CN201365188Y - 一种全密闭水冷型金属表面处理用整流电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，它包括设有进出口的柜体、高发热量器件、低发热量器件和涡流发热器件，其中，柜体是全密封结构，高发热量器件采用管道直接用水冷却的方式，低发热量器件采用一柜体内部空气为媒介的空气-水换热器来降低冷却的方式，涡流发热件则采用低磁性金属制造，不需要整流电源内外的空气流动即可满足冷却的要求，且全密闭的柜体能够有效防止腐蚀性气体进入到柜体内，大大降低各器件被腐蚀的可能，延长了整流电源的使用寿命。

Description

一种全密闭水冷型金属表面处理用整流电源装置

技术领域

本实用新型涉及一种金属表面处理用整流电源装置，尤其是一种能够有效散热，又能够减缓腐蚀性气体对整流器破坏的一种整流电源技术方案。

背景技术

金属表面处理用整流电源一般为低压大电流型，其直流电流一般为数千安培到数万安培之间，直流电压为30伏以下；大电流带来的问题是整流电源的损耗发热量巨大，必须有有效的散热方式，现有的产品往往采用强制风冷的冷却方式，但是散热效果不理想；同时，表面处理用整流电源的使用环境常常带有酸性、碱性等的腐蚀性气体，强制风冷的冷却方式会使腐蚀性气体进入整流电源，对内部器件产生破坏作用，大大缩短了整流电源的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够有效散热，又能够减缓腐蚀性气体对整流器破坏的一种整流电源技术方案。

本实用新型的目的可以通过以下的技术方案来实现：一种全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，它包括柜体1，所述的柜体内设有横梁和封板并通过紧固件安装有功率变换电路和控制***，其中，所述功率变换器电路的结构为：断路器2、接触器3、整流变压器4依次串联后分为两路，其中一路连接半导体元件5，另一路依次连接电容器6和电阻器7，两路相交后再依次串联熔断器8、电抗器9、母钱10和分流器11，所述的控制***包括信号采集显示器12，所述的信号采集显示器12的信号输入端与分流器11的信号输出端的相连，信号采集显示器12的信号输出端连接半导体元件5的信号输入端；其特征在于：所述的柜体为设有进、出口的全封闭结构，所述的整流变压器4、半导体元件5、电阻器7、熔断器8、电抗器9、母线10和分流器11为高发热量器件，它们均设有用于通过液体冷却介质的通道，所述的液体冷却介质通道的两端均连接所述柜体1的进、出口；所述的断路器2、接触器3和电容器6为低发热量器件，它们均设有用于冷却柜体1内部空气的空气-液体换热器，所述的空气-液体换热器设有连接所述柜体1进、出口的管道；所述的横梁、封板和紧固件为涡流发热器件，它们均由低导磁性金属制成。

本实用新型工作时，将高发热量器件的各液体冷却介质通道经柜体的进、出口接通液体冷却介质，它们在工作时产生的热量与流动的液体冷却介质发生热交换，实现冷却的目的；由于空气-液体换热器用于通过液体冷却介质的管道与柜体的进、出口相连，液体冷却介质通过该管道时，与柜体内位于该管道周围的空气发生热交换，降低空气的温度，从而降低低发热量器件的温度；上述的高发热量、低发热量的器件通过液体冷却介质直接或间接的方式来冷却，同时，用低导磁性金属制成的横梁、封板和紧固件能够有效减少它们的涡流发热，不需要柜体内、外部的空气流动，因此，可将本实用新型的柜体制成密封结构，这样能够有效防止腐蚀性气体进入柜体内，避免了柜体内各器件被腐蚀的危险，大大提高了整流电源的使用寿命。

