專利名稱：防爆變頻器及其冷卻裝置的制作方法
技術領域：
防爆變頻器及其冷卻裝置技術領域[0001]本實用新型涉及防爆變頻器，更具體地說，涉及防爆變頻器的冷卻裝置。
背景技術：
[0002]目前低壓大功率防爆變頻器多數采用熱管散熱器，利用熱管的快速導熱特性，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，基板的一側用于埋焊熱管的熱端，另一側用于安裝功率模塊，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，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板。受散熱基板安裝結構和形式的影響，改裝后的變頻器芯與原型機存在差異，往往導致產品性能下降、可靠性降低。由于絕緣和導熱的矛盾難于解決，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、外伸熱管強度低易損壞、散熱翅片容易吸附灰塵降低熱傳導性能等缺點，給煤礦井下運用帶來諸多麻煩。[0003]水冷散熱器在800kW以上大功率防爆變頻器也有應用，多數用于緊壓包裝式功率元件，因此冷卻液必須具備純凈、去離子等嚴格要求，必須處在一個高度封閉的內循環系統中，還需要配置一個外循環冷卻裝置，為其配套換熱；同時換液、補液、拆裝管路都要求在隔離狀態下進行，還必須進行去離子處理。稍有不慎就會引發漏電、短路故障，如果是中、高壓設備，還可能引發嚴重事故。實用新型內容[0004]針對上述技術問題，本實用新型提供一種用于防爆變頻器的冷卻裝置，包括可產生沿第一方向流動的氣體的風機，沿第一方向位于風機一側的氣-液換熱部件，其內部設有液體通過的冷卻管，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。通過采用上述結構，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需根據本實用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調整。提高了產品性能和可靠性。由于絕緣和導熱的矛盾得以解決，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，冷卻液無須具備純凈、去離子等嚴格要求；同時換液、補液、拆裝管路無需在隔離狀態下進行，且無需進行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內外兩套循環冷卻系統。[0005]根據本實用新型的另一個方面，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，位于隔爆箱體內的變頻器；和位于隔爆箱體內并且布置在變頻器一側的冷卻裝置，其與變頻器之間形成熱交換氣道。通過采用上述結構，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需根據本實用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調整。提高了產品性能和可靠性。由于絕緣和導熱的矛盾得以解決，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，冷卻液無須具備純凈、去離子等嚴格要求；同時換液、補液、拆裝管路無需在隔離狀態下進行，且無需進行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內外兩套循環冷卻系統。散熱器內置于隔爆箱體，安全性高，使用壽命長；結構簡單緊湊、體積較小，成本較低。
[0006]圖I示出根據本實用新型的一個實施例的防爆變頻器冷卻裝置的立體圖；[0007]圖2示出根據本實用新型的一個實施例的風筒裝配關系圖；[0008]圖3示出根據本實用新型的一個實施例的氣-液換熱部件11的立面圖；[0009]圖4A和4B示出根據本實用新型的一個實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高度有限制的情況；和[0011]圖5B和5C為圖5A的剖面圖。
具體實施方式
[0012]圖I示出根據本實用新型的一個實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包括可產生沿第一方向(箭頭所示方向)流動的氣體的風機 10，沿第一方向位于風機一側的氣-液換熱部件11，其內部設有液體通過的冷卻管，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。根據相對于氣-液換熱部件11而言風機10產生的負壓/正壓，氣-液換熱部件11可布置在沿第一方向相對于風機10而言的進風側/出風側。圖I示出氣-液換熱部件11布置在沿第一方向相對于風機10而言的進風側，并且相對于氣-液換熱部件11而言風機10產生的負壓。如果將風機10反向安裝，氣-液換熱部件11則布置在沿第一方向相對于風機10而言的出風側，并且相對于氣-液換熱部件11而言風機10產生的正壓。無論風機10正轉或反轉，氣-液換熱部件11都位于相對于第一方向而言為正向或負向的風道中。[0013]風機10可采用軸流風機(見圖5B)或離心風機(見圖5C)，可在氣-液換熱部件附近產生所需的正壓或負壓。離心風機的進風方向與出風方向呈90°。[0014]通過采用上述結構，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需根據本實用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調整。提高了產品性能和可靠性。由于絕緣和導熱的矛盾得以解決，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，冷卻液無須具備純凈、去離子等嚴格要求；同時換液、補液、拆裝管路無需在隔離狀態下進行，且無需進行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內外兩套循環冷卻系統。[0015]為了提高風冷的效率，如圖I所示，冷卻裝置I還包括位于風機10和氣-液換熱部件11之間的風筒14。