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Die
Erfindung betrifft ein Anordnungssystem für eine Mehrzahl von elektrischen/elektronischen Bauteilen
insbesondere einer Spannungswandlereinrichtung eines Stromversorgungssystems
zum Einsatz bei der Erdöl-/Erdgasgewinnung
mit wenigstens einem Tragteil, welches zumindest einseitig eine
umrandete Aufnahmevertiefung aufweist, einem in der Aufnahmevertiefung
angeordneten, mit den Bauteilen elektrisch verbundenen Schaltkreisträger und
einem den Schaltkreisträger
und/oder die Bauteile in der Aufnahmevertiefung fixierenden Halteteil,
wobei zumindest teilweise zwischen Schaltkreisträger und/oder Bauteilen und
dem Tragteil Isoliermaterial angeordnet ist.
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Ein
entsprechendes Stromversorgungssystem ist in der
WO 2003/026115 oder der
WO 2003/026111 beschrieben.
Eine entsprechende Spannungswandlereinrichtung ist eingangsseitig
mit einer Gleichspannungsquelle verbunden und ausgangsseitig gibt
sie an wenigstens einen elektrischen Verbraucher über eine
Kabelverbindung eine umgewandelte Gleichspannung ab. Die entsprechende Wandlereinrichtung
weist eine Mehrzahl von Gleichspannungs-Wandlerbausteinen auf, von
denen jeder eingangsseitig seriell mit der Gleichspannungsquelle und
ausgangsseitig parallel mit der Kabelverbindung zur Bereitstellung
der umgewandelten Gleichspannung verschaltet ist. Durch die Wandlervorrichtung wird
beispielsweise eine Gleichspannung in Höhe von einigen kv in jeweils
einige 1000 V durch jeden der Wandlerbausteine umgewandelt.
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Zur
Anordnung entsprechender elektrischer bzw. elektronischer Bauteile
wie Dioden, IGBT, MOSFET oder dergleichen, die zur Realisierung
solcher Wandlerbausteine im Zusammenhang mit einem Schaltkreis benötigt werden,
wird ein entsprechendes Anordnungssystem vorgeschlagen. In einem Tragteil
eines solchen Anordnungssystems sind die entsprechenden Bauteile
und ein zugehöriger
Schaltkreisträger
in einer Aufnahmevertiefung angeordnet. Zur Fixierung der Bauteile
bzw. des Schaltkreisträgers
wird ein Halteteil verwendet, das Bauteile und/oder Schaltkreisträger in der
Aufnahmevertiefung fixiert. Um einen elektrischen Durchschlag zwischen
Schaltkreisträger
und insbesondere den elektrischen/elektronischen Bauteilen zu verhindern,
ist ein Isoliermaterial zwischen Schaltkreisträger und/oder Bauteilen und
dem Tragteil angeordnet. Gleichzeitig dient dieses Isoliermaterial
zur Wärmeüber tragung
von insbesondere den Bauteilen zum Tragteil, wobei dieses Tragteil
dann die Wärme
nach außen
abgeben kann.
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Nach
den oben genannten internationalen Anmeldungen ist die Spannungswandlereinrichtung unterhalb
des Meeresspiegels angeordnet. Sie ist in de Regel in einem sogenannten-Subsea-Tree eingebaut
und dient zur Versorgung entsprechender Einheiten des Trees wie
Ventil, Drossel oder dergleichen. Das entsprechende Anordnungssystem
ist in der Regel ebenfalls Teil des Subsec-Trees, wobei in diesem
Fall die Wärmeabgabe
von dem Tragteil direkt an das umgebende Meerwasser erfolgt.
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Da
auf diese Weise das Tragteil im Wesentlichen geerdet ist, ist eine
ausreichende elektrische Isolierung der entsprechenden Bauteile
und gegebenenfalls auch des Schaltkreisträgers gegenüber dem Tragteil bei gleichzeitig
ausreichend guter Wärmeleitung
Aufgabe vorliegender Erfindung.
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Um
eine ausreichende Anzahl von Bauteilen im Anordnungssystem unterbringen
zu können,
kann das Tragteil beidseitig in Ober- und Unterseite angeordnete
Aufnahmevertiefungen aufweisen. In jeder dieser Aufnahmevertiefungen
sind dann entsprechend ein Schaltkreisträger mit zugehörigen Bauteilen
sowie ein Halteteil angeordnet und ebenfalls erfolgt eine elektrische
Isolierung bevorzugt der Bauteile durch das Isoliermaterial gegenüber dem
Tragteil.
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Die
Anordnung der entsprechenden Bauteile, siehe die oben genannten
internationalen Anmeldungen, kann gleichartig in jeder der Aufnahmevertiefungen
sein, um die entsprechende serielle Anordnung der einzelnen Wandlerbausteine
der Spannungswandlereinrichtungen des Stromversorgungssystems zu
ermöglichen.