在上述的基础上，本实用新型可以做以下的改进：所述的高发热量器件的整流变压器4的一级、二级线圈和电抗器9的线圈均采用中空的铜管绕制成，且整流变压器4的一级、二级线圈的铜管和电抗器9的铜管的两端设有与柜体1的进、出口相连的通嘴；半导体元件5和熔断器8至少一面安装有液体冷却器，所述的液体冷却器内设有通有液体冷却介质的管道，该管道与柜体1的进、出口相连；母线10采用多孔的铜排或铝排，所述的铜排或铝排设有贯穿全长的通孔，该通孔与柜体1的进、出口相连；电阻器7的散热片固定在母线10上，或电阻器7的电阻丝外面包裹有一与柜体1的进、出口相连的通道；分流器11的两侧设有连通的孔。整流变压器4、电抗器9、母线10、分流器11用于通有液体冷却介质的管道设于其结构内，不需要另外设置通道，最低限度改动它们本身的结构，将常规的器件稍加改造即可；而电阻器7可采用直接将其散热片固定在母线10上的结构，即母线10的通孔在作为其本身的液体冷却介质通道的同时也是电阻器7的液体冷却介质通道，减少了整流电源的组成部件，使结构更简化。

在上述的基础上，本实用新型可以做以下的改进：所述的电阻器7内设有密封的腔室，索述的腔室设有进口和出口将密封的内腔连成通道，电阻器7的电阻丝安装在腔室内。

在上述的基础上，本实用新型还可以做以下的改进：所述柜体1的进口、整流变压器4的一级、二级线圈的通嘴、半导体元件5的液体冷却器51的管道、熔断器8的液体冷却器81的管道、电抗器9的通嘴、母线10的通孔、分流器11两侧连通的孔和柜体1的出口依次连接，包裹在电阻器7的电阻丝外面的通道分别连接液体冷却器51的管道和液体冷却器81的管道，连同成一相互连通的液体冷却介质通道。将高发热量器件的用于通有液体冷却介质的通道联成一体，无须将各自的液体冷却介质的通道分别连接柜体的进、出口，大大简化本实用新型的结构。

本实用新型所述的空气-液体换热器13采用中空的毛细铜管或铝管蛇行绕制成，铜管或铝管两端设有分别设有进嘴、出嘴，所述的进嘴、出嘴分别与所述柜体1的进、出口相连。

所述的空气-液体换热器13还设有风机14，所述的风机14固定安装于空气-水换热器13的侧面。风机14可进一步加快空气-水换热器13的换热效率。

在上述的基础上，本实用新型还可以做以下的改进：所述的半导体元件5和/或熔断器8的一面安装有液体冷却器，另一面安装液体冷却器或风冷散热器。

在上述的基础上，本实用新型可以做进一步的改进：所述的低导磁性金属为铝材或不锈钢。

本实用新型还可以做以下的改进：所述高发热量器件内通有的液体冷却介质为高纯度水；由于水的比热容比较大，可在较小的温升下吸收更多的热量，提高冷却效率。

与现有技术对比，本实用新型的有益效果是：对表面处理用整流电源内的不同发热器件直接或简洁采用液体冷却介质进行冷却的，无须整流电源柜的内外空气流动，从而可以使得整流电源柜体制成全密闭结构，降低了腐蚀性气体对整流电源的损害，提高了整机的寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，此时整流电源的柜体的正面板体打开；

