DE1005172B

DE1005172B - Elektrische Einrichtung mit Kuehlung, vorzugsweise Maschine oder Stromrichter

Info

Publication number: DE1005172B
Application number: DES33140A
Authority: DE
Inventors: Julius Rapp; Dipl-Ing Richard Schnarz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-04-22
Filing date: 1953-04-22
Publication date: 1957-03-28

Description

Elektrische Einrichtung mit Kühlung, vorzugsweise Maschine oder Stromrichter Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Einrichtungen, wie z. B. Maschinen oder Stromrichter, bei denen betriebsmäßig eine bedeutende Verlustwärme auftritt, die für eine möglichst hohe elektrische Belastbarkeit der Einrichtungen wirksam abgeführt werden muß. An diesen Einrichtungen wird für diesen Zweck im allgemeinen eine künstliche Kühlung benutzt, die entweder auf an sich vorhandene oder besonders dafür geschaffene Oberflächen der Einrichtung wirkt. Vielfach werden für diesen Zweck auch besondere Kühleinsätze an den Einrichtungen benutzt.
Der Erfindung liegt für die Lösung dieser Aufgabe der Gedanke zugrunde, hierfür diejenigen Flächen der elektrischen Einrichtungen, z. B. des Stromriehterentladungsgefäße:s oder des Maschinengehäuses bzw. deren Kühlvorrichtung, die für die Wärmeabfuhr von dem Kühlmittel bespült werden, aus einem Werkstoff herzustellen, der eine bessere Wärmeleitfähigkeit besitzt als der Werkstoff, aus dem die Einrichtung bzw. der dem Innern der Einrichtung zugewandte Teil der Kühlvorrichtung besteht. Die Erfindung betrifft daher eine elektrische Einrichtung mit künstlicher Kühlung, bei welcher die gekühlten Flächen mit einem Überzug aus einem Werkstoff versehen sind, der die Wärme hesser leitet als der Werkstoff, aus dem die elektrische Einrichtung besteht.
Die Erfindung besteht darin, daß der Überzug in Form einer Plattierung von guter Querleitfähigkeit für die Abführung der anfallenden Wärme an andere Stellen der Einrichtung aufgebracht ist.
An sich sind Vorrichtungen zur Abführung der anfallenden Wärme an andere Stellen elektrischer Maschinen unter Ausnutzung der guten Querleitfähigkeit von besonders gut wärmeleitenden Werkstoffen, sogenannte Wärmebrücken, bekannt. Auch ist es bereits vorgeschlagen worden, du'rc'h aufgespritzte Beläge aus gut wärmeleitenden Stoffen die Wärmeabfuhr entsprechend zu verbessern.
Auch ist es bekannt, Metalle durch Plattieren besonders innig miteinander zu verbinden. Gegenüber allen diesen bekannten Maßnahmen ist der erfindungsgemäße Vorschlag, Überzüge aus Metallen von guter Querleitfähigkeit für die Abführung der anfallenden @Tärrne an andere Stellen der elektrischen Einrichtungen durch Plattieren herzustellen, durchaus neuartig.
Erfindungsgemäß werden die entsprechenden Wände der elektrischen Einrichtung mit einer Plattierung versehen, die auf den Grundwerkstoff galvanisch aufgebracht oder in schweißwarmem Zustand aufgewalzt sein kann. Der Grundwerkstoff kann z. B. aus Eisen lreste'hen, die Plattierung aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Werkstoff mit besserer Wärmeleitfähigkeit. Die Plattierung kann entweder überall an den entsprechenden Flächen der Einrichtung, z. B. des Gefäßes, benutzt sein oder mindestens an denjenigen Stellen des Gefäßes, an denen ein besonders starker Wärmeanfall betriebsmäßig stattfindet. Wird auch an den diesen Stellen benachbarten Flächenteilen eine solche Plattierung benutzt; so entsteht eine günstigere Verteilung des Wärmeanfalls über eine größere Fläche für die Wärmeabfuhr. Es kann in diesem Sinne zweckmäßig sein, die Plattierung für eine solche gute Wärmeverteilung und -ableitung an verschiedenen Stellen der Anordnung verschieden zu bemessen. Es kann die Plattierung an Stellen eines. Gefäßes mit starkem Wärmeanfall stärke- bemessen sein als an den anderen Stellen oder auch menTschichtig ausgeführt sein. Es kann sich so z. B. bei einem elektrischen Entladungsgefäß empfehlen, am Gefäßboden bzw. an der Kathodenschale eine stärkere Plattierung mit besser wärmeleitendem Werkstoff vorzusehen als an der übrigen Wandfläche des Gefäßes.