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Um
insbesondere eine gute Wärmeabgabe an
ein das Anordnungssystem umgebendes Medium zu ermöglichen,
weist dieses bevorzugt einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
auf. Dadurch ist die Oberfläche
relativ groß und
eine gute Wärmeabgabe
möglich.
Dies gilt insbesondere für
eine direkte Wärmeabgabe
an das Meereswasser, wie oben ausgeführt.
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Entsprechend
zur kreisförmigen
Ausbildung des Anordnungssystems ist in diesem Zusammenhang auch
das Tragteil entsprechend kreisförmig ausgebildet
mit einer entsprechenden kreisförmigen Aufnahmevertiefung,
in der dann kreis- oder ringförmige
Schaltkreisträger
und Halteteile anordbar sind.
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Um
das Anordnungssystem insbesondere im Bereich der Bauteile und des
Schaltkreisträgers
vor einem Eindringen der äußeren Umgebung
zu schützen,
kann die Aufnahmevertiefung fluiddicht verschließbar sein.
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Ein
einfaches Ausführungsbeispiel
für einen Schaltkreisträger ist
eine Platine mit entsprechend aufgedruckter Schaltung.
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Bei
einer solchen Platine oder bei einem entsprechenden Schaltkreisträger sind
die Bauteile bevorzugt auf dieser oder diesem angeordnet und/oder zumindest
mit dieser oder diesem elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung
erfolgt über
elektrische Leitungen, die mit Anschlusspunkten einer aufgedruckten
Schaltung verlötet
sind.
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Eine
Möglichkeit
für ein
Isoliermaterial ist ein elektrisch isolierendes pastöses oder
flüssiges Grundmaterial,
aus dem das Isoliermaterial auch ausschließlich gebildet sein kann. Das
entsprechende Grundmaterial wird je nach seiner Viskosität mittels
eines Hilfsmittels oder durch Eingießen in der Aufnahmevertiefung
angeordnet. Anschließend
erfolgt eine entsprechende Anordnung der übrigen Teile des Anordnungssystems
und dann eine Fixierung dieser Teile unter gleichzeitigem Einschluss
des Isoliermaterials.
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Sollte
beispielsweise das aus dem Grundmaterial gebildete Isoliermaterial
hinsichtlich seiner Eigenschaft bezüglich elektrischer Isolierung
oder Wärmeübertragung
weiter optimiert werden, so kann dem Grundmaterial ein insbesondere
mineralischer Zuschlagstoff in entsprechender Menge zugesetzt werden.
Solche Zuschlagstoffe können
auch nur eine dieser Eigenschaften, wie Wärmeleitfähigkeit oder elektrische Durchschlagfestigkeit
beeinflussen. Es ist beispielsweise denkbar, dass durch einen solchen Zuschlagstoff
die Isolationseigenschaft des Isoliermaterials verbessert wird.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit,
dass bei einem nichtleitenden Zuschlagstoff dieser die Wärmeleitfähigkeit
verbessert. Es ist ebenfalls denkbar, dass der entsprechende Zuschlagstoff
sowohl die Wärmeleitfähigkeit
als auch die elektrische Durchschlagsfestigkeit des Isoliermaterials
verbessert.
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Eine
weitere Möglichkeit,
das Isoliermaterial und insbesondere das Grundmaterial in seinen
Eigenschaften zu verändern,
kann beispielsweise darin gesehen werden, dass dieses in seiner
Viskosität durch
Variation seines Feststoffanteils variierbar ist. So besteht die
Möglichkeit,
auch ein ursprünglich flüssiges Grundmaterial
wesentlich „pastös" einzustellen.
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Da
in der Regel die höchsten
Spannungswerte bei dem Anordnungssystem im Bereich der Bauteile
auftreten, kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn ein Bauteilträger zur
Aufnahme der Bauteile in der Aufnahmevertiefung angeordnet ist und zumindest
einseitig und gegenüberliegend
zum Tragteil einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Isoliermaterials
begrenzt. Auf diese Weise ist das Isoliermaterial im Wesentlichen
zwischen dem Bauteilträger
mit den Bauteilen und dem Tragteil angeordnet.
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Es
besteht die Möglichkeit,
die Bauteile auf einem entsprechend elektrisch isolierenden Bauteilträger anzuordnen
und mit gegebenenfalls vorhandenen elektrischen Schaltungen zu verbinden.
Dabei kann der Bauteilträger
direkt als Schaltkreisträger bzw.
Platine ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Bauteile auch direkt
auf dem Schaltkreisträger
angeordnet sein. Eine entsprechende Verbindung der Bauteile mit
Anschlussstellen auf dem Schaltkreisträger erfolgt über entsprechende
Anschlussdrähte.
Dies erfolgt ebenfalls, falls Schaltkreisträger und Bauteilträger separate
Teile sind.