图2是图1的后视图，此时整流电源的柜体的后面板体打开；

图3是图1的侧视图，此时整流电源的柜体的侧面板体打开；

图4是图1的俯视图，此时整流电源的柜体的顶面板体打开；

图5是图1的俯视图；

图6本实用新型的连接结构示意图；

图7是本实用新型实施例一的整流变压器的结构示意图；

图8是图7的左视图；

图9是本实用新型实施例一的整流变压器的一级、二级线圈的截面结构示意图；

图10是本实用新型实施例一的电抗器结构示意图；

图11是图10的左视图；

图12是本实用新型实施例一的电阻器的结构示意图；

图13是是沿图12中A向的示意图；

图14是本实用新型实施例一的母线的剖视结构示意图；

图15是本实用新型实施例一的分流器的剖视结构示意图；

图16本实用新型实施例一的母线、半导体元件的安装剖视示意图；

图17是本实用新型实施例一的母线、快熔的安装剖视示意图；

图18是本实用新型实施例一的空气-水换热器及风机的结构示意图；

图19是图12的左视图；

图20是图12的俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1～6所示的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置是本实用新型的实施例一，它包括设有进、出口的柜体1，它是全封闭结构，内部设有横梁和封板并通过紧固件安装有功率变换电路和控制***，其中，横梁、封板和紧固件为涡流发热器件，它们均由低导磁性金属制成；功率变换器电路的结构为：断路器2、接触器3、整流变压器4依次串联后分为两路，其中一路连接半导体元件5，另一路依次连接电容器6和电阻器7，两路相交后再依次串联熔断器8、电抗器9、母钱10和分流器11，控制***包括信号采集显示器12，信号采集显示器12的信号输入端与分流器11的信号输出端的相连，信号采集显示器12的信号输出端连接半导体元件5的信号输入端。整流变压器4、半导体元件5、电阻器7、熔断器8、电抗器9、母线10和分流器11为高发热量器件；断路器2、接触器3和电容器6为低发热量器件。

如图7～9所示的整流变压器4，它的一级、二级线圈均采用中空的铜管绕制成，且一级、二级线圈的铜管的两端分别设有进出水的通嘴41。铜管的内外径尺寸可以根据实际电流的大小选择，其他的结构与常规的整流变压器一样。

如图10～11所示的电抗器9，它可将常规的电抗器不同的地方在于：其线圈采用中空的铜管绕制成，铜管的结构与整流变压器4的铜管相同，参照图9，且铜管的两端分别设有进出水的水嘴91。铜管的内外径尺寸可以根据实际电流的大小选择。

如图12～13所示的电阻器7，它内设有密封的腔室，腔室设有进口71和出口72将密封的内腔连成可与外界连通的通道，电阻器7的电阻丝安装在腔室内。

如图14所示的母钱10，它采用多孔的铜排或铝排，铜排或铝排设有贯穿全长的通孔101，该通孔即为通道。

如图15所示的分流器11，它两侧设有连通的孔，即该孔的两端为进水口111和出水口112。

半导体元件5和熔断器8为常规的型号，它们通过安装液体冷却器来降温，具体可在它们的其中一侧面用螺栓作为紧固件安装水冷却器51，另一面安装水冷却器或风冷散热器，水冷气器设有管道。在本实施例中，半导体元件5的一面固定安装水冷却器，另一面则与母线10固定安装，如图16所示，由于母线10的内部设有贯穿全长的通孔，当液体冷却介质通过时，同时降低半导体元件5的温度。熔断器8的一面固定安装水冷却器81，另一面也与母线10固定安装，如图17所示，与母线10进行热交换来达到降低温度的目的。

如图18～20所示为空气-水换热器13，它是空气-液体换热器的一种，用于冷却的介质为水，它采用中空的毛细铜管或铝管蛇行绕制成，铜管或铝管两端设有分别设有进嘴131、出嘴132，它的侧面固定安装有风机14。将该空气-水换热器13和风机14对应安装在低发热量的器件：断路器2、接触器3和电容器6上，即上述的三种器件采用常规的型号即可满足使用的要求。

将柜体1的进口、整流变压器4的一级、二级线圈的通嘴、半导体元件5的水冷却器51的管道、熔断器8的水冷却器81的管道、电抗器9的通嘴、母线10的通孔、分流器11两侧连通的孔和柜体1的出口依次连接，电阻器7的进口和出口分别连接水冷却器51的管道和水冷却器81的管道，连同成一相互连通的水通道。同时，将空气-水换热器13的铜管或铝管的进嘴、出嘴分别连接柜体1的进口、出口。本实用新型工作时，采用高纯度水作为冷却介质经柜体1的进口进入，通过与柜体1进口相连的管道，然后由柜体1的出口流出，同时带走整流电源内热量。

实施例2

本实施例与实施例1不同的地方在于：电阻器7为常规的电阻器，其散热片是固定安装在母排10上，即母线10的通孔在作为其本身的液体冷却介质通道的同时也是电阻器7的液体冷却介质通道，减少了整流电源的组成部件，使结构更简化。将柜体1的进口、整流变压器4的一级、二级线圈的通嘴、半导体元件5的水冷却器51的管道、熔断器8的水冷却器81的管道、电抗器9的通嘴、母线10的通孔、分流器11两侧连通的孔和柜体1的出口依次连接；将空气-水换热器13的铜管或铝管的进嘴、出嘴分别连接柜体1的进口、出口即可。

