一种双向散热的抽屉开关柜论文和设计-张宇怀

全文摘要

本实用新型公开了一种双向散热的抽屉开关柜，其包括框架外壳，在框架外壳内设有水平母线室、垂直母线室和多个器件室，多个器件室上下层叠设置，器件室之间通过分隔托板分隔开，垂直母线室竖向位于器件室的侧边，水平母线室位于垂直母线室和器件室的上面，通过框架外壳的顶板封住水平母线室的顶部，在框架外壳的底部侧面设有总进风孔，在垂直母线室的底板上设有母线室进风孔，在最下面的器件室的底板上设有器件室进风孔，在分隔托板上设有导流散热孔，在水平母线室的底板上分别对应垂直母线室和最上面的器件室开有母线室出风孔和器件室出风孔，在框架外壳的顶板上设有总出风孔。本实用新型能更好的保证温升达标。

主设计要求

1.一种双向散热的抽屉开关柜，包括框架外壳，在所述框架外壳内设有水平母线室、垂直母线室和多个器件室，多个所述器件室上下层叠设置，所述器件室之间通过分隔托板分隔开，所述垂直母线室竖向位于所述器件室的侧边，所述水平母线室位于所述垂直母线室和器件室的上面，通过所述框架外壳的顶板封住所述水平母线室的顶部，其特征在于：在所述框架外壳的底部侧面设有总进风孔，所述垂直母线室的底板与所述框架外壳的底板之间留有间距，在所述垂直母线室的底板上设有母线室进风孔，最下面的所述器件室的底板与所述框架外壳的底板之间也留有间距，在最下面的所述器件室的底板上设有器件室进风孔，在所述分隔托板上设有导流散热孔，在所述水平母线室的底板上分别对应所述垂直母线室和最上面的所述器件室开有母线室出风孔和器件室出风孔，在所述框架外壳的顶板上设有总出风孔。

设计方案

2.根据权利要求1所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：所述框架外壳的顶板包括上下对应设置的上顶板和下顶板，所述上顶板与下顶板之间留有间距，在所述上顶板和下顶板上分别开设有若干个所述总出风孔，所述上顶板上的总出风孔与所述下顶板的总出风孔相互错开，且在所述上顶板和下顶板上的总出风孔的边缘分别设有向上突出的凸缘。

3.根据权利要求2所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：所述上顶板和下顶板上的总出风孔均以矩阵方式排列。

4.根据权利要求1所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：所述垂直母线室的底板的其中一侧边设有竖直向下的支撑板，所述支撑板的下端固定在所述框架外壳的底板上，在所述支撑板上开有侧通风孔。

5.根据权利要求1所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：所述框架外壳的底部两侧面分别通过通风罩封闭，所述总进风孔开设在所述通风罩上。

6.根据权利要求1所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：所述水平母线室的底板上的母线室出风孔为与所述垂直母线室大小相应的通孔。

7.根据权利要求1所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：所述导流散热孔的位置与所述器件室内的器件的位置相对应。

8.根据权利要求1所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：在所述框架外壳内还设有电缆后室。

9.根据权利要求1所述的双向散热的抽屉开关柜，其特征在于：所述框架外壳内设有左立板、右立板、后封板和前绝缘栅片，通过左立板、右立板、后封板和前绝缘栅片作为所述垂直母线室的四侧壁。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双向散热的抽屉开关柜。

背景技术

低压开关柜是应用于工业、第三产业及基础建设等领域的控制设备，它常见于轨道交通、核能电厂、高层建筑、智能化工厂等行业，用于输电、配电和电能转换时的控制和保护。其中抽屉开关柜使用最为广泛，它集中地为下游负载进行分配电能，在其垂直母线上需要承担较大的分支电流，故水平垂直母线电阻发热量占整柜的发热量的比例为50％，还有作为馈线的开关器件、一次插件也是一个重要的发热源，占整柜的发热量比例为45％以上，这些发热是不可逆转的物理现象，如何把这些热量散出去，保证开关柜内部温升符合国家标准，是设计低压成套开关设备结构必需考虑的课题。

低压开关柜内部温升是考核低压成套开关设备安全可靠性的关键指标，与同样作为安全可靠性考核的封闭式IP防护等级之间有很多相对立的矛盾。如何有效地通过内部的结构设计，既能满足温升要求的实现，又能保证足够的防护等级，也是需要考虑的问题。基于上述的技术背景需求，一种新型的结构设计需要研究开发出来。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种双向散热的抽屉开关柜，其通过两条风道引导空气对流，更好的保证温升达标。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种双向散热的抽屉开关柜，包括框架外壳，在框架外壳内设有水平母线室、垂直母线室和多个器件室，多个器件室上下层叠设置，器件室之间通过分隔托板分隔开，垂直母线室竖向位于器件室的侧边，水平母线室位于垂直母线室和器件室的上面，通过框架外壳的顶板封住水平母线室的顶部，其特征在于：在框架外壳的底部侧面设有总进风孔，垂直母线室的底板与框架外壳的底板之间留有间距，在垂直母线室的底板上设有母线室进风孔，最下面的器件室的底板与框架外壳的底板之间也留有间距，在最下面的器件室的底板上设有器件室进风孔，在分隔托板上设有导流散热孔，在水平母线室的底板上分别对应垂直母线室和最上面的器件室开有母线室出风孔和器件室出风孔，在框架外壳的顶板上设有总出风孔。