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Zur
Unterbringung der entsprechenden Bauteile ist es in der Regel ausreichend,
wenn der Bauteilträger
als Ringbauteil ausgebildet ist.
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Ein
entsprechender Bauteilträger
kann sich in diesem Zusammenhang in der Aufnahmevertiefung zumindest
in Richtung Vertiefungsrand des Tragteils erstrecken. Dabei ist
allerdings zu beachten, dass der entsprechende Aufnahmeraum für das Isoliermaterial
zwischen Bauteilträger
und Tragteil oder auch Versteifungsrand gebildet ist.
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Um
auch im Bereich des Vertiefungsrandes den Aufnahmeraum in einfacher
Weise abgrenzen zu können,
kann der Bauteilträger
sich teilweise im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der
Aufnahmevertiefung entlang des Vertiefungsrandes erstrecken. Auf
diese Weise kann auch entlang des Vertiefungsrandes der entsprechende
Aufnahmeraum zwischen Bauteilträger
und Tragteil begrenzt werden.
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Um
einen entsprechenden Abstand zwischen Bauteilträger und beispielsweise Oberfläche der
Aufnahmevertiefung sicherstellen zu können, kann der Bauteilträger an seinem
radial inneren freien Endabschnitt abgestützt sein. Dieser radial innere freie
Endabschnitt ist im Bereich der Aufnahmevertiefung angeordnet und
wird durch die entsprechende Abstützung auf Abstand zur Oberfläche der
Aufnahmevertiefung gehalten.
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Für eine solche
Abstützung
sind verschiedene Maßnahmen
denkbar. Beispielsweise kann unterhalb des Bauteilträgers ein
Abstandselement aus elektrisch isolierendem Material angeordnet
sein. Eine weitere Möglichkeit
zur Abstützung
kann darin gesehen werden, wenn eine Bodenplatte in der Aufnahmevertiefung
angeordnet ist. Auf dieser Bodenplatte liegt der Bauteilträger zumindest
teilweise auf.
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Ausreichend
kann in diesem Zusammenhang sein, wenn die Bodenplatte als Bodenring
ausgebildet ist, auf dem der Bauteilträger zumindest stellenweise
entlang des Ringumfangs abstützend
aufliegt.
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Um
durch die Abstützung
gleichzeitig eine gewisse Positionierung des Bauteilträgers erreichen zu
können,
kann die Bodenplatte auf ihrer Oberseite eine Anschlagnase zur seitlichen
Anlage am Bauteilträger
aufweisen.
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Um
die entsprechenden Bauteile in einfacher Weise fixieren zu können, können diese
auf der Oberseite des Bauteilträgers
lösbar
befestigt sein. Eine Möglichkeit
zu einer solchen lösbaren
Befestigung ist beispielsweise ein Anschrauben.
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Um
eine ausreichende Dicke des entsprechenden Isoliermaterials je nach
Erfordernissen innerhalb des Aufnahmeraums zu gewährleisten,
kann der Abstand zwischen Bauteilträger-Unterseite und Oberfläche der
Aufnahmevertiefung im Wesentlichen konstant sein. Der Abstand bestimmt
in diesem Zusammenhang die Dicke des entsprechenden Isoliermaterials
und damit sowohl die elektrische Durchschlagfestigkeit als auch
die Wärmeübertragung.
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Es
besteht ebenfalls die Möglichkeit,
dass der Abstand je nach Erfordernis unterschiedlich ist und somit
eine unterschiedliche Dicke des Isoliermaterials möglich ist.
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Um
eine Abdichtung des Aufnahmeraums zu verbessern, kann wenigstens
ein Dichtring im Wesentlichen an einem geschlossenen Ende des Aufnahmeraums
unterhalb eines Endabschnitts des Bauteilträgers angeordnet sein. Ein entsprechender Dichtring
kann auch am Bodenring befestigt sein, so dass dieser zusammen mit
dem Bodenring in der Aufnahmevertiefung anordbar ist.
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Der
entsprechende Dichtring kann einen runden oder eckigen oder auch
anderen Querschnitt aufweisen.
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Zur
Volumen- und/oder Druckkompensation im Aufnahmeraum und insbesondere
im darin angeordneten Isoliermaterial kann ein Schlauchring im Wesentlichen
entlang einer Verbindungskante von Aufnahmevertiefung und Vertiefungsrand
angeordnet sein. Dieser kann aus einem relativ weichen Material
wie Silikon oder dergleichen gebildet sein. In seinem Inneren kann
ein entsprechender Druck herrschen, der bei einer Ausdehnung des
Isoliermaterials einen entsprechenden Druck zur Volumen- und/oder Druckkompensation
durch seine Zusammenpressbarkeit aufnehmen kann.
