專利名稱：防爆變頻器及其冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
防爆變頻器及其冷卻裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及防爆變頻器，更具體地說(shuō)，涉及防爆變頻器的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
[0002]目前低壓大功率防爆變頻器多數(shù)采用熱管散熱器，利用熱管的快速導(dǎo)熱特性，直接將功率模塊的熱量傳出隔爆箱體。但是熱管散熱需要特制的散熱基板，基板的一側(cè)用于埋焊熱管的熱端，另一側(cè)用于安裝功率模塊，基板作為隔爆箱圍板的一部分需要與隔爆箱法蘭連接。因此安裝防爆變頻器時(shí)，需要將變頻器芯拆散，換下原裝散熱器，依次在散熱基板上安裝功率模塊、直流母排、濾波電容和主控觸發(fā)板。受散熱基板安裝結(jié)構(gòu)和形式的影響，改裝后的變頻器芯與原型機(jī)存在差異，往往導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降、可靠性降低。由于絕緣和導(dǎo)熱的矛盾難于解決，熱管散熱器只適用于模塊式功率元件，不適用緊壓包裝式 (press-pack)功率元件；此外熱管散熱器存在體積較大、外伸熱管強(qiáng)度低易損壞、散熱翅片容易吸附灰塵降低熱傳導(dǎo)性能等缺點(diǎn)，給煤礦井下運(yùn)用帶來(lái)諸多麻煩。[0003]水冷散熱器在800kW以上大功率防爆變頻器也有應(yīng)用，多數(shù)用于緊壓包裝式功率元件，因此冷卻液必須具備純凈、去離子等嚴(yán)格要求，必須處在一個(gè)高度封閉的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中，還需要配置一個(gè)外循環(huán)冷卻裝置，為其配套換熱；同時(shí)換液、補(bǔ)液、拆裝管路都要求在隔離狀態(tài)下進(jìn)行，還必須進(jìn)行去離子處理。稍有不慎就會(huì)引發(fā)漏電、短路故障，如果是中、高壓設(shè)備，還可能引發(fā)嚴(yán)重事故。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種用于防爆變頻器的冷卻裝置，包括可產(chǎn)生沿第一方向流動(dòng)的氣體的風(fēng)機(jī)，沿第一方向位于風(fēng)機(jī)一側(cè)的氣-液換熱部件，其內(nèi)部設(shè)有液體通過(guò)的冷卻管，和與氣-液換熱部件的冷卻管的兩端分別密封連接的輸入管道和輸出管道。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，氣體成為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介。由此，變頻器及其部件的具體形狀無(wú)需根據(jù)本實(shí)用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調(diào)整。提高了產(chǎn)品性能和可靠性。由于絕緣和導(dǎo)熱的矛盾得以解決，其適用緊壓包裝式 (press-pack)功率元件。此外，由于氣體作為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介，冷卻液無(wú)須具備純凈、去離子等嚴(yán)格要求；同時(shí)換液、補(bǔ)液、拆裝管路無(wú)需在隔離狀態(tài)下進(jìn)行，且無(wú)需進(jìn)行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內(nèi)外兩套循環(huán)冷卻系統(tǒng)。[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種包括上述冷卻裝置的防爆變頻器，其包括隔爆箱體，位于隔爆箱體內(nèi)的變頻器；和位于隔爆箱體內(nèi)并且布置在變頻器一側(cè)的冷卻裝置，其與變頻器之間形成熱交換氣道。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，氣體成為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介。由此，變頻器及其部件的具體形狀無(wú)需根據(jù)本實(shí)用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調(diào)整。提高了產(chǎn)品性能和可靠性。由于絕緣和導(dǎo)熱的矛盾得以解決，其適用緊壓包裝式(press-pack)功率元件。此外，由于氣體作為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介，冷卻液無(wú)須具備純凈、去離子等嚴(yán)格要求；同時(shí)換液、補(bǔ)液、拆裝管路無(wú)需在隔離狀態(tài)下進(jìn)行，且無(wú)需進(jìn)行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內(nèi)外兩套循環(huán)冷卻系統(tǒng)。散熱器內(nèi)置于隔爆箱體，安全性高，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積較小，成本較低。


[0006]圖I示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的防爆變頻器冷卻裝置的立體圖；[0007]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)筒裝配關(guān)系圖；[0008]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的氣-液換熱部件11的立面圖；[0009]圖4A和4B示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的防爆變頻器的剖視圖和立面圖；[0010]圖5A所示的防爆變頻器適用于對(duì)高度有限制的情況；和[0011]圖5B和5C為圖5A的剖面圖。
具體實(shí)施方式
