DE1062822B - Trockengleichrichtereinheit fuer Trockengleichrichter hoher Belastbarkeit - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Trockengleichrichtereinheit für Trockengleichrichter hoher Belastbarkeit, deren in Gehäuse eingeschlossene Trockengleichrichter am Gehäuseboden einen Wärmeableitkörper tragen und in öffnungen einer Tragplatte derart angebracht sind, daß die Gehäuse sich auf der einen Seite der Tragplatte und die Wärmeableitkörper in einem Kühlkanal auf der anderen Seite der Tragplatte befinden. Eine Vereinigung von mehreren Trockengleichrichtern in einer Baueinheit wird für solche Anwendungen von Trockengleichrichtern benötigt, deren Anforderungen mit einem Trockengleichrichterelement nicht genügt werden kann. BeispielsweisewirdeineReihenschaltung von Trockengleichrichtern vorgenommen, um' eine Größe der Sperrspannung der Trockengleichrichteranordnung zu erreichen, die ein Mehrfaches der Sperrspannung eines Einzelelementes beträgt. Entsprechend wird eine Parallelschaltung von Trockengleichrichtern vorgesehen, um ein Vielfaches der zulässigen Flußströme eines einzelnen Trockengleichrichters zu erzielen.

Trockengleichrichter bestehen, insbesondere bei Verwendung von Germanium oder Silizium oder halbleitenden Verbindungen, aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente, aus feuchtigkeitsempfindlichen Halbleitersystemen und benötigen daher zum Schutz eine dichte Umhüllung. Außerdem können insbesondere derartige elektrisch unsymmetrisch leitende Halbleitersysteme große Flußströme ohne eine Beschädigung führen, sofern für eine ausreichende Kühlung der in Gehäusen untergebrachten Trockengleichrichter gesorgt werden kann.

Bei einer bekannten Trockengleichrichtereinheit sind die Trockengleichrichter einzeln in Gehäusen eingeschlossen und die Trockengleichrichtergehäuse in öffnungen der Deckelplatte eines Kühlmittelbehälters eingesetzt. An den Trockengleichrichtergehäusen ist j eweils ein Wärmeableitkörper durch Lötung fest angebracht, der in das Kühlmittel eintaucht. Die Lötverbindung befindet sich bei dieser Anordnung auf der Kühlmittelseite der Deckelplatte des Kühlmittelbehälters.

Eine andere bekannte Trockengleichrichtereinheit enthält Trockengleichrichter, die durch Gehäuse gegen außen abgeschlossen sind und deren Gehäuse eine überstehende Bodenplatte aufweisen. Diese Bodenplatten sind auf der dem Trockengleichrichter abgewandten Seite als Wärmeableitkörper ausgebildet. Das Trockengleichrichtergehäuse wird so in eine öffnung einer Seitenwand eines Kühlkanals angebracht, daß der Wärmeableitkörper durch die öffnung in den Kühlkanal hineinragt. Zur Befestigung des Trockengleichrichtergehäuses an dem Kühlkanal ist eine Verschraubung der überstehenden Bödenplatte mit der Seitenwand des Kühlkanals vorgesehen.

Trockengleichrichtereinheit
für Trockengleichrichter hoher
Belastbarkeit

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H._r Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr. phil. Enno Arends, Belecke/Mölme,
ist als Erfinder genannt worden

BeidebekanntenTrockengleichrichtereinheitenweisen besonders den Nachteil auf, daß "ein Austauschen von einem Trockengleichrichter ohne Unterbrechung des Betriebes der übrigen Trockengleichrichter nicht möglich ist. Bei beiden Anordnungen wird nach dem Entfernen eines Trockengleichrichters eine öffnung in dem Kühlkanal freigegeben, durch welche nun das Kühlmittel austreten kann. Ein solches Leck des Kühlkanals hat aber einen Ausfall der Kühlung der übrigen Trockengleichrichter zur Folge.
Weiterhin ist eine Troekengleichrichtereinheit bekannt, bei welcher die Trockengleichrichtergehäuse an der metallischen Deckelplatte eines Kühlmittelbehälters durch die Verbindung von Trockengleichrichtergehäuse und einem Wärmeableitkörper befestigt sind, Diese Anbringung erfolgt durch Verschraubung des einen Gewindebolzen aufweisenden Gehäusebodens mit dem als Schraubmutter ausgebildeten Wärmeableitkörper. Der Gewindebolzen ragt durch eine Bohrung in der Deckelplatte hindurch und wird auf der Kühlmittelseite in den Wärmeableitkörper eingeschraubt. Hierbei wird die Deckelplatte zwischen dem als Schraubkopf wirkenden Trockengleichrichtergehäuse und dem als Schraubmutter dienenden Wärmeableitkörper eingeklemmt.

