一种高效散热的配电箱的制作方法

本发明涉及油田电力设备领域，具体地说是一种高效散热的配电箱。

背景技术：

配电箱，是油田生产中常用的一种电力控制设备。在石油石化工业中的很多应用场合，存在有大量的易燃易爆气体，在这种环境下，配电箱的防爆性能是否可靠对安全生产尤其重要，而现有技术中，为了保证配电箱内部的电器元件和电子设备的散热，需要通过散热风扇将配电箱内温度较高的气体不断排出，从而满足散热需求。然而，这种通风散热的方式难免会将外界的易燃易爆气体带入配电箱内，从而使配电箱的防爆性能大打折扣。另外，许多动力设备(如抽油机)工作过程中，在某些时段需要进行能耗制动，能耗制动的核心元件是安装在配电箱内的制动电阻，制动时，制动电阻通过散热的方式将制动能量消耗掉，而这些热量会在配电箱内产生短时间的高温，从而影响配电箱内设备的正常工作，这无疑对配电箱的散热性能提出了更高要求，而目前采用的配电箱无法满足这种要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种高效散热的配电箱。

本发明的技术方案是：一种高效散热的配电箱，包括箱体、散热风扇和制动电阻，散热风扇和制动电阻安装在箱体内，箱体背板的内侧设置有用于安装电器元件的固定板，所述箱体为双层结构，两层箱体分别称为内层箱体和外层箱体，内层箱体是一个由钢板围成的立方体结构，内层箱体的四个竖直棱边的外侧焊接有四个用于连接内层箱体和外层箱体的安装条，所述外层箱体的结构包括底座、上盖和盖板，底座和上盖分别固定连接在安装条的上下两端，盖板共有四块，四块盖板分别安装在相邻的两个安装条之间，从而与底座和上盖共同围成所述的外层箱体，盖板和内层箱体之间留有用于通风的空隙，即风道；

所述的散热风扇固定安装在所述的上盖上，所述的底座上设置有进风口；

所述内层箱体的竖直面上安装有铜散热条，铜散热条的一侧设置有一列扁平状的铜片，铜片平行于竖直面，铜片的末端由内侧穿过内层箱体的侧壁后伸至外层箱体和内层箱体之间的风道内，所述内层箱体的内侧固定安装有铝合金散热板，铝合金散热板从内侧压在所述的铜散热条上，从而将铜散热条固定在内层箱体上；

所述内层箱体的侧壁设置有条形孔，条形孔内安装有电阻槽，电阻槽为一侧敞口的槽状结构，电阻槽的敞口朝向内层箱体的外侧，所述的制动电阻固定安装在所述的电阻槽内，电阻槽由工程塑料制成，电阻槽内朝向制动电阻的一侧涂有热反射涂料，

所述固定板通过剪叉式伸缩机构安装在所述的铝合金散热板上，固定板可在剪叉式伸缩机构的支撑作用下伸出箱体外部，剪叉式伸缩机构缩至极限位置后，固定板通过锁紧机构连接在铝合金散热板上；

所述的内层箱体的内壁上设置有用于在内能箱体的箱壁上过线的过线接头a，所述的固定板上设置有与所述的过线接头a位置一一对应的用于在固定板的两侧过线的过线接头b，过线接头a上朝向所述风道的一端设置有接线柱，过线接头a的另一端设置有插头，过线接头b上朝向内层箱体内侧的一端也设置有接线柱，过线接头b的另一端设置有与所述插头匹配的插孔，插头和插孔插接后实现过线接头a上的接线柱与过线接头b上的接线柱之间的电连接；

所述的剪叉式伸缩机构缩至极限位置后，所述的插头插在所述的插孔内；

所述的铜散热条均沿竖向排列，各铜散热条上的铜片在内层箱体与盖板之间隔出不少于三条导流槽，各导流槽的下端设置有v字形导流板，v字形导流板的尖端朝下，所述的各导流槽的下端被v字形导流板封堵，v字形导流板上与各导流槽对应设置有气流分配口，相邻的两个气流分配口之间设置有起隔离作用的小挡板。

