DE1928558B2 - Anordnung zur Kühlung von Halbleiterventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Küh- sätzliche außerhalb der genannten Baueinheit vorzulung von Halbleiterventilen oder ähnlichen Geräten, 45 sehende Einrichtung erforderlich,
die um einen Schacht mit kreisförmigem Querschnitt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

herum angeordnet sind und mit einer ein geschlosse- Kühlanordnung der eingangs genannten Art derart nes System bildenden Flüssigkeitskühlung versehen weiterzuentwickeln, daß sie raumsparend ist und nur sind, mit einem Wärmeaustauscher und einem Ge- ein einziges Gebläse und einen einzigen Wärmeausbläse zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit. Eine 5° tauscher benötigt.

solche Anordnung ist aus der FR-PS 1 289 341 be- Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kühlanord-

kannt. Eine solche Anordnung hat besondere Bedeu- nung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, tung für steuerbare und nichtsteuerbare Halbleiter- welche die im kennzeichnenden Teil des Hauptanventile, die für die Steuerung von Motoren oder für Spruches genannten Merkmale aufweist,
die Gleichrichtung von Strom für Elektrolysezwecke 55 Der Schacht ist vorzugsweise vertikal angeordnet, bestimmt sind. und der Wärmeaustauscher zur Kühlung der Flüssig-

Halbleiterventile sind sehr empfindlich für Über- keit ist vorzugsweise unmittelbar unter dem Schacht temperaturen und können momentan zerstört wer- angeordnet. Das Gebläse ist vorzugsweise im Luftden, wenn ihre Temperatur einen gewissen kritischen führungsrohr angeordnet.

Wert überschreitet. Dieser Wert der Temperatur ⁶° Durch die Erfindung wird eine Kühlanordnung gehängt vom Grundmaterial des Halbleiters und von schaffen, bei der ein Teil der Rückkühlluft zur zuseinem Aufbau ab. Es ist deshalb wichtig, daß die sätzlichen Kühlung der Halbleiterventile und ihrer Ventile so gekühlt werden, daß die Verlustwärme Hilfsausrüstungen verwendet wird. Die dann aufgeschnell und wirksam abgeleitet wird. wärmte Luft wird zum Kühllufteintritt zurückgeführt,

Luftgekühlte Ventile sind in der Regel um einen 65 und durch die Zumischung dieser aufgewärmten Luft Schacht herum angeordnet, durch den ein Luftstrom wird der Taupunkt der angesaugten Frischluft herabgetrieben und dadurch eine starke Kühlung erhalten gesetzt. Die Kühlanordnung nach der Erfindung bewird. Wenn man die Ventile mit einer Flüssigkeit, nötigt nur ein einziges Gebläse, welches sowohl für

die direkte Luftkühlung wie auch für die Rückküh- 14 und 15 zu den einzelnen Gruppen der Ventileinlung des Kühlwassers sorgt. Die Kühlanordnung heitenl. Die Pumpe fördert also ein flüssiges Kühlzeichnet sich durch einen äußerst raumsparenden mittel im Kreislauf durch die Kühlschlange 12 und kompakten Aufbau aus, der sie besonders für Fahr- die Ventileinheiten 1. Das in den Ventileinheiten erzeuge, z. B. elektrische Lokomotiven, bei denen enge 5 wärmte Kühlmittel wird in der Kühlschlange wieder Xaumverhältnisse herrschen, geeignet macht. rückgekühlt.

An Hand des in der Figur dargestellten Ausfüh- Die Kühlschlange sitzt dicht unter dem Schacht 2.

rungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert war- Das Lnftführungsrohr 3 endet ein Stück oberhalb des

den. Wärmeaustauschers 8, so daß zwischen beiden ein

In der Figur sind mit 1 sogenannte Ventileinheiten io Raum verbleibt, der durch eine öffnung 7 mit dem

bezeichnet. Die Einheiten sind gruppenweise über- Ringspalt 6 in freier Verbindung steht,

einander angeordnet, und die einzelnen Gruppen In Betrieb treibt das Gebläse 4,5 einen Kühlluft-

sind am Umfang eines aus einem Rohr bestehenden strom durch das Luftführungsrohr 3 nach unten und

Schachtes 2 angeordnet. Im Schacht 2 sitzt konzen- weiter in Richtung der lotrechten Pfeile durch den

trisch ein kleineres Luftführungsrohr 3, so daß zwi- 15 Wärmeaustauscher 8 hindurch. Vor dem Wärmeaus-

schen beiden Rohren 2 und 3 ein Ringkanal 6 ver- tauscher entsteht dabei ein Überdruck, so daß ein

bleibt. In diesen Kanal hinein ragen Teile 9 der Ven- Teil der Kühlluft in Richtung der Pfeile 17 durch

tileinheiten, die zur Kühlung der Halbleiterventile den Ringkanal 6 strömt und dabei die Teile 9 der

dienen. Im oberen Ende des Luftführungsrohrs 3 Ventileinheiten kühlt. Dieser durch den Ringspalt 6

sitzt ein Lüfter 4 mit seinem Antriebsmotor 5. 20 gehende Luftstrom wird am oberen Ende des

