一种矿用变压器冷却散热系统的制作方法

1.本发明涉及矿用变压器装置技术领域，尤其涉及一种矿用变压器冷却散热系统。


背景技术：

2.变压器是常用的一种矿井供电设备，由于井下工况复杂，为了减小意外发生时，对周围造成较大的安全隐患，通常矿用变压器设置有隔离箱，通过隔离箱将变压器本体与外界环境隔离，从而提高矿用变压器在使用时的安全性。由于隔离箱的设置，使得变压产生的热量无法及时高效的发散到周围环境中，进而经常容易导致隔离箱内部的温度过高，从而影响变压器的正常工作，因此矿用变压器一般需要设置专门的冷却装置，对隔离箱内部进行散热降温，使用隔离箱内部的温度恒定在一定的范围内。
3.现有的矿用变压器及其冷却装置可参考申请公告号为cn110459383a的中国发明专利申请文件，其公开了一种节能水冷变压器，其结构包括接线套管、变压器、回油循环管路、支座、循环水冷装置，循环水冷装置由水冷箱、散热出水直管、风冷机构、导流横管、循环水泵、回水横管、散热回水直管组成。其主要工作原理是通过在隔离箱内设置内部换热器，在隔离箱外部设置外部换热器，进而利用流经内部换热器的换热流体，对隔离箱内部进行吸热降温；然后外部换热器与外界空气进行换热，从而对流经外部换热器的换热流体进行降温冷却，使换热流体保持吸热降温能力。
4.现有矿用变压器冷却装置，其外部换热器通过与空气进行接触换热，进而对流经外部换热器的换热流体进行降温冷却，对隔离箱内部环境降温效率低，特别是外界环境温度较高时。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种矿用变压器冷却散热系统，通过在隔离箱下部设置冷却箱，利用冷却液对外部换热器进行浸泡，并且采用大面积的石墨传导对冷却液进行传导散热，从而相比于现有的矿用变压器冷却装置能够更加高效的对隔离箱内部进行散热冷却。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种矿用变压器冷却散热系统，包括隔离箱，所述隔离箱内部设置有内部换热器，所述隔离箱的外部设置有外部换热器，所述内部换热器与外部换热器之间连接有循环管路，所述隔离箱的下部设置有容纳冷却液的冷却箱；所述冷却箱下部开口，冷却箱下部设置有用于对冷却箱开口进行封闭的导热铜板，所述的导热铜板的下部固定有散热石墨片；所述外部换热器浸于冷却液中。
7.通过上述技术方案，通过在隔离箱下部设置冷却箱，在冷却箱内注入冷却液，将外部换热器浸于冷却液中，进而对外部散热器进行液冷，相比于空气散热，能够更加高效的对流经外部换热器中的换热流体进行冷却；并且通过在冷却箱底部设置大面积的导热铜板，通过导热铜板将冷却液吸收的热量传导到外部的散热石墨片处，通过散热石墨片将热量发散到外界空间中；本方通过将冷却箱设置在隔离箱下部，合理利用空间，通过对外部散热器进行二级液冷，并且综合运用热传导技术，能够更加高效的对隔离箱内部环境进行冷却散
热。
8.较佳的，所述内部换热器的出液端设置有速冷器；所述速冷器包括散热壳体以及位于散热壳体内部的内部筒体；所述内部筒体与内部换热器相连通，所述散热壳体与外部换热器相连通；所述内部筒体的周壁上开设有多个出液孔。
9.通过上述技术方案，速冷器的内部筒体以及散热壳体均采用导热材料制作而成，将速冷器整体设置成细长型，并且内部筒体与散热壳体采用薄壁构造，使流经速冷器的换热流体能够充分的与内部筒体以及散热壳体进行换热，并且使速冷器吸收的热量能够快速发散到外界空间中，从而加速换热流体的冷却。
10.较佳的，所述散热壳体为与内部筒体同轴设置的圆柱体型，所述内部筒体与散热壳体转动连接；所述散热壳体的一端设置有驱动内部筒体转动的驱动电机。
11.通过上述技术方案，通过驱动电机驱动内部筒体进行转动，进而利用内部筒体转动时的离心力，将进入内部筒体内部的换热流体由出液孔甩出，进而进入到散热壳体中，从而使换热流体保持高速少量的进入到散热壳体中，从而对换热流体具有更好的冷却效果。