所述的锁紧机构为螺栓。所述的锁紧机构为快速搭扣。

本发明具有如下有益效果：

1、现有技术中，配电箱散热时，散热气流必然流经配电箱内的各电子设备，这种散热方式使得外部环境中的灰尘不可避免地随气流进入电子设备，进而对电子设备造成损害，同时，外部空气的进入严重影响配电箱的防爆性能。而在本发明中，电子设备所在的内部箱体为全封闭结构，散热时，散热气流不进入内层箱体，即不流经电子设备，因此，外部环境中的气流不会随空气循环与电子设备接触，从而彻底避免了灰尘对电子设备产生的不利影响，同时有效改善配电箱的防爆性能。

2、本发明采用了独特的散热结构，内层箱体内产生的热量经过铝散热条和铜散热条后传递至外层箱体和内层箱体之间的夹层内，继而在散热风扇驱动的气流作用下排出，这种散热结构在避免灰尘进入内部箱体的同时，也使配电箱具备了更好的散热性能。

3、现有技术中，配电箱内的电缆均排布在配电箱内部，装配和维修配电箱时，为了便于操作，配电箱内必须留出足够的操作空间，这无疑会增加配电箱的体积，进而增加配电箱的制造和运输成本。而在本发明中，电缆布设在外层箱体和内层箱体之间的空间内，因此内层箱体内需要的操作空间大幅减小，继而使配电箱的体积大幅减小，降低了配电箱的制造成本和运输成本。

4、本发明采用带有铜片的铜散热条进行散热，铜片具有如下几方面作用：

1)凸出于内层箱体外表面的铜片增加了散热面积，保证了散热效果；

2)相邻的两个铜片之间的空隙可用于容纳电缆，布线时，通过铜片的限位作用可灵活地将众多电缆沿横竖两个方向任意排布，使布线过程更加简单方便，使布线效果更加整洁有序。

3)本发明中采用铜片，且铜片是平行于竖直面的，这使得同一竖列的铜片可产生分隔风道的效果，通过多个铜散热条上的多列铜片分隔风道，可使散热气流更均匀地经过各铜片，从而充分发挥所有铜片的散热能力，提高散热效果。另外，本发明创造性地设置了v字形导流板，通过v字形导流板可将进入外层箱体内的气流按照一定的梯度分散开，并均匀流入各导流槽内，从而有利于更加充分地发挥铜片的散热潜力。

5、本发明将制动电阻这一产热量最大的元件设置在一个与内层箱体内部隔离的空间内，减小了制动电阻产热对内层箱体内的电子设备的影响。同时，制动电阻产生的热量直接扩散至风道内，有利于更高效的散热。

6、本发明中，固定板和内层箱体之间通过插头和插孔的配合实现电连接，使固定板和内层箱体之间的电连接可快速解除和快速恢复，这样，采用剪叉式伸缩机构来安装的固定板可在无需拆除接线的情况下快速伸出配电箱外，以便快速维修。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1过线接头a和过线接头b处的局部放大图；

图3是图2中过线接头a和过线接头b分离状态的结构示意图；

图4是图1中a处的截面图；

图5是铜散热条的结构示意图；

图6是图5的左视图；

图7是内层箱体外侧的结构示意图；

图8是剪叉式伸缩机构的结构简图。

图中1-盖板，2-内层箱体，3-电阻槽，4-制动电阻，5-安装条，6-铜片，7-铝合金散热板，8-固定板，9-气流分配口，10-上盖，11-底座，12-散热风扇，13-铜散热条，14-v字形导流板，15-过线接头a，16-风道，17-进风口，18-过线接头b，19-接线柱，20-插孔，21-插头，22-剪叉式伸缩机构，23-导流槽，24-小挡板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本实施例包括箱体、散热风扇12和制动电阻4，散热风扇12和制动电阻4安装在箱体内，箱体背板的内侧设置有用于安装电器元件的固定板8。以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。

