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Trockengleichrichteranordnung mit künstlicher Kühlung Die Erfindung
bezieht sich auf eine solche Trocken gleichrichteranordnung mit künstlicher Kühlung,
bei welcher die Gleichrichterplattensäulen in Verbindungskanälen zwischen einem
Kühlluftkanal und der äußeren Luft angeordnet sind und der Kühlluftstrom durch die
Zwischenräume zwischen den Trockengleichrichterplatten hindurchgeführt wird.
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Eine solche Trockengleichrichteranordnung ist z. B. finit einem vertikal
angeordneten Kühlluftkanal vorgeschlagen worden, in welchem in einem ersten Kanalteil
von größerem Querschnitt mittels eines Schraubenlüfters ein Druckluftstrom erzeugt
und durch einen in der Strömungsrichtung der Kühlluft verjüngten Kanalteil in einen
Kühlkanal von geringerem Querschnitt gedrückt wird. An diesen Druckrohrkanalteil
schließen sich dabei in gegenüberliegenden Seiten senkrecht zu seiner Längsachse
sich erstrekkende und an der gleichen Seite in Richtung seiner Längsachse übereinanderliegende
Kammern an. Jede der Kammern steht über eine Durchlaßöffnung bestimmter Breite für
den Kühlluftstrom in ihrer mit dem Druckrohr gemeinsamen Wand mit dessen Innenraum
in Verbindung, mundet an ihrem Ende bzw. mit ihrer gegenüberliegenden Begrenzungsfläche
in der Außenluft und enthält je eine Gleichrichtersäule aus runden Platten, welche
mit ihren Plattenflächen parallel zur Strömungsrichtung der die einzelne Kammer
aus dem Druckrohr heraus durchströmenden Kühlluft liegt. Die Durchlaßöffnungen in
der den einzelnen Kammern und dem Druckrohr gemeinsamen Wand haben dabei nur einen
Querschnitt, der wesentlich kleiner ist als der Flächeninhalt der genannten Wand.
Außerdem ist der Querschnitt der verschiedenen in der Strömungsrichtung in der Wand
des Druckrohres für die verschiedenen einzelnen Kammern vorgesehenen Durchgangsöffnungen
in der Weise verschieden groß bemessen, daß ihr lichter Querschnitt desto kleiner
bemessen ist, je näher die durch sie gespeiste Kammer dem Ort der Drucklufterzeugung
liegt. Hierdurch soll trotz des im Innern des Druckrohres durch den Reibungsverlust
auftretenden Druckabfalls erreicht werden, daß die oberen, also später als andere
vom Kühlluftstrom erreichten Trockengleichrichtersäulen gerade so stark gekühlt
werden wie die vom Kühlluftstrom früher erreichten. Hierdurch findet also bewußt
eine Behinderung des Kühlluftstromeintritts an manchen Kammern statt. Die Gleichrichterplatten
sind bei der bekannten Anordnung außerdem mit Abstand von den parallel zur Strömungsrichtung
des Kühlluftstromes liegenden Kammerwänden angeordnet. Außerdem ergeben sich bei
dieser bekannten Anordnung in den zwischen benachbarten Gleichrichterplatten gebildeten
Zwischenräumen Strömungskanäle von in ihren Querschnittseinheiten wegen der benutzten
Kreisflächenform der Gleichrichterplatten sehr verschiedenen Strömungswiderständen.
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Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen Gleichrichtersäulen im
Luftschacht einer Kühleinrichtung angeordnet sind, z. B. aus der deutschen Patentschrift
692 300. Solche Anordnungen haben den Nachteil, daß ein großer Teil der Kühlluft
an den Seiten der Gleichrichtersäule ungenutzt und ohne Widerstand zu finden vorbeistreicht
und ungenutzt durch den Kanal strömt. Außerdem ergibt sich eine schlechte Luftverteilung
bei der durch den Kanal strömenden Luft, so daß die Kühlung der Gleichrichtersäule
ungleichmäßig ist.