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Um
den Bauteilträger
in einfacher Weise befestigen zu können, kann ein Halteteil zwischen
diesem und dem Tragteil zur Fixierung des Bauteilträgers angeordnet
sein. Dieses Halteteil kann außerdem
den Aufnahmeraum an einem Ende gegenüberliegend zum Bodenring begrenzen.
Auch in diesem Bereich des Aufnahmeraumendes kann ein Dichtring angeordnet
sein.
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Eine
Möglichkeit
für ein
solches Halteteil kann darin gesehen werden, wenn dieses einem radial äußeren Endabschnitt
des Bauteilträgers
zugeordnet ist. Dieser äußere Endabschnitt
kann dann mittels des Halteteils am Tragteil oder an dessem Vertiefungsrand
fixiert werden. Die entsprechende Fixierung kann über eine
Reihe von Schrauben oder dergleichen erfolgen.
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Um
das Halteteil einfach einsetzen zu können, kann dieses insbesondere
als mehrteiliger Haltering ausgebildet sein. Die Ringteile werden
separat eingesetzt und mittels beisplelsweise der oben genannten
Schrauben unter gleichzeitiger Fixierung des Bauteilträgers befestigt.
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Um
das Halteteil zusätzlich
zur Befestigung am Tragteil beispielsweise über Schrauben in einer bestimmten
Position leichter anordnen zu können, kann
das Halteteil eine in einer Stecknut auf der Innenseite des Vertiefungsrandes
einsteckbaren Steckvorsprung aufweisen. Dieser Steckvorsprung kann
sich über
den gesamten Umfang des Halteteils erstrecken. Es besteht ebenfalls
die Möglichkeit, dass
dieser nur stellenweise entlang des Umfangs entsprechend zu einer
stellenweise Ausbildung der Stecknut vorgesehen ist. Ebenso ist
denkbar, dass bei stellenweiser Anordnung des Steckvorsprungs die
entsprechende Stecknut sich entlang des gesamten Umfangs erstreckt.
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Eine
einfache Möglichkeit
zur Zuordnung von Steckvorsprung und Stecknut kann darin gesehen
werden, wenn der Steckvorsprung einen im Wesentlichen eckigen insbesondere
quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Stecknut weist
in der Regel einen komplementären
Querschnitt auf.
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Bei
einer solchen Halterung des Halteteils direkt am Tragteil kann es
als ausreichend angesehen werden, wenn das Halteteil nur am Bauteilträger lösbar befestigt
ist, wobei für
eine solche Befestigung beispielsweise Schrauben verwendet werden
können.
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Es
kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn auch nach Anordnung bereits
aller Teile des Anordnungssystems die Möglichkeit besteht, weiteres
oder erst dann Isoliermaterial im entsprechenden Aufnahmeraum anordnen
zu können.
Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, wenn zumindest in dem Bauteilträger schließbare Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnungen
ausgebildet sind. Eine entsprechende Befüllöffnung kann zum Einbringen
von Isoliermaterial im Aufnahmeraum dienen. Dabei kann eine weitere
Entlüftungsöffnung das
Austreten von Luft oder dergleichen aus dem Aufnahmeraum während des
Befüllens
mit zusätzlichem
Isoliermaterial erlauben.
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Ausreichend
für ein
Halteteil ist in der Regel ein flaches Ringhaltebauteil, das sich
beispielsweise als Umfangsring entlang eines äußeren Umfangs des Halteteils
erstreckt.
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Es
besteht ebenfalls die Möglichkeit,
dass das Halteteil von der Innenseite des Vertiefungsrandes her
einen entsprechenden, dem Vertiefungsrand zugeordneten Endabschnitt
des Bauteilträgers übergreift.
In beiden Beispielen dient das Halteteil auch als Begrenzung des
Aufnahmeraums an seinem entsprechenden Ende.
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Eine
einfache Möglichkeit,
einen mehrteiligen Haltering oder ein mehrteiliges Halteteil zu
bilden, kann darin gesehen werden, wenn dieses zwei Ringabschnitte
und zwei zwischen diesen im Wesentlichen diametral gegenüber anordbare
Keilringabschnitte aufweist. Die beiden Ringabschnitte werden zuerst
gegebenenfalls unter gleichzeitigem Einstecken von Steckvorsprung
in Stecknut in die Aufnahmevertiefung eingesetzt und am Trageteil
angeordnet. Anschließend
erfolgt das Einsetzen der Keilringabschnitte und dann eine entsprechende
Befestigung aller Abschnitte durch beispielsweise Verschrauben am
Bauteilträger.
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Um
eine entsprechende Aufnahmevertiefung gegenüber einem weiteren Tragteil
und der dort angeordneten Aufnahmevertiefung zu verschließen, kann
ein Abdeckteil oberhalb der Halteringe die Aufnahmevertiefung verschließend angeordnet
sein. Ein solches Abdeckteil kann aus einem ähnlichen Material wie der Bauteilträger oder
der Schaltkreisträger gefertigt
sein, wie beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere
aus Papier mit Phenolplast. Phenolplast ist ein Phenol-Formaldehyd-Kunstharz
und wird als Faserverbundwerkstoff mit Papier auch Hartpapier genannt.
