有腔室温度小于wa，则所有阀门关闭，风机停机，驱动所贴合的抽吸罩与出风口分离，该次特定散热模式结束，在此过程中，所述风机的转速正比于阀门打开的数量，阀门打开的越多，风机转速越快；其中，wb大于wa。

本发明设计的可隔离震动的内置散热电力柜的散热控制方法，可增大散热面积，同时由于作为空气流通动力的风机仅位于所述内置散热装置内，可以减少风机震动给电力柜内的电气设备元件带来的影响，确保电力系统正常。

附图说明

图1是实施例1的主视图；

图2是实施例1的后视图；

图3是实施例1的俯视图，图中未安装内置散热装置；

图4是实施例1的主视图，图中散热区的门未示出；

图5是内置散热装置的主视图；

图6是支架的结构示意图；

图7是图5上部的放大图；

图8是实施例2抽吸罩的示意图；

图9是实施例3抽吸罩的示意图；

图10是图9左上部的放大图；

图11是实施例4抽吸罩局部的放大图；

图中：腔室11、进风窗12、出风口13、温度探头14、散热区15、背板16、通风口17、门18、左柜体19、右柜体110、方形加强环111；

内置散热装置2、底盘21、支架22、风箱23、控制箱24、缓冲垫25、风机26、进风管27、阀门28、空档区29、升降槽210、抽风口211；

抽风装置3、抽吸罩31、伸缩管一32、l形弯管33、伸缩管二34、滑块35、伸缩驱动器36、密封圈37、出风管38、螺杆39、螺母310、安装板311、弯管座312；

控制器4；

位置感应开关5；

环槽6、c形环管段61、环状管脚62、螺钉63；

感应组件7、探杆71、弹簧一72、管座一73、连杆74、活塞75、微型位置感应开关76、管座二77、杆体78、弹簧二79、感应腔710、限位结构一711、限位结构二712、连通口713、信号线714。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1、2、3所示，本实施例所描述的可隔离震动的内置散热电力柜，包括左柜体19和右柜体110，所述左柜体19和右柜体110都是由n个独立腔室11组成，每个腔室11上设有进风结构12和出风口13，其中，所述进风结构12是布满在腔室11背面上的通孔区，明显地也可以采用其他结构，如设置在腔室11上的通风百叶窗；在平时，进风结构12和出风口13都可以向外溢出热空气从而达到散热的目的，在腔室11内设有温度探头14（图中未示出），其特征是：

在左柜体19和右柜体110之间设有散热区15，散热区15的顶部呈开放状，散热区15的最上部和最下部都有连接在左柜体19和右柜体110之间的方形加强环111；散热区15的背面具有带通风口17的背板16、正面是具有两扇可开合的门18，通风口17的作用是使散热区15内的空气能够更好地向外发散，通风口17的数量越多越好，每个腔室11的出风口13都面向散热区15，在所述散热区15内设有可以对每个腔室11进行散热的内置散热装置2。

如图4、5所示，所述内置散热装置2包括底盘21、支架22、风箱23、控制箱24和抽风装置3，所述支架22是左右两根且设置在底盘21上，每一根支架22上都安装有n个抽风装置3，每一根支架22上的n个抽风装置3对应靠近该支架22的那n个出风口13；所述底盘21底面具有缓冲垫25，缓冲垫25的作用是吸收风机26所产生的震动，而底盘21最好制成比较重的结构，如质量为10kg-20kg，较重的底盘21可以更为稳固，减少内置散热装置2整体的（由风机26引起的）震动；所述风箱23设在左右两根支架22顶部，风箱23顶部设有抽风口211，抽风口211上安装有风机26，在风箱23底部设有2n根进风管27，每一根进风管27对应一个抽风装置3，在进风管27上设有阀门28；如图6所示，所述支架22中心具有空档区29，空档区29两侧的侧壁上设有升降槽210；所述控制箱24设在底盘21上；

