DE3124408C2 - - Google Patents

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DE3124408C2
DE3124408C2 DE3124408A DE3124408A DE3124408C2 DE 3124408 C2 DE3124408 C2 DE 3124408C2 DE 3124408 A DE3124408 A DE 3124408A DE 3124408 A DE3124408 A DE 3124408A DE 3124408 C2 DE3124408 C2 DE 3124408C2
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    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
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    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0615Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced at the free surface of the liquid or other fluent material in a container and subjected to the vibrations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
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    • H01F27/10Liquid cooling
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Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einem sich im Betrieb erwärmenden Bauteil, z. B. ein Leistungstransformator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein in dieser Weise mittels vernebelter dielektrischer Flüssigkeit gekühlter Leistungstransformator ist aus der US-PS 29 90 443 bekannt. Dort findet eine mechanische Zerstäubung von aus einem Flüssigkeitssumpf entnommener Flüssigkeit mit Hilfe eines Zerstäubers statt, um einen Flüssigkeitssprühnebel zu erzeugen, der zur Kühlung des Transformators dient und im normalen Betriebstemperaturbereich desselben verdampft.
Hierbei ist die Sicherstellung einer stets ausreichenden Flüssigkeitszufuhr zum Zerstäuber kritisch, da eine Störung der Pumpeinrichtung zur schnellen Überhitzung des Transformators führen könnte.
Problematisch ist bei der bekannten mechanischen Flüssigkeitszerstäubung auch die bei Inbetriebsetzung auftretende verhältnismäßig lange Verzögerung zwischen dem Einschalten und dem Vorhandensein eines ausreichenden Flüssigkeitsnebels, denn dieser dient üblicherweise außer zur Kühlung auch noch als elektrische Isolation zur Verhinderung elektrischer Durchschläge zwischen den stromführenden Teilen des Transformators und seinem Gehäuse. Damit während dieser Verzögerung die notwendige Durchschlagfestigkeit erreicht werden kann, findet üblicherweise zusätzlich noch ein isolierendes Gas, nämlich Schwefelhexafluorid, Anwendung, das allerdings die Kühlwirkung vermindert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät der in Rede stehenden Art hinsichtlich der Verdampfungskühlung so zu verbessern, daß bei Inbetriebsetzung in kürzester Zeit ein ausreichender Flüssigkeitsnebel vorhanden ist und auf ein zusätzliches, die Kühlwirkung verschlechterndes Isoliergas verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung gelöst.
Die Verwendung von Ultraschall zur Flüssigkeitsvernebelung ist zwar an sich aus der VDI-Zeitschrift, Band 108, Nr. 34, Dezember 1966, Seiten 1669 bis 1674, bekannt, jedoch bringt erst die besondere erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Ultraschall-Vernebelungseinrichtung, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dargestellt ist, die das gestellte Problem bewältigende Wirkung.
Die bei dem bzw. jedem Ultraschallwandler des erfindungsgemäßen Geräts erzeugten Schallwellen bilden einen intensivevn Ultraschallstrahl, der, insbesondere bei Fokussierung, eine von der Flüssigkeitsoberfläche aufsteigende Sprühnebelfontäne erzeugt, welche das sich erwärmende Bauteil benetzt. Der Ultraschallstrahl bewirkt dabei nicht nur die Vernebelung der Kühl- und Isolierflüssigkeit, sondern bewirkt außerdem das "Pumpen" der Flüssigkeit derart nach oben, daß ohne besondere Pumpe eine wirksame Flüssigkeitsvernebelung und somit eine wirksame Verdampfungskühlung stattfinden kann. Diese Pumpförderung und Vernebelung der Flüssigkeit setzt beim Einschalten sofort ein, weshalb die das sich erwärmende Bauteil enthaltende Gehäusekammer unmittelbar nach dem Einschalten von dem dielektrischen Sprühnebel erfüllt wird, unabhängig vom Belastungszustand des Geräts und folglich von der Temperatur des sich erwärmenden Bauteils. Damit entfällt die Notwendigkeit für ein besonderes Isoliergas zur Sicherstellung einer ausreichenden elektrischen Durchschlagsfestigkeit während der Einschaltphase oder bei schwacher Belastung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt
die Fig. 1 bis 6 jeweils einen Vertikalschnitt durch verschiedene Ausführungsbeispiele eines dampfgekühlten elektrischen Transformators nach der Erfindung, und
die Fig. 7 bis 8 jeweils in schematischer Darstellung verschiedene Möglichkeiten der akustischen Erzeugung einer Mikronebel- und Dampf-Fontäne mittels eines piezokeramischen Schwingers.