Die anderen Teile, wie Halteteil und Bodenring können aus einem elektrisch isolierenden
Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polyurethan oder dergleichen
gebildet sein.
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Bei
Verwendung entsprechender Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnungen
ist in der Regel ein entsprechendes Verschließen dieser Öffnungen erforderlich. Dies
kann durch eine insbesondere selbstdichtende Schraube erfolgen,
die in die Entlüftungs- und/oder
Befüllöffnung einschraubbar
oder zumindest diese verschließend
anordbar ist.
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Um
eine Reihe entsprechender Bauteile und Schaltkreisträger zur
Ausbildung beispielsweise mehrere Spannungswandlereinrichtungen
anordnen zu können,
kann jedes Tragteil eine obere und eine untere Aufnahmevertiefung
aufweisen. In jeder Aufnahmevertiefung sind dann die entsprechenden
Teile wie Bauteilträger,
Schaltkreisträger,
Halteteil, Bodenring und dergleichen mit zugehörigen Bauteilen angeordnet.
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In
diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Tragteile
insbesondere mittels der die Aufnahmevertiefungen umrandenen Vertiefungsränder stapelbar
sind. Auf diese Weise können ausreichend
Tragteile übereinander
bis zur benötigten
Anzahl der Tragteile mit entsprechenden Schaltkreisträgern, Aufnahmevertiefungen,
Halteteilen und Bauteilen gestapelt werden.
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Um
die Stapelung zu vereinfachen und auch gleichzeitig in gewisser
Weise die entsprechenden Bauteile gegenüber einer äußeren, das Anordnungssystem
umgebenden Atmosphäre
zu schützen,
können
die Vertiefungsränder übereinander
gestapelter Tragteile teilweise mit ihren einander zuweisenden Enden
ineinander steckbar ausgebildet sein.
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Um
zusätzlich
die übereinander
gestapelten Tragteile miteinander befestigen zu können, kann
der Vertiefungsrand wenigstens eine diesen in Stapelrichtung durchsetzende
Stapelbohrung aufweisen. Die Stapelbohrungen aller übereinander
gestapelter Vertiefungsränder
fluchten miteinander und können durch
eine lange Verschraubung oder einen Schraubbolzen miteinander befestigt
werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Anordnungssystem für Bauteile
bereitzustellen, das mechanisch stabil ist und gleichzeitig eine
ausreichend gute elektrische Isolierung der Bauteile mit gleichzeitig
ausreichender Wärmeübertragung
nach außen
relativ zum Anordnungssystem ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Im
Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der in Zeichnungen beigefügten
Figuren näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein Anordnungssystem mit Tragteilen und weiteren
Teilen;
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2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II aus 1;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
eines Randabschnitts der 2 für ein weiteres Ausführungsbeispiel,
und
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4 eine
vergrößerte Darstellung
analog zu 3 für ein weiteres Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf ein Anordnungssystem 1 mit einem kreisförmigen Tragteil 5 und
einer in diesem ausgebildeten Ausnahmevertiefung 6. Eine
Reihe dieser Tragteile 5, sieh auch 2 oder 3 und 4 sind übereinander
stapelbar und weisen im Wesentlichen immer den gleichen Aufbau auf.
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Die
in der Aufnahmevertiefung 6 angeordneten weiteren Teile,
siehe Schaltkreisträger 8 nach 4,
Halteteil 9 oder Bauteilträger 48 sind ebenfalls kreisförmig und
in der Aufnahmevertiefung 6 eingelegt.
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Mittig
ist in der Aufnahmevertiefung eine Bodenplatte 51 in Form
eines Bodenrings angeordnet, wobei dieser von einer radial innenliegenden
Seite her den Bauteilträger 48 abstützt, siehe
auch 2. Der Bauteilträger 48 erstreckt sich
bis unterhalb des Halteteils 9, das ebenfalls als Haltering
oder Ringhaltebauteil 71 ausgebildet sein kann, siehe auch 3.
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In
dem Halteteil sind eine Vielzahl von Anschraubbohrungen 34 ausgebildet,
mittels der das Halteteil 9 mit Schrauben 35,
siehe auch 2, insbesondere am Bauteilträger 48 befestigbar
ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist
das Halteteil 9 einen mehrteiligen Aufbau auf und umfasst
insbesondere zwei Ringabschnitte 64, 65 und zwei
Keilringabschnitte 66, 67. Die entsprechenden
Abschnitte sind jeweils diametral gegenüberliegend angeordnet. In dem
Halteteil 9 sind einige der entsprechenden Bohrungen 34 in
Verbindung mit Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnungen 70 im
Bauteilträger 48,
siehe auch die folgenden Figuren.