12.较佳的，所述内部筒体的外周壁上固定有导热金属制作而成的搅拌叶片。
13.通过上述技术方案，通过在内部筒体的外周壁上设置导热金属制作而成搅拌叶片，进而通过搅拌叶片对内部筒体与散热壳体之间的换热流体进行搅拌，从而加速换热流体的对流，使换热流体能够更加高效的散热；并且搅拌叶片采用导热金属制作而成，在对换热流体进行搅拌时，对换热流体进行吸热传导降温，从而能够更加高效的对换热流体进行散热。
14.较佳的，所述散热壳体的外周壁固定多个沿散热壳体径向设置的壳体散热片。
15.通过上述技术方案，散热壳体的外周壁设置壳体散热片，进而通过壳体散热片能够有效增大散热壳体的散热面积，并且壳体散热片沿散热壳体径向设置，能够更加良好的对散热壳体的热量进行发散。
16.较佳的，所述冷却箱的周壁固定有若干个环形散热片。
17.通过上述技术方案，通过在冷却箱的周壁固定有若干个环形散热片，进而通过环形散热片增大冷却箱的散热面积；并且环形散热片对有利于周围空气的流动，从而能够更好带走冷却周围散发的热量。
18.较佳的，所述隔离箱包括箱体以及位于箱体上部的箱盖，所述箱盖与箱体可拆卸连接；所述箱盖上开设有若干个进风口，所述进风口处箱盖下部设置有正压风扇；所述箱体的两侧箱壁分别开设有若干个出风口。
19.通过上述技术方案，在变压器工作时，通过正压风扇的作用，将外界气流从箱盖上部引入箱体内部，进而由箱体侧壁的各个出风口位置流出；由于变压器通常位于箱体中部位置，内部换热器通常位于箱体侧壁上；本方案中的风冷体系，在箱体内部形成由上到下，由箱体中部的向箱体外侧的发散气流，进而能够高效良好的将变压器发散的热量带到箱体外部，从而能够良好的对变压器进行冷却散热。
20.较佳的，所述出风口处设置有与箱体固定连接的出风盖；所述出风盖开设有若干个贯穿出风盖的通风孔；所述进风口处设置有与箱盖固定连接的进风帽，所述进风帽的侧壁分别设置有若干个开口朝下的进风孔。
21.通过上述技术方案，通过设置出风盖以及进风帽，进而对出风口以及进风口位置
处进行防护，从而减小进风口以及出风口对隔离箱的防护能力的影响；进风帽的进风孔开设于进风帽侧壁并且开口朝下，从而能够在不影响隔离箱防护能力的基础上，获得更大的通风面积。
22.较佳的，所述出风盖与箱体可拆卸连接；所述出风盖的内壁开设有定位槽，所述定位槽内嵌设有与出风盖可拆卸连接的防尘滤网。
23.通过上述技术方案，通过在出风盖和通风口之间设置防尘滤网，进而减小正压风机不工作时，外界环境中的灰尘由通风孔通过出风盖，进而进入到箱体内部；防尘滤网通过定位槽，定位安装到出风盖上，进而在对灰尘进行清理时，方便对防尘滤网进行安装定位。
24.较佳的，所述隔离箱与冷却箱固定连接，所述冷却箱的底部设置有若干个移动脚轮。
25.通过上述技术方案，通过在冷却箱的底部设置移动脚轮，进而利用移动脚轮，能够方便快捷的变压器进行移动。
26.综上所述，本发明具有以下技术优点：
27.1、本方案综合利用风冷以及液冷对隔离箱内部进行散热降温；通过将进风口设置于箱盖上，将出风口设置于两侧箱壁，进而在隔离箱内部形成由上向下，由中间向两侧的发散气流，进而能够高效的将变压器发散的热量带离外部空间；通过将外部散热器整体浸入在冷却液中，进而对外部换热器进行降温，从而相比于传统的空气散热，能够更加高效的流经外部散热器的换热流体进行降温，并且不影响隔离箱内部的使用空间。
28.2、冷却箱设置在隔离箱的下部，并且在冷却箱的下部设置大面积的导热铜板以及散热石墨片，空间设置合理，并且兼顾了散热效果与经济原则，通过导热铜板大面积与冷却液接触，对冷却液的热量进行热传导，进而利用散热石墨片进行散热，从而能够高效的对冷却箱中的冷却液进行冷却降温。
