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Trockengleichrichteranlage Es ist vorgeschlagen worden, bei einem
elektrischen Gerät in Form eines Trockengleichrichters die Gleichrichterplatten
unter Belassung von Luftspalten zu einer Säule zusammenzufassen, wobei durch diese
Luftspalte ein kräftiger Luftstrom geblasen wird, durch den eine intensive Kühlung
erfolgt. Derartige Anordnungen ermöglichen eine erheblich höhere Belastung des Gerätes,
setzen aber eine verhältnismäßig hohe Luftgeschwindigkeit voraus.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung, bei der man mit einer geringeren
Luftgeschwindigkeit eine intensive Kühlung derartiger Platten erzielt. Die Lösung
besteht darin, daß in den Luftspalten zwischen den einzelnen Platten Wirbeleinbauten
angebracht sind. Hinsichtlich der Ausbildung dieser Wirbeleinbauten bestehen verschiedene
Möglichkeiten. Die Wirbeleinbauten in dem einzelnen Luftspalt können z. B. aus einem
den Luftspalt frei durchsetzenden normal geformten oder scharfkantigen Wellblech
bestehen; hierbei ist der Erweiterungswinkel ß (s. Fig. i) durch das günstigste
Verhältnis von Wärmeabfuhr zu Druckverlust der durchströmenden Luft bestimmt. Statt
dessen können die Wirbeleinbauten auch durch ein den Luftspalt frei durchsetzendes
und gegebenenfalls in mehrere Teilbleche zerfallendes Lochblech verwirklicht werden.
Als besonders wirksame Wirbeleinbauten haben sich leistenförmige, quer zur Strömungsrichtung
verlaufende
Erhöhungen der Platten erwiesen.
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Einige Ausführungsbeispiele einer Trockengleichrichteranlage sind
in den Abbildungen veranschaulicht; es zeigen . . Fig. r .und z in zwei zueinander
senkrechten -Schnitten das erste Ausführungsbeispiel, Fig. 3 und q, in zwei entsprechenden
Schnitten das zweite Ausführungsbeispiel, Fig. 5 und 6 in zueinander senkrechten
Schnitten das dritte Ausführungsbeispiel.
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Bei der Ausführung nach Fig. i und 2 ist angenommen, daiß' die Gleichrichterplatten
mit Hilfe von mehreren Bolzen zu einer Säule züsammengefaßt sind. In den Abbildungen
sind von der Säule nur zwei Bolzen i und 2 und zwei Gleichrichterplatten 3 und q:
wiedergegeben. Jeder der beiden Bolzen trägt üblicherweise eine Isolierhülse 5 bzw.
6. Die Wirbeleinbauten 'in dem einzelnen Luftspalt werden durch je ein scharfkantiges
Wellblech (Zickzackblech)' gebildet. Das zwischen den beiden Gleichrichterplatten
3 und q. befindliche scharfkantige Wellblech ist mit 7 bezeichnet. Es ist zusammen
mit den Gleichrichterplatten auf die Bolzen aufgereiht und wird in seiner Lage durch
Abstandsringe 8, 8 und 9, 9 gehalten. Diese Abstandsringe werden vorzugsweise aus
Metall hergestellt und zugleich zur elektrischen Verbindung der Gleichrichterplatten
untereinander oder zur Verbindung der Gleichrichterplatten mit den elektrischen
Anschlüssen mitbenutzt.
