DE6604796U

DE6604796U - Abnehmbare waermeaustauschvorrichtung.

Info

Publication number: DE6604796U
Application number: DE6604796U
Authority: DE
Original assignee: Udylite Corp
Current assignee: Udylite Corp
Priority date: 1966-06-23
Filing date: 1969-10-28
Publication date: 1970-02-26
Also published as: DE1551540B2; US3396780A; GB1180803A; BR6790604D0; DE1551540A1

Description

Abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung ,

Die Erfindung bezieht sich auf <ain verbessertes Kühlsystem zur Kühlung der elektrischen Bauteile einer in einem Gehäuse angeordneten Stromversorgungsanlage und ist insbesondere für eine von einem Gehäuse umschlossene Gleichrichter-Einheit verwendbar, die eine Verbraucherstelle mit Gleichstrom versorgt. Die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung kann abnehmbar mit dem Gleichrichtergehäuse verbunden werden, dichtet das Gehäuse von der äußeren, Umgebung ab und sorgt für einen zusätzlichen Wärmeabtransport von den elektrischen Bauteilen.

Handelsüblicherweise ist eine Vielzahl von elektrischen Versorgungseinrichtungen weit verbreitet, die zum Abführen der von ^! den in ihnen enthaltenen elektrischen Bauteilen erzeugten Wärme j mit Kühlsystemen verschiedener Bauarten ausgerüstet sind.

Die Kühlung der in dem Gehäuse enthaltenen elektrischen Bauteile ist nötig, um eine lange Lebensdauer der Bauteile sieherzustelleix und die elektrische Einrichtung mit einem optimalen Wirkungsgrad i

zu betreiben. Es sind Systeme bekannt, bei denen die elektrischen Bauteile durch Luft gekühlt werden, die von innerhalb oder außerhalb des Gebäudes, in dem das System verwendet wird, angesaugt wird. Die Luft wird dann Üblicherwelse durch ein Gebläse über die elektrischen Bauteile geführt. Während derartige offene, luftgekühlte Systeme bei einigen Anwendungsgebieten befriedigend arbeiten, müssen diese Systeme manchmal in einer Umgebungsluft aufgestellt werden, die entweder korrosiv oder mit Staub und anderen Verschmutzungen verunreinigt ist, was dazu führt, daß sich die elektrischen Bauteile infolge des Ansaugens der Luft entweder mit einer Schmutzschioht überziehen, wodurch Kurzschlüsse oder andere unerwünschte elektrische Charakteristiken auftreten, oder infolge von in der Umgebungsluft anwesenden chemischen Verbindungen korrodieren*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die die üblichen Kühlsysteme an die Umgebung der elektrischen Anlagen angepasst werden können, ohne daß die Kühlung der elektrischen Bauteile beeinträchtigt wird.

Das Problem, eine geeignete Kühlung für die elektrischen Bauteile zu schaffen, wird besonders bei elektrischen Versorgungsanlagen für galvanische Prozesse deutlich, da derartige ι

Anlagen starke Ströme erzeugen müssen und ihre im wesentlichen hermetische Abdichtung erwünscht ist, um die elektrischen Bauteile von der feuchten und korrosiven Atmosphäre zu schützen, j die bei den meisten elektrochemischen Behandlungsprozessen

- 2 - ί

β ♦ * · ·β «»β «

anwesend ist. Bisher wurden eine Vielzahl von Kühlverfahren verwendet oder vorgeschlagen, die für eine wirksame Kühlung der in dem Gleichrichtergehäuse befindlichen elektrischen Bauteile sorgen sollte„ Diese Kühlverfahren waren jedoch infolge der unterschiedlichen Umgebungen, denen die Gleichrichteranlage ausgesetzt wird, nicht universell anwendbar und hatten erhöhte Kosten für die Gleichrichteranlage und erhöhte Abmessungen beim Einbau des Kühlsysterns zur Folge. Darüberhinaus schaffen die Strombelastung und andere variable Zustände Situationen, in denen eine erhöhte Kühlung nicht unbedingt erwünscht oder erforderlich ist.