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Ferner sind Ausführungen bekannt, z. B. aus der österreichischen Patentschrift
178 973, bei welcher die Gleichrichtersäulen am Boden des Luftschachtes, und zwar
quer zur Luftschachtachse angeordnet sind. Diese Gleichrichter haben den Nachteil,
daß, wenn eine gleichmäßige Durchströmung der Gleichrichtersäulen zwischen den Spalten
der einzelnen Gleichrichterplatten angestrebt wird, die Entfernung zwischen Lüfter
und Plattensatz der Gleichrichtersäule ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten darf,
welches mindestens dem anderthalbfachen Lüfterdurchmesser entspricht, weil sonst
der Luftstrom im Bereich der Gleichrichtersäule an den einzelnen Stellen der Gleichrichtersäule
ungleichmäßige Geschwindigkeiten aufweist, was zu ungleichmäßiger Kühlung und den
damit verbundenen an sich bekannten Nachteilen solcher Anordnung führt.
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Es ist weiterhin eine Trockengleichrichteranordnung vorgeschlagen
worden, bei welcher Gleichrichtertabletten von quadratischer Form, vieleckiger Form
oder
Kreisflächenform übereinander angeordnet sind und mit in der Mitte ihrer Flächen
bzw. zentral liegenden Aussparungen hergestellt sind, durch welche sie einen Saugluftkanal
bilden, der mit der Außenluft auf der Saugseite über die zwischen benachbarten Gleichrichterplatten
gebildeten Kanäle in Verbindung steht. Bei einer solchen Anordnung mit Gleichrichterplatten
von Kreisflächenform hat der Luftstrom an den Stellen von z. B. größerem Durchmesser
der Scheiben eine geringere Geschwindigkeit als an den Stellen kleineren Durchmessers.
Es ist nun erwünscht, daß alle Gleichrichtertabletten an allen ihren Flächenteilen
möglichst der gleichen Kühlwirkung ausgesetzt sind, da die heißeste Stelle einer
Gleichrichterplatte die obere strommäßige Belastbarkeit des Gleichrichters bestimmt.
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Eine solche Abstimmung des Kühlluftstromes und der Kühlwirkung sind
aber bei einer solchen Anordnung relativ schwierig zu beherrschen. Selbst wenn man
versuchen würde, eine Vergleichmäßigung der Kühlwirkung bei solchen Kreisringscheiben
dadurch zu erreichen, daß bestimmte Werte für die Ringbreite des einzelnen Gleichrichterelementes
benutzt werden, so bedeutet das eine notwendige besondere Anpassung der Raumform
des Gleichrichterelementes für diesen angestrebten Zweck. Dabei müssen relativ große
Flächenteile des Rohstoffes aufgewandt werden, um die entsprechende Plattenform
zu erreichen, von der ein großer Teil des Gesamtquerschnittes für die einzelne Gleichrichtersäule
gar nicht unmittelbar nutzbringend verwendet werden kann.
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Es ist weiterhin eine Gleichrichteranordnung bekanntgeworden, bei
der ebenfalls ein Saugluftstrom durch Trockengleichrichterplatten hindurchgeführt
wird, wobei die einzelnen Gleichrichtersäulen mit den distanzierten kreisförmigen
Gleichrichterscheiben parallel zur Längsachse eines Schachtes von rechteckigem Querschnitt
in den Ecken der entstehenden Quaderform angeordnet sind, und Seitenflächenteile
der Quaderform, die zwischen den Außenumfängen von je zwei der Gleichrichtersäulen
liegen, den Durch-Saugquerschnitt durch die Gleichrichtersäulen bestimmen. Bei einer
solchen Anordnung bilden die kreisflächenförmigen Gleichrichterscheiben miteinander
jedoch in Richtung des Saugluftstromes wieder Wege verschiedenen Strömungswiderstandes
über ihre gesamte Flächenausdehnung, so daß also keine gleichmäßig verteilte Durchströmung,
Bespülung und Kühlung der Gleichrichtersäulen zwischen je zwei Platten stattfindet.
