СВАРОЧНЫЙ ИНВЕРТОРНЫЙ ИСТОЧНИК Российский патент 2009 года по МПК B23K9/00 B23K9/32 H05K7/20 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение как источник питания сварочной дуги переменного тока в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно для строительных и монтажных работ, для сварки в промышленности всех типов металла, в трубопроводостроении, ремонте металлоконструкций.

Известен блок управления дуговой сваркой, включающий основание, переднюю и заднюю панели с вентиляционными решетками, вентиляторы, съемный кожух, установленные с образованием вертикально расположенных в два или более ряда тоннелей с принудительной вентиляцией воздуха для охлаждения установленных в них электрических компонентов, в том числе выпрямляющего диода, силового транзистора и трансформатора, выделяющих значительную тепловую мощность (см. патент № ЕР 1767307, МПК В23К 9/32, публ. 2007 г.).

Известное устройство имеет сложную конструкцию, низкие массогабаритные показатели.

Известен инверторный источник сварочного электропитания, включающий основной отсек, образованный основанием, соединенным с передней и задней панелями, и съемной крышкой, и сформированный на основании основного отсека тоннель в виде воздухопровода с верхней горизонтальной разделительной стенкой и боковыми вертикальными стенками, множество одних электрических компонентов, установленных снаружи тоннеля на его верхней горизонтальной " и боковых" вертикальных стенках, множество радиаторов с продольно ориентированными ребрами и вентилятор для принудительной вентиляции воздуха и охлаждения других электрических компонентов, установленных в тоннеле, электрическую плату, закрепленную в основном отсеке в раздельном отношении к указанному тоннелю для изолирования ее от высокой температуры и вентиляционной струи воздуха через тоннель (см. патент US №5642260, МПК В23К 9/32, публ. 1997 г.).

В известном устройстве одни электронные компоненты являются высоковольтными и смонтированы на внешней поверхности верхней горизонтальной стенки тоннеля, включая дополнительный трансформатор, контактор, конденсатор и закрепленную с помощью скобы над контактором и конденсатором электронную плату. Другие электрические компоненты являются преимущественно низковольтными и размещены внутри тоннеля и снаружи на его боковых стенках. При этом основной высокочастотный трансформатор, радиатор выходного выпрямителя и изолятор выходного выпрямителя закреплены на внутренней части одной боковой стенки тоннеля. Пара выходных диодов, RC- сглаживающий фильтр и держатель выходной шины закреплены на внешней стороне радиатора выходного выпрямителя. Входной дроссель, стабилизатор и радиатор силового модуля закреплены на внутренней поверхности другой боковой стенки тоннеля. Остальные элементы, в том числе индуктивности, входной выпрямитель смонтированы на внешней поверхности радиатора силового модуля, который закреплен также на внутренней поверхности другой боковой стенки тоннеля.

При работе, например, в цеховых условиях, когда воздух загрязнен значительным количеством токопроводящей пыли, масляных паров и аэрозолей, такая конструкция приводит к быстрому загрязнению токоведущих компонентов в тоннеле и необходимости их частой чистки. При изменении условий теплоотвода, например, из-за сильного загрязнения поверхности радиаторов охлаждения, тепловой режим электронных компонентов сварочного инверторного источника быстро нарушается и может привести к выходу его из строя. Таким образом, недостаток устройства в сложности конструкции из-за применения воздухопровода в форме автономного тоннеля для охлаждения низковольтных электронных компонентов, что усложняет сборку, ремонт, чистку сварочного источника, ограничивает доступ к электронным компонентам, размещенным внутри тоннеля. Размещение радиаторов в тоннеле с продольным размещением ребер способствует задержке пыли, грязи между ребрами. Наличие в тоннеле автономных боковых стенок ухудшает охлаждение основного отсека. При этом размещение электронных компонентов снаружи тоннеля на его боковых стенках увеличивает габариты и снижает быстродействие монтажа, ремонта. Устройство имеет высокие показатели материалоемкости, трудоемкости сборки и стоимости.

Изобретение решает задачу создания простого, удобного в сборке, ремонте, чистке, обслуживании переносного сварочного инверторного источника, обеспечивающего эффективное охлаждение тепловыделяющих электрических компонентов, высокую степень защиты от пыли, грязи и влаги при низкой его стоимости.

Технический результат изобретения - удешевление источника питания для электродуговой сварки за счет снижения трудоемкости его изготовления, повышение надежности его работы за счет обеспечения оптимальных температурных режимов работы электронных компонентов при высокой степени защиты от пыли и влаги при упрощении конструкции.

