CN102648673A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电能供应装置（2）的冷却装置，包括至少一个第一散热构件（3），该第一散热构件的功率组件（4）与冷却装置（1）导热地连接，其中，引导流体的连接件（5）把液态的冷却剂（6）从泵（7）经由第一散热构件（3）引导到冷却器（8），至少在第一散热构件（3）与冷却器（8）之间和在泵（7）与第一散热构件（3）之间在引导流体的连接件（5）中分别设置有一个截断装置（9、9’），其特征在于，为了避免在至少一个待冷却的构件（3、14）中的过压，设有至少一个限压阀（17、28），该限压阀设置为与在构件（3、14）内部的流体引导部连接，和/或该限压阀作为用于对引导流体的连接件（5）中的冷却液体（6）预加载的装置（15）的一部分通过设置在构件（3、14）下游的止回阀（13）的压力侧与构件（3、14）连接。

Description

冷却装置

技术领域

本发明涉及一种用于电能供应装置的冷却装置，该冷却装置包括至少一个第一散热构件，该第一散热构件的功率组件与冷却装置导热地连接，其中，引导流体的连接件把液态的冷却剂从泵经由第一散热构件输送到冷却器，至少在第一散热构件与冷却器之间和在泵与第一散热构件之间在冷却装置的引导流体的连接件中分别设置有一个截断装置。

背景技术

由DE 2 135 677 A已知这种冷却装置。该已知的冷却装置是变压器整流器装置的一部分，该变压器整流器装置的各整流器单元是油冷却的。各整流器单元安装在单独的整流器壳体中，其中，冷却剂或冷却油借助泵被泵送通过管道和然后并行地通过各整流器单元。在通过整流器单元之后和在冷却整流器单元之后将被加热的冷却剂或冷却油引导回到冷却器中，从这里出发冷却剂或冷却油重新达到泵。在每个整流器壳体的入口和出口附近设置有阀门，这些阀门能够实现各个壳体与管道分开。

在驱动技术和电能生产的范围内经常使用功率电子装置的待冷却的部件。这样已知在车辆的驱动技术中如例如在有轨电车、混合动力公共汽车或无轨电车中使用变流器模块，该变流器模块实施从直流电压转变为交流电压和反过来。

在用于生产电能的设备中，例如在风力设备中，在用于电运行器件的壳体模块中设置有这样的变流器。这种壳体模块综合了发电机直至网络输入点的所有馈电线。此外，在壳体中可以综合有变压器、变流器和冷却装置作为结构单元。这样的变流器或换流器具有几千瓦的功率传输。在此在基体的内部可以设置至少两个模块，该模块包括优选快速切换的功率半导体、例如IGBT，并且可以设计作为预制的分支对模块，如分支对阀组。由于转换损失而产生的热量被输出到一个或多个冷却体上，该冷却体被冷却液体（经常由于防腐蚀或防冻的原因构成为水-乙二醇-混合物）流过或环流。在一般情况下，对于冷却剂入口的冷却液体温度须保持为低于70℃。

如果为了这种功率电子装置的构件上的维护作业而须进行工作，有可能需要从冷却装置中去除大量的冷却液体。特别是在设备如风力设备的吊舱中狭窄的空间条件情况下，常常几乎根本不可能安置用于容纳冷却液体的合适的收集容器。此外，从这样的设备中完全去除冷却液体是耗费时间的。

发明内容

因此从所述的现有技术出发，本发明的目的在于，创造一种用于待冷却的构件的冷却装置，该冷却装置能够实现简单地置换待冷却的构件。

该目的由一种整体上具有权利要求1特征的冷却装置来实现。

按照权利要求1的特征部分，为了避免在至少一个待冷却的构件中的过压，设有至少一个限压阀，该限压阀设置为与在构件内部的流体引导部连接，和/或该限压阀作为用于对在引导流体的连接件中的冷却液体预加载的装置的一部分通过设置在构件下游的止回阀的压力侧与构件连接。由此排除对构件如变流器的损害，假如在装置的运行中无意地关闭了两个旋塞阀的话，此时由于构件内部的温度升高可能会引起过压和破裂。在第一可选方案中，限压阀设置为与构件内部的流体引导部连接；在第二可选方案中，必要时在构件中建立的过压经由引导流体的连接件朝泵的抽吸侧那边被降低，该泵的压力侧也与一限压阀连接，用以调节系统压力。

当在冷却装置的上游和下游能够实现引导流体的连接件的截断以便排空冷却剂时，在维护作业时仅须将比较少量的冷却剂体积从待维护构件的区域中排出和从冷却装置中去除。由此不仅降低了用于该排出过程的时间花费，而且降低了用于可能的冷却液体收集容器的空间需求。在冷却装置中围绕第一导热构件的在两个截断装置之间的引导流体的连接件中的阀门能够实现在电能供应装置的散热构件的维修或维护之前排出冷却液体。