Fig. 1 zeigt einen Leistungstransformator 11, der ein geschlossenes Gehäuse 13, den darin befindlichen, wärmeerzeugenden eigentlichen Transformator 15 und einen Kondensationskühler 17 aufweist. Ferner ist der Leistungstransformator 11 mit einer Einrichtung 19 zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen ausgestattet. Das Transformatorgehäuse 13 bildet eine geschlossene Kammer 21, in welcher der Transformator 15, der Kondensationskühler 17 und die Ultraschalleinrichtung 19 untergebracht sind. Es besteht aus geeignetem steifem Werkstoff, beispielsweise Metall oder Glasfasermaterial.
Der eigentliche Transformator 15 aus einem magnetischen Kern 25 und elektrischen Wicklungen 23, die über den Kern induktiv miteinander gekoppelt sind. Obwohl dies in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, weist der Transformator selbstverständlich auch eine Tragkonstruktion für den Kern und die Wicklungen sowie elektrische Anschlußleitungen zwischen den Wicklungen 23 und elektrischen Anschlußdurchführungen 27 auf.
Der Kühler 17 besteht aus einer Anzahl von Rohren 29, die jeweils durch offene Zwischenräume 31 voneinander getrennt sind, durch welche ein Rückkühlmedium, beispielsweise Umgebungsluft, hindurchzirkulieren kann. Die oberen Enden der Rohre 29 stehen mit dem oberen Teil der Gehäusekammer 21 und die unteren Rohrenden mit dem unteren Teil der Kammer in Verbindung, so daß Kühlmitteldampf und Nebel durch die oberen Rohrenden in die Rohre eintreten kann, in den Rohren gekühlt und kondensiert wird, und das Kondensat sodann aus den unteren Rohrenden in den unteren Teil der Kammer zurück ablaufen kann, um dort wieder in der nachstehend beschriebenen Weise durch Zerstäubung in Dampf und Nebel übergeführt zu werden.
Gemäß der Erfindung befindet sich die Einrichtung 19 zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen im unteren Teil des Gehäuses 13, d. h. nahe des Gehäusebodens, und weist mindestens einen Ultraschallwandler 33 auf, der als piezokeramischer Wandler ausgebildet ist. Vorzugsweise hat der piezokeramische Wandler 33 eine konkave bzw. schlüsselartige Form zur Fokussierung der Ultraschallschwingungen auf die Oberfläche der darin befindlichen isolierenden Flüssigkeit.
Vorzugsweise enthält die Kammer 21 mehrere, beispielsweise sechs derartige schlüsselförmige piezokeramische Wandler bzw. Schwinger 33, die mit gegenseitigen Abständen angeordnet sind, wobei die Zwischenräume zwischen den einzelnen Wandlern von Behältern 35 eingenommen werden, die ebenfalls mit der isolierenden Flüssigkeit 37 gefüllt sind. Mit ihren oberen Rändern stehen die Wandler 33 und die Behälter 35 in flüssigkeitsdichter Berührung miteinander, so daß der Flüssigkeitsspiegel in den Wandlern und den Behältern stets auf einem vorgegebenen Pegel gehalten wird, wobei die Behälter 35 als mit der isolierenden Flüssigkeit 37 gefüllte Vorratsbehälter für die Wandler 33 dienen. Während der Flüssigkeitsdampf im Kühler 17 kondensiert, wird das Kondensat in die Behälter 35 zurückgeleitet, aus welchem es in die verschiedenen schüsselförmigen Wandler 33 überläuft, so daß in diesen stets ein für eine optimale Dampf- bzw. Nebelerzeugung geeigneter Flüssigkeitsstand herrscht. Die Wandler 33 befinden sich unter Bildung von Zwischenräumen 39 oberhalb des Gehäusebodens, wobei die Zwischenräume 39 mit einem Stoff, beispielsweise Luft oder SF₆ gefüllt sind, der eine gegenüber derjenigen der Flüssigkeit solche akustische Impedanz hat, daß im wesentlichen die gesamte, von den Wandlern 33 erzeugte akustische Energie zur Flüssigkeitsoberfläche hin gerichtet wird. Die Behälter 35 befinden sich auf Unterlage 41, beispielsweise aus Tetrafluoräthylen.