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Die Wirkungsweise der Wirbeleinbauten beruht darauf, daß. sie eine
starke Verwirbelüng der durchströmenden Luft herbeiführen, mit der Folge, daß die
unmittelbar an den Gleichrichterscheiben anhaftende ruhende Luftschicht besonders
dünn wird und somit ein guter Wärmeübergang von den Gleichrichterplatten an die
Luft erzielt wird. Durch diese Verwirbelüng kann die gleiche Wärmeabfuhr, wie man
sie ohne Wirbeleinbauten mit Hilfe hoher Luftgeschwindigkeiten erreicht; schon bei
bedeutend niedrigeren Geschwindigkeiten, die an sich nur eine gestörte laminare
Strömung ergeben, erreicht werden. Hierbei erweist es sich auch als besonders günstig,
daß bei kleinen Luftgeschwindigkeiten der Wirbeleffekt und damit die hohe Wärmeabfuhr
hinter den in Strömungsrichtung liegenden einzelnen Störstellen viel länger erhalten
bleibt als bei hohen Luftgeschwindigkeiten. An den Kanten der-Eiribäuten-wiederholen
sich ständig jene Effekte, die -man als sogenannte Anlaufeffekte kennt, wie sie
sonst im allgemeinen nur unmittelbar hinter Einströmkanten auftreten.
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- Die beim Gegenstand der Erfindung genügende geringere Luftgeschwindigkeit
-bedeutet eine entsprechende Verkleinerung des für die Erzeugung des künstlichen
Luftstromes erforderlichen Lüfters; die Anlage arbeitet so hinsichtlich der Kühlung
wirtschaftlicher und wegen ' der geringeren Luftgeschwindigkeit auch geräuschloser,
was in vielen Anwendungsfällen ein wesentlicher Vorteil ist.
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Hinsichtlich des übrigen Aufbaues der Gleichrichtersäule, des Kühlkanals,
des Lüfters zur Erzeugung des künstlichen Luftstromes, ferner hinsichtlich der Strombelastung
der Gleichrichter, der Betriebstemperatur usw. hat man bei der Anwendung der Erfindung
große Freizügigkeit. Vor allem können hierbei diejenigen Vorteile voll genutzt werden,
die sich aus dem Umstand ergeben, daß. bei der Anlage nach der vorliegenden Erfindung
die Luftgeschwindigkeiten kleiner sind als bei den Anlagen, bei denen durch hohen
Druck eine Erhöhung der Kühlwirkung erzwungen werden soll. Infolgedessen kann bei
einer Anlage nach der vorliegenden Erfindung z. B. auf die Verwendung eines Diffusors
verzichtet werden.
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Außerdem kommt es bei den geringeren Luftgeschwindigkeiten auch nicht
mehr darauf an, bestimmte Werte bezüglich der Aufweitungsschräge hzw. Übergangsschräge
der Verbindungsstücke des Luftkanals genau einzuhalten. Hieraus ergibt sieh, daß,
die vorliegende Erfindung zwar vor allem eine Weiterbildung einer Trockengleichrichteranlage,
wie dies in der Einleitung angegeben ist, darstellt, darüber hinaus' aber auch selbständige
Bedeutung hat und allgemein bei elektrischen Geräten mit künstlicher Luftkühlung
oder künstlicher Flüssigkeitskühlung durch einen zwischen benachbarten Platten oder-Rippen
hindurchgeführten KühlmittelstromAnwendung finden kann: Bei der Ausführung nach
Fig. 3 und 4. sind die beiden dargestellten Bolzen mit 11, 12, die zugehörigen Isölierstoffhülsen
mit: 13, 1q., die beiden dargestellten Gleichrichterplatten mit 15, 16 und die hier
als Wirbeleinbauten dienende Lochplatte mit I7a, 17b bezeichnet. -18 und i9 sind
die zweiteiligen Abstandsstücke, mit deren Hilfe die Lochplatte 17a, 17b in der
Mittellage bezüglich der beiden Gleichrichterplatten 15 und 16 gehalten wird. Wie
die Darstellung zeigt, besteht die Lochplatte aus zwei Teilblechen 17" - und 17b,
die zwischen sich einen quer zu der durch den eingezeichneten Pfeil angedeuteten
Durchströmrichtung verlaufenden Spalt frei lassen. Statt dessen könnte natürlich
die Lochplatte auch einstückig sein und mit einer Anzahl von Langlöchern oder Rundlöchern
versehen sein.
