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zum zum Pressen von Luftkühlkörpern gegen Scheibenthyristoren Qdgl.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressen zweier Luftkühlkörper
gegen einen dazwischen angeordneten Scheibenthyristor oder eine Scheibendiode, wobei
der Pressdruck mittels Spannschrauben über Druckstücke und Federn auf die Kühlkörper
ausgeübt wird. Bei der Montage von Scheibenthyristoren und Scheibendioden ist es
wichtig, daß die Thyristoren oder Dioden unter einem genau vorgeschriebenen Druck
stehen.
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Dabei besteht ferner die Vorschrift, daß diese Druckkraft genau in
der Mitte und ferner genau senkrecht zu den Scheiben der Thyristoren oder Dioden
angesetzt wird. Bei einer bekannten Ausführung dieser Art waren zwei Spannschrauben
vorgesehen, die auf ein Druckstück wirkten, welches über ein Federscheibenpaket
die entsprechende Kraft an ein weiteres Druckelement weiter gaben, von dem die Druckkraft
über eine konvex nach außen gewölbte Druckfläche auf die Mitte des angrenzenden
Kühlkörpers übertragen wurde. Zwischen dem Druckstück und der Oberfläche des angrenzenden
Kühlkörpers waren von den Spannschrauben durchsetzte Montage- oder Einstellringe
vorgesehen, die nur der Kontrolle der erzielten Andruckkraft, nicht aber der Kraftübertragung
dienten. Diese
nur punktförmige Kraftübertragung auf den Kühlkörper
und damit von diesem auf den Thyristor oder Diode ist mit mehreren Nachteilen behaftet.
Die Höhe der auszuübenden Druckkraft ist bei dieser Konstruktion begrenzt, da die
Druckkraft punktförmig ausgeübt wird. Auch besteht die Gefahr, daß sie nicht völlig
senkrecht wirkt, was aber nach den o. g. Vorschriften unbedingt der Fall sein muß.
Eine ähnliche und darüber hinaus auch baulich komplizierte Ausführungsform ist für
das Andrücken von Wasser-Halbleiter-Kühlkörpern gegen solche Scheibenzellen bekannt,
wobei die Druckkraft über den Kopf einer gesonderten Isolierschraube auf den oberen
Wasser-Halbleiter-Kühlkörper ausgeübt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer mit Luftkühlkörpern
arbeitenden Vorrichtung gemäß eingangs genannter Gattung dafür zu sorgen, daß wesentlich
größere Kräfte als bisher auf die Scheibenthyristoren oder Scheibendioden ausgeübt
werden können. Dabei soll die Andruckkraft genau senkrecht und mittig auf den Thyristor,
bzw. die Diode ausgeübt werden. Diese Wirkungen sollen erreicht werden, ohne daß
hierzu ein wesentlicher konstruktiver Mehraufwanderforderlich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung in erster Linie vorgeschlagen,
daß zwischen einem der Druckstücke und jeder der Spannschrauben Federn, bevorzugt
ein Paket aus Scheibenfedern, vorgesehen sind und daß das unter der Federbelastung
stehende Druckstück eine symmetrisch und mittig zu den Spannschrauben gelegene Druckfläche
aufweist, die sich auf der den Federn gegenüberliegenden Druckstückseite befindet
und flächig auf dem dazugehörigen Kühlkörper aufliegt0 Da
in der
Regel zwei Spannschrauben, ggf. auch mehr Spannschrauben, vorgesehen sind, können
also zumindest zwei Federn, bzw.
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Federpahte untergebracht werden, wodurch sich die Federspannkraft
und damit die auf die Thyristoren oder Dioden auszuübenden Druckkraft entsprechend
erhöht. Versuche haben ergeben, daß hier Druckkräfte bis zu 5000 kp und noch höher
erzielbar sind.
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Durch die zentrische und mittige Anordnung der Druckfläche zu den
Spannschrauben und ferner durch die zentrische Zuordnung der Federn zu den Spannschrauben
wird erreicht, daß die von der Druckfläche auf den Kühlkörper abgegebene Druckkraft
gleichmäßig und senkrecht zum Kühlkörper auf diesen übertragen wird.
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Die Druckfläche liegt mit ihrer vollen Fläche auf dem Kühlkörper an,
so daß die Gefahr einer zu hohen spezifischen Flächenbelastung vermieden ist. Die
Größe dieser Druckfläche kann dabei den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt
werden. Die Nachteile der punktförmigen Auflage des Druckelementes bei der beschriebenen
vorbekannten Anordnung entfallen.
