DE7003221U

DE7003221U - Kuehleinrichtung fuer waermeerzeugende bauelemente.

Info

Publication number: DE7003221U
Application number: DE19707003221
Authority: DE
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1970-01-30
Filing date: 1970-01-30
Publication date: 1970-06-25

Description

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G 70 03 221.2 19. März 1970

H. Wilde - 24

Neue Unterlagen

Kühleinrichtung für wärme er zeugende Bauelemente

Die Neuerung betrifft eine Kühleinrichtung für wärmeerzeugende Bauelemente eines elektrischen Gerätes, die auf einem mit Ausnehmungen zum Durchfluß einer Kühlflüssigkeit versehenen Träger aus gut wärmeleitendem Material angebracht sind.

Wie das deutsche Gebrauchsmuster 1 767 111 zeigt, ist es bekannt, einen Halbleitergleichrichter in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter zu kühlen. Eine Gleichrichterplatte ist mit einem Hohlkörper verbunden, der ständig von einer Kühlflüssigkeit eines Kühlsystems mit Wärmeaustauscher und Förderpumpe durchflossen wird. Die andere Gleichrichterplatte steht mit der Flüssigkeit im Behälter in Wärmekontakt, die beim Betrieb des Gleichrichters infolge der entstehenden Verlustwärme verdampft und deren Dampf an mit der Umgebung in Wärmekontakt stehenden Flächen im Behälterinneren wieder verdichtet wird. Diese doppelte Kühlung des Halbleitergleichrichters ist für Geräte mit mehreren Bauelementen zu aufwendig und auch nicht mehr verwendbar, wenn die Bauelemente Bestandteil einer Schaltung sind, bei der die Verbindungsleitungen möglichst kurz zu halten sind.

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Das Datenblatt SE 712 der Firma Souriau Electric zeigt Kühlplatten für Transistoren. Diese Kühlplatten weisen Kühlrippen und zwei Kühlkanäle auf, zwischen denen die Bauelemente angeordnet sind. Diese Kühlkanäle sind einseitig miteinander verbunden und die beiden freien Anschlüsse sind in das Kühlsystem einbezogen. Die in einer Reihe auf der Kühlplatte angeordneten Bauelemente werden an zwei Seiten durch die in dem Kühlsystem umlaufende Kühlflüssigkeit gekühlt.

Für eleketrische Geräte in gedrängter Bauweise, die sich meist noch in einem druckwasserdichten Gehäuse befinden, sind diese Kühlplatten nicht mehr ausreichend.

Es ist Aufgabe der Neuerung, eine Kühleinrichtung für wärmeerzeugende Bauelemente eines elektrischen Gerätes, die auf einem mit Ausnehmungen zum Durchfluß einer Kühlflüssigkeit versehenen Träger aus gut wärmeleitendem Material angebracht sind, zu schaffen, bei der selbst bei gedrängtem Aufbau jedes Bauelement für sich ausreichend gekühlt werden kann. Dies wird nach der Neuerung dadurch erreicht, daß die Ausnehmungen im Träger für die Bauelemente einen einseitig geschlossenen Einlaufkanal und einen einseitig geschlossenen Ablaufkanal bilden, zwischen denen die Bauelemente angeordnet sind, und daß zusätzliche Verbindungskanäle zwischen dem Zulauf- und Ablaufkanal den Befestigungsbereich für die Bauelemente in allseitig von Kühlflüssigkeit umflossene Teilbereiche für die einzelnen Bauelemente unterteilen. Die Kühlung der Teilbereiche ist dadurch so verbessert, daß Geräte der oben erwähnten Art bei verhältnismäßig hoher Umgebungstemperatur betrieben werden können, ohne daß die Bauelemente unzulässig hohe Temperaturen annehmen.

Die Neuerung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Gerät mit mehreren Bauelementen,

die auf einem Träger mit Kühlkanälen angeordnet sind, das in einem Gehäuse mit Wärmeaustauscher untergebracht ist, und

Fig. 2 die Führung der Kühlkanäle nach der Neuerung in einem Träger.

