电气柜散热系统的制作方法

本实用新型涉及电气设备技术领域，特别涉及一种电气柜散热系统。

背景技术：

在工程机械领域，电气系统的可靠性受多种因素的影响。其中，热量是影响元器件寿命及系统稳定性的一个重要因素，而工程设备由于其设备使用环境的特殊性(如高温、潮湿、粉尘)，其散热系统更是需要克服诸多的困难。

在名称为“电控箱恒温装置”、申请号为cn201620492373.x的专利文件中，公开了一种使用压缩空气制冷器、温控仪、温度传感器和电磁阀组成的闭环温度控制系统，其可实现电控箱内的恒温控制。

但是，该恒温装置仅适用于一般工业环境中电控箱的温度控制，在应用于高湿度环境中时，箱内任何位置的潮热空气遇到骤降40℃的冷气作用，都有可能产生凝露，继而引发电路故障。

因此，如何提供一种在高湿度环境下安全散热，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种电气柜散热系统，能够在高湿度环境下安全散热。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电气柜散热系统，包括电气箱柜和压缩空气制冷器，所述压缩空气制冷器的冷气出口连接冷气管的一端，所述冷气管的另一端封闭，所述冷气管伸入所述电气箱柜内部，所述电气箱柜内部固定有安装支架，所述冷气管穿入所述安装支架内，所述冷气管上位于所述安装支架内的部分设有冷气孔，所述安装支架上设有排气通道，所述排气通道中设有冷凝翅片，所述安装支架内的冷气经所述排气通道流出所述安装支架，所述安装支架连接有与所述电气箱柜外侧连通的排水装置，以排出所述冷凝翅片上的冷凝水。

优选地，所述排水装置为单向排水装置，且其排水方向被限定为由所述电气箱柜内向外的方向。

优选地，所述排水装置为硅胶材质的鸭嘴型的单向阀，所述单向阀在所述电气箱柜内的气体压力大于设定压力时打开。

优选地，所述安装支架的底部为集水盒，所述集水盒连接所述排水装置。

优选地，所述冷气管的外侧包覆有隔热棉。

优选地，所述电气箱柜内表面上覆盖有隔热棉。

优选地，所述安装支架固定于所述电气箱柜内部底面上，所述安装支架包括支架主体和顶盖，所述支架主体上下贯穿设置，至少两个所述冷凝翅片沿周向依次分布于所述支架主体的外周面上，所述顶盖盖合于所述支架主体上，所述冷凝翅片的上半部分收容于所述顶盖内部，所述顶盖的内周面与所述支架主体的外周面之间构成所述排气通道。

优选地，所述压缩空气制冷器固定于所述电气箱柜上方且所述冷气出口伸入所述电气箱柜内，所述冷气管向下延伸至靠近所述电气箱柜内部底面后伸入所述安装支架中，且所述冷气管上向下延伸的部分固定于所述电气箱柜的内侧壁。

优选地，所述电气箱柜内设有温度传感器，所述温度传感器电连接于温控器，压缩空气源经进气电磁阀连接于所述压缩空气制冷器的气体入口，所述进气电磁阀电连接于所述温控器；所述温控器用于根据所述温度传感器的检测结果控制所述进气电磁阀的开关。

优选地，所述压缩空气源经油过滤器、水过滤器连接于所述进气电磁阀。

本实用新型提供的电气柜散热系统，包括电气箱柜和压缩空气制冷器，压缩空气制冷器的冷气出口连接冷气管的一端，冷气管的另一端封闭，冷气管伸入电气箱柜内部，电气箱柜内部固定有安装支架，冷气管穿入安装支架内，冷气管上位于安装支架内的部分设有冷气孔，安装支架上设有排气通道，排气通道中设有冷凝翅片，安装支架内的冷气经排气通道流出安装支架，安装支架连接有与电气箱柜外侧连通的排水装置，以排出冷凝翅片上的冷凝水。

压缩空气制冷器制冷后，冷气进入冷气管，并经冷气孔排入安装支架内部空间中，然后再经排气通道排出安装支架，进入电气箱柜内位于安装支架外侧的空间中进行冷却。在电气箱柜内，冷凝翅片先接触到冷气后温度降低并低于箱柜内其他位置，冷凝翅片会优先出现冷凝水并通过排水装置排出电气箱柜，从而通过冷凝翅片调节电气箱柜的湿度环境，电气箱柜内空气中的水汽含量会逐渐降低，另外，在冷气流出安装支架后，由于湿度降低，电气箱柜内的其他电器元件接触冷气后冷凝的概率降低，从而使电气箱柜中的部件能够在高湿度环境下安全散热。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中电气柜散热系统的主视图；