Die Wandler 33 werden von einer Hochfrequenz-Leistungsquelle 42 angeregt, welcher ein Impulsgeber 43 zugeordnet ist und die über ein Kabel 45 mit den Ultraschallwandlern 33 verbunden ist. Bei Erregung durch die Leistungsquelle 42 erzeugen die Wandler 33 in der Flüssigkeit hochintensive Ultraschallwellen, die infolge der schüsselartigen Form der Wandler 33 auf die Oberfläche der in den Wandler befindlichen isolierenden Flüssigkeit 37 fokussiert werden, so daß die Flüssigkeit 37 unter Kavitationserzeugung zerstäubt wird und eine aus Mikronebel und Dampfmolekülen bestehende Fontäne 47 erzeugt wird, die von der Flüssigkeitsoberfläche in dem betreffenden piezokeramischen Wandler 33 aus nach oben aufsteigt und die Oberfläche der Transformatorwicklungen 23 und des Transformatorkerns 25 benetzt.
Die schüsselförmigen Wandler 33 haben vorzugsweise jeweils einen Durchmesser von etwa 10 cm und arbeiten im Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis 5 MHz. Da sich hinter ihnen Luft oder SF₆ befindet, wird im wesentlichen sämtliche von ihnen erzeugte akustische Energie auf ihren Brennpunkt 49 gerichtet. Die sechs mit gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten Wandler 33 können mittels einer Hochfrequenz- Leistungsquelle 42 mit einer Leitung von beispielsweise 1 kW betrieben werden, obwohl selbstverständlich die jeweilige Eingangsleistung in Abhängigkeit von der jeweiligen speziellen Anordnung und Anzahl der verwendeten Wandler und auch die Betriebsfrequenz von verschiedenen Faktoren, beispielsweise der jeweils verwendeten isolierenden Flüssigkeit wie z. B. Tetrachloräthylen (C₂Cl₄) abhängt.
Vorzugsweise werden die Fontänen 47 kontinuierlich erzeugt, solange sich der Transformator 15 im Betrieb befindet. Je nach der dabei entwickelten Förderwirkung ist es andererseits auch möglich, einen impulsweisen Betrieb vorzusehen, wobei die Wiederholungsfrequenz beim Einschalten des Transformators hoch und nach Erreichen der normalen Betriebstemperatur von Kern und Wicklungen niedriger gewählt werden kann. Um eine ausreichende elektrische Festigkeit des Mikronebels beim Einschalten des Transformators sicherzustellen, kann die akustische Erzeugung der Nebelfontänen 47 unter Verwendung einer Zeitsteuerschaltung etwa 10 s oder dgl. vor dem Einschalten des Transformators einsetzen. Die Höhe der Fontänen 47 über der Flüssigkeitsoberfläche kann etwa 1 m betragen, und zur Sicherstellung einer ausreichenden Benetzung der Wicklungen 23 und des Kerns 25 an deren Oberseite können entsprechend angeordnete Umlenkbleche 51 vorgesehen sein.
Im Betrieb des Transformators verdampft der durch die akustischen Fontänen 47 erzeugte Mikronebel bei Berührung mit den heißen Oberflächen des Transformatorkerns und den Wicklungen, wobei der Dampf die Kammer 21 ausfüllt und aus deren oberen Teil in den Kondensationskühler 17 gelangt, wo der Dampf kondensiert und das Kondensat in den unteren Teil der Kammer 21 bzw. in die Behälter 35 und die schüsselförmigen piezokeramischen Wandler 33 zurückgeleitet wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt, gemäß welcher jedem Ultraschallwandler 33 ein Rohr 53 zugeordnet ist, das aus einem geeigneten dielektrischen Werkstoff wie beispielsweise einem Glasfaser-Polyester-Material oder dgl. besteht und beispielsweise mittels eines Rahmens 55 derart gehaltert ist, daß sein unteres Ende in die Flüssigkeit 37 in dem betreffenden Wandler eingetaucht ist und das Rohr vom Brennpunkt 49 des betreffenden Ultraschallstrahls aus von der Flüssigkeitsoberfläche nach oben ragt. Die beiden Endteile des Rohres 53 sind gegenüber dem verengten Mittelbereich des Rohres erweitert. Infolgedessen konzentriert sich die akustische Energie aus der Flüssigkeit 37 in den verengten Mittelbereichen der Rohre 53 und bewirkt ein radiales Wegschleudern zerstäubter Flüssigkeitströpfchen, wie bei 59 angedeutet ist, auf die Wicklungen 23 und den Kern 25. Dieses Verfahren der Zerstäubung von Flüssigkeiten wurde bereits von R. W. Wood und A. L. Loomis in "Philosophical Magazine and Journal of Sience 8.7", Vol. 4, Nr. 22, September 1927 (Seiten 417 bis 436 "The Physical and Biological Effects of High Frequency Sound Waves of Great Intensity") in Verbindung mit Ultraschallversuchen beschrieben.