Das Luftführungsrohr 3 endet ein Stück oberhalb Schachtes vom Gebläse 4,5 im wesentlichen wieder eines mit 8 bezeichneten Wärmeaustauschers, der angesaugt. Die durch den Ringspalt tretende Kühleine Kühlschlange 12 enthält. Diese Kühlschlange ist luftmenge ist durch die Größe der Öffnung 7 bemit einem Ende an einer Verteilerringleitung 13 und stimmt und durch die Höhe des Überdruckes, der mit dem anderen Ende an der Druckseite einer sj sich vor dem Wärmeaustauscher einstellt. Man kann Pumpe 11 angeschlossen, die von einem Motor 10 die Verhältnisse so wählen, daß der Hauptteil der angetrieben wird. Die Saugseite der Pumpe ist an Kühlluft durch den Wärmeaustauscher und ein weeine Sammelringleitung 16 angeschlossen. Von den sentlich kleinerer Teil, beispielsweise 10°/o, durch Ringleitungen 13 und 16 führen einzelne Leitungen den Ringspalt 6 fließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

ζ. B. Wasser, kühlt, ist es aber möglich, größere Wär- Patentansprüche: menmengen pro Zeiteinheit abzuführen als bei einer Luftkühlung, so daß die Belastungsfähigkeit dei

1. Anordnung zur Kühlung von Halbleiterven- Ventile steigt. Auch bei einer Wasserkühlung ist aber tuen oder ähnlichen Geräten, die um einen 5 eine Luftkühlung bestimmter Teile einer Ventilein-Schacht mit kreisförmigem Querschnitt herum heit oder der auf dieser angeordneten Hilfsausrüangeordnet sind und mit einer ein geschlossenes stung vorteilhaft.

System bildenden Flüssigkeitskühlung versehen Eine kombinierte Luft- und Wasserkühlung ist aus sind, mit einem Wärmeaustauscher und einem der FR-PS 1289341 bekannt. Ein Nachteil dieser Gebläse zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit, ίο bekannten Kühlanordnung besteht darin, daß sie viel dadurch gekennzeichnet, daß der Raum benötigt. Zu der eigentlichen baulichen EinSchacht (2) in offener Verbindung zur Außenluft heit, in der sich die zu kühlenden Gegenstände befinsteht, daß das Gebläse (4,5) an einem End«; und den, ist eine zusätzliche Anordnung für die Rückkühder Wärmeaustauscher (8) unter Bildung eines iung des Flüssigkeitskühlmittels erforderlich. Diese Strömungswiderstandes, der einen nicht vemach- 15 Rückkühleinrichmng erfordert ein besonderes Gelässigbaren Staudruck bewirkt, am anderen Ende blase, was besonders bei beengten Raumverhältnisdes Schachtes (2) angeordnet ist, daß in dem sen, wie beispielsweise auf elektrischen Lokomoti-Schacht (2) ein Luftführungsrohr (3) mit kleine- ven, sehr nachteilig ist. Neben der Flüssigkeitskührem Außendurchmesser als der Innendurchmes- lung ist bei der bekannten Anordnung ein geschlosseser des Schachtes (2) angeordnet ist und daß der 20 ner Luftkühlkreislauf vorhanden. Zu diesem zwischen Schacht (2) und Luftführungsrohr (3) Zweck ist in der Baueinheit, die die zu kühlenden gebildete Ringkanal (6) an seinem dem Wärme- Gegenstände trägt, ein zusätzliches Gebläse vorhanaustauscher (8) zugekehrten Ende mit dem Luft- den, daß die Luft in diesem geschlossenen System in führungsrohr (3) in strömungsmäßiger Verbin- Bewegung setzt. Die Luft wird in einem besonderem dung steht. 95 Abschnitt des Flüssigkeitskühlsystems rückgekühlt

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- und strömt dann über solche Teile der zu kühlenden kennzeichnet, daß zur Kühlung der Ventile (1) Gegenstände, die durch die Flüssigkeitskühlung nicht dienende Teile (9) in den Ringkanal (6) hineinra- oder nur schlecht gekühlt werden. Diese zusätzliche gen. Luftkühlung kann nur dann intensiv gestaltet wer-

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 den, wenn die eingeschlossene Luft auch intensiv inkennzeichnet, daß der Schacht (2) vertikal ge- nerhalb der abgeschlossenen Baueinheit rückgekühlt stellt ist und der Wärmeaustauscher (8) im unte- wird. Dies wiederum ist nur möglich, wenn man inren Teil des Schachtes oder unmittelbar unter nerhalb dieser Baueinheit eine größere Rückkühldem Schacht angeordnet ist. fläche für die Luft bereitstellt, was zu einer räumli-

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- 35 chen Vergrößerung der Baueinheit führt.

durch gekennzeichnet, daß das Gebläse (4,5) im Eine ähnliche Kühlanordnung wie die eben be-

Luftführungsrohr (3) angeordnet ist. schriebene ist aus der FR-PS 1 245 965 bzw. CH-PS

4030 804 bekannt. Diese bekannte Anordnung arbeitet mit einer eingeschlossenen Luftmenge, die in-40 nerhalb der die zu kühlenden Gegenstände tragenden Baueinheit zirkuliert. Will man bei dieser Anordnung auch das in einem zweiten geschlossenen System enthaltene Kühlwasser rückkühlen, dann ist eine zu-