图2为本实用新型实施例中冷气管与安装支架位置关系主视示意图，顶盖内侧虚线部分为透视部分；

图3为图2的a-a截面图；

图4为本实用新型实施例中安装支架在移除顶盖后的侧视图；

图5为本实用新型实施例中单向阀在闭合状态下的主视图；

图6为本实用新型实施例中单向阀在闭合状态下的侧视图；

图7为本实用新型实施例中单向阀在打开状态下的主视图；

图8为本实用新型实施例中单向阀在打开状态下的侧视图。

附图标记：

1-电气箱柜，2-温控器，3-油过滤器，4-水过滤器，5-进气电磁阀，6-压缩空气制冷器，7-冷气管，8-安装支架，81-顶盖，82-支架主体，83-集水盒，84-卡槽，85-冷气管安装孔，86-冷凝翅片，87-排气通道，9-单向阀，10-消音器，11-钢质焊接底座，12-压缩空气源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种电气柜散热系统，能够在高湿度环境下安全散热。

需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本实用新型所提供电气柜散热系统的一种具体实施例中，包括电气箱柜1和压缩空气制冷器6。电气箱柜1内用于放置电气设备。压缩空气制冷器6用于制冷，具体地，如图1所示，压缩空气进入压缩空气制冷器6后，利用涡流管制冷原理产生一路降温幅值约40℃的冷气流，冷气流从压缩空气制冷器6的冷气出口流出。当然，在其他实施例中，压缩空气制冷器6降温幅值不限于40℃。

如图1所示，压缩空气制冷器6的冷气出口连接冷气管7的一端，冷气管7的另一端封闭。冷气管7伸入电气箱柜1内部。电气箱柜1内部固定有安装支架8，冷气管7穿入安装支架8内，冷气管7上位于安装支架8内的部分设有冷气孔，压缩空气制冷器6排出的冷气经冷气管7上的冷气孔排出冷气管7。

安装支架8上设有排气通道87，排气通道87中设有冷凝翅片86。安装支架8内的冷气经排气通道87流出安装支架8、进而流入电气箱柜1内位于安装支架8外侧的空间中。安装支架8连接有与电气箱柜1外侧连通的排水装置，以排出冷凝翅片86上的冷凝水。

本实施例中，压缩空气制冷器6制冷后，冷气进入冷气管7，并经冷气孔排入安装支架8内部空间中，然后再经排气通道87排出安装支架8，进入电气箱柜1内位于安装支架8外侧的空间中进行冷却。在电气箱柜1内，冷凝翅片86先接触到冷气后温度降低并低于箱柜内其他位置，冷凝翅片86会优先出现冷凝水并通过排水装置排出电气箱柜1，从而通过冷凝翅片86调节电气箱柜1的湿度环境，电气箱柜1内空气中的水汽含量会逐渐降低，另外，在冷气流出安装支架8后，由于湿度降低，电气箱柜1内的其他电器元件接触冷气后冷凝的概率降低，从而使电气箱柜1中的部件能够在高湿度环境下安全散热。

进一步地，排水装置为单向排水装置，且排水装置的排水方向被限定为由电气箱柜1内向外的方向，可保证排水可靠性，避免排出的水回流。

其中，优选地，如图5至图8所示，排水装置为硅胶材质的鸭嘴型的单向阀9，单向阀9在电气箱柜1内的压力大于设定压力时打开，例如，设定压力为一个较小的正压力值。

在散热系统正常工作的过程中，电气箱柜1内为微正压，使得单向阀9的硅胶口打开，用于排出冷凝水及平衡柜内压力，外界湿空气无法进入电气箱柜1内部，故电气箱柜1内空气中的水汽含量会逐渐降低至一个较低水平，发生冷凝的几率会大大减小。停机时，单向阀9的硅胶口自动闭合，阻止了外部湿热空气的进入，维持电气箱柜1内部已基本干燥的气体环境，避免了再次启动散热系统时因元器件表面发生冷凝而引发电气故障，同时也能够保证电气箱柜1防护的ip等级。具体地，电气箱柜1防护等级达到ip55或以上。

该单向阀9采用硅胶材质，其弹性、韧性相较于一般的橡胶更好，且不易变形，更易实现上述排水装置的使用功能。同时，该单向阀9能够利用箱柜内的气体压力自动实现开合控制，在打开时可排出冷凝水并有助于维持箱柜内的微正压状态，在关闭时可阻止外部湿空气进入，保证电气箱柜1内空气的持续干燥。

