DE3719028A1 - Behaelterdichtung fuer siedefluessigkeitskuehlung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter für Siede­ flüssigkeitskühlung, wobei die zu kühlenden elektrischen und elektronischen Bauteile in die Siedeflüssigkeit ein­ tauchen, und zwischen den Flanschteilen von Deckel und Behälter eine elastische oder plastische Dichtung (semi­ hermetisch) mittels gegenseitigem Anpressen, z. B. mit­ tels Verschrauben hergestellt wird.

Die Siedeflüssigkeitskühlung wird in der Elektronik hauptsächlich in der Leistungselektronik zur Abführung von Verlustwärme eingesetzt. Hierzu gehört auch die Topf- oder Behälterkühlung, bei der die elektrischen Komponenten in einem Gefäß angeordnet werden, in welchem sich die Siedeflüssigkeit befindet.

Bei einem derartigen Behälter treten Dichtprobleme vor­ nehmlich am Behälterdeckel und den elektrischen Durch­ führungen auf, wobei letztere in den meisten Fällen im Deckel integriert sind.

Bisher sind drei Ausführungsformen von Deckeln mit elek­ trischen Durchführungen bekannt:

• 1. Der reine Kunststoffdeckel mit eingegossenen oder anderweitig gedichteten elektrischen Anschlüssen,
• 2. der metallische Deckel mit über Isolierkörper ein­ gelöteten oder sonstwie gedichteten elektrischen Leitern und
• 3. letztlich der Keramikdeckel mit eingekitteten oder eingelöteten elektrischen Leitern.

Bei allen Deckelvarianten sind die Deckel an einem Be­ hälterflansch elastisch oder plastisch mittels Ver­ schraubungen oder dergleichen gedichtet. Diese semiher­ metische Dichtungsart wurde bisher bei Geräten mit akti­ ven elektrischen Bauelementen, wie z. B. Halbleitern als ausreichend angesehen, da Frühausfälle nicht auszu­ schließen sind und deshalb eine leichte Zugänglichkeit gewahrt werden soll. Es hat sich jedoch gezeigt, daß im Betrieb der Druck in dem zunächst evakuierten Behälter steigt, bis er den Außendruck erreicht hat. Da Druck und Siedetemperatur zusammenhängen, wird bei steigendem Druck auch die Siedetemperatur erhöht aber die Wärmeab­ leitung wird verringert, so daß die Kühlung des Halb­ leiterbauelementes erheblich beeinträchtigt wird. Außer­ dem ist aus Umweltschutzgründen das Entweichen der Sie­ deflüssigkeit in Dampfform zu vermeiden. Bei den Dich­ tungen handelt es sich meist um Dichtlängen von mind. 1 m, da die Kessel für diese Behälterkühlung durchweg einen Durchmesser von über 300 mm besitzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Dichtung derart zu verbessern, daß ein Entweichen der Siedeflüssigkeit verhindert wird und trotzdem bei Frühausfällen der elek­ tronischen Bauelemente diese ohne große Schwierigkeit ausgewechselt werden können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an jedem der beiden Flanschteile eine zusätzliche Lippe vorgesehen ist, die nach dem Zusammenbau nebenein­ ander angeordnet sind und die stoffschlüssig miteinander verbunden eine hermetische Dichtung bilden.

Mit dieser Lösung wird eine zeitlich begrenzte Zugriffs­ möglichkeit zu den Bauelementen gewährleistet und gleichzeitig eine sichere Gasdichtheit erreicht. Die Flanschpartien von Behälter und Deckel werden daher für beide Dichtungsarten ausgebildet, wobei auch die gas­ dichte Verbindung mindestens einmal zu trennen sein sollte.

Ein schematisches Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt den Behälter 1 in Ansicht. Der Behäl­ ter besteht aus einem Mantel 2 und einem bombierten Bo­ den 3, der mit einem Flansch 4 versehen ist. In den Flansch eingetaucht befindet sich der Deckel 10 mit elektrischen Durchführungen 25.

Die Fig. 2 stellt vergrößert einen Ausschnitt "A" der Flanschpartie dar. An diesem Ausschnitt soll das Dich­ tungsprinzip gemäß der Erfindung erläutert werden. Der Behältermantel 2 ist in den Flansch 4 gasdicht einge­ schweißt. Nach außen abgesetzt ist der Innendurchmesser 5 des Flansches als Dichtfläche ausgebildet. Eine einge­ arbeitete Ringlippe 7 ist für die hermetische Dichtung vorgesehen. Am Umfang sind gleichmäßig verteilte Ge­ windebohrungen 8 zur Deckelbefestigung vorhanden.