Bei dem dampfgekühlten Transformator 15 werden die isolierenden Rohre 53 mit isolierender Flüssigkeit aus den akustisch erzeugten Fontänen 47 überzogen und erzeugen selbst Sprüh- und Mikronebelstrahlen 59, welche die Kühlung des Transformators weiter verbessern. Zur Sprüh- und Mikronebelerzeugung an bestimmten Bereichen des Transformatorkerns und der Wicklungen können auch andere Rohrformen Anwendung finden, beispielsweise eine um den Kern und die Windungen verlaufende spiralige Rohrform.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, gemäß welcher eine Membran 61 mit Abstand vom Gehäuseboden 63 quer durch die Gehäusekammer 21 verläuft und den unteren Teil dieser Gehäusekammer des Leistungstransformators 11 strömungsmitteldicht unterteilt. Die Membran 61 besteht aus einem flexiblen Werkstoff, beispielsweise einem Glasfaser-Epoxiharz-Material. Eine als akustisches Koppelorgan geeignete Flüssigkeit 65, beispielsweise Mineralöl, füllt den unteren Teil des Transformatorgehäuses 13 aus, wobei sich der Flüssigkeitsspiegel 67 geringfügig oberhalb dem untersten Teil der bogenförmig nach unten gewölbten Membran 61 befindet. In dieser Kopplungsflüssigkeit ist ein Ultraschallwandler 33 angeordnet, der bei Erregung auf die Membran 61 fokussierte Flüssigkeitsschwingungen 69 erzeugt, wodurch auf der Oberseite der Membran befindliche isolierende Flüssigkeit 37 unter Kavitationserzeugung zerstäubt und in Form einer Fontäne 47 in der Kammer 21 und um den Transformator 15 herum nach oben geschleudert wird.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei sich die isolierende Flüssigkeit 37 in einem im oberen Teil des Gehäuses 13 angeordneten schalenartigen Behälter 71 befindet, in welchem außerdem ein Ultraschallwandler 33 in die Flüssigkeit eingetaucht angeordnet ist. Im Betrieb des Ultraschallwandlers werden Ultraschallschwingungen 73 auf die Flüssigkeitsoberfläche fokussiert, wodurch die Flüssigkeit unter Kavitationserzeugung zu Mikronebel 75 zerstäubt wird, der durch Perforationen am oberen Behälterrand 77 hindurch aus dem Behälter in die Kammer 21 austritt und dort über dem Kern und den Wicklungen des Transformators 15 niedersinkt und diesen durch Verdampfung kühlt. Der dabei entstehende Dampf tritt in den Kühler 17 ein, wo er kondensiert, und das Kondensat fließt in den unteren Teil des Gehäuses 13 zurück, aus welchem es durch eine eine Pumpe enthaltende Leitung 79 in den Behälter 71 zurückgefördert wird.
