專利名稱：一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種散熱器件，尤其是用于大電流開關柜散熱的均熱板。
背景技術：
隨著社會經濟的快速發展，電力的需求日趨增強，對配電設備電能傳輸密度的要求逐步提高，大電流、高電壓裝置日益增多；同時因為場地等原因，配電設備的體積有小型化的趨向；因此如何在保證設備絕緣、防護等級等要求下解決散熱問題，成為目前配電設備提高容量、減小體積的關鍵技術。散熱不充分時，會加速元件的老化，絕緣性能下降、可靠性下降。采取措施時限制發熱僅是解決問題的一個方面，有效的散熱是解決問題更重要的方面。目前，大電流開關柜取消風機采用自然通風散熱技術是行業內的技術瓶頸，開關行業的普遍狀況是12kV開關柜額定電流4000A及以上，24kV 40. 5kV開關柜額定電流 2500A及以上，必須使用風機強制風冷，采取的措施是①在斷路器室11安裝一臺軸流風機 12，將外部的冷風吹向斷路器的觸臂；②在斷路器室11的頂部裝二臺風機9，將熱量抽到柜外；③在母線室10的頂部裝二臺風機9，將母線室的熱量抽到柜外(如圖5所示)。一般開關柜的使用壽命為20年，而風機不管是軸流風機還是普通風機，不管是常年開機還是間隙性開機，只有2年左右的使用壽命，而更換風機均需停電。這給電力用戶造成很大麻煩。另一方面，熱管散熱技術作為一種成熟的散熱技術在制冷行業、IT行業已得到廣泛應用；其基本原理是典型的熱管由管殼、吸液芯(毛細管)和端蓋組成，熱管內部被抽成真空狀態，充入適當的液體；這種液體沸點低，容易揮發。管壁有吸液芯，其由毛細(多孔)結構層構成；熱管分成蒸發段、冷凝段。當蒸發段開始受熱的時候，管壁周圍的液體就會瞬間汽化，產生蒸汽，此時這部分的壓力就會變大，蒸汽流在壓力的牽引下向冷凝段流動。蒸汽流到達冷凝段后放出大量的熱量，同時也冷凝成液體，最后借助毛細力回到蒸發段，完成一次循環。將熱管散熱技術直接應用于大電流開關柜中存在很大的技術難度一方面，高壓開關柜對絕緣距離有嚴格要求，大電流開關柜由于導體截面大，內部空間非常緊湊，安全距離余量小，熱管裝置很難安裝；另一方面，熱管需要明確的蒸發段和冷凝段，同時傳輸距離也不是很長，管線布置對開關柜的結構影響很大，技術的通用性不強。
實用新型內容本實用新型改變了傳統的設計思路，根據熱管的工作原理開發出了熱微室結構， 并提供了一種由熱微室結構組成的均熱板，該均熱板技術克服了上述背景中的技術難題， 成功應用于大電流開關柜的散熱，具有安裝方便、散熱效率高、使用壽命長、結構簡單、技術通用性強的特點。本實用新型提供了以下技術方案[0009]一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板，包括兩層相互平行布置的面板；其特征在于兩層面板之間設置有規則分布的筒形金屬架，這些筒形金屬架的軸線與所述的面板垂直，并且這些金屬架的軸向兩端與面板密閉連接后形成各自獨立的真空微微室，各真空微微室內的筒形金屬架的表面均固定一金屬毛細結構層；各真空微微室內填充有液態導熱介質。所述筒形金屬架的形狀為矩形筒體或圓柱形筒體或六面體的蜂巢形筒體。所述各真空微室內的頂面或底面也固定一金屬毛細結構層。所述液態導熱介質是純水、酒精或其他的介質。本實用新型的有益效果是由于本實用新型中的大量熱微室在二維方向的整個面上進行熱傳導，散熱效果是普通金屬傳導散熱方式的3-5倍，可將封閉空間的熱量快速傳遞到外界，無需散熱通道和介質，可以滿足高電壓環境中高防護等級(IP等級)要求。再者，采用熱微室結構，板材可任意切割、折彎，且板材沒有安裝方向的要求；切割、折彎只會破壞切割面或折彎面的微室，由于熱微室的數量巨大，均熱板整體的散熱能力不會受影響，因而無需為特定使用環境而定制板材，可滿足復雜的成型要求；而且板材面積不受限制，根據使用情況可大可小，一次成型面積不夠大的時候可采用拼接等手段擴大。此外，采用本實用新型作為大電流開關柜中的隔板及側板，開關柜可實現自然通風散熱，進而能夠取消強制風冷用的5臺風機，避免了風機故障給電力設備帶來的停電檢修問題，為電力設備安全可靠運行提供了保障。
圖1是本實用新型的主視結構示意圖。圖2是圖1中的A-A向結構示意圖。圖3是本實用新型的工作原理示意圖。圖4是本實用新型用于大電流開關柜的柜板結構示意圖。圖5是大電流開關柜的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合說明書附圖，對本實用新型作進一步說明。本實用新型涉及一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板，均熱板散熱的基本原理是(圖3所示)均熱板的內壁具有多個微結構的真空腔體(熱微室)，每個真空腔體分為蒸發區和冷凝區。