所述箱体为双层结构，两层箱体分别称为内层箱体2和外层箱体。散热时，配电箱内的热量经过热传递的方式传递至内层箱体2与外层箱体之间的夹层内，然后通过散热风扇12的作用散发至配电箱外。

内层箱体2是一个由钢板围成的立方体结构，内层箱体2的四个竖直棱边的外侧焊接有四个用于连接内层箱体2和外层箱体的安装条5，所述外层箱体的结构包括底座11、上盖10和盖板1，底座11和上盖10分别固定连接在安装条5的上下两端，盖板1共有四块，四块盖板1分别安装在相邻的两个安装条5之间，从而与底座11和上盖10共同围成所述的外层箱体，盖板1和内层箱体2之间留有用于通风的空隙，即风道16，风道16共有三部分，三部分的位置分别与配电箱的左右两个立面以及背板对应。

现有技术中，配电箱散热时，散热气流必然流经配电箱内的各电子设备，这种散热方式使得外部环境中的灰尘不可避免地随气流进入电子设备，进而对电子设备造成损害，同时，外部空气的进入严重影响配电箱的防爆性能。而在本发明中，电子设备所在的内层箱体2为全封闭结构，散热时，散热气流不进入内层箱体2，即不流经电子设备，因此，外部环境中的气流不会随空气循环与电子设备接触，从而彻底避免了灰尘对电子设备产生的不利影响，同时有效改善配电箱的防爆性能。

所述的散热风扇12固定安装在所述的上盖10上，所述的底座11上设置有进风口17，空气从底座上的进风口17进入配电箱内，经过风道16，最终由散热风扇12排出配电箱。内层箱体2内产生的热量经过铝合金散热板7和铜散热条13后传递至外层箱体和内层箱体2之间的夹层(即风道16)内，继而在散热风扇12驱动的气流作用下排出，这种散热结构在避免灰尘进入内部箱体的同时，也使配电箱具备了更好的散热性能。

所述的散热风扇12固定安装在所述的上盖10上，所述的底座11上设置有进风口17；

所述内层箱体2的竖直面上安装有铜散热条13，铜散热条13的一侧设置有一列扁平状的铜片6，铜片6平行于竖直面，铜片6的末端由内侧穿过内层箱体2的侧壁后伸至外层箱体和内层箱体2之间的风道16内，所述内层箱体2的内侧固定安装有铝合金散热板7，铝合金散热板7从内侧压在所述的铜散热条13上，从而将铜散热条13固定在内层箱体2上。

本发明采用了独特的散热结构，内层箱体2内产生的热量经过铝合金散热板7和铜散热条13后传递至外层箱体和内层箱体2之间的夹层内，继而在散热风扇12驱动的气流作用下排出，这种散热结构在避免灰尘进入内部箱体的同时，也使配电箱具备了更好的散热性能。

现有技术中，配电箱内的电缆均排布在配电箱内部，装配和维修配电箱时，为了便于操作，配电箱内必须留出足够的操作空间，这无疑会增加配电箱的体积，进而增加配电箱的制造和运输成本。而在本发明中，电缆布设在外层箱体和内层箱体2之间的空间内，因此内层箱体2内需要的操作空间大幅减小，继而使配电箱的体积大幅减小，降低了配电箱的制造成本和运输成本。

本发明采用带有铜片的铜散热条进行散热，铜片具有如下几方面作用：

1)凸出于内层箱体2外表面的铜片6增加了散热面积，保证了散热效果；

2)相邻的两个铜片6之间的空隙可用于容纳电缆，布线时，通过铜片6的限位作用可灵活地将众多电缆沿横竖两个方向任意排布，使布线过程更加简单方便，使布线效果更加整洁有序。

3)本发明中采用铜片6，且铜片6是平行于竖直面的，这使得同一竖列的铜片6可产生分隔风道的效果，通过多个铜散热条13上的多列铜片6分隔风道，可使散热气流更均匀地经过各铜片6，从而充分发挥所有铜片6的散热能力，提高散热效果。