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Während bei den vorbekannten Anordnungen durch ungenaue Fertigung
des Druckelementes oder der Druckschraube oder auch durch Schmutzeinlagerungen sich
zwischen diesen Tielen und dem Druckstück ein Abweichen der Druckkraftrichtung von
der Senkrechten einstellen konnte, ist auch diese Gefahr bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung aufgrund der Einstückigkeit der Druckfläche mit dem Druckstück vermieden.
Zugleich wird hiermit eine entsprechende konstruktive Vereinfachung erreicht. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß das Justieren jetzt wesentlich genauer als bei
der eingangs beschriebenen Anordnung erfolgen kann, da beide Federn, bzw. Federpakete
von den Spannschrauben durchsetzt sind und das Drehen jeder Spannschraube unmittelbar
ein entsprechendes Zusammenpressenoder Freigeben der zugehörigen Federn zur Folge
hat. Damit ist die Andruckkraft
jeder Feder, bzw. jedes Federpaketes
unmittelbar zu kontrollieren, z. B. mittels an sich bekannter Einstellringe.
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Die erfindungsgemäße Druckfläche, die völlig plan ist und vollflächig
auf dem Kühlkörper aufliegt, bewirkt ferner einen sehr guten Wärmeübergang vom Kühlkörper
auf dieses, aus Metall bestehende Druckstück, welches seinerseits Wärme an die Außenluft
abgibt, d. h. wie ein zusätzlicher Kühlkörper wirkt. Dies ist besonders bei dem
vorliegenden Anwendungsgebiet der Erfindung von Bedeutung, nämlich der Kühlung von
Scheibenthyristoren oder Scheibendioden, die hohe Ströme zu verarbeiten haben, da
diese hohen Ströme nicht nur die erläuterte starke Andruckkraft erfordern, sondern
eine entsprechend große Wärmeentwicklung zur Folge haben. Mit den vorbekannten Isolierschrauben
war weder eine Wärmeübertragung noch eine Übertragung einer wesentlichen Druckkraft
möglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich
die von den Schraubenschäften durchsetzten Federn in Vertiefungen des zugehörigen
Druckstückes. Der Druck der Muttern der Spannschrauben wird dabei über eine den
Spannschrauben gemeinsame Spannlasche und ggf. noch über Zwischenlegteile auf die
Federn übertragen, wobei die Spannlasche ebenfalls von den Spannschraubschäften
durchsetzt ist. Diese Anordnung, bei der die Vertiefungen nur im Druckstück vorgesehen
sind, trägt wesentlich zur konstruktiven Vereinfachung und damit auch zur Reduzierung
der Herstellungskosten bei. Die Spannlaache kann ein Blechstück sein, welches lediglich
auf die entsprechenden Maße zuzuschneiden ist.
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Soll eine besonders hohe Druckkraft ausgeübt werden, so sieht ein
weiterer Vorschlag der Erfindung vor, daß mittig zwischen den Spannschrauben und
zentrisch zur Druckfläche eine weitere Federanordnung, bevorzugt ein weiteres Paket
aus Schraubenfedern
vorgesehen ist. Damit wird unter Beibehaltung
der geschilderten Vorteile gegenüber einer Anordnung, die aus zwei Spannschrauben
und zwei Federpaketen besteht, eine Erhöhung der Druckkraft um 50 /O erreicht. Der
dazu erforderliche konstruktive Mehraufwand ist verhältnistnäßig gering, da in Weiterbildung
dieses Erfindungsvorschlages in dem entsprechenden Druckstück nur noch eine weitere
Vertiefung vorzusehen ist und deren Federn, bzw. das Scheibenfedernpaket ebenfalls
unter dem Druck der gleichen Spannlasche steht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen,
sowie den nachstehend erläuterten und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
der Erfindung zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1: Ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Längsschnitt, Fig. 2: die dazugehörige Seitenansicht, Fig. 3: ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls im Längsschnitt.
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Die Vorrichtung dient zum Zusammenpressen und zugleich Kühlen des
Scheibenthyristors 1. Die beiden Luftkühlkörper 2, 3 die nur zum Tdil dargestellt
sind, stehen unter dem Druck zweier Druckstücke 4, 5, wobei dieser Druck durch die
nachstehend zu beschreibende Schraub-Federanordnung erzielt wird. Statt eines Scheibenthyristors
könnte auch eine Scheibendiode vorgesehen sein. In den weiteren Ausführungen ist
der Vereinfachung halber nur noch von einem Thyristor die Rede.