Es werden vielmehr bevorzugt von dem Kühlluftstrom die Stellen entlang den kürzeren
Sehnen der Kreisflächenform der Gleichrichterscheiben bestrichen. Gerade diejenigen
Stellen der Gleichrichterscheiben, die an diesen zentraler liegen, befinden sich
im Zuge der Wege größeren Strömungswiderstandes für den Luftstrom, so daß sie schlechter
gekühlt werden und damit für die Belastbarkeit der gesamten Gleichrichtersäulen
bestimmend sind.
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Eine Anordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich gegenüber den bekannten
Trockengleichrichteranordnungen mit künstlicher Kühlung und in Verbindungskanälen
zwischen einem Kühlluftkanal und der Außenluft angeordneten Gleichrichtersäulen,
bei welcher der Kühlluftstrom durch die Zwischenräume zwischen den Trockengleichrichterplatten
hindurchgeführt wird, dadurch aus, daß die Gleichrichtersäulen aus Platten von rechteckigem
Querschnitt aufgebaut sind, diese Säulen mit einer von zwei gegenüberliegenden Seitenflächen
an die Außenluft und mit der anderen an den Innenraum des Kühlluftschachtes grenzen
und an zwei anderen gegenüberliegenden Seitenflächen durch Wände abgedeckt sind,
welche zugleich integrierende Bestandteile der Mantelfläche des bzw. der Verbindungskanäle
sind. Die Gleichrichtersäulen können dabei mit ihren Längsachsen entweder parallel
zu der Längsachse des von ihnen umschlossenen Kühlluftkanals liegen oder dieser
gegenüber in Richtung des Luftstromes divergieren, wenn der Luftstrom ein Saugluftstrom
ist, bzw. in der Richtung des Luftstromes konvergieren, wenn der Luftstrom in dem
Kühlluftkanal ein Druckluftstrom ist. Im Falle der parallelen Lage hat der Kühlluftschacht
Prismenform, während er im zweiten Falle die Form eines Pyramidenstumpfes besitzt.
In jedem Falle ist die Anordnung derart, daß die Gleichrichtersäulen von rechteckigem
Querschnitt bzw. Quaderform, an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen parallel zur
Richtung des Kühlluftstromes durch Bleche abgedeckt, mit den Kanälen zwischen den
Gleichrichterplatten einen Kühlluftschacht mit an allen Stellen praktisch gleichem
Strömungswiderstand bilden, der außen an die umgebende Luft grenzt und innen z.
B. an den Saugluftschacht. Im einfachsten Fall kann ein Kühlluftschacht nach der
Erfindung Quaderform besitzen. In dieser Quaderform sind die beiden Gleichrichtersäulen
mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet, so daß ihre Achsrichtungen parallel
liegen und eine Fläche jeder Gleichrichtersäule mit einer Außenfläche der Quaderform
zusammenfällt. Die beiden anderen Wände des Quaders werden durch Abdeckbleche gebildet,
welche sich jeweils gegen zwei Außenflächen zweier Gleichrichtersäulen legen, die
in der gleichen Ebene liegen. Diese Bleche können entweder mit den Außenkanten der
Gleichrichtersäulen abschließen oder über diese hinausragen, so daß auch außerhalb
des Quaders eine Kühlluftführung entsteht. Diese Führungen können eventuell mit
solchen besonderen Abrundungen an ihrem äußeren Rande versehen sein, daß sich düsenartige
Eintrittsteile ergeben. Bei allen beschriebenen Anordnungen ist die Grundfläche
der Raumform durch ein besonderes Blech abgedeckt, während durch die andere Grundfläche
hindurch die Kühlluft z. B. abgesaugt wird. Diese andere Grundfläche kann durch
ein Blech gebildet sein, das lediglich eine Öffnung, z. B. zur Absaugung des Luftstromes,
enthält und einen entsprechenden Luftführungsabschluß aufweist. Gegebenenfalls kann
unmittelbar in dieser Öffnung der Lüfter für die Erzeugung des Kühlluftstromes angeordnet
sein. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche quaderförmige
Ausführung beschränkt, sondern bei einem beliebigen polygonalen Querschnitt des
Luftführungskanals anwendbar. Bei allen diesen Anordnungen muß dann an zwei gegenüberliegenden
Flächen jeder Gleichrichtersäule durch entsprechende Abdeckung für die Bildung eines
entsprechenden Schachtes gesorgt werden, in welchem die einzelnen Zwischenräume
zwischen den Gleichrichterplatten Durchströmöffnungen für den Luftstrom bilden.