如图7所示，所述的抽风装置3包括抽吸罩31、伸缩管一32、l形弯管33、伸缩管二34、滑块35和伸缩驱动器36，所述抽吸罩31外端面设有密封圈37、内端面设有出风管38；所述伸缩管一32连接在抽吸罩31的出风管38与l形弯管33的水平进口之间，所述伸缩管二34连接在l形弯管33的竖直出口与其中一个相对应的进风管27之间；所述滑块35设在支架22的空档区29内，滑块35两端设有穿过升降槽210的螺杆39，在螺杆39端部设有用于锁紧滑块35的螺母310；所述滑块35外端设有安装板311，所述伸缩驱动器36装在所述安装板311上，伸缩驱动器36的驱动杆端部与抽吸罩31相连接，在安装板311上位于伸缩驱动器36内侧的位置设有弯管座312，弯管座312的设置以不影响推杆电机工作为宜，必要的时候可以在弯管座312开孔以容纳推杆电机推杆回退时的空间需求，所述l形弯管33的水平部分穿过所述弯管座312以及空档区29；这样的结构，在螺母310松开后，滑块35可以在空档区29内上下升降直到抽吸罩31正对对应的出风口为止，然后紧固螺母310使抽风装置3位置固定，这样的方式方便内置散热装置2配合各种不同高度的柜体1；伸缩管二34的存在使得抽风装置3在上下调节时位置不受限制；当需要抽风散热时，伸缩驱动器36动作可以将抽吸罩31向前推进，使密封圈37贴合在柜体上，风机26动作后，腔室11内的热空气会通过出风口12、抽吸罩31、出风管38、伸缩管一32、l形弯管33、伸缩管二34、进风管27进入风箱27，然后由风机26向外排出，阀门的作用是控制这一气路的通断；伸缩管一32使得抽吸罩31在前后调节时位置不受限制；其中，伸缩管一32和伸缩管二34可以采用塑料褶皱管（通常在油烟机的出气管上用到）。

在控制箱24内设有控制器4，所有温度探头14的信号输入至该控制器4，该控制器4控制所有伸缩驱动器36、阀门28以及风机26工作，当某个腔室内温度过高时，可以控制相应的抽风装置3对其进行抽风散热。

本实施例所描述的一种可隔离震动的内置散热电力柜的散热控制方法，其特征在于采用如下方法：将电力柜分成左柜体19和右柜体110，在左柜体19和右柜体110之间设置散热区15，在所述散热区15内设置可对每个腔室11进行散热的内置散热装置2，作为空气流通动力的风机26仅位于所述内置散热装置2内，另外特有的内置散热装置2，使得左柜体109和右柜体110内不设置风扇，而利用内置散热装置2将柜体1内的热空气抽走，外部较冷的空气从进风结构处补入，使柜体1内温度得到降低，而内置散热装置与左柜体及右柜体是两个独立的装置，作为气流动力单元的风机仅位于内置散热装置内，其所产生的震动可以较少地传递到柜体上，相比于风扇位于柜体内的现有方案，这种方式可以减少风扇振动带来的影响，确保电气设备元件的正常工作；再者，内置散热装置2具有多个可调节安装位置的抽风装置，可以将抽风装置的抽风罩正对于相应的腔室的出风口之上，通过驱动抽风罩可以将抽风罩贴合在柜体上，当风机工作时，腔室内的热空气可以通过抽风罩被抽走，而平时抽风罩与左柜体109和右柜体110是分离的，整个内置散热装置2都不与左柜体109和右柜体110接触，进风结构和出风口都可以用于自由散热，当内部电气设备元件发热量不大时，可不启动内置散热装置；另外左柜体109和右柜体110都是由n个独立腔室11组成，各腔室11之间的温度也不易相互影响，而每个独立腔室11对应一个抽风装置3，可以使各个腔室11的散热更为合理。

