DE3542755C1

DE3542755C1 - Anordnung zur direkten Siedekühlung von Bauelementen der Leistungselektronik

Info

Publication number: DE3542755C1
Application number: DE19853542755
Authority: DE
Inventors: Klaus 1000 Berlin Förster; Dieter Thron
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1985-11-30
Filing date: 1985-11-30
Publication date: 1986-10-30

Description

Zur Versteifung des Hohlkörpers 1 sind quer zu der Längsachse verlaufende Versteifungsrippen 4 vorgesehen.
Der Anschluß des Siedekühlbehälters an einen externen Rückkühler erfolgt über einen im doppelzylindrischen Hohlkörper 1 vorgesehenen Dampfanschluß 5 zum Rückkühler und einen Kondensatanschluß 6 vom Rückkühler.
In F i g. 2 ist zum Abschluß des Hohlkörpers 1 auf der unteren Seite die über Querversteifungen 7 gestützte Abschlußwand 2 und auf der oberen Seite ein Abschlußdeckel 8 vorgesehen. Dieser Abschlußdeckel 8 ist mittels Schrauben 12 mit dem Flansch 3 druckfest verschraubt. Eine Dichtung 9, die innerhalb der Linie 11 der gleichmäßig verteilten Schraubungspunkte ebenfalls ein Oval bildet, dichtet den Behälter ab.
Im Deckel 8 sind Durchführungen 10 für den elektrischen Anschluß der (nicht gezeigten) Bauelemente der Leistungselektronik vorgesehen, die in dem gezeigten Behälter siedegekühlt werden.
Der Abschlußdeckel 8 kann auch ein Einfüllventil für die Siedeflüssigkeit und/oder Sicherheits- und Überwachungseinrichtung für die Kühlfunktion aufnehmen.
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Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur direkten Siedekühlung von Bauelementen der Leistungselektronik mit einem extern rückgekühlten, rohrförmigen Behälter, der zumindest auf einer Stirnseite einen mit einem Abschlußdeckel druckdicht verschraubten Flansch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Behälter als glattwandiger, doppelzylindrischer Hohlkörper (1) ausgebildet ist und daß jeweils die Dichtungslinie und die Linie (11) der gleichmäßig verteilten Schraubungspunkte zwischen Flansch (3) und Abschlußdeckel (8) ein Oval bilden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelzylindrische Hohlkörper (1) aus zwei zu je einem Dreiviertelrohr geformten, an ihren Längskanten miteinander verschweißten Blechen zusammengesetzt ist
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder des doppelzylindrischen Hohlkörpers (1) durch quer zu der Längsachse verlaufende Versteifungsrippen (4) verbunden sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelzylindrische Hohlkörper (1) zumindest einen Dampfanschluß (5) zum Rückkühler und/oder einen Kondensatanschluß (6) vom Rückkühler aufweist 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest einem Abschlußdeckel (8) Durchführungen (10) für den elektrischen Anschluß der Bauelemente der Leistungselektronik und/oder ein Einfüllventil für die Siedeflüssigkeit und/oder Sicherheits- und Überwachungseinrichtungen für die Kühlfunktion vorgesehen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist durch die DE-OS 3345668 bekannt.

Eine solche Anordnung ist bei siedegekühlten Stromrichtern mit Verlustleistungen bis 3,5 kW vorteilhaft anwendbar. Liegt die Verlustleistung jedoch oberhalb von 3,5 kW, so ist die erzeugte Wärme bei vorgegebenem geringen Einbauvolumen (wie z. B. bei elektrischen Triebfahrzeugen) nicht mehr über die Oberfläche des Gefäßes abführbar. In diesen Fällen müssen Behälter mit externem Rückkühler eingesetzt werden, der die zur Wärmeabfuhr erforderliche Oberfläche aufweist Solche Siedekühlbehälter haben außerdem den Vorteil, daß sie unabhängig von der Luftrichtung angeordnet werden können. Wenn also z. B. die Bauelemente Teil eines Stromrichters auf einem Triebfahrzeug sind, können die Siedekühlbehälter längs oder quer unter dem Wagenboden angebracht werden, während der Rückkühler im Belüftungsstrom sitzt Da die Siedekühlbehälter teils mit Unterdruck, teils mit Überdruck (bis zu 3 bar absolut) betrieben werden, müssen sie die entsprechende mechanische Festigkeit aufweisen. Andererseits muß auf ein möglichst kleines Bauvolumen geachtet werden, und die ausreichende Kühlung der Bauelemente muß gewährleistet sein.

Rohrförmige Gefäße, wie der eingangs angegebene Behälter, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, haben ein begrenztes Einbauvolumen bei vorgegebener maximaler Höhe, insbesondere von Drosselspulen mit rechteckigem Querschnitt. Die Anordnung der elektronischen Bauelemente ist dann thermisch ungünstig, und es ergibt sich auch ein hohes Gewicht durch die große Füllhöhe des Kühlmittels.

Gefäße mit rechteckförmigem Querschnitt dagegen sind drucktechnisch ungünstig, da die Festigkeit nur durch entsprechende Wanddicken und Versteifungsrippen erreicht werden kann. Das wiederum führt zu hohem Gewicht und hohen Fertigungskosten. Auch ist die Dichtung des erforderlichen Deckels wegen des rechteckförmigen Querschnitts problematisch, da die lange Dichtungslinie mit engen Radien zu hohen Leckraten neigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die unter Berücksichtigung des bei Triebfahrzeugen vorgegebenen niedrigen Einbaurahmens gewichtsgünstig und in der Bautiefe leicht veränderbar für die Kühlung elektronischer Bauelemente mit einer Verlustleistung von mehr als 3,5 kW einsetzbar ist Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Aufgrund dieser Formgebung wird eine hohe Druckfestigkeit für den Behälter bei niedrigem Gewicht und einfacher Fertigung erreicht Infolge der ovalen Linienführung der Dichtung ist eine gute und einfache Dichtmöglichkeit der Abschlußdeckel mittels eines Rundschnurringes möglich Das Einbauvolumen und die Anordnungsmöglichkeit der Bauteile sind auch bei vorgegebener niedriger Bauhöhe des Gefäßes günstig. Durch die gute Einbaubarkeit der verlustreichen Bauelemente kann die Füllhöhe des Siedekühlmittels niedrig bleiben, so daß auch hierdurch das Gewicht der Anordnung niedrig gehalten wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 ein Doppelrohr-Gefäß für die Siedekühlung in perspektivischer Darstellung und F i g. 2 einen waagerechten Schnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Gefäß mit einem verschraubten und abgedichteten Abschlußdeckel.

Gemäß Fig. 1 ist ein rohrförmiger Behälter als glattwandiger, doppelzylindrischer Hohlkörper 1 ausgebildet Auf seiner vorderen Seite weist der Hohlkörper 1 einen Flansch 3 auf, auf den ein (nicht gezeigter) Abschlußdeckel aufgeschraubt werden kann Die Linie 11 der gleichmäßig verteilten Schraubungspunkte zwischen dem Flansch 3 und dem Abschlußdeckel bildet ein Oval. Die hintere Seite des Hohlkörpers 1 könnte ebenfalls über einen Flansch und einen Abschlußdeckel verschlossen sein. Statt dessen ist es auch, wie in Fig 1 gezeigt, möglich, anstelle des zweiten Abschlußdeckels eine an den Hohlkörper 1 angeschweißte Abschlußwand 2 vorzusehen, die in Form des Flansches 3 für den Abschlußdeckel über den rohrförmigen Körper hinausragt Bei einem aufgerichteten Siedekühlbehälter dient diese Abschlußwand 2 als Boden.