Zur Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß eine abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung zur Verbindung mit dem Kühlsystem einer wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung, das aus einem Gehäuse mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem Gebläse für das die elektrischen Bauteile kühlende Wärmeübertragungsmittel besteht, aus einer mit dem Gehäuse des Kühlsystems lösbar verbindbaren Box mit einer mit dem Gehäuseauslaß dichtend verbindbaren Eintrittsöffnung, einer mit dem Gehäuseeinlaß dichtend -verbindbaren Austrittsöffnung, einem Strömungskanal und einem Wärmeaustauscher für das Wärmeübertragungsmittel des Kühlsystems;, wobei der Wärmeaustauscher aus mindestens einer in der Box lösbar angebrachten Wärmetauscheinheit besteht, die mit aus der Box führenden Kühlmittelrohren versehen ist. Erfindungsgemäß kann daher ein Kühlsystem, das für eine elektrische Anlage in

in einer nicht korrosiven, nicht verunreinigten Atmosphäre anwendbar und dessen Kühlleistung relativ gering ist, in ein Kühlsystem umgewandelt werden, bei dem die umgebende Atmosphäre äußerst korrosiv und verunreinigt ist und die Anforderungen an die Kühlleistung infolge der in dem Gleichrichtergehäuse erzeugten großen Wärmemengen relativ hoch sind. Weiterhin ist ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse für eine elektrische Anlage geschaffen worden, bei dem die Kühlleistung des Kühlsystems im liinblick auf die von dem Gleichrishtersystem erzeugte Wärmemenge verändert werden kann, wodurch es dem Hersteller ermöglicht wird, die Baueinheit an die besonderen Anforderungen des Bestellers anzupassen, ohne daß sich die Kosten der Baueinheit unnötig erhöhen. Außerdem ist die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung abnehmbar angeordnet, so daß der hermetisch abgedichtete Kühlkreis leicht in einen offenen Kühlkreis umgewandelt werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zusatzeinheit besteht darin, daß sie leicht an schon bestehende, luftgekühlte elektrische Versorgungsanlagen angebracht werden kann, und daß sie lösbar angebrachte Wärmetauscheinheiten enthält, durch deren Hinzufügung oder Wegnahme die Kühleigenschaf- ; ten des Kühlsystems variiert werden können. Schließlich wir4 durch die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung ein einfa-

ches, wirksames, platzsparendes sowie an die besondere Umgebung oder Verwendung weitgehend anpaßbares und daher flexibles Kühlsystem geschaffen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert!.

660479

r ■

■ t · I « t « · χ

Es zeigern ;

t !

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Gleichrichteranlage, an die die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung anbringbar ist, wobei die Vorderplatte des Gehäuses entfernt ist, um die innere Anordnung der elektrischen Bauteile und des Kühlmittelgebläses zu zeigen,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zusatzeinheit,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, bei der insbesondere die Wärmetauscheinheiten des Wärmeaustauschers der erfindungsgemäßen Zusatzeinrichtung gezeigt sind.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht eine Strom-Versorgungsanlage, an die die erfindungsgemäße Zusatzeinheit anbringbar ist, aus einem Gehäuse δ, das beispielsweise aus Stahlblech oder dgl. gefertigt sein kann. Das Gehäuse 8 enthält eine Deckplatte 10, die den Deckel für ein Gebläsegehäuse 12 bildet, das aus mehreren Seitenteilen 14, 16 hergestellt ist. Der Hauptabschnitt des Gehäuses enthält eine Vorderplatte 20, die den vorderen Abschnitt einer nicht gezeigten Schalttafel verschließt, und mehrere Seitenteile 22, 24; das Seitenteil 24 hat einen oberen Einlaß 26 und einen unteren Auslaß 28. Die Platten 10, 14, l6, 20, 22 und 24 können abnehmbar angeordnet; sein, um die Herstellung und die Reparatur der Gleichrichtereinrichtung zu

erleichtern. Am unteren Abschnitt sind U-Eisen 30 vorgesehen j und mit anderen Winkeleisen 32 und 34 verbunden, um die Gehäuse}

j konstruktion zu verstärken. Außerdem können an den verschiedenen Pla/tten Verstärkungselemente aus Winkeleisen befestigt sein, um gegebenenfalls für eine weitere Versteifung der Platten zu sorgen. Die einzelnen Platten, die das Gehäuse bilden, sind derart miteinander verbunden, daß eine Leckage von Luft oder anderen Gasen in das oder aus dem Inneren des Gehäuses weitgehend verhindert wird.