Diese Bleche liegen also jeweils senkrecht zu den Palygonseiten des Querschnittes,
in denen die einzelnen Gleichrichtersäulen angeordnet sind. Bei einer solchen Anordnung,
bei denen die Gleichrichtersäulen mit ihren Achsen parallel zur Längsachse des Luftführungskanals
liegen, müssen die zwischen den Gleichrichterplatten eintretenden Teilluftströme
verhältnismäßig scharf umgelenkt werden in die eigentliche Richtung, z. B. des Saugluftstromes.
Hierdurch entstehen zusätzliche Strömungswiderstände im Sinne einer Verringerung
des
für die Luftführung wirksamen Kanalquerschnittes durch die senkrecht aus den Zwischenräumen
in den Säulen zwischen den Gleichrichterplatten eintretenden Luftströmungen. Außerdem
muß im Kühlluftkanal durch die Teilluftströme eine zunehmend größer werdende Luftmenge
gefördert werden, wodurch die Luftgeschwindigkeit eine zunehmend größere wird und
die Geschwindigkeit z. B. im Saugluftkanal ungleichmäßig ist über dessen Länge,
und zwar mit zunehmender Entfernung vom Lüfter immer kleiner wird. Diese Nachteile
werden durch solche Anordnungen vermieden, bei denen die Achsen der Gleichrichtersäulen
im Falle der Anwendung eines Saugluftstromes einen Winkel- bilden mit der Achse
des Saugluftstromes bzw. des Saugluftschachtes, der in Richtung des Saugluftstromes
offen ist. Hierdurch treten die Teilluftströme durch die Säulenspalte erstens unter
einem relativ flachen Winkel zur Achse des Saugluftstromes ein. Zweitens wird der
Querschnitt für die Führung des Saugluftstromes im Luftführungskanal zum Lüfter
hin laufend vergrößert, so daß die in Richtung zum Lüfter hin zunehmende Luftmenge
mit gleichbleibender Geschwindigkeit gefördert wird und sich parallele Wege für
die einzelnen Teilluftströme, welche z. B. bei Anwendung einer Saugluftströmung
die Gleichrichtersäulen verlassen. Die Teilluftströme fügen sich zwanglos in den
Saugluftstrom ein. Hierdurch wird es möglich, auch bei Säulen größerer Tiefe die
Luftgeschwindigkeit in den vom Lüfter entfernteren Spalten noch gleichmäßiger und
wirksamer zu gestalten. Die einfachste Ausführung einer solchen Anordnung ergibt
sich wieder analog dem bereits geschilderten Ausführungsbeispiel mit der Quaderform,
wobei von der Quaderform insofern abgegangen ist, als zwei gegenüberliegende Begrenzungsflächen
einen Winkel miteinander bilden. Statt dessen kann auch Pyramidenform gewählt werden,
wobei die Gleichrichtersäulen in den Seitenflächen der Pyramiden untergebracht sind.