在一种特别优选的实施例中，对于电能供应装置的每个另外的散热构件，在该散热构件的用于进行冷却的装置的上游和下游并且特别是在为其设置的、泵与冷却器的引导流体的连接件处，设有具有所述功能和作用的截断装置。也可以有利地在用于冷却剂的引导流体的连接件中在节点的上游和下游设置如下的截断装置。

该截断装置可以是任意设计的具有可能的截止-切换位置的阀门，优选可以为座阀结构形式。可以有利地使用简单构造的截止阀，例如形式为用于手工操纵的旋塞阀。旋塞阀的切换位置在成本有利的冷却装置结构形式中可通过视觉从外面识别。

通过应用止回阀或可去截止的止回阀产生在电能供应装置的功率电子装置的散热构件之前和之后的引导流体的连接件的自动截断。该止回阀沿着冷却剂流的流动方向在下游离开散热构件地并且在上游朝向散热构件地在稍微大于大气压的冷却剂压力时打开。如果用于冷却剂的泵在电能供应装置维护阶段期间被关断并且在引导流体的连接件中的压力降低到极限压力，这样在散热构件的上游和下游止回阀自动关闭。

在泵关断之后冷却装置中的压力降低可以例如这样实现，即，冷却剂在用于冷却装置的补偿容器处排出。

在按本发明的冷却装置的一种特别优选的实施形式中，所有散热构件设置在泵的高压侧下游。通过这种方式在每个散热构件的前面和后面，截断装置可接入到用于构件的冷却剂的引导流体的连接件中并且在每个散热构件的可能的维护或维修时本身可从冷却剂回路中脱出，使得只有相关的系统部件的冷却剂体积必须被排出。这使设备的重新起动变容易并且预防空气或气泡夹杂物进入冷却液体中的危险，这否则在重新起动时可能会导致泵的“冲击”和/或导致气穴现象。

在冷却装置的一种实施例中，至少一个散热构件位于变流器中，该散热构件优选支承在冷却体上。在电变流器的情况下，按已知的方式电能在三相二极管电桥电路中被转变为直流电。此后，使用电容器作为平整元件用以平整直流电。接着，通过在带有晶体管模块和IGBT模块的逆变器电路中频率转换使电流反变换。

在电变流器中，在二极管电桥中、在晶体管模块中和在IGBT模块中以及在逆变换元件中出现转变损失，此时产生热量。所出现的热量被排放到冷却体上。为了获得大致恒定的运行压力，优选在冷却装置中设有用于对冷却液体或液态冷却剂预加载的装置。为此使用压力储蓄器，该压力储蓄器可以构成为膜片式储蓄器、活塞式储蓄器或气体储蓄器。压力储蓄器中的液体压力通过压力阀进行调节和由此被限制。按照本发明的冷却装置按特殊的方式特别适合于用在这样的风能设备中，该风能设备的在电线杆上的运行器件和机器空间为维护人员、工具和装备或辅助器件提供少的位置。在维护这种设备的部件时，在相应部件或散热构件之前和之后的截断装置被关闭之后，常常只须排出几升的冷却液体。

附图说明

下面借助附图详细地阐述本发明。在附图中：

图1示出按本发明的冷却装置的第一实施例的示意线路图；和

图2示出按本发明的冷却装置的另一实施例的线路图。

具体实施方式

图1示出用于风力设备的电能供应装置2的冷却装置1的示意线路图，示意地包括其主要的部件。该冷却装置1用来冷却功率组件4，如变流器14的带有滤波电容器和接线电容器的电容器模块和半导体模块。该变流器14具有一带有冷却板4的壳体18，在这些冷却板上安装有带有损失的散热构件3。冷却板4被液态冷却剂6冲扫，该冷却剂优选构成为水-乙二醇混合物。在变流器14中的散热构件3的运行温度由此保持在避免半导体元件自行破坏的温度上。

冷却装置1具有从泵7到冷却器8的形式为管或软管的引导流体的连接件5。该泵7优选构成为循环泵并且被电动机20经由驱动轴21驱动。泵7此外优先针对相应大的体积流量设计。冷却装置1的运行压力应例如大约为4巴。在引导流体的连接件5中在泵7的上游、在节点10处设有与压力储蓄器16的连接件，该压力储蓄器形成用于对整个功率网络中的冷却剂6预加载和用于对连接上的冷却板4预加载的装置15。为了调节压力储蓄器的压力设有一压力阀17。

在节点10的上游设置有一个截断装置9。该截断装置9构成为旋塞阀12。该旋塞阀12可手工操纵并且优选设计为球阀。在旋塞阀12的上游设置有带有冷却板4的变流器14，由此能够实现，构件3的热量可以被输出到流过冷却板4的冷却介质上。在变流器14的壳体18的上游，引导流体的连接件5被继续引导并且具有一个第二截断装置9’。在图1中第二截断装置9’作为可手工操纵的球阀示出。在图2所示的实施例中，代替球阀设有一截止阀11，该截止阀构成为止回阀13。该止回阀13截断朝向变流器14方向的流动，但对于来自变流器14的流动是能受压力操纵地打开的。