Das Innere des Gehäuses ist durch eine quer verlaufende Trennwand 38 in eine obere Lüfterkammer und eine untere Kammer, in ■ der sich die elektrischen Bauteile befinden, aufgeteilt. : Die einzelnen Platten, die das Gehäuse bilden und die äußeren Tafeln sind derart miteinander verbunden, daß das Innere des Gehäuses 8 möglichst leicht zugänglich ist. Die Verbindungs- ^; stellen der Rück- und Vorderplatten mit dem Gehäuse sind vorzugsweise mit elastischem Dichtmaterial versehen, um einen im wesentlichen luftdichten Abschluß des Gehäuseinneren aufrechtzuerhalten, mit Ausnahme von den öffnungen 26 und 28.

Die obere Kammer ist mit einer Gebläseeinrichtung 40 ausgerüstet, die von der üblichen Bauart sein kann und die das Kühlmittel durch den Einlaß 26 ansaugt und über den durch die Platten 22, 24 usw. gebildeten Strömungsmittelkanal über die in dem Gehäuse 8 enthaltenen elektrischen Bauteile hinweg und aus dem Auslaß 28 hinausbläst.

Die in den Zeichnungen beispielsweise dargestellte Stromversorgungseinrichtung enthält einen Transformator 44, der einen Wechselstrom niedriger Spannung und hoher Stromstärke liefert, welcher gleichgerichtet wird, um bei einer Vielzahl von Prozessen, wie dem Galvanisieren und Eloxieren von metallischen Werkstücken, verwendet werden zu können. Der Wechselstrom aus dem Transformator 44 wird durch eine Halbleiterdioden-Bank 46 gleichgerichtet.

Die elektrischen Bauelemente 44 und 46 sind natürlich nur beispielsweise gezeigt und in das Gehäuse kann jede beliebige elektrische Anlage eingebaut werden. Die Regelvorrichtungen können von einer bekannten Bauart sein und unter anderem Schalter, einstellbare Transformatoren, Induktionsregler, gesteuerte Halbleiter-Gleichrichter und Sättigungsdrosseln enthalten.

Der Transformator 44 ist auf mehreren Winkeleisen ~j>0 und 52 gelagert und die Kammer 46 ist nach der Darstellung auf Sammelschienen 58 abgestützt, die aus dem Gehäuse nach außen führen, so daß sie mit der Verbraucherstelle verbunden werden können. Die Sammelschienen 58 sind auf bekannte Weise an Stützteilen angebracht.

Die elektrische Versorgungseinrichtung, wie sie oben beschrieben und in Fig. 1 gezeigt ist, ist von einer Bauart, die in einer Umgebung aufgestellt werden kann, in der die Atmosphäre j

verhältnismäßig wenig korrosiv und mit Premdpartikeln verunreinigt ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Kühlsystem wird die ; Wärmemenge jedes der in dem Gehäuse 8 enthaltenen elektrischen i Bauteile durch ein Kühlmittel abgeleitet, das durch ein im Einlaß 26 angebrachtes Gitter 64 und durch das Gebläse 40 strömt, das im wesentlichen einen Motor 68 zum Antrieb eines nicht gezeigten Lüfters enthält, wodurch die Luft nach unten durch den von den Platten des Gehäuses 8 gebildeten Strömungsmittelkanal geblasen wird. Das Strömungsmittel strömt über die elektrischen Bauteile und wird durch ein zweites, in dem Auslaß 28 angeordnetes Gitter 70 nach außen gedrückt.