Технический результат достигается тем, что в сварочном инверторном источнике, содержащем корпус, включающий основание, переднюю и заднюю панели с вентиляционными решетками, съемную крышку с боковыми стенками, и горизонтально установленную относительно основания разделительную панель, закрепленную между передней и задней панелями, соединенными с основанием и съемной крышкой с образованием верхнего отсека для размещения высоковольтных и низковольтных электронных компонентов и нижнего отсека, выполненного в виде воздухопровода, оснащенного вентилятором и первым и вторым радиаторами для охлаждения размещенных в нем тепловыделяющих электронных компонентов, включающих по меньшей мере силовой трансформатор, дроссели и силовые выпрямляющие модули, согласно изобретению разделительная панель имеет отверстие для установки первого радиатора плоской горизонтальной поверхностью внутрь верхнего отсека, первый и второй радиаторы установлены с вертикальным расположением ребер относительно основания и закреплены на разделительной панели с продольным расположением ребер относительно направления потока воздуха от вентилятора, причем второй радиатор закреплен с вертикальным смещением относительно разделительной панели с образованием зазора, силовые выпрямляющие модули установлены на плоской горизонтальной поверхности второго радиатора в указанном зазоре.

Предпочтительно разделительную панель выполнить с обращенной к основанию отбортовкой.

Предпочтительно первый и второй радиаторы закрепить на отбортовке разделительной панели, причем ребра второго радиатора расположить на более низком уровне относительно основания, чем ребра первого радиатора.

Целесообразно разделительную панель расположить с возможностью сопряжения с боковыми стенками съемной крышки таким образом, что части этих стенок являются боковыми стенкам нижнего отсека.

Целесообразно первый и второй радиаторы закрепить на отбортовке с промежутком между ними под размещение соединительных проводов.

Предпочтительно основание выполнить перфорированным.

Высоковольтные и низковольтные электронные компоненты предпочтительно представляют собой электрическую плату с силовыми коммутирующими элементами, размещенными на плоской горизонтальной поверхности первого радиатора.

Первый и второй радиаторы предпочтительно состоят из одной секции или нескольких секций ребер, соединенных между собой и отбортовкой разделительной панели через изолятор.

Съемную крышку целесообразно выполнить выступающей за пределы передней и задней панелей с образованием защитного навеса.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг.1 представлен общий вид сварочного инверторного источника (вид со стороны передней панели).

На фиг.2 представлен общий вид сварочного инверторного источника (вид со стороны задней панели).

На фиг.3 показан сварочный инверторный источник в изометрии без съемной крышки (вид со стороны передней панели).

На фиг.4 показан сварочный инверторный источник в изометрии без съемной крышки (вид со стороны задней панели).

На фиг.5 изображена разделительная панель.

На фиг.6 изображен второй радиатор с установленными на его поверхности диодами.

На фиг.7 изображено выполнение радиатора в виде двух секций с изолирующими прокладками.

На фиг.8 показана схема сварочного инверторного источника в разрезе и направление прохождения воздуха от вентилятора в нижнем отсеке.

На фиг.9 изображен сварочный инверторный источник с перфорированным основанием (вид снизу).

Сварочный инверторный источник содержит (фиг.1, 2, 3, 4) корпус, включающий основание 1, переднюю панель 2, заднюю панель 3 с вентиляционными решетками 4, съемную крышку 5 с боковыми стенками 6 и горизонтально установленную относительно основания 1 разделительную панель 7, закрепленную между передней и задней панелями 2, 3, соединенными с основанием 1 и съемной крышкой 5 с образованием верхнего и нижнего отсеков.

Верхний отсек предназначен для размещения высоковольтных и низковольтных электронных компонентов. Нижний отсек выполнен в виде воздухопровода, оснащенного вентилятором 8 и по меньшей мере первым и вторым радиаторами 9, 10 (охладителями) с ребрами 11, 12 для охлаждения размещенных в нем тепловыделяющих электронных компонентов. Первый радиатор 9 расположен между вентилятором 8, установленным в нижнем отсеке возле вентиляционной решетки 4 передней панели 2, и вторым радиатором 10. Тепловыделяющие электронные компоненты включают по меньшей мере силовой трансформатор 13, дроссели 14 и силовые выпрямляющие модули, например, диоды 15. Нижний отсек (грязная зона) преимущественно является низковольтным за исключением первичной обмотки силового трансформатора.

Разделительная панель 7 выполнена с обращенной к основанию 1 отбортовкой 16 и имеет отверстие 17 (фиг.5) для установки первого радиатора 9 плоской горизонтальной поверхностью внутрь верхнего отсека. Первый и второй радиаторы 9, 10 установлены с вертикальным расположением соответствующих ребер 11, 12 относительно основания 1 и закреплены на отбортовке 16 разделительной панели 7 с продольным расположением указанных ребер 11, 12 относительно направления потока воздуха от вентилятора 8.