Auch bei dieser Trockengleichrichtereinheit ist das Austauschen von einem Trockengleichrichter nur bei einer Unterbrechung des Betriebes der übrigen Trockengleichrichter möglich. So kann beispielsweise beim Anbringen eines Austausch-Trockengleich¹ richters die Verschraubung von Trockengleichrichtergehäuse und Wärrheableitkörper nicht bewerkstelligt werden, ohne die Deckelplatte von dem Kühlmittelbehälter zu lösen und damit die Kühlung der übrigen

Trockengleichrichter zu unterbrechen.

909 580/317

Bei der vorliegenden Trockengleichrichtereinheit für Trockengleichrichter hoher Belastbarkeit, deren in Gehäuse eingeschlossene Trockengleichrichter am Gehäuseboden einen Wärmeableitkörper tragen und in öffnungen einer Tragplatte derart angebracht sind, daß die Gehäuse sich auf der einen Seite der Tragplatte und die Wärmeableitkörper in einem Kühlkanal auf der anderen Seite der Tragplatte befinden, besteht die Erfindung darin, daß die Wärmeableitkörper ohne Mitwirkung der Trockengleichrichtergehäuse an der Tragplatte befestigt sind und daß die Trockengleichrichter mit den Wärmeableitkörpern durch Verschraubung verbunden sind.

Die vorliegende Trockengleichrichtereinheit ermöglicht die Anwendung einer günstigen, für alle Trockengleichrichter gemeinsamen Kühlung ohne die Nachteile der bekannten Trockengleichrichtereinheiten, und sie gestattet eine besonders einfache Montage sowie ein rasches etwaiges Austauschen der Trockengleichrichter, ohne dabei den Betrieb der übrigen Trockengleichrichter der Trockengleichrichtereinheit unterbrechen zu müssen.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung werden Trockengleichrichtergehäuse vorgesehen, welche becher-, topf- oder tellerförmige Gestalt aufweisen. Die mit dem Trockengleichrichtergehäuse in Verbindung stehenden metallischen Wärmeableitkörper haben die Form von Blöcken und sind von der dem Trockengleichrichtergehäuseboden abgewandten Seite her lamelliert. Die Lamellen sind vorzugsweise parallel zur Strömungsrichtung des den Kühlkanal durchströmenden Kühlungsmittels angeordnet. Sie können aus flachen, parallelen, insbesondere gleich großen Scheiben bestehen, welche von einem gemeinsamen Fußteil des Wärmeableitkörpers ausgehen; insbesondere können sie durch Einschnitte von der dem Trockengleichrichter abgewandten Seite des Wärmeableitkörpers hergestellt sein. Besonders geeignet sind auch Lamellen aus waben- oder wellenförmig zusammengeführten Scheiben, welche von einem gemeinsamen Fußteil des Wärmeableitkörpers ausgehen; insbesondere können die Lamellen durch waben- oder wellenförmige Durchbrechungen in dem Wärmeableitkörper erzeugt sein.

Die Anbringung der Trockengleichrichter an der Tragplatte erfolgt durch eine Befestigung der Wärmeableitkörper an der Tragplatte. Der Gehäuseboden besitzt eine zylindrische oder kegelstumpfförmige Verstärkung, und der Wärmeableitkörper hat einen zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Ansatz, dessen dem Trockengleichrichter zugewandte Grundfläche mindestens angenähert mit der dem Trockengleichrichter abgewandten Grundfläche der Verstärkung des Gehäusebodens übereinstimmt. Der Wärmeableitkörper ist mit dem Gehäuseboden durch eine Verschraubung verbunden. Vorzugsweise wird eine Schraubverbindung vorgesehen, bei welcher je eine zentrale Gewindebohrung des Gehäusebodens und des Wärmeableitkörpers, insbesondere dessen den Gehäuseboden berührenden Ansatzes, einen gemeinsamen Gewindebolzen aufnehmen.

