一种便于维护的矿用隔爆变频调速装置 【技术领域】
本发明涉及一种变频调速装置， 尤其涉及一种采用模块化变频机芯的变频调速装置。 背景技术 现有的变频调速装置一般包括壳体， 壳体内设有变频器 ( 也称变频机芯 ) 以及辅 助电路， 为了散热还设有冷却装置。
其中所述的辅助电路可根据需要设置， 例如可以是实现工频、 变频切换的切换电 路， 或者是接口电路等， 而变频器本身一般包括 ：
整流器， 用于将工频电源变换为直流电源。
平波回路， 在整流器整流后的直流电压中， 含有多频率的脉动电压， 此外逆变器 产生的脉动电流也使直流电压变动， 为了抑制电压波动， 采用平波回路吸收脉动电压 ( 电 流 )， 其中电压型变频器的平波回路是利用电容滤波， 电流型变频器的平波回路是利用电感 滤波。
逆变器， 将直流功率变换为所要求频率的交流功率， 以所确定的时间使开关器件 导通、 关断就可以得到三相交流输出。
控制电路， 给异步电动机供电 ( 电压、 频率可调 ) 的主电路提供控制信号的回路 ； 常包括频率、 电压的 “运算电路” 、 主电路的 “电压、 电流检测电路” 、 电动机的 “速度检测电 路” 、 将运算电路的控制信号进行放大的 “驱动电路” 、 以及逆变器和电动机的 “保护电路” 。
在整个变频调速装置中变频器不仅是主要部分， 而且也是易损耗部分， 需要经常 的维修或更换部件， 但现有技术中变频器都是固定的安装在变频调速装置的壳体内， 拆装 很不方便， 效率很低。
发明内容
本发明提供一种便于维护和拆装的变频调速装置， 通过便于与主体外壳分离的模 块化变频机芯的设置， 提高了维护以及更换部件的工作效率。
一种便于维护的矿用隔爆变频调速装置， 包括外壳和变频器， 所述的变频器包括 整流器、 平波回路、 逆变器和控制电路， 所述的外壳内设有导轨， 设有与该导轨滑动配合的 支撑架， 所述的变频器为电压型变频器， 其平波回路中的滤波电容固定安装在所述的外壳 内， 而变频器的其余电路元件均安装在所述的支撑架上， 所述的变频器与固定安装在外壳 内的电路部分通过插接件进行电路连接 ；
所述的支撑架上设有水冷装置， 所述的外壳内设有冷却水管， 该冷却水管与所述 的水冷装置中的水管路插接成冷却水回路， 其中水冷装置中的水管路端头部位连接有第一 接头， 外壳内的冷却水管端头部位连接有第二接头， 所述的第一接头和第二接头插接配合， 且所述的第二接头安装在外壳内的固定板上。
就整个变频器以及矿用隔爆变频调速装置的电路原理和结构而言， 可以采用现有技术， 在电压型变频器的平波回路中， 滤波电容一般使用寿命较长， 不用频繁维护， 并且其 重量也较大， 因此固定安装在外壳内， 使支撑架滑动更加省力， 体积更易小型化， 支撑架连 同变频器 ( 除滤波电容外 ) 和冷却装置可沿导轨滑动抽出外壳或推入外壳内就位， 这样便 于变频器的维护和部件更换。
为了形成冷却水回路， 所述的水冷装置中的水管路为两个端头， 相应的第一接头 也为同样结构的两个， 同理外壳内的冷却水管也为两个端头， 相应的第二接头也为同样结 构的两个， 与两个第一接头分别插接。
为了实现支撑架的精确就位， 作为优选所述的外壳内固定有带内螺纹的导向块， 所述的支撑架上设有与该导向块螺纹配合的调整丝杠， 且该调整丝杠沿所述的导轨的长度 方向布置。转动调整丝杠时， 可以带动支撑架沿导轨滑动。