Второй радиатор 10 закреплен на отбортовке 16 с вертикальным смещением в направлении к основанию 1 на расстояние, равное примерно половине высоты первого радиатора, относительно разделительной панели 7 с образованием зазора высотой S (на фиг.8). При этом ребра 12 второго радиатора 10 расположены на более низком уровне относительно основания 1, чем ребра 11 первого радиатора 9. Силовые выпрямляющие модули, представляющие собой диоды 15, установлены на плоской горизонтальной поверхности второго радиатора 10, как показано на фиг.6, и размещены под разделительной панелью 7 в указанном зазоре. При этом первый и второй радиаторы 9, 10 закреплены на отбортовке 16 (фиг.8) с промежутком (L) между ними под размещение соединительных проводов.

Разделительная панель 7 с отбортовкой 16 расположена с возможностью сопряжения с боковыми стенками 6 съемной крышки 5 таким образом, что части этих стенок являются боковыми стенкам нижнего отсека. Предпочтительно основание 1 выполнить перфорированным отверстиями 18, как показано на фиг.9.

Высоковольтные и низковольтные электронные компоненты, размещенные в верхнем отсеке корпуса, представляют собой электрическую плату 19 с силовыми коммутирующими элементами 20, размещенными на плоской горизонтальной поверхности первого радиатора 9, и сетевой выпрямитель 21. Контактор 22 (сетевой выключатель) сварочного инверторного источника размещен на задней панели 3. Указанная электрическая плата 19 обеспечивает управление сварочным инверторным источником.

В первом и втором радиаторах 9, 10 соответствующие ребра 11, 12 объединены в одну секцию, как показано на фиг.2, 3. Возможно объединение ребер 11, 12 в несколько секций, соединенных через изолятор (в виде изолирующих прокладок) между собой и отбортовкой 16 разделительной панели. Вариант выполнения первого и/или второго радиаторов 9, 10 в виде двух секций, соединенных через изолятор 23, показан на фиг.7.

Съемная крышка 5 выступает за пределы передней и задней панелей 2, 3 с образованием защитного навеса 24 от осадков в виде дождя, снега и крепится к указанным панелям 2, 3 с помощью винтов 25 через прокладки (не показаны) для предотвращения протечки влаги. Под защитным навесом 24 на передней панели 2 расположены силовые клеммы 26 и панель 27 управления и индикации, а на задней панели 3 - контактор 22 (сетевой выключатель). Съемная крышка 5 имеет ручку 28 для переноса,

Сварочный инверторный источник в составе сварочного аппарата работает следующим образом. Поток воздуха от вентилятора 8 (фиг.8) охлаждает первый и второй радиаторы 9, 10, сбивая пыль, грязь с их вертикально ориентированных ребер 11, 12 на основание 1, и выходит через вентиляционные решетки 4. Перфорация основания 1 позволяет эффективно удалить грязь, влагу при переносе сварочного источника через отверстия 18. За счет смещения второго радиатора 10 относительно первого радиатора 9 нижние части его ребер 12 расположены ниже ребер 11 первого радиатора 9 и охлаждаются потоком воздуха от вентилятора 8 при той же температуре, что и ребра 11 первого радиатора 9, что в совокупности с образованными зазором под разделительной панелью 7 и промежутком между первым и вторым радиаторами 9, 10 обеспечивает улучшенные условия отвода тепла вторым радиатором 2. При этом диоды 15, расположенные в зазоре под разделительной панелью 7, эффективно охлаждаются воздухом, проходящим через верхнюю часть продольно расположенных ребер 11 первого радиатора 9.

Верхний отсек защищен от попадания влаги в виде осадков съемной крышкой 5, места крепления которой (винтами 25) защищены от протечки прокладками (не показаны). Защитный навес 24 обеспечивает уменьшение попадания косых струй осадков в виде дождя и снега на контактор 22 (сетевой выключатель), панель 27 управления и индикации, силовые клеммы 26.

В связи с тем, что в сварочном инверторном источнике простыми конструктивными средствами разделены верхний отсек (чистая зона), защищенный от попадания пыли и капель воды, и нижний отсек (грязная зона), происходит самоочищение от пыли и грязи за счет сил тяжести, вибрации при работе и создаются условия для оптимального равномерного продува нижнего отсека воздухом от вентилятора. Размещение в чистой зоне высоковольтных сетевых элементов, высоковольтных электронных коммутационных элементов, схемы их управления, вторичного источника питания и схемы управления значительно снижает вероятность пробоя из-за уменьшения проникновения токопроводящей пыли, что повышает надежность выпрямителя.

Выполнение корпуса с образованием герметичного верхнего отсека и навеса у лицевой и задней панелей позволит сварочному инверторному источнику работать и в условиях прямого попадания на него капель воды или снега, поскольку элементы верхнего отсека (чистая зона) надежны защищены от влаги, осадков в виде дождя, снега.