Claims (9)

1、一种全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，它包括柜体(1)，所述的柜体内设有横梁和封板并通过紧固件安装有功率变换电路和控制***，其中，所述功率变换器电路的结构为：断路器(2)、接触器(3)、整流变压器(4)依次串联后分为两路，其中一路连接半导体元件(5)，另一路依次连接电容器(6)和电阻器(7)，两路相交后再依次串联熔断器(8)、电抗器(9)、母钱(10)和分流器(11)，所述的控制***包括信号采集显示器(12)，所述的信号采集显示器(12)的信号输入端与分流器(11)的信号输出端的相连，信号采集显示器(12)的信号输出端连接半导体元件(5)的信号输入端；其特征在于：所述的柜体(1)为设有进、出口的全封闭结构，所述的整流变压器(4)、半导体元件(5)、电阻器(7)、熔断器(8)、电抗器(9)、母线(10)和分流器(11)为高发热量器件，它们均设有用于通过液体冷却介质的通道，所述的液体冷却介质通道的两端均连接所述柜体(1)的进、出口；所述的断路器(2)、接触器(3)和电容器(6)为低发热量器件，它们均设有用于冷却柜体(1)内部空气的空气-液体换热器，所述的空气-液体换热器设有连接所述柜体(1)进、出口的管道；所述的横梁、封板和紧固件为涡流发热器件，它们均由低导磁性金属制成。

2、根据权利要求1所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述的高发热量器件的整流变压器(4)的一级、二级线圈和电抗器(9)的线圈均采用中空的铜管绕制成，且整流变压器(4)的一级、二级线圈的铜管和电抗器(9)的铜管的两端设有与柜体(1)的进、出口相连的通嘴；半导体元件(5)和熔断器(8)至少一面安装有液体冷却器，所述的液体冷却器内设有通有液体冷却介质的管道，该管道与柜体(1)的进、出口相连；母线(10)采用多孔的铜排或铝排，所述的铜排或铝排设有贯穿全长的通孔，该通孔与柜体(1)的进、出口相连；电阻器(7)的散热片固定在母线(10)上，或电阻器(7)的电阻丝外面包裹有一与柜体(1)的进、出口相连的通道；分流器(11)的两侧设有连通的孔。

3、根据权利要求2所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述的电阻器(7)内设有密封的腔室，索述的腔室设有进口和出口将密封的内腔连成通道，电阻器(7)的电阻丝安装在腔室内。

4、根据权利要求2或3所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述柜体(1)的进口、整流变压器(4)的一级、二级线圈的通嘴、半导体元件(5)的液体冷却器(51)的管道、熔断器(8)的液体冷却器(81)的管道、电抗器(9)的通嘴、母线(10)的通孔、分流器(11)两侧连通的孔和柜体(1)的出口依次连接，包裹在电阻器(7)的电阻丝外面的通道分别连接液体冷却器(51)的管道和液体冷却器(81)的管道，连同成一相互连通的液体冷却介质通道。

5、根据权利要求1所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述的空气-液体换热器(13)采用中空的毛细铜管或铝管蛇行绕制成，铜管或铝管两端设有分别设有进嘴、出嘴，所述的进嘴、出嘴分别与所述柜体(1)的进、出口相连。

6、根据权利要求1所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述的空气-液体换热器(13)还设有风机(14)，所述的风机(14)固定安装于空气-水换热器(13)的侧面。

7、根据权利要求1所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述的半导体元件(5)和/或熔断器(8)的一面安装有液体冷却器，另一面安装液体冷却器或风冷散热器。

8、根据权利要求1所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述的低导磁性金属为铝材或不锈钢。

9、根据权利要求1所述的全封闭水冷型的金属表面处理用整流电源装置，其特征在于：所述高发热量器件内通有的液体冷却介质为高纯度水。

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