Ferner zeigt Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich von den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 dadurch unterscheidet, daß das Transformatorgehäuse 13 mit dem Kühler 17 als Innengehäuse ausgebildet ist, das seinerseits von einem Außengehäuse 81 umschlossen ist. Dabei wird das Innengehäuse 13 von einem geeigneten Rahmen 83 im Außengehäuse 81 gehalten. Der Ultraschallwandler 33 befindet sich zwischen Außengehäuse 81 und Innengehäuse 13, wo er in eine die Schallenergie übertragende Flüssigkeit 65, beispielsweise Mineralöl, eingetaucht ist, so daß die von ihm erzeugten Ultraschallschwingungen 87 zum Boden des Innengehäuses übertragen werden, wodurch im Boden des Innengehäuses befindliche isolierende Flüssigkeit 37 unter Kavitationserzeugung zu einer Fontäne 89 zerstäubt wird, welche den Transformator 15 umschließt und seine Oberflächen benetzt. Ebenso wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen gelangt der dabei entstehende Dampf zusammen mit nicht verdampftem Mikronebel in den Kühler 17, aus welchem das Kondensat zum Boden des Innengehäuses 13 zurückgeleitet wird. Dieser Innengehäuseboden ist hier natürlich aus einem flexiblen Werkstoff, beispielsweise einem Glasfaser-Polyester-Material mit einer Dicke im Bereich von etwa 1 mm bis 3 mm hergestellt, um die akustische Energie aufnehmen und die Flüssigkeit 37 unter Kavitationserzeugung zerstäuben zu können. Das Außengehäuse 81 kann aus Metall, beispielsweise Stahl, gefertigt sein. Außerdem können zusätzliche piezokeramische Schwinger, wie sie beispielsweise bei 33′ angedeutet sind, vorgesehen und derart angeordnet sein, daß sie auf der Innenoberfläche des Innengehäuses 13 niedergeschlagene Flüssigkeit örtlich zerstäuben können.
Schließlich zeigt Fig. 6 noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die ein Gehäuse 91 aufweist, das vorzugsweise aus mittels Flanschen 93 miteinander befestigten oberen und unteren Gehäusehälften besteht. Das Gehäuse 91 hat vorzugsweise eine kugelige oder linsenartige Form und ist aus einem Polyester-Glasfaser-Material mit einer Dicke von etwa 1 mm bis 5 mm hergestellt. Das Gehäuse kann auch aus einander geeignetem Werkstoff bestehen, welches die akustische Energie aufnimmt, um die isolierende Flüssigkeit unter Kavitationserzeugung zu einer Fontäne zu zerstäuben. Im Betrieb werden, wie bei 87 angedeutet ist, von dem Ultraschallwandler 33 erzeugte Ultraschallschwingungen auf den unteren Wandteil des Gehäuses 91 übertragen. Dies verursacht Kavitation an der Oberfläche der im Gehäuse befindlichen isolierenden Flüssigkeit 37 und folglich die Bildung einer Fontäne 47 aus Mikronebel, welche den Transformator 15 in der Gehäusekammer 95 einhüllt.
Die von der Gehäusewand aufgenommenen Ultraschallschwingungen werden außerdem durch die Gehäusewand selbst übertragen, die, beispielsweise bei 97 und 99, mit verdünnten Bereichen ausgestattet ist, um die akustische Energie zu verstärken und dadurch auf der Innenwandfläche des Gehäuses niedergeschlagene Flüssigkeit und in Form von Nebelstrahlen auf den Transformator 15 zu richten, wie beispielsweise bei 101 und 103 angedeutet ist. Außerhalb des Gehäuses 91 angeordnete und damit in Wärmeaustausch stehende Kühlrohre 105 kühlen die Gehäusewand, so daß Dampf und Mikronebel aus der gemäß den Pfeilen 107 zirkulierenden Fontäne 47 auf der Gehäuseinnenwandfläche kondensieren, wobei ein Teil des Kondensats, wie bei 101 und 103 angedeutet ist, wiederum zerstäubt wird und der Rest des Kondensats in den Flüssigkeitsvorrat 37 am Boden des Gehäuses 91 zurückfließt, wonach der Zyklus (Mikronebelerzeugung, Kühlung des Transformators durch Verdampfung des darauf niedergeschlagenen Mikronebels, Kondensation des Dampfes an der Gehäusewand und Rückfluß des Kondesats in den akustisch agitierten Flüssigkeitsvorrat) von neuem beginnt.
Bei allen Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen selbstverständlich gleiche bzw. entsprechende Teile.
Verschiedene Verfahren zur Bildung der akustischen Fontänen 47 in dampfgekühlten Geräten sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt.