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Das
Tragteil 5 weist einen die entsprechende Aufnahmevertiefung 6 bzw. 7,
siehe auch 2, umrandenen Vertiefungsrand 17 auf,
in dem nahe zu seinem oberen freien Ende eine Stecknut 68 umlaufend
ausgebildet ist. In diese ist ein entsprechender Steckvorsprung 69 des
Halteteils 9 einsteckbar.
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Die
Verteilung der Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnungen 70 ist
in 1 nur exemplarisch dargestellt, wobei auch mehr
dieser Öffnungen
oder in andere Anordnung und auch nur in den Ringabschnitten 64 und 65 vorgesehen
sein können.
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In 1 sind
auf einer Oberseite des Bauteilträgers 48 eine Reihe
von Bauteilen 2, 3 und 4 dargestellt,
die beispielsweise eine Diode, ein MOSFET oder andere elektrische
und elektronische Bauteile darstellen.
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In 2 ist
ein Schnitt entlang der Linie II-II aus 1 dargestellt.
Eine entsprechende Stapelung mehrerer Tragteile 5 ist gestrichelt
dargestellt. Bei einer solchen Stapelung werden die entsprechenden
Vertiefungsränder 17 aufeinander
gestapelter Tragteile 5 zumindest teilweise ineinander
gesteckt. Dies geschieht über
aneinander zuweisenden Enden 73, 74 der Vertiefungsränder 17.
An wenigstens einer Stelle und vorzugsweise an mehreren Stellen
im Vertiefungsrand 17 ist eine entsprechende Stapelbohrung 75 ausgebildet.
Diese dient nach Stapelung einer ausreichenden Anzahl von Tragteilen 5 zur
Verbindung dieser miteinander.
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Im
Bereich des Endes 73 des Vertiefungsrandes 17 sind
umlaufende Dichtringe angeordnet, die das Innere 47 des
gesamten Anordnungssystems 1 vor einem Eindringen vor beispielsweise
Meerwasser schützen.
Das Innere 47 ist in diesem Zusammenhang auch von Sauerstoff
oder dergleichen befreit, wobei das Innere vor endgültigem Verschließen des
Anordnungssystems beispielsweise mit einem inerten Gas wie Stickstoff
oder dergleichen gespült wird
und dieses Gas dann im Inneren eingeschlossen wird.
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Jedes
Tragteil 5 weist eine obere und eine untere Aufnahmevertiefung 6, 7 entsprechend
an Oberseite 12 bzw. Unterseite 11 auf. Mittig
in jeder Aufnahmevertiefung 6, 7 ist der Bodenring 51 angeordnet.
Diese dient entlang seines Ringumfangs 52 zur Abstützung eines
inneren radialen Endabschnitts 50 des Bauteilträgers 48.
Zur äußeren Anlage
kann ein freies Ende des Bauteilträgers 48 steht eine
Anlagenase 54 von der Oberseite 53 des Bodenrings 51 ab.
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Der
Bauteilträger 48 erstreckt
sich beabstandet zur Oberfläche 16 der
entsprechenden Aufnahmevertiefung 6, 7 und weist
an seinem radial äußeren Endabschnitt 63,
siehe insbesondere 4, einen sich im Wesentlichen
parallel zur Innenseite 40 des Vertiefungsrandes 17 erstreckenden
Teil auf. Zwischen dem Bauteilträger 48 und
dem Tragteil 5 ist durch diese beabstandete Anordnung ein
Aufnahmeraum 49 gebildet. In diesem ist, siehe insbesondere 4,
ein Isoliermaterial 10 angeordnet. Dieses dient zur elektrischen
Isolierung insbesondere der auf dem Bauteilträger 48 angeordneten
Bauteile 2, 3, 4 und dient gleichzeitig
zur Wärmeübertragung
in Richtung Tragteil 5. Das Tragteil 5 ist in
der Regel aus einem meerwasserresistenten oder antikorrosiven Material
wie Bronze oder dergleichen gebildet und dient zur Abgabe der entsprechenden
Wärme direkt an
das Meerwasser.
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Allerdings
soll durch das Isoliermaterial 10 auch zuverlässig eine
elektrische Isolierung der Bauteile stattfinden, um eine ausreichende
Spannungsdurchschlagsfestigkeit gegenüber dem über das Meerwasser im Prinzip
geerdeten Tragteil 5 gewährleisten.
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Im
Bauteilträger 48 sind
eine Reihe von Bohrungen vorgesehen, die, siehe auch 4,
zur lösbaren
Befestigung der entsprechenden Bauteile 2, 3 und 4 dienen.
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An
seinem radial außen
liegenden Endabschnitt 63 ist der Bauteilträger 48,
der als Ringbauteil ausgebildet ist, mittels des Halteteils 9 am Tragteil 5 lösbar befestigt.