29.3、通过在内部换热器的出液端设置速冷器，当换热流体由内部换热器流出，流向外部换热器时，换热流体流入内部筒体，通过驱动电机驱动内部筒体进行转动，进而利用内部筒体转动时的离心力，将进入内部筒体内部的换热流体由出液孔甩出，进而进入到散热壳体中，从而使换热流体保持高速少量的进入到散热壳体中；速冷器整体设置成细长型，并且内部筒体与散热壳体采用薄壁构造，使流经速冷器的换热流体能够充分的与内部筒体以及散热壳体进行换热，并且使速冷器吸收的热量能够快速发散到外界空间中，从而加速换热流体的冷却。
附图说明
30.构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
31.图1是矿用变压器冷却散热系统的结构示意图。
32.图2是体现隔离箱以及冷却箱内部构造的剖视图。
33.图3是图2中a的局部放大图。
34.图4是速冷器的结构示意图。
35.图5是速冷器的剖视图。
36.图6是体现正压风机安装位置的结构示意图。
37.图7是体现进风帽的剖视图。
38.图8是体现防尘滤网安装方式的结构示意图。
39.其中，1、隔离箱；11、箱体；12、箱盖；2、冷却箱；21、环形散热片；22、导热铜板；23、散热石墨片；24、移动脚轮；3、内部换热器；4、外部换热器；5、循环管路；51、液体泵；6、速冷器；61、散热壳体；611、壳体散热片；62、内部筒体；621、出液孔；63、驱动电机；64、搅拌叶片；7、正压风扇；8、出风盖；81、通风孔；82、定位槽；9、进风帽；91、进风孔；10、防尘滤网。
具体实施方式
40.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
41.实施例：
42.一种矿用变压器冷却散热系统，参照图1，包括隔离箱1以及固定于隔离箱1下部的冷却箱2。冷却箱2的周壁固定有若干个环形散热片21。冷却箱2的底部四角处分别设置有移动脚轮24，进而通过移动脚轮24，方便加对矿用变压器进行移动。
43.参照图1和图2，隔离箱1包括箱体11以及设置于箱体11上部的箱盖12，箱盖12采用螺栓连接的方式固定在箱体11上。隔离箱1内部设置有内部换热器3，隔离箱1的外部设置有外部换热器4。内部换热器3设置有两个，分别设置于箱体11的两侧。冷却箱2内设置有冷却液，外部换热器4浸没在冷却液中。内部换热器3与外部换热器4之间连接有循环管路5，内部换热器3设置有进液端和出液端，循环管路5包括与内部换热器3进液端连通的进液管以及与出液端连通的出液管。通过循环管路5将内部换热器3与外部换热器4相连通，进而换热流体能够在内部换热器3和外部换热器4之间相互流动，从而对隔离箱1内部进行降温。内部换热器3的进液端设置有液体泵51，内部换热器3的出液端设置有加速换热流体冷却的速冷器6。通过启动液体泵51，在液体泵51的作用下，使换热流体在内部换热器3和外部换热器4之间流动。
44.变压器在工作时，会产生大量的热量，使隔离箱1内部温度升高，隔离箱1内部和外部存在较大的温差。当换热流体流经内部换热器3时，对隔离箱1内部的热量进行吸收，从而对隔离箱1内部进行降温；当换热流体流经外部换热器4时，通过冷却液对外部换热器4进行降温，从而能够高效的对流经外部换热器4的换热流体进行降温，使换热流体保持吸热能力。冷却箱2上开设有换液口，当冷却箱2内的冷却液无法及时对外部换热器4进行降温时，通过换液口对冷却箱2内的冷却液进行更换。
45.参照图2和图3，冷却箱2下部开口，冷却箱2下部设置有用于对冷却箱2开口进行封闭的导热铜板22，导热铜板22下部固定有散热石墨片23。通过在冷却箱2的下部设置大面积的导热铜板22，进而使冷却箱2内的冷却液通过导热铜板22能够高效的将热量传导至外界，进而通过散热石墨片23高效散热。通常还会在冷却箱2的下部设置风机，加速散热石墨片23的冷却散热。