Для доступа в нижний и верхний отсеки достаточно снять съемную крышку, при этом отсутствие автономного тоннеля с расположением конструктивных элементов на его боковых стенках и многофункциональность примененных конструктивных элементов, в том числе разделительной панели, съемной крышки, основания и радиаторов, в значительной мере упрощает монтаж, ремонт, чистку и обслуживание заявляемого сварочного источника.

Сварочный инверторный источник имеет простую конструкцию и за счет уменьшения количества сборочных деталей по сравнению с серийно выпускаемыми аналогичными приборами снижены трудоемкость его изготовления в 3-5 раз, а также вес и габариты при обеспечении высокой степени пылевлагозащиты.

Изобретение относится к сварочному инверторному источнику и может найти применение в электротехнике. Корпус источника включает основание, переднюю и заднюю панели с вентиляционными решетками, съемную крышку с боковыми стенками и горизонтально установленную относительно основания разделительную панель. Эта панель закреплена между передней и задней панелями, соединенными с основанием и съемной крышкой с образованием верхнего отсека. В верхнем отсеке размещены высоковольтные и низковольтные электронные компоненты. Нижний отсек выполнен в виде воздухопровода, оснащенного вентилятором и по меньшей мере первым и вторым радиаторами для охлаждения размещенных в нем силового трансформатора, дросселей и силовых выпрямляющих модулей. Разделительная панель имеет отверстие для установки первого радиатора плоской горизонтальной поверхностью внутрь верхнего отсека. Первый и второй радиаторы установлены с вертикальным расположением ребер относительно основания и закреплены на разделительной панели с продольным расположением ребер относительно направления потока воздуха от вентилятора. Второй радиатор закреплен с вертикальным смещением относительно разделительной панели с образованием зазора. Силовые выпрямляющие модули установлены в указанном зазоре на плоской горизонтальной поверхности этого радиатора. Технический результат изобретения - повышение надежности работы источника. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Сварочный инверторный источник, содержащий корпус, состоящий из основания, передней и задней панелей с вентиляционными решетками, съемной крышки с боковыми стенками, и горизонтально установленной относительно основания разделительной панели, закрепленной между передней и задней панелями, соединенными с основанием и съемной крышкой с образованием верхнего отсека и нижнего отсека, высоковольтные и низковольтные электронные компоненты, размещенные в верхнем отсеке, и тепловыделяющие электронные компоненты, включающие силовой трансформатор, дроссели и силовые выпрямляющие модули, при этом нижний отсек выполнен в виде воздухопровода, оснащенного вентилятором и по меньшей мере первым и вторым радиаторами для охлаждения размещенных в нем тепловыделяющих электронных компонентов, отличающийся тем, что разделительная панель имеет отверстие для установки первого радиатора плоской горизонтальной поверхностью внутрь верхнего отсека, первый и второй радиаторы установлены с вертикальным расположением ребер относительно основания и закреплены на разделительной панели с продольным расположением ребер относительно направления потока воздуха от вентилятора, причем второй радиатор закреплен с вертикальным смещением относительно разделительной панели с образованием зазора, силовые выпрямляющие модули установлены в указанном зазоре на плоской горизонтальной поверхности этого радиатора.

2. Сварочный инверторный источник по п.1, отличающийся тем, что разделительная панель выполнена с отбортовкой, обращенной к основанию.

3. Сварочный инверторный источник по п.2, отличающийся тем, что первый и второй радиаторы закреплены на отбортовке разделительной панели, причем ребра второго радиатора расположены на более низком уровне относительно основания, чем ребра первого радиатора.

4. Сварочный инверторный источник по п.3, отличающийся тем, что разделительная панель расположена с возможностью сопряжения с боковыми стенками съемной крышки таким образом, что части этих стенок являются боковыми стенкам нижнего отсека.

5. Сварочный инверторный источник по п.2, отличающийся тем, что первый и второй радиаторы закреплены на отбортовке с промежутком между ними под размещение соединительных проводов.

6. Сварочный инверторный источник по п.1, отличающийся тем, что основание выполнено перфорированным.

7. Сварочный инверторный источник по п.1, отличающийся тем, что высоковольтные и низковольтные электронные компоненты представляют собой электрическую плату с силовыми коммутирующими элементами, размещенными на плоской горизонтальной поверхности первого радиатора и разделительной панели.

8. Сварочный инверторный источник по п.2, отличающийся тем, что первый и второй радиаторы состоят из одной или нескольких секций ребер, соединенных между собой и отбортовкой разделительной панели через изолятор.

9. Сварочный инверторный источник по п.1, отличающийся тем, что съемная крышка выступает за пределы передней и задней панелей с образованием защитного навеса.