当然，排水装置不限于设置为本实施例中的单向阀9。在其他实施例中，排水装置还可以为电磁阀。

进一步地，安装支架8的底部为集水盒83，集水盒83连接排水装置。如图1和图5所示，单向阀9的顶部固定在电气箱柜1底部的钢质焊接底座11上，安装支架8固定在电气箱柜1内部底面上，单向阀9与集水盒83底部开孔及电气箱柜1底部开孔配合，达到及时排出集水盒83中冷凝水的目的。冷凝翅片86上的水先集中落入集水盒83中，再由集水盒83集中向外排出，能够有效避免冷凝翅片86上的水直接落在电气箱柜1内部底面上影响运行安全性。当然，在其他实施例中，安装支架8也可以固定在电气箱柜1的其他位置，例如，电气箱柜1内部侧壁上，此时，单向阀9仍可以连接在电气箱柜1的底部，集水盒83与单向阀9通过水管连接。

进一步地，电气箱柜1内表面上覆盖有隔热棉，其中，如遇电气箱柜1内壁安装有器件，则相应裁孔避开。电气箱柜1内表面铺设的隔热棉层可实现在高温环境中阻挡外部热量进入箱柜，提高散热效率，且电气箱柜1外表面的温度不会因箱柜钢板的热传导现象而出现可能引起冷凝的低温，因此避免了电气箱柜1外表面的冷凝现象，使得该散热系统能够适用于高温环境下的散热。优选地，电气箱柜1内表面上覆盖的隔热棉为背胶橡塑隔热棉板，厚度5-10mm，导热系数可达0.035w/mk，阻燃等级b1级，吸水率不大于10％，适用温度-40℃至+110℃。相对于无机保温材料，此类保温棉的柔韧性更好，更适合于这种需要现场裁剪施工的应用情况。

进一步地，冷气管7的外侧包覆有隔热棉，具体可为背胶橡塑隔热棉板或者普通的能隔热的毛毡类的隔热材料，避免冷气管7表面冷凝。

进一步地，如图2至4所示，安装支架8包括支架主体82和顶盖81，支架主体82上下贯穿设置，至少两个冷凝翅片86沿周向依次分布于支架主体82的外周面上，相邻冷凝翅片86之间构成导流槽。顶盖81盖合于支架主体82上，冷凝翅片86的上半部分收容于顶盖81内部，顶盖81的内周面与支架主体82的外周面之间构成排气通道87。

其中，具体如图2至4所示，支架主体82为内空的矩形柱体，顶面及底面不封闭，外壁四周均匀分布冷凝翅片86。顶盖81通过卡槽84与支架主体82连接，支架主体82底部通过螺栓与集水盒83固定连接。支架主体82两侧开圆形的冷气管安装孔85，冷气管7通过该冷气管安装孔85固定并伸入支架主体82内，支架主体82内部空间即为安装支架8的内部空间。集水盒83用螺栓固定于电气箱柜1内部底面。

其中，优选地，支架主体82、顶盖81及集水盒83材质均为铝合金，铝合金具有质量轻、导热系数大、易于加工等优势。

散热系统工作时，安装支架8内的冷气管7经冷气孔喷出冷气，冷气通过顶盖81与支架主体82之间的顶部空隙再经四周的空隙向下排出，冷凝翅片86之间形成的导流槽具有导流作用。冷气经排气通道87及其内导流槽发散疏导后，气流方向及气流压力均被改变，避免了高于常压的冷气直接作用于箱内元器件，这样既达到了整体降温的目的，又避免了冷气直接作用于元器件而引发电路故障，使得该安装支架8具有安装冷气管7、收集冷凝水、分散冷气流、解决了箱柜内元器件表面冷凝多种功能。

进一步地，请参考图1，压缩空气制冷器6固定于电气箱柜1上方且冷气出口伸入电气箱柜1内，冷气管7向下延伸至靠近电气箱柜1内部底面后伸入安装支架8中，且冷气管7上向下延伸的部分固定于电气箱柜1的内侧壁，避免冷气管7在电气箱柜1中随意晃动。

进一步地，电气箱柜1内设有温度传感器，温度传感器电连接于温控器2，压缩空气源12经进气电磁阀5连接于压缩空气制冷器6的气体入口，进气电磁阀5电连接于温控器2。温控器2用于根据温度传感器的检测结果控制进气电磁阀5的开关，具体地，温控器2根据温度传感器检测到的温度是否超过设定值来控制电磁阀的开关，以达到温度的闭环控制。