本实施例中，所述伸缩驱动器36采用推杆电机（又叫电动推杆），或者采用气缸代替；由于抽风罩不设置位置感应元件，可以调节好外置散热装置2的位置，当推杆电机处于最大行程时，使密封圈37贴合在柜体上，需要说明的是：密封圈37宜采用较软的材质，因为它是唯一与柜体接触的部件，具有较好的缓冲功能可吸收震动，减少震动的传递。

本实施例中，n=3，n还可作其他的取值，如n=4、n=5。

本实施例所描述的可隔离震动的内置散热电力柜及其散热控制方法，它的有益效果是：在左柜体19和右柜体110之间设有散热区15，当电力柜一字排列时增大了散热面，同时内置散热装置2可以对每个腔室11进行散热，可确保散热效果，同时由于作为空气流通动力的风机26仅位于所述内置散热装置2内，可以减少风机26震动给电力柜内的电气设备元件带来的影响，确保电力系统正常。

实施例2：

如图8所示，本实施例所描述的可隔离震动的内置散热电力柜，与实施例1不同的是：优选地，所述抽吸罩31上设有位置感应开关5，位置感应开关5的信号也输入至控制器4；位置感应开关5可以感应到左柜体（右柜体），当其感应到离左柜体（右柜体）具有较小距离x时（此时密封圈37正好贴合，同时又不使密封圈37过分形变而影响缓冲能力），可以使控制器停止伸缩驱动器36的推进工作，而这个较小距离x的设定，可以通过调节位置感应开关5的检测范围来实现，属现有技术，如采用施耐德或者欧姆龙的接近开关等；所述密封圈37具有多个密封唇；多个密封唇一则密封效果好，二则由于结构较薄易于形变，可以有效吸收震动，减少震动的传递。

实施例3：

如图9、10所示，本实施例所描述的可隔离震动的内置散热电力柜，与实施例1不同的是：所述抽吸罩31口沿外侧设有环槽6，所述密封圈37由c形环管段61和两个环状管脚62构成，所述两个环状管脚62位于所述环槽6内并通过螺钉63紧固；这样的密封圈37呈空心状，易于形变，其与左柜体（右柜体）接触后c形环管段61会被压扁，形成较大的密封面，可以有效提高密封性，同时由于其空心的结构可以有效吸收震动，减少震动的传递。

实施例4：

如图11所示，本实施例所描述的可隔离震动的内置散热电力柜，与实施例3不同的是：所述抽吸罩31上设有感应组件7，该感应组件7包括探杆71、弹簧一72、管座一73、连杆74、活塞75、微型位置感应开关76、管座二77、杆体78、弹簧二79和感应腔710；所述探杆71前端穿过环槽6并位于所述c形环管段61内、探杆71后端穿过所述管座一73，探杆71上位于环槽6后侧的位置设有限位结构一711，所述弹簧一72设在限位结构一711以及管座一73之间的探杆71部分上，管座一73通过连杆74连接在活塞75前端，所述微型位置感应开关76设在活塞75上且与探杆71相对，所述杆体78连接在活塞75后侧，所述管座二77固定在抽吸罩31上，杆体78穿过所述管座二77且在杆后端设有限位结构二712，弹簧二79设在活塞75以及管座二77之间的杆体78部分上；所述感应腔710设在抽吸罩31上且感应腔710前端开口，所述抽吸罩31和感应腔710之间设有连通口713且连通口713的位置位于感应腔710后部，所述活塞75可移动设置在感应腔710内，所述微型位置感应开关76的信号线714穿出感应腔710后与所述控制器4相连接。

本实施例中，探杆71末端可以是金属，而微型位置感应开关76可采用瑞科sno4-n金属感应接近开关，该接近开关直径仅8毫米。

本实施例所描述的感应组件7的工作原理是：其探杆71前端穿过环槽6并位于所述c形环管段61内，当c形环管段61受到挤压形变之后，其与探杆71接触，在平进度探杆71在弹簧一72的作用下向前伸出，当受到c形环管段61的压力后，探杆71回退，回退到一定距离后，微型位置感应开关76可以感知探杆71，微型位置感应开关76将信号传输给控制器，告诉其停止伸缩驱动器36的推进工作。