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In diesem Ausführungabeispiel sind zwei Spannschrauben 6, 7 vorgesehen,
deren Spannmuttern mit 8, 9 beziffert sind. Ein Anziehen der Muttern 8, 9 bewirkt
einen Druck, der über die Spannlasche 10 und Zwischenlegringe 11, 12 auf je ein
den Schraubenschaft umgebendes Paket 13, 14 aus Federscheiben ausgeübt wird. Die
somit auf das Druckstück 4 wirkende Druckkraft wird von diesem über eine Druckfläche
15 auf die Gegenfläche 16 des Kühlkörpers 2 übertragen. Da die Druckfläche 15 symmetrisch
zu den den Federdruck ausübenden Spannschrauben 6, 7 angeordnet ist, wird die Druckkraft
gleichmäßig und genau senkrecht zur Fläche 16 auf den Kühlkörper und von diesem
weiter auf den Thyristor 1 übertragen. In der Oberfläche des unteren Kühlkörpers
3 ist genaiklittig zur Druckfläche 15 ein Spannstift bzw. Zapfen 28 vorgesehen,
der in eine entsprechende, mittige Bohrung des Thyristors oder der Diode eingreift.
Dieser Zapfen oder Spannstift hat den Zweck, den Thyristor genau mittig unter die
Spannvorrichtung zu justieren.
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Andernfalls würde die Spannvorrichtung ihren Zweck nicht korrekt erfüllen.
Da die Fläche 15 plan auf der Gegenfläche 16 aufliegt, ist auch bei hohen Druckkräften
die spezifische Flächenbelastung nicht zu groß. Für die Unterbringung der Pakete
13, 14 der Scheibenfedern sind nur im Druckstück 4 die beiden Vertiefungen 17, 18
vorzusehen, während die Spannlasche 10 als ebenes Blechteil ausgebildet sein kann.
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Mit dieser Konstruktion ist zugleich eine seht niedrige Bauhöhe der
gesamten Vorrichtung erreicht.
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Da die Federpakbte 18, 14 von den Spannschrauben durchsetzt sind,
werden sie von diesen zugleich zentriert und gehalten.
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Ferner bewirken die Spannschrauben eine Zentrierung und einen Halt
der Spannlasche 10. Ferner kann gemäß der Erfindung die
Spannlasche
10 durch zwei Halteschrauben 19, 20 unverlierbar am Druckstück 4 gehalten sein.
Dies ist dann wichtig, wenn bei der Montage die Spannschrauben entfernt werden sollten.
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Die Halteschrauben 19, 20 sind bevorzugt symmetrisch zu den Spannschrauben
6, 7 gelegen.
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Zum genauen Einstellen der Druckkraft sind zwischen der Spannlasche
10 und der Gegenfläche 4' des Druckstückes 4 Einstellringe 21, 22 vorgesehen. Die
Anordnung, insbesondere Größe und Zahl der Federringscheiben ist so getroffen, daß
die erforderliche Druckkraft dann eingestellt ist, wenn sich die Ringe 21, 22 gerade
noch von Hand verdrehen lassen.
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Die beiden Kühlkörper 2, 3 müssen elektrisch voneinander isoliert
sein. Zu diesem Zweck ist zwischen jedem Schraubenschaft und den Kühlkörpern eine
Isolierhülse 23, 24 vorgesehen. Außerdem ist das dem federbelasteten Druckstück
4 entgegengesetzt liegende Druckstück 5 aus einem isolierenden Kunststoff hergestellt.
Mit 25 ist ei~ Zwischenlagplatte bezeichnet.
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Fig. 3 zeigt im Prinzip die gleiche Ausführung wie Fig. 1, wobei für
gleiche Teile auch die selben Bezugsziffern vorgesehen sind. Auch hier ist ein Zapfen
oder Spannstift 28 zur Zentrierung des Thyristors oder der Diode vorgesehen. Zusätzlich
ist noch mittig zwischen den Spannschrauben 6, 7 und zentrisch zur Druckfläche 15
ein weiterer Satz Federscheiben 26 vorgesehen, der sich in einer Vertiefung 26'
des Druckstückes 4 befindet. Der Druck wird auch hier von der Spannlasche 10 über
eine Zwischenlagscheibe 27 auf das Federpaket 26 übertragen.
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- Ansprüche -