截断装置9、9’能够实现变流器14与冷却系统其余部分的脱开。冷却剂6从变流器14的冷却板4的排出由此——如上述的那样——能够以简单的方式实现，以便特别是这样为了维护目的可以露出变流器14的结构部件。

在第二截断装置9’的上游安置有一旁路导管25的节点24，该节点能够实现冷却剂流经过冷却器8回到泵7。借以使冷却剂循环按通常方式回到泵7的冷却器8具有一被马达26驱动的冷却鼓风机并且能这样确定尺寸，使得该冷却器将冷却剂恢复冷却到适于为散热构件3提供足够的冷却剂蓄热容量的温度。

图1和2仅仅示出冷却装置的一个应用实例，特别是散热构件3连接在截断装置9、9’之间。按照相同的方式，在所述的截断装置9、9’之间可以按串联连接类型连接另外的散热构件（未示出）。

如所说明的那样，在图1的实例中，在变流器14的上游和下游的截断装置9、9’构成为截止阀，如球阀12。为了排除变流器14的损害，假如在装置运行时无意地关闭两个旋塞阀的话，此时由于变流器14内部的温度升高可能会引起过压和破裂，在图1的实例中，一限压阀28设置为与变流器14内部的流体引导部连接。如可看到的那样，在图2的实施例中，在变流器14处没有设置限压阀，因为在变流器14的下游设置的截断装置9’通过一止回阀13构成，经由该止回阀，必要时在变流器14中建立的过压经由引导流体的连接件5——包括旁路导管25——朝向泵7的抽吸侧那边被降低，该泵的压力侧也经由节点10与限压阀17连接，用以调节系统压力。

Claims (14)

1.用于电能供应装置（2）的冷却装置，包括至少一个第一散热构件（3），该第一散热构件的功率组件（4）与冷却装置（1）导热地连接，其中，引导流体的连接件（5）把液态的冷却剂（6）从泵（7）经由第一散热构件（3）引导到冷却器（8），至少在第一散热构件（3）与冷却器（8）之间和在泵（7）与第一散热构件（3）之间分别在引导流体的连接件（5）中设置有一个截断装置（9、9’），其特征在于，为了避免在至少一个待冷却的构件（3、14）中的过压，设置有至少一个限压阀（17、28），该限压阀设置成与在构件（3、14）内部的流体引导部连接，和/或该限压阀作为用于对引导流体的连接件（5）中的冷却液体（6）预加载的装置（15）的一部分通过设置在构件（3、14）下游的止回阀（13）的压力侧与构件（3、14）连接。

2.按照权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，在电能供应装置（2）的每一个散热构件（3）的上游和下游，在散热构件（3）与在该散热构件中支承在上游和下游的构件或引导流体的连接件（5）中的节点（10）之间分别设有一个截断装置（9、9’）。

3.按照权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，至少一个截断装置（9）由截止阀（11）构成。

4.按照权利要求1至3之一所述的冷却装置，其特征在于，至少一个截断装置（9）构成为可操纵的旋塞阀（12）。

5.按照权利要求1至4之一所述的冷却装置，其特征在于，至少一个截断装置（9）构成为球阀。

6.按照权利要求2至5之一所述的冷却装置，其特征在于，截止阀（11）是止回阀（13）或可去截止的止回阀，该止回阀沿着冷却液体流的流动方向观看在冷却装置（1）的运行压力时离开散热构件（3）地打开。

7.按照权利要求1至6之一所述的冷却装置，其特征在于，所有由冷却装置（1）供应的散热构件（3）设置在泵（7）的下游。

8.按照权利要求1至7之一所述的冷却装置，其特征在于，至少第一散热构件（3）是换流器或变流器（14）的构件。

9.按照权利要求1至8之一所述的冷却装置，其特征在于，冷却液体（6）是水-乙二醇混合物。

10.按照权利要求1至9之一所述的冷却装置，其特征在于，冷却装置（1）具有用于对引导流体的连接件（5）中的冷却液体（6）预加载的装置（15）。

11.按照权利要求10所述的冷却装置，其特征在于，用于对冷却液体（6）预加载的装置（15）是压力储蓄器（16）。

12.按照权利要求11所述的冷却装置，其特征在于，系统中的冷却液体压力由至少一个压力阀（17）限制。

13.按照权利要求1至12之一所述的冷却装置，其特征在于，冷却装置（1）是风能设备的一部分。

14.按照权利要求13所述的冷却装置，其特征在于，冷却装置（1）安装在风能设备的壳体模块中。

Images