Der Deckel 10 besteht aus einer nach außen gewölbten Kreisplatte 11, an die ein zweiter Flansch 12 ange­ schweißt ist. In den Außendurchmesser 13 dieses zweiten Flansches, der maßlich dem Innendurchmesser 5 ent­ spricht, sind ein oder zwei Nuten 15 eingearbeitet, für ein oder zwei Dichtungselemente, z. B. O-Ringe. Diese O-Ringe übernehmen die semihermetische Dichtung. An der Stirnseite des Flansches ist ebenfalls eine Lippe 17 angearbeitet.

Da im Innern des Behälters im Betrieb ein Überdruck ent­ steht, wird der Deckel mittels der Druckstücke 20 fi­ xiert, die am Umfang gleichmäßig verteilt sind; Fig. 3. Dabei kommen die inneren Stirnseiten 6, 14 der Flansche 4 und 12 zur Anlage. Die Druckstücke werden durch Schrau­ ben 21 mit Sicherungselementen 22 befestigt.

In Fig. 4 ist eine gasdichte Verbindung der Flansche, die hermetische Dichtung, noch einmal größer darge­ stellt. Diese gasdichte Verbindung wird hergestellt, wenn das Gerät endgültig betriebssicher ist. Zu diesem Zweck werden die beiden Dichtungslippen 7 und 17 mitein­ ander stoffschlüssig verbunden. Das geschieht zweckmä­ ßigerweise mittels einer energiearmen Schweißtechnik, z. B. einer Mikroplasmaschweißung 23. Hierdurch wird ver­ hindert, daß die Dichtungsringe 16 thermisch geschädigt werden.

Tritt trotzdem nach Herstellung der hermetischen Dich­ tung ein Störfall ein, so ist der Behälterinhalt trotz­ dem ohne bleibende Schädigung der Gasdichtheit zugäng­ lich. Es muß nur die Schweißnaht abgetrennt werden, z. B. mittels "Drehvorgang". Nach der Beseitigung der Störung können die Dichtlippen erneut verschweißt werden. Die Dichtlippen 7 und 17 müssen also so lang ausgebildet werden, daß mindestens einmal die Schweißnaht abgetrennt werden kann.

Die elastische Dichtungsart ist nicht auf die gezeichne­ te Ausführungsform beschränkt, sie kann auch mittels plastischer Elemente erfolgen. Der Deckel kann auch mit anderen Elementen befestigt werden. Statt der vorge­ schlagenen Schweißverbindung kann auch ein Klebeverband vorgesehen werden. Dazu wird z. B. der Spalt zwischen den Durchmessern 5 und 13 auf eine Tiefe, die in etwa der halben Dichtlippenlänge entspricht, so groß ausgebildet, daß ein Zyanitkleber der Qualität "Rohrdichtung" noch aushärtet, andererseits aber nicht in den dahinterlie­ genden Spalt eindringt.

Claims (6)

1. Dichtung für einen Behälter für Siedeflüssig­ keitskühlung, wobei die zu kühlenden elektrischen und elektronischen Bauteile in die Siedeflüssigkeit eintau­ chen und zwischen den Flanschteilen von Deckel und Be­ hälter eine elastische oder plastische Dichtung (semi­ hermetisch) mittels gegenseitigem Anpressen, z. B. mit­ tels Verschrauben, hergestellt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an jedem der beiden Flanschteile (4, 12) eine zusätzliche Lippe (7, 17) vorgesehen ist, die nach dem Zusammenbau nebeneinander angeordnet sind und die stoffschlüssig miteinander verbunden eine hermetische Dichtung (23) bilden.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lippen (7, 17) an den Flanschteilen (4, 12) des Deckels (11) und des Behälters (2) derart angeordnet sind, daß sie in eingebautem Zustand nebeneinander lie­ gen und stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

3. Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lippen (7, 17) eine derartige Länge besitzen, daß nach einem erstmaligen Abschleifen der stoffschlüssigen Verbindung (23) mindestens eine erneute stoffschlüssige Verbindung möglich ist.

4. Dichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stoffschlüssige Verbindung (23) erst nach einer gewissen Zeit (Alte­ rungsprozeß) hergestellt wird.

5. Dichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stoffschlüssige Verbindung (23) durch einen energiearmen Schweißprozeß erfolgt, so daß keine Schädigung der elastischen Dich­ tung (16) erfolgt.

6. Dichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stoffschlüssige Verbindung mittels Kleber erfolgt.