風筒14的一端與風機10的外殼無縫連接，風筒14的另一端與和氣-液換熱部件11的外殼無縫連接，從而使得風機10所產生的氣流基本上流過和氣-液換熱部件11。[0016]圖2示出根據本實用新型的一個實施例的風筒裝配關系圖。風筒14包括風筒體 140，風筒第一端141和風筒第二端142。當風機10的外殼為圓形時，風筒第一端141為同樣尺寸的圓形，以便與之無縫連接。當和氣-液換熱部件11的外殼為矩形時，風筒第二端 142為同樣尺寸的矩形，以便與之無縫連接。[0017]圖3示出根據本實用新型的一個實施例的氣-液換熱部件11的立面圖；氣-液換熱部件11為固定管板式結構。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、側邊板113和密封墊片114組成。冷卻管112與兩管板111采用過盈方法連接，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，內設分液筋板將輸入液與輸出液分開，以便對于冷卻管112區分進水和出水通路，形成回水通路。因此，冷卻液通過輸入管道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采用雙層結構，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應力腐蝕或金相腐蝕的幾率很小，該結構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)設有擾動破口，翅片兩側(氣流方向上)設計波形初始擾動結構，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-液換熱部件內的冷卻液在冷卻芯組冷卻管的管內流動，并通過冷卻液端蓋內的分程隔肋形成回路；流入氣-液換熱部件內的熱空氣通過管板111和側邊板 113構成的風道，在冷卻管112管外流動，空氣的熱量由翅片115收集通過冷卻管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示出根據本實用新型的一個實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，位于隔爆箱體內的變頻器41和位于隔爆箱體內并且布置在變頻器41 一側的冷卻裝置I。通過采用上述結構，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道，并且在冷卻裝置附近形成完整的負壓或正壓。冷卻裝置I 與變頻器41通過隔爆箱體內的氣體進行熱交換并且經伸出隔爆箱體的輸入管道12和輸出管道13通過液體與外部進行熱交換。[0022]圖5A所示的防爆變頻器適用于對高度有限制的情況，變頻器41和冷卻裝置I的放置形式，氣流直接吹過功率器件進行冷卻；圖5B和5C為圖5A沿垂直于風機軸方向剖切的剖面圖，其中圖5B所示冷卻裝置I采用軸流式風機，圖5C所示冷卻裝置I采用離心式風機。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通道中。[0023]通過采用上述結構，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需根據本實用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調整。提高了產品性能和可靠性。由于絕緣和導熱的矛盾得以解決，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，冷卻液無須具備純凈、去離子等嚴格要求；同時換液、補液、拆裝管路無需在隔離狀態下進行，且無需進行去離子處理；不需提供純凈、去離子的冷卻水及其龐大的水冷散熱器、去離子裝置和內外兩套循環冷卻系統。散熱器內置于隔爆箱體，安全性高，使用壽命長；結構簡單緊湊、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的導流板42來減小風損，其與第一方向成40至50度夾角。[0025]雖然已參照本實用新型的某些優選實施例示出并描述了本實用新型，但本領域技術人員應當明白，在不背離由所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍的情況下，可以在形式上和細節上對其做出各種變化。
權利要求1.一種用于防爆變頻器的冷卻裝置，其特征在于包括可產生沿第一方向流動的氣體的風機；沿第一方向位于風機一側的氣-液換熱部件，其內部設有液體通過的冷卻管；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.如權利要求I所述的冷卻裝置，還包括分別與風機外殼和氣-液換熱部件外殼無縫連接的風筒。
3.如權利要求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.如權利要求3所述的冷卻裝置，其中翅片沿第一方向為擾動結構。
5.如權利要求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；位于隔爆箱體內的變頻器；位于隔爆箱體內并且布置在變頻器一側的冷卻裝置，其與變頻器之間形成熱交換氣
7.如權利要求6所述的防爆變頻器，還包括位于隔爆箱體內的導流板，其與第一方向成40至50度夾角。
專利摘要本實用新型提供一種用于防爆變頻器及其冷卻裝置。冷卻裝置包括可產生沿第一方向流動的氣體的風機，沿第一方向位于風機一側的氣-液換熱部件，其內部設有液體通過的冷卻管，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。通過采用上述結構，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需根據本實用新型的防爆變頻器冷卻裝置作調整。提高了產品性能和可靠性。由于絕緣和導熱的矛盾得以解決。此外，冷卻液無須具備純凈、去離子等嚴格要求。
文檔編號H05K7/20GK202309482SQ20112040601
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月18日 優先權日2011年10月18日
發明者戴晶晶, 朱霽皓, 毛暉, 蔣支和 申請人:Abb技術有限公司