进一步的，框架外壳的顶板包括上下对应设置的上顶板和下顶板，上顶板与下顶板之间留有间距，在上顶板和下顶板上分别开设有若干个总出风孔，上顶板上的总出风孔与下顶板的总出风孔相互错开，且在上顶板和下顶板上的总出风孔的边缘分别设有向上突出的凸缘。

进一步的，上顶板和下顶板上的总出风孔均以矩阵方式排列。

进一步的，垂直母线室的底板的其中一侧边设有竖直向下的支撑板，支撑板的下端固定在框架外壳的底板上，在支撑板上开有侧通风孔。

进一步的，框架外壳的底部两侧面分别通过通风罩封闭，总进风孔开设在通风罩上。

进一步的，水平母线室的底板上的母线室出风孔为与垂直母线室大小相应的通孔。

进一步的，导流散热孔的位置与器件室内的器件的位置相对应。

进一步的，在框架外壳内还设有电缆后室。

进一步的，框架外壳内设有左立板、右立板、后封板和前绝缘栅片，通过左立板、右立板、后封板和前绝缘栅片作为垂直母线室的四侧壁。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的抽屉开关柜进行整体通风布局，考虑开关柜中发热部位布置，通过设置总进风孔、母线室进风孔、器件室进风孔、导流散热孔、母线室出风孔、器件室出风孔和总出风孔，使得空气自然向上流动，从而促使发热位置有空气流动，以带走热量。本实用新型内布局了两条风道，进入的空气一部分空气通过垂直母线室，另一部分依次通过器件室，最终通过水平母线室后从总出风孔流出，垂直母线室和器件室两处关键位置均有单独气流流过，能更有效地带走热量，保证了温升达到标准。

2、本实用新型的框架外壳的顶板包括了上顶板和下顶板，且上顶板和下顶板上的总出风孔相互错开，并在总出风孔的边缘设置向上突出的凸缘，这样保证了开关柜的防护等级，在开关柜倾斜度15°以内均能防止水滴渗入。由于上顶板与下顶板之间留有间距，使得在保证了防护等级的同时，也不阻碍空气的流通，从而同时也保证了温升达标，有效地解决了柜体防护等级与温升互相的矛盾。

附图说明

图1是本实用新型的立体示意图；

图2是本实用新型的后视示意图之一；

图3是本实用新型的后视示意图之二；

图4是本实用新型的框架外壳的底部的结构示意图；

图5是本实用新型的垂直母线室的底板的结构示意图；

图6是本实用新型的垂直母线室的结构示意图；

图7是本实用新型的框架外壳的顶部的结构示意图之一；

图8是本实用新型的水平母线室的底板的结构示意图；

图9是本实用新型的框架外壳的顶部的结构示意图之二；

图10是本实用新型的上顶板的结构示意图；

图11是本实用新型的下顶板的结构示意图；

图12是本实用新型的器件室的结构示意图；

图13是本实用新型的分隔托板的结构示意图；

图14是本实用新型的后视示意图之三。

图中附图标记含义：

1-框架外壳；11-下顶板；111-下顶板的总出风孔；12-上顶板；121-上顶板上的总出风孔；13-框架外壳的底板；2-水平母线室；21-水平母线室的底板；211-母线室出风孔；212-器件室出风孔；3-垂直母线室；31-左立板；32-后封板；33-右立板；34-前绝缘栅片；4-器件室；41-分隔托板；411-导流散热孔；42-隔室后封板；43-右侧板；44-前面操作门板；5-电缆后室；6-通风罩；61-总进风孔；7-器件室的底板；71-器件室进风孔；8-垂直母线室的底板；81-支撑板；82-母线室进风孔；83-侧通风孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步描述。

如图1至图14所示的一种双向散热的抽屉开关柜，其包括框架外壳1，在框架外壳1内设有水平母线室2、垂直母线室3和多个器件室4，多个器件室4上下层叠设置，器件室4之间通过分隔托板41分隔开，最下面的器件室的下面通过器件室的底板7封闭，垂直母线室3竖向位于器件室4的侧边，垂直母线室3的下面通过垂直母线室的底板8封闭，水平母线室2位于垂直母线室3和器件室4的上面，通过框架外壳1的顶板封住水平母线室2的顶部，即框架外壳1和水平母线室2共用顶板。