作为优选， 所述的导轨包括固定在外壳内的固定段和与该固定段铰接的活动段， 两者铰接的部位临近外壳的开口部位。 当需要取出外壳内的支撑架时， 翻转活动段， 活动段 与固定段基本呈直线状态， 支撑架依次沿固定段和活动段划出外壳， 更便于操作， 当支撑架 推入外壳就位后， 翻起活动段， 使活动段处于外壳内， 这样更利于节省空间。
作为优选， 所述的支撑架底部设有与导轨配合的轮子， 以便于实现支撑架的滑动。
作为优选， 所述的外壳内设有固定座， 固定座顶部带有开口， 导向块的侧壁带有与 开口边缘配合的竖直导向槽， 这样可以使导向块上下滑动， 便于调整与调整丝杠的同心度。 导向块带有偏心孔， 该偏心孔内壁带有所述的内螺纹。
所述的支撑架底部设有带通孔的固定架， 调整丝杠中部穿入该通孔， 通孔两侧设 有用于限制调整丝杠轴向运动的限位部件， 如螺母， 仅允许调整丝杠相对固定架转动， 在调 整丝杠轴线运动时会带动固定架继而带动支撑架运动。
为了实现所述的第一接头与第二接头之间插接配合， 并且实现第一接头与第二接 头分离时自动封闭， 作为优选， 所述的第一接头为管状结构， 管状结构内设有用于封闭第一 接头内腔的第一伸缩阀芯 ；
所述的第二接头包括 ：
连接管， 该连接管的开口部位用于容纳所述的第一接头， 且与所述的第一接头密 封配合， 连接管中设有用于封闭连接管内腔的第二伸缩阀芯， 第一接头插入第二接头时， 所 述的第一伸缩阀芯和第二伸缩阀芯相互顶紧， 使第一接头以及连接管内腔开放且连通 ；
贯穿所述的固定板且与固定板间隙配合的外套管， 所述的连接管嵌套在该外套管 内部， 连接管外壁和外套管内壁之间为间隙配合， 且设有用于保持连接管和外套管相对角 度的弹性部件 ；
固定在所述的外套管外缘的浮动盘， 浮动盘带有安装孔， 该浮动盘和所述的固定 板表面间隙配合， 且完全覆盖固定板与外套管之间的间隙 ；
用于将所述的浮动盘限定在所述的固定板表面的固定件， 所述的固定件位于浮动 盘的安装孔中， 该固定件与安装孔内壁间隙配合。
作为优选， 所述的连接管的开口部位内壁设有环形槽， 该环形槽内设有密封圈， 该 密封圈与所述的第一接头的外壁密封配合。
作为优选， 所述的固定件包括支撑筒以及穿入该支撑筒的用于将支撑筒固定在固 定板表面的螺钉。所述的支撑筒外壁与浮动盘的安装孔内壁间隙配合 ( 即实现所述的固定件与安装孔内壁间隙配合 )， 所述的支撑筒带有限定安装孔边缘部位的外翻边， 浮动盘位于 该外翻边和固定板之间且为间隙配合 ( 即所述的浮动盘和所述的固定板表面间隙配合 )。
作为优选， 所述的连接管和外套管之间的弹性部件为绕置在连接管和外套管之间 的弹簧， 由于连接管外壁和外套管内壁之间为间隙配合， 因此弹簧可以保持连接管和外套 管相对角度， 连接管受力时可相对于外套管偏转， 但一旦外力撤销， 在弹簧的作用下， 会恢 复和外套管的相对角度， 一般两者同轴布置。
所述的连接管外壁和外套管内壁带有用于限定弹性部件两端的台阶结构， 所述的 弹性部件被压紧在这两个台阶结构之间。
为了保持所述的弹性部件的预紧力， 所述的连接管尾部 ( 背向第一接头的一端 ) 穿出外套管， 且带有外螺纹， 该外螺纹部位安装有用于阻挡外套管的紧固螺母， 通过紧固螺 母推动外套管， 压紧弹性部件。
作为优选， 所述的第一接头的开口处 ( 朝向第二接头的一端 ) 带有内翻边结构， 所 述的第一伸缩阀芯包括 ：
固定在第一接头内腔中的带有通孔和过水孔的第一挡板 ；