Es müssen dann entsprechende Zwischenwände benutzt werden, die einmal die übrigen
Flächenteile der Pyramidenseitenflächen abdecken, die nicht durch die Form der Gleichrichtersäulen
ausgefüllt werden, und andererseits gleichzeitig senkrecht zur Seitenfläche der
Pyramiden entsprechende Wände bilden, die die einzelne Gleichrichtersäule an gegenüberliegenden
Flächenbereichen zur Bildung des Schachtes abdecken, in welchem die Zwischenräume
den Gleichrichterplatten die Durchströmquerschnitte z. B. für den Saugluftstrom
bilden, der von außen durch die Gleichrichtersäulen hindurch dem Saugluftschacht
zustrebt.
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Einige Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung zeigt
die Zeichnung.
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In der Ausführungsform nach den beiden einander entsprechenden Rissen
der Fig. 1 und 2 bezeichnen 1 und 2 zwei Gleichrichtersäulen. Diese sind zwischen
zwei Seitenwänden 3 und 4 angeordnet, welche sich an die Gleichrichtersäulen an
zwei gegenüberliegende Flächen anlegen, so daß in dem Raum, der durch die Gleichrichtersäulen
eingenommen wird, ein Schachtsystem gebildet wird aus den Zwischenräumen, die zwischen
den einzelnen Platten der Gleichrichtersäule entstehen für die Hindurchführung des
Kühlluftstromes. Die Anordnung ist unten durch eine besondere Platte 5 abgedeckt,
und oben weist die Anordnung in einem weiteren Abdeckblech 6 die Austrittsöffnung
7 z. B. für den Saugluftstrom auf. An der Anordnung werden außerhalb der Gleichrichtersäulen
zwei Ansaugschächte 8 und 9 für den Saugluftstrom vor seinem Eintritt in die Gleichrichtersäulen
gebildet. Um die Strömung dabei zu vergleichmäßigen, sind die äußeren Kanten 8a
bzw. 9a dieser Luftschächte vorzugsweise durch entsprechende Abrundungen düsenartig
gestaltet. In dem Raum zwischen den Gleichrichtersäulen 1 und 2 in der Quaderform
entsteht der Luftführungskanal, aus welchem durch den Lüfter der Kühlluftstrom abgesaugt
wird. Der Weg des Luftstromes ist durch die eingetragenen Pfeile veranschaulicht.
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In dem Ausführungsbeispiel nach den einander entsprechenden Rissen
der Fig. 3 und 4 ist eine Abwandlung der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 gezeigt,
wobei die Achsen der Gleichrichtersäulen nicht mehr parallel zur Richtung des Saugluftstromes
liegen, sondern in der Saugrichtung gegenüber dieser Achsrichtung auseinanderlaufen.
Die Richtung des Saugluftstromes ist durch Pfeile angedeutet. 10 und 11 bezeichnen
die Gleichrichtersäulen, deren Längsachsen 10 a bzw. 11 a, wie zu
erkennen ist, miteinander den Winkel a bilden und mit der Richtung des Saugluftstromes
den
Winkel Wie aus den eingetragenen Pfeilen für den Luftstrom, der die Zwischenräume
zwischen den Trockengleichrichterplatten passiert, zu erkennen ist, ist der Weg
für diese Saugluftströme innerhalb des von den Trockengleichrichtersäulen und den
Seitenwänden 12 und 13 begrenzten Raumes nunmehr wesentlich günstiger hinsichtlich
einer gleichmäßigen Verteilung dieses Saugluftstromes.