在框架外壳1的底部侧面设有总进风孔61，垂直母线室的底板8与框架外壳的底板13之间留有间距，在垂直母线室的底板上设有母线室进风孔82，最下面的器件室的底板7与框架外壳的底板13之间也留有间距，在最下面的器件室的底板7上设有器件室进风孔71，在分隔托板41上设有导流散热孔411，在水平母线室的底板21上分别对应垂直母线室3和最上面的器件室4开有母线室出风孔211和器件室出风孔212，在框架外壳1的顶板上设有总出风孔，总出风孔的位置与水平母线室2对应。

在使用过程中，在热效应作用下，热气流自然向上流动，形成负压差，在抽屉开关柜内部形成烟囱效应，外部空气自然从总进风孔进入；进入柜内的空气一部分通过母线室进风孔82流入垂直母线室3，流经垂直母线室3并带走垂直母线室3内的热量，之后通过母线室出风孔211流入水平母线室2，流经水平母线室2后从总出风孔流出至外部，如图2中的箭头所示为该部分空气的流向；另一部分通过器件室进风孔71进入最下面的器件室，然后通过导流散热孔411依次通过每个器件室4，并带走器件室4中的热量，之后通过器件室出风孔212也流入垂直母线室2，流经垂直母线室2并带走垂直母线室2内的热量，之后从总出风孔流出至外部，如图3中的箭头所示为该部分空气的流向。可见，在抽屉开关柜内形成了两条风道，流经了抽屉开关柜内的主要发热部位，能充分带走抽屉开关柜内的热量，保证温升达标。如图14所示，箭头方向为空气的流动方向。

如图9至图11所示，本实施例的框架外壳的顶板包括上下对应设置的上顶板12和下顶板11，上顶板12与下顶板11之间留有间距，在上顶板12和下顶板11上分别开设有若干个总出风孔，上顶板上的总出风孔121与下顶板的总出风孔111相互错开，且在上顶板和下顶板上的总出风孔的边缘分别设有向上突出的凸缘。这样即保证了温升达标，同时也保证了防护等级。

优选的，上顶板12和下顶板11上的总出风孔均以矩阵方式排列，总出风孔为长条孔。

如图5和图6所示，本实施例的垂直母线室的底板8的其中一侧边设有竖直向下的支撑板81，支撑板81的下端固定在框架外壳的底板13上，从而在垂直母线室的底板8与框架外壳的底板13之间形成间距，在支撑板81上开有侧通风孔83，从总进风孔61进入的空气可以通过侧通风孔83流动。母线室进风孔和侧通风孔83均为长条孔，均按矩阵方式排列。

如图14所示，本实施例框架外壳的底部两侧面分别通过通风罩6封闭，总进风孔61开设在通风罩6上。总进风孔61为圆孔，按矩阵方式排列。具体的，通风罩6的四边折弯，焊接在框架外壳的侧面上，在安装后，通风罩向框架外壳的侧边突出，这样，即保证了通风，也保证了对应的防护等级

如图7和图8所示，优选的，水平母线室的底板21上的母线室出风孔211为与垂直母线室3大小相应的通孔，使得垂直母线室3内的空气流动更顺畅。

优选的，导流散热孔411的位置与器件室4内的器件的位置相对应，从而更有效的带走器件发出的热量，该器件包括开关器件和一次插件等发热量大的元件。

如图6所示，垂直母线室3的具体结构为：在框架外壳1内设有左立板31、右立板33、后封板32和前绝缘栅片34，左立板31、右立板33、后封板和32前绝缘栅片34作为垂直母线室3的四侧壁，围成竖向的独立的通道。

如图12所示，器件室4的具体结构为：每个器件室均设有隔室后封板42、右侧板43和前面操作门板44，隔室后封板42、右侧板43和前面操作门板44分别位于器件室的后边、右边和前边，器件室靠近框架外壳的左侧板，通过框架外壳的左侧板封闭器件室的左边。

本实施例在框架外壳内还设有电缆后室5。

通过上述结构，形成了双向散热结构的抽屉开关柜的整体设计理念。其实现的模式为双向散热结构整体空气循环设计，参见图14。这种开关柜的特征为空气双流向模式，统一入口和出口，内部分隔成两个方向的空气流动通道设计，分别对垂直母线系统和器件室安装的元件进行散热模式的方案设计，其散热模式采用空气自然对流物理散热机理，内部风道设计，下进冷风，上出热风，内部结构形成有效的负压差；在垂直水平铜排，发热元件等产生热能加热空气，热空气上浮，沿着风道上升，这样形成自然的负压差，产生非能动的方式，促进空气流通和对流，最终形成烟囱效应；此效应能加强柜内外的空气流通，带走热量，保证开关柜的温升达到设计的安全裕度。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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