具有锥形的头部和杆状的尾部的第一阀芯， 所述的尾部插入所述的第一挡板的通 孔中， 所述的头部的锥面与第一接头的内翻边接触密封 ； 套在所述的第一阀芯的尾部的第一弹性部件， 第一弹性部件的两端分别顶紧所述 的第一挡板和所述的第一阀芯的头部。
第一伸缩阀芯中， 为了保证头部的锥面与第一接头的内翻边的密封效果， 作为优 选， 所述的头部的锥面上设有环形的第一密封圈， 该第一密封圈与第一接头的内翻边接触 密封。第一弹性部件可对第一阀芯的头部施力使其顶紧第一接头的内翻边实现密封， 当第 一阀芯的头部收到来自外部的推力时， 与内翻边分离， 水可以经由第一挡板的过水孔流出 第一接头的开口处。
所述的第二接头中的连接管内部具有类似的结构， 所述的连接管的内腔中设有环 形台阶， 所述的第二伸缩阀芯包括 ：
固定在连接管内腔中的带有通孔和过水孔的第二挡板 ；
具有锥形的头部和杆状的尾部的第二阀芯， 所述的尾部插入所述的第二挡板的通 孔中， 所述的头部的锥面与所述的环形台阶接触密封 ；
套在所述的第二阀芯的尾部的第二弹性部件， 第二弹性部件的两端分别顶紧所述 的第二挡板和所述的第二阀芯的头部。
第二伸缩阀芯中， 为了保证头部的锥面与所述的环形台阶的密封效果， 作为优选， 所述的头部的锥面上设有环形的第二密封圈， 该第二密封圈与所述的环形台阶接触密封。 第二弹性部件可对第二阀芯的头部施力使其顶紧所述的环形台阶实现密封， 当第二阀芯的 头部收到来自外部的推力时， 与环形台阶分离， 水可以经由第二接头的开口处流过第二挡 板的过水孔。
为了保持第一阀芯以及第二阀芯的尾部的稳定， 在所述的第一挡板和第二挡板的 通孔部位分别设有辅助固定套， 进一步保证第一阀芯和第二阀芯运动时的稳定性。
本发明中， 当第一接头和第二接头插接配合时， 第一阀芯和第二阀芯的头部相互 挤压使第一接头和第二接头的内腔开放且连通， 第一接头脱离第二接头时第一阀芯和第二
阀芯在各自的弹性部件的作用下复位， 重新封闭内腔。另外由于浮动盘和所述的固定板表 面间隙配合且所述的固定板与外套管间隙配合， 可以使浮动盘带动整个第二接头相对于固 定板而运动， 便于第一接头和第二接头插接配合时同心度调整。连接管外壁和外套管内壁 之间为间隙配合， 可以使连接管适当摆动以补偿角度误差。在多处连接部位采用密封圈实 施密封， 且阀芯具有自密封性， 很好的解决了水路泄漏的问题， 防止了危险的发生。
本发明矿用隔爆变频调速装置将变频器 ( 除滤波电容外 )、 支撑架以及冷却装置 组成模块化机芯， 通过电路和冷却水管的插接配合实现了与壳体内电路以及冷却水管的快 速连接， 使模块化机芯更加方便拆装， 提高维护效率。 附图说明
图 1 为本发明一种矿用隔爆变频调速装置的内部结构示意图 ； 图 2 为外壳内的导向块以及支撑架上的调整丝杠的结构示意图。 图 3 为图 1 中水路连接部位的立体结构示意图 ； 图 4 为第一接头的剖面示意图 ； 图 5 为第二接头的剖面示意图 ； 图 6 为第一接头和第二接头插接后的剖面示意图 ； 图 7 为第二接头中浮动盘的安装孔部位的剖面示意图 ； 图 8 为图 7 中的浮动盘相对于固定板发生位移时的剖面示意图。具体实施方式
参见图 1， 本发明一种矿用隔爆变频调速装置， 包括外壳， 外壳内设有导轨 3， 设有 与该导轨 3 滑动配合的支撑架 2。
变频器包括整流器、 平波回路、 逆变器和控制电路， 变频器为电压型变频器， 其平 波回路中的滤波电容固定安装在外壳内， 而变频器的其余电路元件均安装在支撑架 2 上。