Durch das metallische Trockengleichrichtergehäuse ist auf dessen dem Wärmeableitkörper abgewandten Seite eine elektrische Zuleitung zu der einen Elektrode des Trockengleichrichters isoliert durch die Gehäusewand durchgeführt. Besonders geeignet ist eine Porzellandurchführung. Der Trockengleichrichter ist mit seiner zweiten Elektrode mit dem metallischen Gehäuse elektrisch leitend verbunden; die elektrische Zuleitung zu der zweiten Elektrode des Trockengleichrichters wird

von dem Wärmeableitkörper und dem Gehäuseboden gebildet. DieTragplatte besteht vorteilhaft aus Isolierstoff oder aus einem anderen Material und ist dann gegen die Trockengleichrichtergehäuse und deren Wärmeableitkörper isoliert. Die elektrischen Anschlüsse sind an die durch das Trockengleichrichtergehäuse isoliert durchgeführte Zuleitung und an Kontaktansätzen der Wärmeabi ei tkörper angebracht, insbesondere angeschraubt. Die Kontaktansätze der Wärmeableitkörper erreichen durch öffnungen der Tragplatte hindurch die Trockengleichrichterseite der Tragplatte. Die elektrischen Anschlüsse können somit günstig vollständig auf der Trockengleichrichterseite der Tragplatte angebracht werden.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung der vorliegenden Anordnung weist eine abgeänderte Trockengleichrichtereinheit zwei oder mehrere derart angeordnete Tragplatten auf, daß deren Seiten, auf welchen sich die Wärmeableitkörper der Trockengleichrichter befinden, die Innenwände eines einzigen Kühlkanals teilweise oder ganz bilden. Besonders vorteilhaft ist eine abgeänderte Trockengleichrichtereinheit, bei welcher zwei Tragplatten ein Paar der einander gegenüberliegenden Wände eines im Querschnitt rechteckigen Kühlkanals bilden oder eine Anordnung, bei welcher vier Tragplatten die vier Wände eines im Querschnitt rechteckigen Kühlkanals bilden. Bei beiden Ausführungsformen befinden sich die Wärmeableitkörper der Trockengleichrichter in einem gemeinsamen Kühlkanal und sind zweckmäßig so angeordnet, daß der Querschnitt des Kühlkanals möglichst vollständig von den lamellierten Kühlkörpern ausgefüllt ist.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen in zum Teil schematischer Darstellung weitere Ausführungsbeispiele der Trockengleichrichtereinheit gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Trockengleichrichtereinheit mit sechs Trockengleichrichtern gezeichnet. Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 eingezeichneten Schnitt A-A, Fig. 3 den Schnitt B-B. Die Trockengleichrichter sind in einem metallischen Gehäuse 1 von Becherform gegen Außen dicht abgeschlossen. Der Gehäuseboden ist durch einen zylindrischen metallischen Teil 2 verstärkt. Am Gehäuseboden 2 trägt der Trockengleichrichter einen Wärmeabi ei tkörper 3, der auf der dem Trockengleichrichter zugewandten Seite einen kegelstumpfförmigen Ansatz 4 aufweist, dessen dem Trockengleichrichter zugewandte Grundfläche mindestens angenähert mit der Grundfläche der zylindrischen Verstärkung 2 des Gehäusebodens übereinstimmt. In der Tragplatte 5 sind öffnungen vorgesehen, welche die Ansätze 4 der Wärmeleitkörper 3 aufnehmen. Der blockförmige Wärmeableitkörper 3 ist mit dem Trockengleichrichtergehäuse 1 durch eine Verschraubung verbunden, bei welcher je eine zentrale Gewindebohrung in der Verstärkung 2 des Gehäusebodens und in dem Wärmeableitkörper 3, insbesondere in dessen Ansatz 4, einen gemeinsamen Gewindebolzen aufnehmen. Die Anbringung der Trockengleichrichter an der Tragplatte 5 erfolgt durch die Befestigung der Wärmeableitkörper 3 an der Tragplatte 5. Beispielsweise können die Wärmeableitkörper 3 auf der gegen die Tragplatte 5 anliegenden Seite zwei diagonal zu der Achse Trockengleichrichter-Wärmeableitkörper befindliche Gewindebohrungen aufweisen, in welche die Schrauben 6 von der Trockengleichrichterseite der Tragplatte 5 eingeschraubt werden.