Das Gußgehäuse 1 mit Kühlrippen 2 nimmt, wie Fig. 1 zeigt, in einer Wand einen Wärmeaustauscher 5 und ein Entlüftungsventil 3 auf. Dieser Wärmeaustauscher 5 trägt auf der dem Gehäuseinneren zugekehrten Seite mäanderförmig verlaufende Kanäle 15 (Fig. 2), die über die Leitungen 6 und den Anschlüssen 8a und 8b mit dem Träger 7 für die Bauelemente 9 des Gerätes in Verbindung stehen. Die Kühlflüssigkeit wird über den Anschluß 8a dem unteren, rechts geschlossenen Einlaufkanal 16 zugeführt. Der oben liegende Ablaufkanal ist links geschlossen und ist über den Anschluß 8b und eine Leitung 6 mit dem Wärmeaustauscher 5 verbunden. Die Bauelemente 9 sind zwischen diesen beiden Kanälen auf dem Träger 7 befestigt. Zusätzliche Verbindungskanäle zwischen dem Einlauf- und dem Auslaufkanal teilen den gesamten Befestigungsbereich des Trägers 7 in Teilbereiche für die einzelnen Bauelemente ab.

Jeder Tei !bereich für ein Bauelement ist dann allseitig von Kühlflüssigkeit umflossen und eindeutig gekühlt. Die Pfeile geben die Flußrichtung der Kühlflüssigkeit an.

Der Wärmeaustauscher 5 trägt der Gehäuseaußenseite zugekehrt Kanäle 17, die parallel zu den Kanälen 15 auf der Innenseite verlaufen. Die

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Kappe 4 deckt den W- ärmeaustauscher 5 ab. Diese Kanäle 17 enden in einer Einlaßöffnung 10 und einer Auslaßöffnung 11. Dieses Kanalsystem kann in ein getrenntes Kühlsystem einbezogen werden. Als gasförmiges Kühlmittel kann z. B. Luft verwendet werden, die über ein Gebläse in Umlauf gebracht werden kann. Es ist auch möglich, eine Flüssigkeitskühlung anzuwenden.

Die federnden Halterungen 12 legen den Wärmeaustauscher 5 am Gehäuse fest.

In das über den Träger 7 verlaufende Kühlsystem kann zur Beschleunigung des Umlaufes auch noch eine Pumpe eingeschaltet werden, die in eine Zuleitung 6 zum Träger 7 eingeschleift wird.

Der Wärmeaustausch über den Wärmeaustauscher kann dadurch verbessert werden, daß das getrennte Gas- oder Flüssigkeits-Kühlsystem eine Förderpumpe umfaßt, die über einen Temperaturfühler gesteuert, die Menge des Kühlmittels in Abhängigkeit von der Außentemperatur zuführt.

Claims

H. Wilde - 24 19. März 1970 Schutzansprüche

1. Kühleinrichtung für wärmeerzeugende Bauelemente eines elektrischen Gerätes, die auf einem mit Ausnehmungen zum Durchfluß einer Kühlflüssigkeit versehenen Träger aus gut wärmeleitenden Material angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (16) im Träger (7) für die Bauelemente (9) einen einseitig geschlossenen Zulaufkanal und einen einseitig geschlossenen Ablaufkanal bilden, zwischen denen die Bauelemente (9) angeordnet sind, und daß zusätzliche Verbindungskanäle zwischen dem Zulauf- und Ablaufkanal den Befestigungsbereich für die Bauelemente (9) in allseitig von Kühlflüssigkeit umfLossene Teilbereiche für die einzelnen Bauelemente unterteilen.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf- und der Ablaufkanal über einen Wärmeaustauscher (5) miteinander verbunden sind.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15) für die Kühlflüssigkeit im Wärmeaustauscher (5) mäanderförmig verlaufen und daß parallel dazu Kühlkanäle (17) für ein dem Wärmeaustauscher (5) von außen zugeführtes Kühlmittel angeordnet sind.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf- oder der Ablaufkanal über eine Pumpe mit dem Wärmeaustauscher (5) verbunden ist.

5. Kühleinrichtung nach Ansprach 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Kühlkanäle (17) des Wärmeaastanschers (5) in einer Einlaßöffnung (10) und eine Aaslaßöffnung (11) enden·

6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet» daß diese Einlaßöffnung (10) und diese Auslaßöffnung (11) über ein getrenntes Gas- oder FM ssigkeits-Kühlsystem miteinander ver-

I. bunden sind.

7. Kühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dieses getrennte Gas- oder Flüssigkeits-Kitfclsystem des Wärme austauschers (5) eine durch einen Temperaturregler gesteuerte

P Förderpumpe eingeschaltet ist.