Gemäß Fig. 7 richtet ein Abstrahler 109 aus piezokeramischem Material einen Ultraschallschwingungsstrahl 111 auf einen Reflektor 121, der konkav ausgebildet ist und einen reflektrierten Strahl 123 auf die Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche 117 richtet, wo die Flüssigkeit durch Kavitationserzeugung zerstäubt und verdampft und in Form einer Fontäne 125 aus Mikronebel und Dampfmolekülen nach oben geschleudert wird. Da der Reflektor 121 konkav ist, wird der reflektierte Strahl 123 auf einen kleinen Bereich der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche 117 fokussiert.
In Fig. 8 ist ein in die isolierende Flüssigkeit 37 eingetauchter rohrförmiger Abstrahler 127 aus piezokeramischem Material dargestellt, der einen sich allseits ausbreitenden Strahl 129 akustischer Energie zu Reflektoren 131 hin richtet, die mit Radialabstand um den Abstrahler herum angeordnet sind. Die Reflektoren 131 sind vorzugsweise konkav, so daß sie den jeweils reflektierten Strahl 133, 135 auf die Flüssigkeits- Luft-Grenzfläche 117 fokussieren. Dabei können die reflektierten Strahlen der einzelnen Reflektoren alle auf den gleichen Oberflächenbereich oder, wie dargestellt, jeweils auf einen anderen Bereich der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche 117 fokussiert werden, um nur eine einzige oder mehrere akustische Fontänen aus Mikronebel und Dampf zu erzeugen, wie sie bei 137 und 139 angedeutet sind.
In der Praxis kann der Pegel der isolierenden Flüssigkeit im Sumpfbereich eines dampfgekühlten Leistungs­ transformators variieren, und zur Aufrechterhaltung einer wirksamen Fontäne wäre es deshalb wünschenswert, einen Ultraschallstrahl mit variabler Fokussierung zu erzeugen. Dies kann entweder elektronisch durch zyklisches Durchlaufen eines Frequenzbereiches um die Arbeitsfrequenz des piezo­ keramischen Schwingers oder mit Hilfe von unterschiedlich tief in die Flüssigkeit eingetauchten schüsselförmigen piezokeramischen Schwingern erreicht werden.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die oben unter Bezugnahme auf dampfgekühlte Leistungstransformatoren be­ schriebene Erfindung in gleicher Weise auch bei anderen wärmeerzeugenden elektrischen Geräten anwendbar ist, beispiels­ weise bei Röntgen- und Radareinrichtungen, die mit hoher Spannung arbeiten, und auch bei Lichtbogenlöscheinrichtungen von Leistungsschaltern zur zeitweiligen Kühlung.

Claims (10)

1. Elektrisches Gerät mit einem sich im Betrieb erwärmenden Bauteil (15), z. B. ein Leistungstransformator, das in einer Gehäusekammer (21) untergebracht ist und mittels in der Gehäusekammer durch eine Vernebelungseinrichtung (19) ver­ nebelter dielektrischer Flüssigkeit gekühlt wird, die im normalen Betriebstemperaturbereich des sich erwärmenden Bau­ teils (15) verdampft, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernebe­ lungseinrichtung (19) einen Ultraschallerzeuger mit min­ destens einem Untraschallwandler (33, 109, 127) in Form eines piezokeramischen Oszillators aufweist, der in das Flüssig­ keitsvolumen (37) eingetaucht ist, und daß der Wandler selbst eine konkave, zur Flüssigkeitsoberfläche hin gerichtete Abstrahlfläche aufweist, welche den abgestrahlten Ultraschall auf die Flüssigkeitsoberfläche fokussiert, oder daß ihm mindestens ein ebenfalls in das Flüssigkeitsvolumen eingetauchter Reflektor (121, 131) zugeordnet ist, auf welchen der Wandler den erzeugten Ultraschall richtet, und der eine solche konkave Abstrahlfläche aufweist.
2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ultraschallwandler (33) sowie etwa zuge­ ordnete Reflektoren in einem Gehäusekammerteil (67) in schallenergieübertragender Flüssigkeit (65) eingetaucht ange­ ordnet ist bzw. sind, der durch eine schallenergieübertra­ gende, die zu vernebelnde Flüssigkeit (37) aufnehmenden Trennwand (61) von dem das sich erwärmende Bauteil (15) auf­ nehmenden Kammerteil (21) getrennt ist.