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Die Verwendung von Lochplatten als Wirbeleinbauten beruht auf der
Erscheinung, daß der an der Einströmkante auftretende Anlaufeffekt sich ein gewisses
Stück in den Luftspalt zwischen den Gleichrichterplatten hinein fortsetzt. Die in
der Lochplatte vorgesehenen Löcher oder Spalte rufen immer wieder neue Anlaufeffekte
hervor, die sich ihrerseits wiederum ein gewisses Stück in der Strömungsrichtung
fortsetzen. Aus dieser Erscheinung ergibt sich die erforderliche Teilung der Spalte
oder Löcher. Hierbei ist die Weite der Luftspalte zu berücksichtigen. Die Darstellung
nach Fig. 3 und q. will die erwähnten Gesichtspunkte nur mehr öder weniger schematisch
veranschaulichen.
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Bei der Ausführung nach Fig: 5 und 6 sind die Oberflächen der Gleichrichterplatten
mit quer zur Strömungsrichtung (s. die eingezeichneten Pfeile) verlaufenden leistenförmigen
Erhöhungen (Stolperleisten
) versehen. In den Abbildungen sind die
Gleichrichterplatten mit 2o, 21 und die leistenförmigen Erhöhungen mit 2oa, tob
bzw. 21a, 21b bezeichnet. Diese leistenförmigen Erhöhungen sind, wie ersichtlich,
zu beiden Seiten der Gleichrichterplatten vorgesehen und im Ausführungsbeispiel
so angebracht, daß` die einander gegenüberstehenden Reihen der leistenförmigen Erhöhungen
zweier benachbarter Platten gegeneinander versetzt sind. Die leistenförmigen Erhöhungen
können jedoch auch so angebracht werden, daß die einander gegenüberstehenden Reihen
des einzelnen Luftspaltes nicht gegeneinander versetzt sind. ' Verwendet man, wie
es vielfach üblich ist, für die elektrische Verbindung der Gleichrichterplatten
tellerförmige Flachfedern, so kann man, wie das Fig. 6 veranschaulicht, ein entsprechendes
kreisförmiges Feld 20° von den leistenförmigen Erhöhungen frei lassen. Es besteht
aber auch die Möglichkeit, von solchen Unterbrechungen der leistenförmigen Erhöhungen
abzusehen und die betreffenden Flachfedern od. dgl. auf die in diesem Fall selbstverständlich
leitenden Erhöhungen aufzusetzen. Ferner kann man auch so vorgehen, daß man die
leistenförmigen Erhöhungen jeweils nur auf einer Seite der einzelnen Gleichrichterplatte
anbringt und die Gleichrichterplatten in der Säule so anordnet, daß von den den
einzelnen Luftspalt begrenzenden Seiten die eine glatt ist und die andere die leistenförmigen
Erhöhungen aufweist.
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Die Ausführung mit Stolperleisten hat sich als besonders wirksam bewiesen.
Der Grund hierfür liegt offensichtlich darin, daß die Verwirbelung der hindurchströmenden
Luft in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche der Platten erfolgt und daß dadurch
die anhaftende ruhende Luftschicht noch dünner wird als bei den anderen Ausführungen.
Darüber hinaus sind die Stolperleisten metallisch reit den Platten verbunden und
tragen somit selbst nach Art. von Kühlrippen zur Wärmeableitung bei.
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Die Wirkung der Wirbeleinbauten kann noch dadurch erhöht bzw. gleichmäßiger
gestaltet werden, daß; der gegenseitige. Abstand der Störstellen bei Verwendung
von wellblechförmigen Einbauten, also der gegenseitige Abstand der Kammlinien bzw.
der Grate, mit zunehmender Durchströmtiefe, d. h. mit zunehmendem Abstand von der
Einströmkante der Platten in der Strömungsrichtung, abnimmt.