Die blockförmigen Wärmeableitkörper 3 der Trockengleichrichter befinden sich auf einer Seite der

Claims (3)

Tragplatte 5 und werden durch eine Wandung 7, die einen Kühlkanal bildet, umschlossen. Auf der anderen Seite der Tragplatte 5 befinden sich die in die Gehäuse 1 eingeschlossenen Trockengleichrichter, und zwar sind zwei Reihen zu je drei Trockengleichrichtern angeordnet. Durch den von der Tragplatte 5 und der Wandung 7 gebildeten Kühlkanal kann ein Kühlmittel, z. B. Luft, durchgeleitet werden, dessen Strömungsrichtung durch den Pfeil 8 angezeigt wird. Die in dem Kühlkanal angeordneten Wärmeableitkörper 3 sind von ihrer dem Gehäuseboden 2 abgewandten Seite her lamelliert; insbesondere liegen die Lamellen parallel zur Strömungsrichtung 8 des Kühlmittels. In der gezeichneten Ausführungsform sind Lamellen aus flachen, parallelen, gleich großen Scheiben 9 vorgesehen, welche von einem gemeinsamen, an die Tragplatte 5 anliegenden Fuß teil 10 ausgehen. Auf der dem Wärmeableitkörper 3 abgewandten Seite der metallischen Trockengleichrichtergehäuse 1 ist jeweils eine elektrische Zuleitungll zu der einen Elektrode der Trockengleichrichter mittels eines Porzellanringes 12 isoliert durch die Gehäusewand durchgeführt. Die zweite Elektrode der Trockengleichrichter ist mit dem metallischen Gehäuseboden elektrisch leitend verbunden, und die elektrische Zuleitung zu der zweiten Elektrode wird von dem Wärmeableitkörper 3 und dem Gehäuseboden 2 gebildet. Als Tragplatte 5 ist beispielsweise eine Isolierstoffplatte vorgesehen. Die Wärmeableitkörper 3 tragen auf der gegen die Tragplatte anliegenden Seite günstig zwei Kontaktansätze 13, die durch entsprechende öffnungen der Tragplatte 5 hindurch auf die Trockengleichrichterseite der Tragplatte 5 reichen. An die durch die Trockengleichrichtergehäuse 1 isoliert durchgeführten Zuleitungen 11 und an die Kontaktansätze 13 sind die elektrischen Anschlüsse angebracht, insbesondere angeschraubt. Hierzu können die Kontaktansätze 13 mit Gewindebohrungen und die Zuleitungen 11 mit einem Gewinde und Gewindemuttern versehen sein. Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Trockengleichrichtereinheit ist dafür vorgesehen, zu einer Dreiphasenbrückenschaltung zusammengefaßt zu werden. Hierzu werden die Zuleitungen 11 der Trockengleichrichter a, b, c durch einen Anschluß vereinigt und als ein Gleichspannungspol herausgeführt, und zwar als negativer Pol, da die Kathode der Trockengleichrichter mit dem Wärmeableitkörper 3 verbunden ist; die Zuleitungen 11 sind Anode. Der positive Pol wird durch eine Verbindung der Kontaktansätze 13 — und damit der Kathoden — der Trockengleichrichter d, e, f durch einen weiteren Anschluß erhalten. Weiterhin sind ein Kontaktansatz 13 des Trockengleichrichters a mit der Zuleitung 11 des Trockengleichrichters d, ein Kontaktansatz 13 des Trockengleichrichters b mit der Zuleitung 11 des Trockengleichrichters e und ein Kontaktansatz 13 des Trockengleichrichters c mit der Zuleitung 11 des Trockengleichrichters f durch je einen elektrischen Anschluß zu verbinden. Die drei Phasen R1 S, T werden bei einem Kontaktansatz 13 der Trockengleichrichter a, b und c zugeführt. In Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Trockengleichrichtereinheit nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung dargestellt. Zwei Tragplatten 5 bilden ein Paar der einander gegenüberliegenden Wände eines im Querschnitt rechteckigen