In dem Gehäuse 8 kann eine geeignete Beschaufelung vorgesehen sein, die die Kühlmittelströrauiig den gefährdesten wärmeerzeugen4 den Bereichen zuleitet, beispielsweise bestimmten Abschnitten des Transformators 44 und der Gleichrichterelemente 46. Die den! im Gehäuse 8 vorgesehenen Strömungskanal durchströmende Luft [ karn der Atmosphäre in dem Gebäude, in dem das Gehäuse 8 aufge-

stellt ist, entnommen werden, oder der Einlaß 26 bzw. Auslaß ^! 28 können, falls erwünscht, mit dem Gebäudeäußeren in Verbindung stehen. Wenn eine zusätzliche Kühlung oder ein geschlossener Kreislauf erforderlich wird, k*uin die erfindungsgemäße Zusatzkühleinheit mit dem Äußeren des Gehäuses 8 verbunden v/erden und an der Platte 24 anliegen, wie in Pig. 1 in gestrichelten Linien gezeigt ist.

In den Fig. 2 und 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel

des erfindungsgemäßen Zusatz-Kühlsystems gezeigt, das leicht an die in Pig. I dargestellte elektrische Anlage angepasst werden kann. Im Rahmen der Erfindung sind natürlich auch andere Formen von Zusatzkühlsystemen möglich, deren Gestalt und Abmessung an die besondere elektrische Anlage, bei der sie verwendet werden sollen, angepasst sind. Das Zusatz-Kühlsystem besteht im wesentlichen aus einer Box 80, die durch eine Rückwand 82, eine Seitenwand 84, eine Deckwand 86 und Bodenwand 88 gebildet wird. Die restliche Seitenwand ist nicht gezeigt. Die Box 80 kann außerdem eine Innenwand 90 enthalten, die an der Platte 24 der Gleichrichteranlage anliegt, oder die Wand 90 kann fortgelassen sein und es können geeignete Verstärkungsteile eingesetzt sein, um für eine zusätzliche Steifigkeit der Box 80 zu sorgen. Das Zusatzsystem ist durch nicht gezeigte, bekannte Befestigungsmittel mit dem Gehäuse 8 verbunden. Die Box 80 1st mit einer Austrittsöffnung 94 versehen, die an dem Einlaß 2β des Gehäuses 8 anliegt. In gleicher Weise ist eine Eintrittsöffnung 96 in der Box 80 ausgebildet, die an dem Auslaß 28 des Gleichrichtergehäuses 8 anliegt.

j Infolgedessen wird ein Kühlmittel-Strömungskanal in der Box 80 gebildet, der von der Eintrittsöffnung 96 durch das Innere der Box 80 aus der Austrittsöffnung 9k führt. Das Kühlmittel kann einen Wärmeaustauscher 100 durchströmen, der im Inneren der Box 80 in geeigneter Weise angebracht ist und im wesentlichen in der Mitte zwischen den Enden des durch die Box 80 führenden

Strömungskanal liegt. Der Wärmeaustauscher enthält im wesentlichen wärmeaufnehmende Mittel 102 In Form von Lamellen oder dergleichen und mehrere Kühlmittelrohre 104 sind serpentinenfö'rmig durch das Innere der Kühllamellen 102 geführt. Ein geeignetes Kühlmittel kann durch die Rohre geleitet werden, um die in den Lamellen 102 gespeicherte Wärme aufzunehmen und einem nicht gezeigten außerhalb liegenden Radiator zuzuführen.