Die Planierung kann zugleich auch als Wärmeleitbrücke benutzt werden und in diesem Sinne einen Zwischenkörper bilden zwischen dem Gefäß bzw. der Kühlmittelführung und besonderen zusätzlichen Kühlkörpern, welche an dieser Planierung befestigt werden. Diese Kühlkörper können aus einfachen ebenen Flossen oder auch aus Flossen, denen durch besondere Formgebung ein vergrößertes Widerstandsmoment gegeben worden ist, z. B. durch wellige Gestaltung, bestehen. Die Kühlkörper können in diesem Sinne auch röhrenförmig ausgebildet sein. Die Kühlkörper können für ein wirksames Zusammenarbeiten mit dem Kühlmittelstrom für dessen gute Leitung und gegebenenfalls intensive Wirbelung unter strömungstechnischen Gesichtspunkten gestaltet sein. Die mechanische Verbindung zwischen den ein- bzw. angesetzten Kühlkörpern und der Plattierung kann auf einfache Weise durch Lötun:g oder z. B. auch durch eine Stumpfschweißung elektrischer oder autogener Art mit gutem wärmeleitendem Effekt hergestellt werden. Da, wie erwähnt, die wärmemäßige Belastung des Gefäßes an allen Stellen seiner Wände nicht gleichmäßig ist, kann es sich empfehlen, die Zahl oder/und die Gestaltung der Kühlkörper an den Stellen verschiedener Wärmebelastung des Gefäßes auch entsprechend verschiedenartig zu wählen, damit auf diese Weise den anfallenden Wärmemengen bzw. der ausübenden Kühlung Rechnung getragen ist.
Die Erfindung ist anwendbar z. B. bei Stromrichtern an vom Gefäßinnern abgewandten Flächen, den das Gefäßinnere begrenzenden Wänden des Gefäßes oder der an dem Gefäß benutzten Einsätze für die Kühlmittelführung, die z. B. auch durch in das Gefäßinnere hineingeführte Rohre oder Kühlschlangen gebildet werden können.
Das Kühlmittel kann durch strömende Luft. durch ein gasförmiges oder ein flüssiges Mittel je nach den zu beherrschenden Betriebsverhältnissen gebildet werden.
Die Plattierung ist jeweils vorgesehen an der dem Kühlmittel zugewandten Fläche der Kühlmi@ttelfüh:rung bzw. der zu kühlenden Wände. Ein kühlmittelführendes und zu kühlendes Rohr besitzt also erfindun2-sgemäß an seiner inneren Mantelfläche die, Plattierung aus besser wärmeleitendem Werkstoff.
Im Zuge der Kühlmittelführung kann es sieh auch ergeben, daß die Wärmeabfuhr verschieden intensiv sein soll. Das kann erfindungsgemäß erreicht -,verden durch Wahl verschiedenartiger Plattierun.g, d. h. z. B. verschiedener Stärke, verschiedener Schichtenzahl oder von Werkstoffen verschiedener Wärmeleitfähigkeit, einer verschiedenen Anzahl von zusätzlichen Kühlkörpern oder von Kühlkörpern verschiedener Formgebung.
Einige Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in zwei einander entsprechenden Rissen einen Teil der Wand eines elektrischen Entladungsgefäßes. Der Körper der eigentlichen Gefäßwand ist mit 1 bezeichnet. Er besteht beispielsweise aus: Eisen und ist miteiner Plattierung 2 aus wesentlich besser wärmeleitendem Material, z. B. Kupfer, versehen. Stumpf mit dieser Plattierung 2 sind als Kühlkörper Röhren 3 verschweißt, z. B. durch elektrische Schweißung. Durch die Pfeile ist der Strömungsweg der Kühlluft zwischen der Plattieru:ng 2 und dem Leitkörper 4 angedeutet. In Fig. 3 ist eine Anordnung gezeigt, wonach auf die Wand 5 mit der Plattierung 6 außen wellenförmige, zusätzliche Kühlkörper 7 aufgesetzt sind.
In den Fig. 4 und 5 ist in zwei einander entsprechenden Rissen eine Ausführungsform gezeigt für hesonders aufgesetzte Kühlkörper, die durch zwei Bleche 8 und 9 gebildet werden. Diese sind aneinanderliegend gegebenenfalls durch Niete 10 miteinander verbunden und mit der Plattierung 11 der Gefäßwand 12 verschweißt oder verlötet. Auf ihrer frei ausladenden Länge sind die Bleche mit Schlitzen 8a und 9a versehen. Durch diese Ausbildung ist es möglich, die entstehenden einzelnen Fahnen seitlich abzubiegen, und zwar gegebenenfalls mit einer verschiedenen Neigung. Es läßt sich auf diese Weise eine stärkere Wirbelung in dem vorbeistreichenden Kühlmittel-, z. B. Kühlluftstrom, erreichen, wodurch die Wärmeübergangsziffer erhöht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrische Einrichtung mit Kühlung, vorzugsweise Maschine oder Stromrichter, bei welcher die von einem künstlichen Kühlmittel bespülten Flächen mit einem Überzug aus einem `Werkstoff besserer Wärmeleitfähigkeit versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in Form einer Planierung von guter Querleitfähigkeit für die Abführung der anfallenden Wärme an andere Stellen der Einrichtung aufgebracht ist.
2. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierung an den Stellen größerer Wärmebelastung aus besser leitendem Werkstoff stärker oder mehrschichtig hergestellt ist.
3. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Plattierung besondere zusätzliche Kühlkörper angesetzt sind.
4. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Kühlkörper durch Stumpfschweißung oder Weich- bzw. Hartlötung mit der Plattierung gut wärmeleitend verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 407 785, 433 209, 539 109, 647 316, 702 901, 740 375, 869 241; schweizerische Patentschrift Nr. 234 650; deutsche Patentanmeldungen S 5065 VIIIc/21g (Patent Nr. 895 633) und S 3824 VIII d/21 d 1 (Patent Nr. 877 035).