Kühlkanals. Die beiden Tragplatten 5 bilden mit den beiden Teilen der Wandung 7 einen einzigen Kühlkanal, in dem sich die blockförmigen Wärmeableitkörper 3 befinden. In dem gezeichneten Ausführungs- beispiel sind an den beiden Tragplatten 5 jeweils zwei Trockengleichrichter in einer Reihe nebeneinander angeordnet (Trockengleichrichter 15, 16, 17 und 18). Daher erfüllen den Querschnitt des Kühlkanals vier Wärmeleitungskörper 3. Im übrigen können insbesondere die an Hand der Fig. 1 bis 3 erläuterten weiteren Einzelheiten zur Vervollständigung in Betracht gezogen werden. Fig. 5 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine abgeänderte Trockengleichrichtereinheit mit vier Tragplatten 5, die derart angeordnet sind, daß deren Seiten, auf welchen sich die Wärmeableitkörper 3 der Trockengleichrichter befinden, die Innenwände eines einzigen Kühlkanals bilden, und zwar bilden die vier Tragplatten 5 die vier Wände eines im. Querschnitt rechteckigen Kühlkanals. Auf je einem gegenüberliegenden Tragplattenpaar sind symmetrische Anordnungen von Trockengleichrichtern vorgesehen. Ein solches Tragplattenpaar stellen zwei Tragplatten 5 dar, auf denen drei Trockengleichrichter in einer Reihe nebeneinanderliegend angebracht sind. Die Tragplatten 5 überstehen die äußeren der drei Trockengleichrichter jeweils um eine Länge, die der Höhe der Wärmeableitkörper 3 der Trockengleichrichter auf den beiden übrigen Tragplatten 5 angenähert gleich ist. Die beiden Tragplatten 5 des zweiten Tragplattenpaares tragen jeweils zwei nebeneinanderliegende Trockengleichrichter, deren Kühlkörper 3 eine Breite aufweisen, die der Höhe der Kühlkörper 3 der Trockengleichrichter des ersten Tragplattenpaares angenähert gleich ist. Der Querschnitt des Kühlkanals wird bei diesem Ausführungsbeispiel von acht Wärmeableitkörpern 3 erfüllt. Weitere Einzelheiten ergeben sich insbesondere an Hand der Beschreibung der Fig. 1 bis 3 ohne weiteres. Die in den Fig. 4 und 5 gezeichneten Trockengleichrichteranordnungen stellen auf Grund der Querschnittsdarstellung ein Bauelement einer Trockengleichrichtereinheit dar, die durch entsprechende Fortsetzung in Richtung des Kühlkanals (senkrecht zur Zeichenebene) ohne weiteres ergänzt werden können, insbesondere an Hand des in den Fig. 1 bis 3 erläuterten Beispiels. Ebenso können ohne weiteres dem dazu angeführten Schaltungsbeispiel entsprechende Schaltungen zugrunde gelegt und zugehörige elektrische Anschlüsse vorgesehen werden. Patentansprüche:

1. Trockengleichrichtereinheit für Trockengleichrichter hoher Belastbarkeit, deren in Gehäuse eingeschlossene Trockengleichrichter am Gehäuseboden einen Wärmeableitkörper tragen und in Öffnungen einer Tragplatte derart angebracht sind, daß die Gehäuse sich auf der einen Seite der Tragplatte und die Wärmeableitkörper in einem Kühlkanal auf der anderen Seite der Tragplatte befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitkörper ohne Mitwirkung der Trockengleichrichtergehäuse an der Tragplatte befestigt sind und daß die Trockengleichrichter mit den Wärmeableitkörpern durch Verschraubung verbunden sind.

2. Trockengleichrichtereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Trockengleichrichtergehäuse von becher-, teller- oder topfförmiger Gestalt.

3. Trockengleichrichtereinheit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch blockförmige, von der dem Gehäuseboden abgewandten Seite her lameliierte Wärmeableitkörper.