3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ultraschallwandler (33) bzw. der Reflektor den abgestrahlten Ultraschall auf die Grenzfläche zwischen der schallenergieübertragenden Flüssigkeit (65) und der Trennwand (61) fokussiert.
4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die zu vernebelnde Flüssigkeit (37) auf­ nehmende Trennwand (61) als schalenförmig nach unten gewölbte Membran ausgebildet ist.
5. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die zu vernebelnde Flüssigkeit (37) auf­ nehmende Trennwand (61) als schalenförmiger Bodenwandab­ schnitt eines innerhalb eines Außengehäuses (81) angeordneten Innengehäuses (13) ausgebildet ist.
6. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der das sich erwärmende Bauteil (15) auf­ nehmende Kammerteil kugelförmig aufgebildet ist und sein unterer schalenartiger Bodenwandbereich die Trennwand bildet.
7. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekammer eine außerhalb des Gehäuses angeordnete, mit der Gehäusekammerwand in Wärme­ austausch stehende Kühleinrichtung (105) zugeordnet ist.
8. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusekammer (21) min­ destens ein mit seinem unteren Ende in die zu vernebelnde Flüssigkeit (37) eingetauchtes längliches Element (53) ange­ ordnet ist, das einen nahen des sich erwärmenden Bauteils (15) verlaufenden Bereich aufweist, der aufgrund seiner Ausbildung aus der ultraschallbeaufschlagten Flüssigkeit (37) aufge­ nommene Ultraschallenergie konzentriert und darauf niederge­ schlagene Flüssigkeit wieder vernebelt und auf das sich erwärmende Bauteil richtet
9. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche piezokeramische Ultraschallwandler (35′) an der Gehäusekammerwand angeordnet sind, damit darauf niedergeschlagene Flüssigkeit in Form von auf das sich erwärmende Bauteil (15) gerichteten Sprüh­ strahlen wieder zu vernebeln ist.
10. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusekammerwand Bereiche (97, 99) aufweist, die aufgrund ihrer Gestaltung auf­ genommene Ultraschallenergie örtlich konzentrieren und dadurch darauf niedergeschlagene Flüssigkeit in Form von auf das sich erwärmende Bauteil (15) hin gerichteten Sprüh­ strahlen wieder vernebeln.
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Publications (2)

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JP (1) JPS6019425B2 (de)
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FR (1) FR2485709A1 (de)
GB (1) GB2080631B (de)
NO (1) NO812132L (de)
SE (1) SE447314B (de)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3411017A1 (de) * 1984-03-24 1985-09-26 Karl Dr. 7800 Freiburg Fritz Sterilisierung mit mikrowellen ii
JPS60207879A (ja) * 1984-03-30 1985-10-19 清水建設株式会社 省エネルギ−型低温倉庫
US5012195A (en) * 1989-12-28 1991-04-30 Abb Power T&D Company, Inc. Method for improving the electrical strength of vapor-mist dielectrics
US5515910A (en) * 1993-05-03 1996-05-14 Micro Control System Apparatus for burn-in of high power semiconductor devices
US5582235A (en) * 1994-08-11 1996-12-10 Micro Control Company Temperature regulator for burn-in board components
US6247525B1 (en) 1997-03-20 2001-06-19 Georgia Tech Research Corporation Vibration induced atomizers
IL121413A (en) * 1997-07-28 2000-10-31 Green Cloud Ltd Method for reducing the accumulation of precipitates and impurities on ultrasonic transducers
US6205799B1 (en) * 1999-09-13 2001-03-27 Hewlett-Packard Company Spray cooling system
TW556328B (en) * 2001-05-11 2003-10-01 Denso Corp Cooling device boiling and condensing refrigerant
JP4724317B2 (ja) * 2001-06-07 2011-07-13 ティーエス ヒートロニクス 株式会社 強制振動流型ヒートパイプ及びその設計方法
JP2003247790A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Denso Corp 沸騰冷却装置