當熱量由熱源傳導至蒸發區時，腔體里面的工質會在低真空度的環境中產生液相氣化的現象，此時工質吸收熱能并且體積迅速膨脹，氣相的工質會很快充滿整個腔體；當氣相工質往上(方向由箭頭B表示)接觸到冷凝區時便會產生凝結的現象，藉由凝結的現象釋放出在蒸發時累積的熱量，凝結后的液相工質會藉由微結構的毛細現象再回流 (方向由箭頭D表示)到蒸發區，完成一次循環；此循環將在腔體內周而復始進行，從而將熱量從熱源處散發到外部。該均熱板(圖1、圖2所示)，包括兩層相互平行布置的上面板2和下面板4 ；兩層面板之間還設置有規則分布的多個筒形金屬架5，所述筒形金屬架的形狀為矩形筒體或圓柱形筒體或六面體的蜂巢形筒體(優選采用蜂巢形筒體)。這些筒形金屬架的軸線與所述的面板垂直且與面板密閉連接形成各自獨立的真空熱微室(熱微室內的真空度與現有的熱管相同)，各筒形金屬架的表面固定一金屬毛細結構層1 (該金屬毛細結構層的具體結構以及制作方法與現有的熱管相同)。所述各真空微室內的頂面或底面也可固定一金屬毛細結構層。各密閉微室內還填充有液態導熱介質3 ；該液態導熱介質是純水、酒精或其他介質。均熱板與熱管的原理與理論架構是相同的，只有熱傳導的方式及組合結構不相同，熱管的熱傳導方式是一維方向上的熱傳導方式，而均熱板的熱傳導方式是二維方向的熱傳導方式。本實用新型應用于大電流開關柜時，均熱板可設計成一塊厚3 3. 5mm左右的復合結構平板；均熱板本身作為斷路器室或母線室的隔板及側板，可將開關柜內高溫部分的熱量快速傳導(圖3中熱量傳遞方向用箭頭表示)到低溫部分或柜外。具體的結構是該均熱板由上下面板及夾在中間的蜂巢形微室7組成，微室和下面板可滾壓成形，然后在微室內壁的表面燒結一銅粉毛細結構層(微室內的四周壁面以及底面5同時形成一銅粉毛細結構層)。介質可根據實際使用時受熱端和散熱端的溫差選擇純水或酒精及其他復合介質。介質填充完后上面板與蜂巢形微室之間采用真空高頻高周波焊接使之封閉。上面板根據實際情況可選擇覆蓋散熱器8、風冷裝置或裸露在空氣中。工作原理當均熱板兩側存在溫差時，由于微室內的真空環境，介質容易揮發，從液相轉化為氣相，吸收大量熱量，并在壓差下向冷端擴散，冷端表面覆蓋了多空貫通的毛細結構，蒸汽遇冷凝結并在毛細力的作用下流回熱端；如此循環將熱量快速地從熱端傳遞到冷端，因為液體相變熱值很高，因此該結構的傳熱效果是普通金屬材料的3-5倍。本實用新型的特點是1)傳輸熱量顯著增加，熱量傳送距離明顯加長，使熱傳導效果成倍增強，進而散熱效率得以顯著提高。2)由于各密閉腔室的熱量傳輸基本相同，溫度分布平均，可作均溫或等溫部件使用。3)沒有熱傳輸方向的限制，兩面的面板可以互換使用(蒸發段與凝結段可以互換)；容易加工以改變熱傳輸方向；且沒有形狀限制，均熱板可做穿孔設計。4)沒有主動元件，本身并不耗電；可以在無重力力場的環境下使用。5)耐壓高達3. 0kg/cm2(約130°C環境的內部壓力)。6)重量輕且構造簡單；耐用、壽命長、可靠，易存放保管。7)實現大電流開關柜自然通風散熱。
權利要求1.一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板，包括兩層相互平行布置的面板；其特征在于兩層面板之間還設置有規則分布的多個筒形金屬架(5)，這些筒形金屬架的軸線與所述的面板垂直，并且這些筒形金屬架的軸向兩端與面板密閉連接后形成各自獨立的真空熱微室，各真空熱微室內的筒形金屬架的表面均固定一金屬毛細結構層(1)；各真空微室內還填充有液態導熱介質(3)。
2.根據權利要求1所述的一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板，其特征在于所述筒形金屬架(5)的形狀為矩形筒體或圓柱形筒體或六面體的蜂巢形筒體。
3.根據權利要求1或2所述的一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板，其特征在于 所述各真空微室內的頂面或底面也固定一金屬毛細結構層。
4.根據權利要求3所述的一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板，其特征在于所述液態導熱介質(3)是純水、酒精。
專利摘要本實用新型涉及一種用于大電流開關柜散熱的均熱板。所要解決的技術問題是提供的均熱板成功應用于大電流開關柜的散熱，并具有安裝方便、散熱效率高、使用壽命長、結構簡單、技術通用性強的特點。技術方案是一種適用于大電流開關柜散熱的均熱板，包括兩層相互平行布置的面板；其特征在于兩層面板之間設置有規則分布的筒形金屬架，這些筒形金屬架的軸線與所述的面板垂直，并且這些金屬架的軸向兩端與面板密閉連接后形成各自獨立的真空微微室，各真空微微室內的筒形金屬架的表面均固定一金屬毛細結構層；各真空微微室內填充有液態導熱介質。所述筒形金屬架的形狀為矩形筒體或圓柱形筒體或六面體的蜂巢形筒體。
文檔編號H02B1/56GK202121225SQ20112020658
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者張劍, 王萬亭, 陳敏 申請人:杭州恒信電氣有限公司