进一步地，压缩空气源12经油过滤器3、水过滤器4连接于进气电磁阀5。另外，冷气管7上设有消音器10。

具体如图1所示，该散热系统对于压缩空气的压力、流量、温度及含水含油度都有一定的要求，为了保证冷却的效果及压缩空气制冷器6的寿命，要求压缩空气干燥、无油，在进气口前端串入水过滤器4及油过滤器3以满足要求。

另外，对于压缩空气的压力一般要求70-150psi(4.8-10.3bar)，压力值影响压缩空气制冷器6的降温幅度，压力及流量则影响实际制冷量，表1列出了某品牌压缩空气制冷器6接入的压缩空气的压力、流量与制冷量的对应关系。

表1

本实施例提供了一种基于压缩空气制冷原理的闭环散热系统，能够较好地适用于高温高湿度环境中，详细的工作流程为：

压缩空气经油过滤器3、水过滤器4、进气电磁阀5接入压缩空气制冷器6的进气接口，高压气体在进口处沿切线方向进入涡流室，在涡流室内形成类似龙卷风的高速漩涡气流，经过动能交换原理产生冷热两股气流，热气流排到空气中，冷气流接入冷气管7中，冷气流的温度比原压缩空气温度降低约40℃。冷气管7进入电气箱柜1内部后，经侧壁多点固定后引至箱柜底面，根据柜内热源分布及底面可用空间的具体情况确定安装支架8的位置及数量。冷气管7穿过安装支架8，冷气管7上位于安装支架8内部部分的适合位置开孔，使得冷气从小孔中喷出。喷出的冷气首先使安装支架8温度降低，并在安装支架8四周排气通道87以及导流槽的作用下分散到箱柜内部。该安装支架8为铝合金材质，其四周的冷凝翅片86在冷气作用下形成光滑的冷表面，优先产生冷凝水并使得冷凝水沿其垂直的光滑表面滑落至底部集水盒83，再通过单向阀9排出电气箱柜1。另外，安装于电气箱柜1内另一端的温控器2会比较测量到的电气箱柜1内温度值与设定的温度值(该设定值应大于现场露点温度，避免箱内整体温度过低发生冷凝)，如超过设定的温度值，则控制进气电磁阀5打开，散热系统工作，反之则控制进气电磁阀5关闭，散热系统停止工作，以此节约压缩空气的用量及保证箱内温度处于合理水平。

下面为应用实例的理论分析过程：

现有一设备上装有尺寸为1000×600×300(单位mm)电气箱柜1，电气箱柜1安装于车体覆盖件之下，电气箱柜1内部及外部空间有限，设备现场环境温度55℃，相对湿度95％(30℃时)，箱内元器件热量约200w，不考虑太阳辐射的情况下。

如不考虑任何附加的散热方式，仅依靠外壳散热，根据公式p＝k·a·δt，可得出δt＝17℃，(k＝5.5，a＝2.16)，即箱柜内温度为72℃，超过了大部分器件稳定工作的温度范围，且实际存在的太阳辐射将带来更多的热量，最终的温度可能会更高。如果采用风扇散热，则不可避免会引入潮湿空气及灰尘进入电气箱柜1，时间久了易引发电路故障。而由于空间的限制且环境过于恶劣，工业空调器的方案也不是最好的选择。

应用本实施例中的散热系统：现设备自带的空压机可提供一路最大压力8bar、流量1m³/min，且经过过滤后水、油含量都满足条件的压缩空气，根据现场条件，可考虑选择表一中制冷量为440w的压缩空气制冷器6。根据当地空气相对湿度95％(30℃时)，推算出露点温度约29.1℃。将启动温度设置为38℃，当箱内温度高于38℃时，散热系统开始工作，设备自带空压机的出口气体温度约为65℃。考虑压缩空气制冷器6的降温幅值除由压缩空气制冷器6本身结构决定外，还受进气压力、气体干燥度、制冷系数(输出的冷气量/输入的压缩空气总量)等因素的影响，此处估计压缩空气制冷器6的降温幅值为35℃(一般可降温28-40℃)，即冷气管7排出冷气的温度为30℃，此时电气箱柜1内的冷气管7的安装支架8上将要出现冷凝，若冷气口排气温度实际小于29.1℃，则出现冷凝。如果现场环境湿度过高，冷凝现象严重，可适当通过调整进气的压力来调节冷却器的出口气体温度，适当地牺牲冷量以抵消高湿度带来的负面影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的电气柜散热系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。