46.参照图1、图4以及图5，速冷器6包括散热壳体61、内部筒体62以及驱动电机63。散热壳体61以及内部筒体62均为圆柱体型。内部筒体62设置于散热壳体61内部并且与散热壳
体61同轴设置；散热壳体61的外周壁固定多个沿散热壳体61径向设置的壳体散热片611。内部筒体62的两端通过轴承以及与轴承配合的密封圈，转动安装于散热壳体61上。循环管路5的出液管插入到内部筒体62中，散热壳体61与外部换热器4相连通。内部筒体62的周壁上开设有多个出液孔621。内部筒体62的外周壁上固定有导热金属制作而成的搅拌叶片64。搅拌叶片64为螺旋叶片。驱动电机63的机体与散热壳体61固定连接，驱动电机63的输出轴与内部筒体62同轴设置并且固定连接。由内部换热器3流出的换热流体进入到内部筒体62中，在驱动电机63的驱动作用，内部筒体62绕其轴线高速转动。在离心力的作用下，进入内部筒体62的换热流体由出液孔621被甩出，进入到散热壳体61内部。进而在液体泵51的作用下，由散热壳体61流出。
47.速冷器6的长度较长，横截面面积较小，进而使单位时间内仅有较少的换热流体通过速冷器6。通常速冷器6的散热壳体61、内部筒体62采用铜等热的良导体制作而成，并且具有较薄的壁厚，从而使得速冷器6能够良好的对流经的换热流体进行吸热，并且将吸收的热量发散到外界空间中。
48.进入内部筒体62的换热流体在离心力的作用下，在内部筒体62发生离心震荡，进而使进入内部筒体62的少量换热流体能够充分与内部筒体62接触换热。并且在内部筒体62离心力的作用下，换热流体从出液孔621被甩出，进入到散热壳体61内部；搅拌叶片64在内部筒体62转动时，持续对进入散热壳体61的换热流体进行搅拌震荡，进而进入散热壳体61的换热流体能够充分的在散热壳体61内对流，从而进一步加速换热流体的散热效果。散热壳体61的外部通过设置壳体散热片611，进而有效增大了散热壳体61的散热面积，从而加速散热壳体61的散热效果。
49.参照图1、图6以及图7，箱盖12上开设有若干个进风口，进风口处箱盖12下部设置有正压风扇7。出风口处设置有与箱体11固定连接的出风盖8；出风盖8开设有若干个贯穿出风盖8的通风孔81；进风口处设置有与箱盖12固定连接的进风帽9，进风帽9的侧壁分别设置有若干个开口朝下的进风孔91。在变压器工作时，通过正压风扇7的作用，将外界气流从箱盖12上部引入箱体11内部，进而由箱体11侧壁的各个出风口位置流出；由于变压器通常位于箱体11中部位置，内部换热器3通常位于箱体11侧壁上；本方案中的风冷体系，在箱体11内部形成由上到下，由箱体11中部的向箱体11外侧的发散气流，进而能够高效良好的将变压器发散的热量带到箱体11外部，从而能够良好的对变压器进行冷却散热。设置在隔离箱1内部的正压风扇7统一排列安装在箱盖12上，从而通过将箱盖12与箱体11拆分，方便对各个正压风扇7进行检修。通过设置出风盖8以及进风帽9，进而对出风口以及进风口位置处进行防护，从而减小进风口以及出风口对隔离箱1的防护能力的影响；进风帽9的进风孔91开设于进风帽9侧壁并且开口朝下，从而能够在不影响隔离箱1防护能力的基础上，获得更大的通风面积。
50.参照图8，出风盖8与箱体11采用螺栓连接的可拆卸连接方式。出风盖8的内壁开设有定位槽82，定位槽82内嵌设有防尘滤网10，防尘滤网10与出风盖8采用螺钉连接。在正压风机不进行工作时，外界的灰尘会通过通风孔81进入到箱体11内。通过在出风口设置防尘滤网10，进而对由出风口处进入的灰尘进行阻隔。防尘滤网10通过定位槽82，定位安装到出风盖8上，进而在对灰尘进行清理时，方便对防尘滤网10进行安装定位。
51.虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技
术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。