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In den Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wobei
statt eines rechteckigen Querschnittes ein anderer polygonaler Querschnitt, und
zwar in diesem Falle in Form eines Sechseckes benutzt ist. Die zu kühlenden Gleichrichtersäulen
14,15 und 16 sind an der Stelle je einer Mantelfläche des sechsseitigen Prismas
angeordnet. Die verbleibenden Polygonseiten des Querschnittes werden gebildet durch
entsprechende Zwischenwände zwischen den Gleichrichtersäulen, die mit 17, 18 und
19 bezeichnet sind und außer demjenigen Teil, der sich zwischen den Gleichrichtersäulen
erstreckt, gegebenenfalls unmittelbar diejenigen Wandteile aufweisen, die sich seitlich
an die Gleichrichtersäulen anlegen und mit 17a und 17b, 18a und 18b, 19a und 19b
bezeichnet sind. Der von dem Polygon umschlossene Querschnitt bzw. das entsprechende
Prisma bilden wieder z. B. den Saugluftkanal, durch welchen der Kühlluftstrom hindurchgesaugt
wird. Eine sinngemäße Anordnung kann auch verwirklicht werden, wie bereits angedeutet,
indem die Gleichrichtersäulen in geneigter Achslage gegenüber dem Kühlluftstrom
angeordnet sind, wobei dann sinngemäß die Gleichrichtersäulen, wie bereits früher
hervorgehoben, in den Seitenflächen eines Pyramidenstumpfes liegen.
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Wenn die Teile zur Bildung des Luftführungsschachtes in den Ausführungsbeispielen
aus metallischen Wänden gebildet werden, so ist es naturgemäß erforderlich, daß
die einzelnen Gleichrichtersäulen entsprechend elektrisch isoliert werden gegen
diese Wände. Der Einfachheit halber ist das in den Ausführungsbeispielen nicht besonders
eingehend angedeutet worden. Diese Vereinfachung ist deswegen erfolgt, weil naturgemäß
die entsprechenden Wandteile für die Bildung des Luftführungsschachtes ebensogut
unmittelbar aus einem isolierenden Material hergestellt werden können, wie z. B.
aus Kunstharzstoffen oder ähnlichen geeigneten Isolierstoffen, wie z. B. Hartpapier.
Im Falle einer Ausführung mit metallischen Blechen kann die Isolation durch Zwischenlagen
von Hartpapier od. dgl. erfolgen.
Bei den bisher beschriebenen Anordnungen
wird im Falle eines Saugluftstromes dieser vom Lüfter ins Freie ausgeblasen bzw.
bei Anwendung eines Druckluftstromes dieser vom Lüfter aus dem Freien angesaugt.
Die Ausführung kann jedoch auch derart gewählt werden, daß der erzeugte Luftstrom
in doppelter Hinsicht ausgenutzt wird, und zwar sowohl als Druckluftstrom wie als
Saugluftstrom. Die Anordnung wird also dann derart getroffen, daß der vom Lüfter
geförderte Luftstrom als Saugluftstrom durch einen Gleichrichtersäulensatz nach
einer der beschriebenen Anordnungen angesaugt wird und durch einen weiteren Gleichrichtersäulensatz
als Druckluftstrom ausgeblasen wird. Hierbei kann auch für die Druckluftseite und
die Saugluftseite je eine verschiedene Ausführung in der Anordnung der Gleichrichtersäulen
gewählt werden, d. h., es kann z. B. auf der einen Seite ein Gleichrichtersäulensatz
mit parallel liegenden Längsachsen und auf der anderen Seite ein Gleichrichtersäulensatz
mit gegeneinander geneigten Längsachsen benutzt werden. Ferner kann bei einer Säulenanordnung
gleicher oder verschiedener Art auf beiden Seiten des Lüfters außerdem die Länge
der Gleichrichtersäulen verschieden groß, und zwar auf der Druckseite kleiner gewählt
werden. Auf diese Weise wird der weitere Vorteil erreicht. daß durch den Säulensatz
auf der Druckseite des Lüfters, durch den also bereits vorgewärmte Luft hindurchströmt,
die Kühlluft mit größerer Geschwindigkeit hindurchgeschickt wird und auf diese Weise
die Säulen auf der Druckluftseite auf die gleiche Temperatur gekühlt werden wie
diejenigen auf der Saugseite.