Diese Befestigung erfolgt in der Regel durch eine Vielzahl von Schrauben 35, die
durch entsprechende Anschraubbohrungen 34 eingesteckt und
am Bauteilträger 48 befestigt
sind. Zur elektrischen Isolierung sind Halteteil 9 und
Bodenring 51 aus einem Kunststoffmaterial wie Polyurethan
oder dergleichen gebildet.
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Im
Bauteilträger 48 sind
eine Anzahl von Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnungen 70 angeordnet. Diese
sind beispielsweise mittels der Schraube 35 von Seiten
des Halteteils 9 her verschliebar.
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Es
besteht ebenfalls die Möglichkeit,
siehe 3, dass eine solche Entlüftungs- und Befüllöffnung 70 von
Seiten des Bauteilträgers 48 bzw.
dessen Oberseite 55 her verschließbar ist. Dies erfolgt in 3 beispielsweise
durch eine insbesondere selbstdichtende Schraube 72, die
ein kegelig ausgebildetes Gewinde aufweisen kann.
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Das
Halteteil 9 ist in der Regel als Haltering ausgebildet.
Dieser weist einen umlaufenden Steckvorsprung 69 auf, der
radial nach außen
in Richtung Vertiefungsrand 17 absteht. Die ser ist in einer
entsprechenden Stecknut 68 eingesteckt, die im Vertiefungsrand 17 umlaufend
ausgebildet ist.
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Zum
Verschluss der entsprechenden Aufnahmevertiefung kann diese ein
Abdeckteil 30 aufweisen, das insbesondere zwischen einander
zuweisenden Aufnahmevertiefungen 16, 17 übereinander gestapelter
Tragteile 5 angeordnet ist.
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Die
obersten und untersten Tragteile 5 bei einer solchen Stapelung
können
durch ein separates Deckelteil fluiddicht insbesondere gegenüber dem umgebenden
Meerwasser verschlossen sein.
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Der
Aufnahmeraum 49 zwischen Bauteilträger 48 und Tragteil 5 dient
zur Aufnahme des entsprechenden Isoliermaterials 10. Diese
kann bei einem Ausführungsbeispiel
eine Paste oder eine Flüssigkeit
mit entsprechenden Eigenschaften sein. Die Eigenschaften sind insbesondere
ausreichende Wärmeleitfähigkeit
und ausreichende Durchschlagsfestigkeit, siehe auch die obigen Ausführungen.
Um gegebenenfalls eine dieser Eigenschaften zu variieren, kann dem
pastösen
oder flüssigen
Grundmaterial des Isoliermaterials ein insbesondere mineralischer Zuschlagstoff
zugesetzt werden. Dieser kann zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit und/oder zur Erhöhung der
Durchschlagsfestigkeit dienen.
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Dieser
Zuschlagstoff oder auch ein weiterer Feststoff kann dem Grundmaterial
auch zur Variation der Viskosität
zugesetzt werden. So ist das entsprechende Isoliermaterial je nach
Feststoff- oder Zuschlagstoffanteil mehr oder weniger „pastös" einstellbar. Das
entsprechende Isoliermaterial kann vor Einsetzen des Bauteilträgers 48 in
der Aufnahmevertiefung 6, 7 angeordnet werden.
Nach entsprechender Anordnung des Bauteilträgers 48 und gegebenenfalls
eines zusätzlichen
Schaltkreisträgers 8,
siehe 4, erfolgt die Befestigung des Halterings bzw. Halteteils 9 und
eine Verschraubung von Halteteil 9 und Bauteilträger 48.
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Innerhalb
des Aufnahmeraums 49 ist neben dem entsprechenden Isoliermaterial 10 ein Schlauchring 61 angeordnet.
Dieser ist im Inneren hohl und aus einem relativ weichen Material.
Dieser Schlauchring dient insbesondere zur Volumen- und/oder Druckkompensation
bei entsprechenden Ausdehnungen des Isoliermaterials.
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Weiterhin
sind in dem Aufnahmeraum 49 an seinen entsprechenden Enden 59, 60 Dichtringe 57, 58 angeordnet.
Diese können
einen runden oder eckigen und insbesondere quadratischen Querschnitt
aufweisen. Solche Dichtringe werden auch als Rundschnurringe bezeichnet.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Anordnungssystems insbesondere im Bereich eines Vertiefungsrandes 17 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem nach 2 insbesondere
in der Form des Halteteils 9, das hier als flaches Ringhaltebauteil 71 ausgebildet
ist. Dieses weist in 3 einen etwa rechteckigen Querschnitt
auf und wird mittels der entsprechenden Schraube 35 am
freien, nach oben in Richtung Abdeckteil 30 weisenden Ende
des Bauteilträgers 48 befestigt.
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Halteteil 9,
siehe auch die übrigen
Figuren, Bauteilträger 48,
Tragteil 5 und auch Bodenring 51 begrenzen den
Aufnahmeraum 49.