Das Innere der Box SO ist mit Befestigungsschienen versehen, die eine untere Schiene 110 und eine obere Schiene 112 enthalten.

i Der Wärmeaustauscher 100 ist derart in der Box 80 befestigt, daß er einen Winkel mit den Wänden 82 und 90 bildet, um für eine zusätzliche Baulänge des Wärmeaustauschers zu sorgen und gleichzeitig die erwünschte Kühlmittelströmung durch den Wärmeaustauscher aufrecht zu erhalten. Natürlich kann dieser Winkel vergrößert oder verkleinert werden, je nach der Kühlleistung, die von dem Zusatzkühlsystem erzeugt werden soll.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauschvorrichtung gezeigt, die dazu verwendet werden kann, das Ausmaß der Wärmeabfuhr zu verändern und die Kühl-,wirkung der über die elektrischen Bauteile strömenden Luft zu Verstärken. Nach der Darstellung der Fig. 3 ist der Wärmeaustauscher 100 in Einheiten aufgeteilt und 3 Wärmetauscheinheiten ; 120, 122 und 124 sind derart gehaltert, daß sie in unmittelbarer | Berührung mit dem durchströmenden Kühlmittel stehen. An den

I Stellen, wo keine Wärmetauscheinheiten vorgesehen sind, sind

- 10 -

geeignete Leiteinsätze 150 und 132 eingesetzt,und es ist ersichtlich, daß die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung auf 5 Wärmetauscbeinheiten vergrößert oder auf lediglich eine Wärmetausch einheit verkleinert werden kann.

Diese Veränderung wird lediglich durch Hinzufügen oder Wegnahme von Wärinetauscheinheiten und durch Hinzufügen von LelteinsKtzen wie die Platten 130, 132, an Stellen, von denen die Wärmetausch-j einheiten entfernt wurden, erreicht*

Eine Verbindung 1J6 führt zu einer Kühlmittel-, beispielsweise Wasserquelle, wodurch die Wärmetauscheinheiten an eine außerhalt befindliche Quelle von Kühlmittel unter Druck angeschlossen werden itcönnen. Die Strömungsmittelverbindungen zwischen den verschiedenen Wärmetauscheinheiten und die Anschlußvorrichtung 136 sind auf bekannte Weise eingerichtet.

- 11 -

47 96

Claims

; 1. Abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung zur Verbindung mit öem ■ Kühlsystem einer VJärme erzeugenden elektrischen Einrichtung, ' j dus aus einem Gehäuse mit einem Einlaß, mit einem Auslaß und ^: einem Gebläse für das die elektrischen Bauteile kühlende

Wärmeübertragungsmittel besteht, gekennzeichnet durch eine mit dem Gehäuse (8) des Kühlsystems lösbar verbindbare Box (80) mit einer mit dem Gehäuseauslaß (28) im wesentlichen ! dichtend verbindbaren Eintrittsöffnung (96), einer mit dem

^! Gehäuseeinlaß (26) im wesentlichen dichtend verbindbaren Austrittsöffnung (94), einem Strömungskanal und einem Wärme-

! austauscher (100) für das Wärmeübertragungsmittel des Kühlsystems, wobei der Wärmeaustauscher (100) aus mindestens einer» in der Box (80) lösbar angebrachten Wärmetauscheinheit (120 bzw. 122 bzw. 124) besteht, die mit aus der Box (80) führenden Kühlmittelrohren (104) versehen ist.

— 1 —

WO 47 9 6
2. Abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, _; dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wärmetauscheinheiten
(120, 122, 124) in der Box (80) angeordnet sind, und daß

die Wärmetauscheinheiten durch eine Vorrichtung (136) untereinander und mit einer außerhalb der Box befindlichen Kühlmittelquelle verbunden sind.
3. Abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscheinheiten
(120, 122, 124) länger sind als die abnehmbar? Box (So) | breit ist, und in der Box (8o) unter einem Winkel angeordnet! sind, um ihre Wärmeaustausch-Eigenschaften zu verbessern. \
4. Abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der vor- ;

hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abnehm- ' bare Leiteinsätze (130, 132) vorgesehen sind, die in Räumen j

zwischen den Wärmetauscheinheiten und der Box (8o) angeord- | net sind.
5. Abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung, gekennzeichnet durch
Befestigungsmittel, die die Box (80) lösbar mit dem Gehäuse (8) verbinden und die abnehmbare Wärmeaustauschvorrichtung
an dem Gehäuse (8) anliegend befestigen.