变频器与固定安装在外壳内的电路部分通过插接件进行电路连接， 图中可见插接 部位 5。
支撑架 2 上设有水冷装置 ( 图中未标示 )， 外壳内设有冷却水管， 该冷却水管与 水冷装置中的水管路插接成冷却水回路， 其中水冷装置中的水管路端头部位连接有第一接 头， 外壳内的冷却水管端头部位连接有第二接头， 所述的第一接头和第二接头插接配合， 第 二接头安装在外壳内的固定板 1 上， 图 1 中可见水路连接部位 4。
作为优选， 导轨 3 包括固定在外壳内的固定段和与该固定段铰接的活动段 ( 图中 省略了活动段 )， 两者铰接的部位临近外壳的开口部位。当需要取出外壳内的支撑架 2 时， 翻转活动段， 活动段与固定段基本呈直线状态， 支撑架 2 依次沿固定段和活动段划出外壳， 更便于操作， 当支撑架 2 推入外壳就位后， 翻起活动段， 使活动段处于外壳内， 这样更利于 节省空间。支撑架 2 底部设有与导轨 3 配合的轮子， 以便于实现支撑架 2 的滑动。
参见图 2， 为了实现支撑架 2 的精确就位， 外壳内设有带内螺纹的导向块 35， 支撑 架 2 上设有与该导向块 35 螺纹配合的调整丝杠 32， 且调整丝杠 32 沿导轨 3 的长度方向布 置。转动调整丝杠 32 时， 可以带动支撑架 2 沿导轨 3 滑动。
图中可见， 外壳内设有固定座 33， 固定座 33 顶部带有开口， 导向块 35 的侧壁带有与开口边缘配合的竖直导向槽 34， 这样可以使导向块 35 上下滑动， 便于调整与调整丝杠 32 的同心度。导向块 35 带有偏心孔， 该偏心孔内壁带有所述的内螺纹。
支撑架 2 底部设有带通孔的固定架 31， 调整丝杠 32 中部穿入该通孔， 通孔两侧设 有用于限制调整丝杠 32 轴向运动的限位部件， 如螺母， 仅允许调整丝杠 32 相对固定架 31 转动， 在调整丝杠 32 轴线运动时会带动固定架 31 继而带动支撑架 2 运动。
参见附图 3 ～ 5， 图 1 中的水路连接部位 4， 包括用与两个待连接管路端头 ( 管路 45 的端头和管路 46 的端头 ) 连接第一接头 41 和第二接头 42， 其中第二接头 42 安装在固 定板 1 上， 第一接头 41 与第二接头 42 之间插接配合。
第一接头 41 为管状结构， 内设有用于封闭第一接头内腔的第一伸缩阀芯 ； 第一接 头 41 的开口处 ( 朝向第二接头的一端 ) 带有内翻边结构， 第一伸缩阀芯包括 ：
固定在第一接头 41 内腔中的带有通孔和过水孔的第一挡板 414 ；
具有锥形的头部和杆状的尾部的第一阀芯 411， 其尾部插入第一挡板 414 的通孔 中， 为了保持尾部的稳定， 在第一挡板的通孔部位设有辅助固定套 415， 进一步保证第一阀 芯 411 运动时的稳定性， 头部的锥面设有环形的第一密封圈 412， 第一密封圈 412 与第一接 头 41 的内翻边接触密封 ； 套在第一阀芯 411 的尾部的第一弹性部件 413， 具体采用弹簧， 第一弹性部件 413 的两端分别顶紧第一挡板 414 和第一阀芯 411 的头部。
第二接头 42 包括 ：
连接管 424， 该连接管 424 的开口部位用于容纳第一接头 41， 开口部位内壁设有 环形槽， 该环形槽内设有密封圈 421， 该密封圈 421 与第一接头 41 的外壁密封配合， 连接管 424 中设有用于封闭连接管 424 内腔的第二伸缩阀芯 ；
