[发明专利]具有星形冷凝器的用于开关装置的无源冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及开关装置电路断路器，并且更具体地涉及一种包括星形冷凝器的冷却系统。

背景技术

开关装置配置具有基于在周围室温之上的生热的电流限制。一般希望限制开关装置主汇流条上的最热点的最高温度为如标准IEEE37.20.2所规定的105℃(在40℃的假定的周围温度之上的65℃的上升)。由于热生成，典型的中和高电压金属包层开关装置布置具有约3000A的最大连续电流额定值。希望增加这一电流额定值至4000A及以上。

参照图1，在10处大体地指示的常规基于热管的冷却系统针对向在开关装置外壳12以外的周围环境散热提供附加路径。在于2012年4月12日提交的第13/444,888号共同未决的美国申请中公开这样的系统。热能够通过利用热驱动的蒸发和冷凝过程从热源很高效地被传送，并且随后向散热器散热。热管是部分由工作流体填充的真空密封系统。在14处大体地指示的专用蒸发器节段(来自开关装置的热输入)可以借助柔性和很紧凑的热管或者管道结构18连接到冷凝器16(热输出至环境)。这样的系统能够作为开关装置外壳系统的集成部分来使用，而不违反对于自包含式隔间的要求。

开关装置设备可以由一个公共热管网络冷却，该公共热管网络具有用作散热器的一个冷凝器或者具有若干热管，以并行地且具有独立矩形盒型冷凝器16地来操作该热管。冷凝器16优选地位于开关装置壳12的背面处或者顶部上。

冷凝器费用占系统总成本的约50％。并且常规冷凝器176由一个大型铝矩形体构建，该矩形体具有用于热管中的每一个热管的六个独立室，这造成安装繁琐的重型构造。

因此需要提供一种减少制造成本并且模块式而且易于在有限空间中安装的冷凝器结构。

发明内容

本发明的目的是满足以上提到的需要。根据本发明的原理，通过提供一种用于冷凝蒸汽为液体以便冷却开关装置的冷凝器来实现这一目的。开关装置具有在外壳以内的至少一个发热部件和与发热部件关联的管道结构。工作流体设置于与发热部件关联的管道结构的端部内。冷凝器包括限定体的空心管状基部并且具有第一和第二相对开端。基部具有圆周。多个散热片从基部的外围延伸。散热片有间隔关系并且设置于基部的整个圆周周围。第一端帽耦合到基部以便封闭第一开端。第二端帽耦合到基部以封闭第二开端。第二端帽具有端口结构，端口结构被构造和布置用于流动地连通管道结构与体，从而在工作流体由发热部件加热成汽态时，管道结构被构造和布置用于向冷凝器传送蒸汽，而散热片通过自然对流向周围空气传热并且蒸汽在基部的体内相变成液体。液体无源地返回到管道结构的端部、由此冷却至少一个发热部件。

根据本发明的另一方面，一种方法冷却开关装置，开关装置具有在开关装置的外壳内部的至少一个发热部件。该方法提供装配在外壳外部的冷凝器。冷凝器包括限定封闭体的空心管状基部。基部具有圆周。多个散热片从基部的外围延伸。散热片有间隔关系并且设置于基部的整个圆周周围。体与管道结构流动地连通。管道结构与发热部件关联。在与发热部件关联的管道结构的端部内提供工作流体。热从发热部件向工作流体传送以使工作流体蒸发，而蒸发的蒸汽经由管道结构被递送至冷凝器。经由散热片通过自然对流向周围空气传热，而蒸汽在基部的体内相变成液体。液体无源地返回到管道结构的端部、由此冷却至少一个发热部件。

本发明的其它目的、特征和特点以及结构的有关单元的操作方法和功能、部分的组合和制造经济性将在参照附图考虑以下具体描述和所附权利要求时变得更清楚，所有附图形成本说明书的部分。

附图说明

将从结合附图进行的对本发明的优选实施例的以下具体描述中更好地理解本发明，在附图中，相似标号指示相似部分，在附图中：

图1是表示为装配在开关装置中的形式为热管结构和常规冷凝器的常规蒸发冷却系统的视图。

图2是用于图1中所示类型的开关装置蒸发冷却系统的根据一个实施例提供的星形冷凝器的分解图。

图3a-3c示出配置图2的星形冷凝器的各种方式。

图4是用于耦合到图2的冷凝器的管道结构的部分的截面图。

图5a是图2的冷凝器的底部端帽的端口结构的端视图。

图5b是图2的冷凝器的底部端帽的端口结构的另一实施例的端视图。

图6是表示为装配在开关装置外壳上的并且与管道结构连接的实施例的六个冷凝器的视图。

图7是具有板到板连接的根据另一实施例提供的星形冷凝器的分解图。

具体实施方式