而感应组件7中，探杆71后端穿过管座一73，杆体78穿过管座二77，使得不仅探杆71可以前后伸缩，而活塞75也能前后伸缩，同时弹簧一72和弹簧二79都具有形变功能，可以探杆71的缓冲性能是很好的，另一方面，当风机26工作时，抽吸罩31实际上是负压，而通过连通口713与抽吸罩31连通的感应腔710后部也形成负压，活塞75会被向后吸，这样一样，探杆71就不会再与c形环管段61接触，即使在运行过程中产生接触，又由于探杆71双道弹簧的缓冲性能，使得这一感应组件7不仅能完成位置感应功能，同时也能够避免探杆71传递震动。

实施例5

本实施例所描述的一种可隔离震动的内置散热电力柜的散热控制方法，采用本发明上面实施例1所述的可隔离震动的内置散热电力柜，不同的是所述控制器4采用常规散热模式和特定散热模式相结合；

所述常规散热模式为周期性，每隔固定时间启动一次（如夏天每隔一小时，冬天每隔两小时），每次具体过程包括：

驱动所有抽吸罩31与出风口13相贴合；

风机26打开，所有阀门28轮流打开，每个阀门28的打开时间为ta（如

30秒），直至所有阀门28都被打开过；这一步的作用是轮流将各个腔室11内的热空气抽走，由于此时仅一只抽风装置3可抽风，因此其抽风效率高，可以将腔室11内的热空气较好地抽出，使每个腔体11轮流得到降温；

然后所有阀门28同时打开，持续时间tb；（如1分钟）；此时所有抽风装置

3都可抽风，但风机26只有一只，所以每个抽风装置3的抽风能力小于上一步，但由于大部分的热空气已经被上一步抽走了，此时较小的抽风仍能将腔室11内的温度降下来；

之后阀门28按如下方式关闭：当有腔室11温度低于wa时，对应的阀门28关闭，当所有的阀门28关闭时，风机26停机；这样可确保启动一次常规散热模式可使所有腔室11温度都处于安全范围；

驱动所有抽吸罩31与出风口13分离，该次常规散热模式结束；

所述特定散热模式为：

当某个腔室11温度大于wb时，驱动对应的抽吸罩31与该腔室11出风口13相贴合，启动风机26，打开对应的阀门28，直到该腔室11温度小于wa，对应阀门28关闭，风机26停机，驱动对应抽吸罩31与出风口13分离，该次特定散热模式结束；这样在平时的自然溢出和常规散热模式定期开启的情况下，仍出现较高温度的腔室11时，驱动对应的抽风装置3及时工作，保证每个腔室11温度都处于安全位置；

当多个腔室11温度同时大于wb时，驱动对应的抽吸罩31与该腔室11出风口13相贴合，启动风机26，打开对应的阀门28，当某个腔室11温度小于wa，则对应阀门28关闭，当所有腔室11温度小于wa，则所有阀门28关闭，风机26停机，驱动所贴合的抽吸罩31与出风口13分离，该次特定散热模式结束，在此过程中，所述风机26的转速正比于阀门28打开的数量，阀门28打开的越多，风机26转速越快；这样，需要散热的腔室越多，风机26越快，可以确保各个抽风装置3的效率。

其中，wb大于wa，wb可以取50-60摄氏度，wa可以取35-45摄氏度。

本实施例所设计内置散热电力柜的散热控制方法，采用常规散热模式和特定散热模式相结合，常规散热模式用于平时定期的散热，而特定散热模式用于腔室高温的处理，这样的方式风机的启动更为合理，散热效果好，可确保柜体内电气设备元件的正常运行。这种散热控制方法，也可以对实施例2-4的方案作相同的改进；另外，wa、wb、ta、tb的取值，本领域的技术人员还可以作适应性的改动。