贯穿固定板 1 且与固定板 1 间隙配合的外套管 422， 连接管 424 嵌套在该外套管 422 内部， 连接管 424 外壁和外套管 422 内壁之间为间隙配合， 且设有用于保持连接管 424 和外套管 422 相对角度的弹性部件， 可以使连接管 424 适当摆动以补偿角度误差 ；
固定在外套管 422 外缘的浮动盘 43， 浮动盘 43 带有安装孔， 该浮动盘 43 和固定板 1 表面间隙配合， 且完全覆盖固定板 1 与外套管 422 之间的间隙， 以防止泄露 ；
用于将浮动盘 43 限定在固定板 1 表面的固定件， 参见图 7、 图 8， 固定件包括支撑 筒 47 以及穿入该支撑筒 47 的用于将支撑筒 47 固定在固定板 1 表面的螺钉 44。支撑筒 47 外壁与浮动盘 43 的安装孔内壁间隙配合， 带有间隙 48， 支撑筒 47 带有限定安装孔边缘部位 的外翻边， 浮动盘 43 位于该外翻边和固定板 1 之间且为间隙配合。
连接管 424 和外套管 422 之间的弹性部件为绕置在连接管 424 和外套管 422 之间 的弹簧 423， 由于连接管 424 和外套管 422 之间为间隙配合， 因此弹簧 423 可以保持连接管 424 和外套管 422 相对角度， 连接管 424 受力时可相对于外套管 422 偏转， 但一旦外力撤销， 在弹簧 423 的作用下， 会恢复和外套管 422 的相对角度。
连接管 424 外壁和外套管 422 内壁带有用于限定弹簧 423 两端的台阶结构， 弹簧 423 被压紧在这两个台阶结构之间。
连接管 424 尾部 ( 背向第一接头 41 的一端 ) 穿出外套管 422， 且带有外螺纹， 该外 螺纹部位安装有用于阻挡外套管 422 的紧固螺母 425， 通过紧固螺母 425 推动外套管 422， 压紧弹簧 423。
连接管 424 的内腔中设有环形台阶， 第二伸缩阀芯包括 ：
固定在连接管 424 内腔中的带有通孔和过水孔的第二挡板 426 ；
具有锥形的头部和杆状的尾部的第二阀芯 427， 第二阀芯 427 尾部插入第二挡板 426 的通孔中， 头部的锥面设有环形的第二密封圈， 第二密封圈与环形台阶接触密封 ；
套在第二阀芯 427 的尾部的第二弹性部件 428， 具体采用弹簧， 第二弹性部件 428 的两端分别顶紧第二挡板 426 和第二阀芯 427 的头部。
参见图 6， 当连接有管路 45 的第一接头 41 和连接有管路 46 的第二接头 42 插接配 合时， 第一接头 41 插入第二接头 42 的连接管内腔， 且通过密封圈密封， 第一阀芯 411 和第 二阀芯 427 的头部相互挤压， 使第一阀芯 411 的头部脱离第一接头 41 的内翻边， 而第二阀 芯 427 的头部脱离环形台阶， 使第一接头 41 和第二接头 42 的内腔开放且连通， 即具有自密 封性， 很好的解决了水路泄漏的问题， 防止了危险的发生。
参见图 7、 图 8， 由于浮动盘 43 和固定板 1 表面间隙配合且固定板 1 与外套管间隙 配合， 可以使浮动盘 43 带动整个第二接头相对于固定板 1 而运动， 便于第一接头和第二接 头插接配合时同心度调整。对比图 7、 图 8 可见浮动盘 43 向下移动后， 间隙 48 的变化情况。
本发明矿用隔爆变频调速装置中， 外壳内的支撑架连同变频器和冷却装置可沿导 轨滑动抽出外壳或推入外壳内就位， 这样便于变频器的维护和部件更换。