[0012]圖I示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的防爆變頻器冷卻裝置的立體圖；如圖I 所示，防爆變頻器冷卻裝置I包括可產(chǎn)生沿第一方向(箭頭所示方向)流動(dòng)的氣體的風(fēng)機(jī) 10，沿第一方向位于風(fēng)機(jī)一側(cè)的氣-液換熱部件11，其內(nèi)部設(shè)有液體通過(guò)的冷卻管，和與氣-液換熱部件的冷卻管的兩端分別連接的輸入管道12和輸出管道13。根據(jù)相對(duì)于氣-液換熱部件11而言風(fēng)機(jī)10產(chǎn)生的負(fù)壓/正壓，氣-液換熱部件11可布置在沿第一方向相對(duì)于風(fēng)機(jī)10而言的進(jìn)風(fēng)側(cè)/出風(fēng)側(cè)。圖I示出氣-液換熱部件11布置在沿第一方向相對(duì)于風(fēng)機(jī)10而言的進(jìn)風(fēng)側(cè)，并且相對(duì)于氣-液換熱部件11而言風(fēng)機(jī)10產(chǎn)生的負(fù)壓。如果將風(fēng)機(jī)10反向安裝，氣-液換熱部件11則布置在沿第一方向相對(duì)于風(fēng)機(jī)10而言的出風(fēng)側(cè)，并且相對(duì)于氣-液換熱部件11而言風(fēng)機(jī)10產(chǎn)生的正壓。無(wú)論風(fēng)機(jī)10正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，氣-液換熱部件11都位于相對(duì)于第一方向而言為正向或負(fù)向的風(fēng)道中。[0013]風(fēng)機(jī)10可采用軸流風(fēng)機(jī)(見(jiàn)圖5B)或離心風(fēng)機(jī)(見(jiàn)圖5C)，可在氣-液換熱部件附近產(chǎn)生所需的正壓或負(fù)壓。離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)方向與出風(fēng)方向呈90°。[0014]通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，氣體成為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介。由此，變頻器及其部件的具體形狀無(wú)需根據(jù)本實(shí)用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調(diào)整。提高了產(chǎn)品性能和可靠性。由于絕緣和導(dǎo)熱的矛盾得以解決，其適用緊壓包裝式 (press-pack)功率元件。此外，由于氣體作為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介，冷卻液無(wú)須具備純凈、去離子等嚴(yán)格要求；同時(shí)換液、補(bǔ)液、拆裝管路無(wú)需在隔離狀態(tài)下進(jìn)行，且無(wú)需進(jìn)行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內(nèi)外兩套循環(huán)冷卻系統(tǒng)。[0015]為了提高風(fēng)冷的效率，如圖I所示，冷卻裝置I還包括位于風(fēng)機(jī)10和氣-液換熱部件11之間的風(fēng)筒14。風(fēng)筒14的一端與風(fēng)機(jī)10的外殼無(wú)縫連接，風(fēng)筒14的另一端與和氣-液換熱部件11的外殼無(wú)縫連接，從而使得風(fēng)機(jī)10所產(chǎn)生的氣流基本上流過(guò)和氣-液換熱部件11。[0016]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)筒裝配關(guān)系圖。風(fēng)筒14包括風(fēng)筒體 140，風(fēng)筒第一端141和風(fēng)筒第二端142。當(dāng)風(fēng)機(jī)10的外殼為圓形時(shí)，風(fēng)筒第一端141為同樣尺寸的圓形，以便與之無(wú)縫連接。當(dāng)和氣-液換熱部件11的外殼為矩形時(shí)，風(fēng)筒第二端 142為同樣尺寸的矩形，以便與之無(wú)縫連接。[0017]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的氣-液換熱部件11的立面圖；氣-液換熱部件11為固定管板式結(jié)構(gòu)。氣-液換熱部件11包括冷卻液端蓋110a、110b、管板111、 冷卻管112、翅片115、側(cè)邊板113和密封墊片114組成。冷卻管112與兩管板111采用過(guò)盈方法連接，冷卻液端蓋110與管板111之間加密封墊片114分別用螺栓116緊固連。[0018]冷卻液端蓋110與輸入管道12和輸出管道13連接，內(nèi)設(shè)分液筋板將輸入液與輸出液分開(kāi)，以便對(duì)于冷卻管112區(qū)分進(jìn)水和出水通路，形成回水通路。因此，冷卻液通過(guò)輸入管道12、冷卻液端蓋110a、冷卻管112、冷卻液端蓋110b、冷卻管112、冷卻液端蓋110a、 和輸出管道13循壞，將熱量帶出。[0019]冷卻管112采用雙層結(jié)構(gòu)，由兩根直徑不同、緊密貼合套接的圓紫銅管組成，由于兩根紫銅管在同一位置出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕或金相腐蝕的幾率很小，該結(jié)構(gòu)可以減小冷卻液滲漏的可能性，大大提高冷卻管路的可靠性；翅片115為橋環(huán)形破口翅片，從氣-液換熱部件的冷卻管的表面向外伸出并沿第一方向X排布。在翅片橫向(空冷器的寬度方向)設(shè)有擾動(dòng)破口，翅片兩側(cè)(氣流方向上)設(shè)計(jì)波形初始擾動(dòng)結(jié)構(gòu)，該型翅片元件傳熱能力大，空氣阻力小，可靠性高，外形美觀。[0020]加壓流入氣-液換熱部件內(nèi)的冷卻液在冷卻芯組冷卻管的管內(nèi)流動(dòng)，并通過(guò)冷卻液端蓋內(nèi)的分程隔肋形成回路；流入氣-液換熱部件內(nèi)的熱空氣通過(guò)管板111和側(cè)邊板 113構(gòu)成的風(fēng)道，在冷卻管112管外流動(dòng)，空氣的熱量由翅片115收集通過(guò)冷卻管112傳給冷卻液，再由冷卻液將熱量帶出空氣冷卻器。