US6742342B1 (en) * 2003-05-13 2004-06-01 Praxair Technology, Inc. System for cooling a power transformer
US7081802B2 (en) * 2004-03-31 2006-07-25 Praxair Technology, Inc. System for cooling a power transformer
US20050284612A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-29 Machiroutu Sridhar V Piezo pumped heat pipe
DE102004054180A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-11 Abb Technology Ag Wärmetauscher für einen Transformator
DE102005005588B4 (de) * 2005-02-07 2008-03-13 Knürr AG Schaltschrank
JP4887652B2 (ja) * 2005-04-21 2012-02-29 ソニー株式会社 噴流発生装置及び電子機器
US7954730B2 (en) * 2005-05-02 2011-06-07 Hong Kong Piezo Co. Ltd. Piezoelectric fluid atomizer apparatuses and methods
EP1722412B1 (de) 2005-05-02 2012-08-29 Sony Corporation Sprühstrahlvorrichtung mit entsprechendem elektronischen Gerät
US20070017659A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-25 International Business Machines Corporation Heat spreader
US20070023169A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Innovative Fluidics, Inc. Synthetic jet ejector for augmentation of pumped liquid loop cooling and enhancement of pool and flow boiling
US7607470B2 (en) 2005-11-14 2009-10-27 Nuventix, Inc. Synthetic jet heat pipe thermal management system
US8030886B2 (en) 2005-12-21 2011-10-04 Nuventix, Inc. Thermal management of batteries using synthetic jets
JP4540733B2 (ja) * 2006-07-10 2010-09-08 三菱電機株式会社 車両用変圧器
CN101303930B (zh) * 2007-05-10 2011-08-31 深圳市奥电高压电气有限公司 蒸发冷却非均相式电力变压器
CN102160132A (zh) * 2008-09-19 2011-08-17 Abb技术有限公司 变压器组件
EP2436017A1 (de) * 2009-05-26 2012-04-04 Parker-Hannifin Corporation Gepumptes schleifen-kühlmittelsystem für wicklungen eines transformators
WO2010142346A1 (en) 2009-06-12 2010-12-16 Abb Technology Ag Dielectric insulation medium
DE202009009305U1 (de) 2009-06-17 2009-11-05 Ormazabal Gmbh Schalteinrichtung für Mittel-, Hoch- oder Höchstspannung mit einem Füllmedium
KR20130128433A (ko) 2010-12-14 2013-11-26 에이비비 리써치 리미티드 유전성 절연 매질
AU2011344232A1 (en) 2010-12-14 2013-07-04 Abb Technology Ag Dielectric insulation medium
KR20140040086A (ko) 2010-12-16 2014-04-02 에이비비 테크놀로지 아게 유전성 절연 매질
WO2013087700A1 (en) 2011-12-13 2013-06-20 Abb Technology Ag Sealed and gas insulated high voltage converter environment for offshore platforms
AU2014406227B2 (en) * 2014-09-17 2018-08-02 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Bullet-resistant electrical installation
CN107695572B (zh) * 2017-10-26 2019-07-09 安徽工程大学 一种电焊机的可控式降温冷却装置
CN111430119B (zh) * 2020-04-28 2021-02-05 广东电网有限责任公司 一种电力变压器喷淋系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1003147B (de) * 1953-08-19 1957-02-21 Siemens Ag Einrichtung zum Zerstaeuben von Fluessigkeiten
US2990443A (en) * 1958-10-10 1961-06-27 Gen Electric Cooling system and method for electrical apparatus
US3584412A (en) * 1967-11-30 1971-06-15 Boeing Co Stable mist generation method and apparatus, the products and uses thereof
US3901443A (en) * 1973-02-06 1975-08-26 Tdk Electronics Co Ltd Ultrasonic wave nebulizer
US4100366A (en) * 1976-12-27 1978-07-11 Allied Chemical Corporation Method and apparatus for cooling electrical apparatus using vapor lift pump
AT362406B (de) * 1978-09-04 1981-05-25 Bosshard Ernst Kuehlvitrine

Also Published As

Publication number Publication date
SE8104029L (sv) 1981-12-28
US4350838A (en) 1982-09-21
DE3124408A1 (de) 1982-03-25
SE447314B (sv) 1986-11-03
GB2080631B (en) 1983-08-17
CA1157114A (en) 1983-11-15
JPS6019425B2 (ja) 1985-05-16
GB2080631A (en) 1982-02-03
NO812132L (no) 1981-12-28
FR2485709B1 (de) 1984-07-06
FR2485709A1 (fr) 1981-12-31
JPS5743181A (en) 1982-03-11

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