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In 3 verläuft die
entsprechenden Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnung 70 horizontal
zwischen Aufnahmeraum 49 und einer Bohrung im Bauteilträger 48.
Diese Bohrung weist in Richtung Oberfläche 16 der Aufnahmevertiefung 6.
In dieser Bohrung ist zum Verschließen der Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnung 70 eine
insbesondere selbstdichtende Schraube 72 mit kegligem Gewinde
angeordnet.
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In 4 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel analog
zu 3 dargestellt. Dieses unterscheidet sich insbesondere
vom Ausführungsbeispiel
nach 2 oder 3 durch eine andere Form des
Halteteils 9. Dieses erstreckt sich in 4 von
der Innenseite 40 des Vertiefungsrandes 17 radial
nach innen und übergreift
den Endabschnitt 63 des Bauteilträgers 48. Auf der dem
Aufnahmeraum 49 gegenüberliegenden
Außenseite
des Bauteilträgers 48 ist
das Halteteil 9 mittels der entsprechenden Schrauben 35 mit
diesem lösbar
befestigt.
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Ansonsten
weist auch das Halteteil 9 nach 4 einen
umlaufenden Steckvorsprung 69 auf, der in eine entsprechende
Stecknut 61 des Vertiefungsrandes 17 eingesteckt
ist.
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Oberhalb
des Halteteils 9 ist zumindest teilweise das Abdeckteil 30,
siehe auch 3, dargestellt.
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In 4 ist
zusätzlich
ein Schaltkreisträger 8 teilweise
dargestellt, der in Form einer Platine 13 ausgebildet sein
kann. Dieser ist über
entsprechende Anschlussdrähte 43 mit
den Bauteilen 2, 3 und 4, siehe auch 1 verbunden.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit,
auf einen solchen separaten Schaltkreisträger 8 zu verzichten,
wobei die entsprechende Schaltkreise auf dem Bauteilträger 48 angeordnet sein
können.
Das Material von Schaltkreisträger 8 und
Bauteilträger 48 ist
im Wesentlichen gleich zu dem des Abdeckteils 30 und ist
insbesondere ein Faserverbundwerkstoff aus Papier und Phenolplast.
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Nach 4 sind
die entsprechenden Bauteile 2, 3 und 4 mittels
Schrauben 19 am Bauteilträger 48 befestigt.
Die Befestigung kann auch durch Aufstecken, Verkleben oder dergleichenim
Bereich einer Unterseite 15 des Bauteils erfolgen.
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Die übrigen Teile
in 4 wie auch in 3 entsprechen
im Wesentlichen denen nach 2 und für gleiche
Bauteile werden jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet. Teilweise
werden die entsprechenden Teile nur in Zusammenhang mit einer Figur näher erläutert.
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In 4 ist
die entsprechende Entlüftungs- und/oder
Befüllöffnung 70 im
Endabschnitt 63 des Bauteilträgers 48 ausgebildet.
Ein Verschließen
dieser Öffnung 70 erfolgt
hier durch eine Schraube, die bis in die Entlüftungs- und/oder Befüllöffnung 70 von Seiten
des Halteteils 9 her zum entsprechenden Verschließen eingeschraubt
ist. Dabei weist die Öffnung 70 einen
entsprechenden Endabschnitt auf, der zum freien Ende des Bauteilträgers 48 gerichtet
ist.
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Die
Dichtringe 57 und 58 sind jeweils an Enden 59, 60 des
Aufnahmeraums 49 angeordnet. Das Einbringen der entsprechenden
Dichtringe 57, 58 kann durch Anbringen am Bodenring 51 bzw.
am Halteteil 9 erfolgen, wobei sie an diesem Teil beispielsweise
direkt angeklebt sein können.
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Das
Befüllen
des Aufnahmeraums 49 kann vor Anordnen des Bauteilträgers 48 erfolgen,
wobei zuviel Isoliermaterial 10 bei Anbringen des Bauteilträgers 48 aus
dem Aufnahmeraum 49 entsprechend herausgedrückt wird.
Es kann ebenfalls eine Anordnung des Isoliermaterials im Aufnahmeraum über die Entlüftungs-
und/oder Befüllöffnung 70 erfolgen. Auch
eine Kombination beider Anordnungsverfahren ist möglich.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 4 ist der Abstand 56 zwischen Bauteilträger 48 und
Oberfläche 16 der
Aufnahmevertiefung 6 bzw. 7 konstant zumindest
im Bereich dieser Oberfläche 16.
Der Abstand kann beispielsweise größer zwischen Bauteilträger 48 und
Innenseite 40 des Vertiefungsrandes 17 sein. Im
Bereich einer entsprechenden Verbindungskante 62 zwischen
Aufnahmevertiefung 6, 7 und Vertiefungsrand 17 ist
der Schlauchring 61 angeordnet.