[0021]圖4A和4B示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的防爆變頻器的剖視圖和立面圖。 防爆變頻器包括隔爆箱體40，位于隔爆箱體內(nèi)的變頻器41和位于隔爆箱體內(nèi)并且布置在變頻器41 一側(cè)的冷卻裝置I。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，在冷卻裝置與變頻器之間形成熱交換氣道；冷卻裝置能夠提供密閉風(fēng)道，并且在冷卻裝置附近形成完整的負(fù)壓或正壓。冷卻裝置I 與變頻器41通過(guò)隔爆箱體內(nèi)的氣體進(jìn)行熱交換并且經(jīng)伸出隔爆箱體的輸入管道12和輸出管道13通過(guò)液體與外部進(jìn)行熱交換。[0022]圖5A所示的防爆變頻器適用于對(duì)高度有限制的情況，變頻器41和冷卻裝置I的放置形式，氣流直接吹過(guò)功率器件進(jìn)行冷卻；圖5B和5C為圖5A沿垂直于風(fēng)機(jī)軸方向剖切的剖面圖，其中圖5B所示冷卻裝置I采用軸流式風(fēng)機(jī)，圖5C所示冷卻裝置I采用離心式風(fēng)機(jī)。其共同的特征在于變頻器41和冷卻裝置I位于冷卻氣體的循環(huán)通道中。[0023]通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，氣體成為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介。由此，變頻器及其部件的具體形狀無(wú)需根據(jù)本實(shí)用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調(diào)整。提高了產(chǎn)品性能和可靠性。由于絕緣和導(dǎo)熱的矛盾得以解決，其適用緊壓包裝式 (press-pack)功率元件。此外，由于氣體作為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介，冷卻液無(wú)須具備純凈、去離子等嚴(yán)格要求；同時(shí)換液、補(bǔ)液、拆裝管路無(wú)需在隔離狀態(tài)下進(jìn)行，且無(wú)需進(jìn)行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內(nèi)外兩套循環(huán)冷卻系統(tǒng)。散熱器內(nèi)置于隔爆箱體，安全性高，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積較小，成本較低。[0024]如圖4A和4B所示，防爆變頻器4還包括位于隔爆箱體內(nèi)的導(dǎo)流板42來(lái)減小風(fēng)損，其與第一方向成40至50度夾角。[0025]雖然已參照本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施例示出并描述了本實(shí)用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不背離由所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其做出各種變化。
權(quán)利要求1.一種用于防爆變頻器的冷卻裝置，其特征在于包括可產(chǎn)生沿第一方向流動(dòng)的氣體的風(fēng)機(jī)；沿第一方向位于風(fēng)機(jī)一側(cè)的氣-液換熱部件，其內(nèi)部設(shè)有液體通過(guò)的冷卻管；和與氣-液換熱部件的冷卻管的兩端分別密封連接的輸入管道和輸出管道。
2.如權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，還包括分別與風(fēng)機(jī)外殼和氣-液換熱部件外殼無(wú)縫連接的風(fēng)筒。
3.如權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，還包括從氣-液換熱部件的冷卻管的表面向外伸出并沿第一方向排布的翅片。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻裝置，其中翅片沿第一方向?yàn)閿_動(dòng)結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，其中氣-液換熱部件的冷卻管包括彼此套接的第一冷卻管和第二冷卻管。
6.一種包括如權(quán)利要求I至5之一所述冷卻裝置的防爆變頻器，其特征在于包括隔爆箱體；位于隔爆箱體內(nèi)的變頻器；位于隔爆箱體內(nèi)并且布置在變頻器一側(cè)的冷卻裝置，其與變頻器之間形成熱交換氣
7.如權(quán)利要求6所述的防爆變頻器，還包括位于隔爆箱體內(nèi)的導(dǎo)流板，其與第一方向成40至50度夾角。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于防爆變頻器及其冷卻裝置。冷卻裝置包括可產(chǎn)生沿第一方向流動(dòng)的氣體的風(fēng)機(jī)，沿第一方向位于風(fēng)機(jī)一側(cè)的氣-液換熱部件，其內(nèi)部設(shè)有液體通過(guò)的冷卻管，和與氣-液換熱部件的冷卻管的兩端分別密封連接的輸入管道和輸出管道。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，氣體成為防爆變頻器冷卻裝置與待冷卻的變頻器之間的冷卻媒介。變頻器及其部件的具體形狀無(wú)需根據(jù)本實(shí)用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調(diào)整。提高了產(chǎn)品性能和可靠性。由于絕緣和導(dǎo)熱的矛盾得以解決。此外，冷卻液無(wú)須具備純凈、去離子等嚴(yán)格要求。
文檔編號(hào)H05K7/20GK202309482SQ20112040601
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者戴晶晶, 朱霽皓, 毛暉, 蔣支和 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司