所述内层箱体2的侧壁设置有条形孔，条形孔内安装有电阻槽3，电阻槽3为一侧敞口的槽状结构，电阻槽3的敞口朝向内层箱体2的外侧，所述的制动电阻4固定安装在所述的电阻槽3内，电阻槽3由工程塑料制成，电阻槽3内朝向制动电阻4的一侧涂有热反射涂料。本发明将制动电阻4这一产热量最大的元件设置在设置在一个与内层箱体2内部隔离的空间内，减小了制动电阻4产热对内层箱体2内的电子设备的影响。同时，制动电阻4产生的热量直接扩散至风道16内，有利于更高效的散热。热反射涂料的设置可有效阻止制动电阻4产生的热量传回内层箱体2内。

所述固定板8通过剪叉式伸缩机构22安装在所述的铝合金散热板7上，固定板8可在剪叉式伸缩机构22的支撑作用下伸出箱体外部，剪叉式伸缩机构22缩至极限位置后，固定板8通过锁紧机构连接在铝合金散热板7上。

所述的内层箱体2的内壁上设置有用于在内能箱体2的箱壁上过线的过线接头a15，所述的固定板8上设置有与所述的过线接头a15位置一一对应的用于在固定板8的两侧过线的过线接头b18，过线接头a15上朝向所述风道16的一端设置有接线柱19，过线接头a15的另一端设置有插头21，过线接头b18上朝向内层箱体2内侧的一端也设置有接线柱19，过线接头b18的另一端设置有与所述插头21匹配的插孔20，插头21和插孔20插接后实现过线接头a15上的接线柱19与过线接头b18上的接线柱19之间的电连接。本发明中，固定板8和内层箱体2之间通过插头21和插孔20的配合实现电连接，使固定板8和内层箱体2之间的电连接可快速解除和快速恢复，这样，采用剪叉式伸缩机构22来安装的固定板8可在无需拆除接线的情况下快速伸出配电箱外，以便快速维修。剪叉式伸缩机构22是机械领域常见的一种升降或伸缩机构，常见于升降机等设备中，图8中画出了剪叉式伸缩机构22的结构简图，图中，两个杆体的中心点铰接，两根杆体的上端分别铰接在铝合金散热板7和固定板8上，两根杆体的下端各设置有一个滚轮，两个滚轮分别抵在铝合金散热板7和固定板8上。

所述的剪叉式伸缩机构22缩至极限位置后，所述的插头21插在所述的插孔20内。

所述的铜散热条13均沿竖向排列，各铜散热条13上的铜片6在内层箱体2与盖板1之间隔出不少于三条导流槽23，各导流槽23的下端设置有v字形导流板14，v字形导流板14的尖端朝下，所述的各导流槽23的下端被v字形导流板14封堵，v字形导流板14上与各导流槽23对应设置有气流分配口9，相邻的两个气流分配口9之间设置有起隔离作用的小挡板24。本发明中采用铜片6，且铜片6是平行于竖直面的，这使得同一竖列的铜片6可产生分隔风道的效果(因为同一铜散热条13上的各铜片6之间留有用于过线的空隙，因此此处并不是完全分隔)，通过多个铜散热条13上的多列铜片6分隔风道，可使散热气流更均匀地经过各铜片6，从而充分发挥所有铜片6的散热能力，提高散热效果。本发明创造性地设置了v字形导流板14，由下向上流动的气流经过v字形导流板14的尖端的初步分配后分成两股气流，被分出的两股气流由下向上按照一定梯度依次被各个小挡板24分割，最终达到了均匀通过各导流槽23的目的，从而充分发挥所有铜片6的散热能力，提高散热效果。

通过v字形导流板14可将进入外层箱体内的气流按照一定的梯度分散开，并均匀流入各导流槽23内，从而有利于更加充分地发挥铜片6的散热潜力。

所述的锁紧机构可以为螺栓、快速搭扣，或其他快速连接机构。