EP0033055A1 - Flüssigkeitsgekühlter Widerstand - Google Patents

Abstract

Ein flüssigkeitsgekühlter Widerstand wird aus einem gut wärmeleitenden, rohrförmigen Keramikträger (1) mit auf dessen Außenseite aufgebrachter Widerstandswicklung oder -schicht gebildet. Das Innere des Keramikträgers (1) ist mit einem Verdämmkörper (2) derart ausgefüllt, daß die den Keramikträger (1) durchfließende Kühlflüssigkeit eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erhält. Ein Dichtungselement (3) verschließt den fertigungstoleranzbedingten Restspalt zwischen dem Keramikträger (1) und dem Verdämmkörper (2).

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten Widerstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• In Verbindung mit dem Bau von flüssigkeitsgekühlten Thyristor-Stromrichtern besteht das Problem, die Verluste an den Bedämpfungswiderständen an den Kühlkreislauf abzuführen.
• Als Lösung für dieses Kühlproblem bietet es sich zunächst an, Draht- oder Schichtwiderstände in an sich bekannter Weise auf rohrförmigen Keramikträgerkörpern anzuordnen, die aus gut wärmeleitendem Keramikmaterial (vorzugsweise A1₂0₃) bestehen und von der Kühlflüssigkeit durchströmt werden.
• Da Thyristorbeschaltungen großflächiger Leistungsthyristoren Verluste in der Größenordnung von 0,5 bis 1 kw aufweisen, müssen auch die Typenleistungen der Widerstände entsprechend groß sein, d.h., es werden Widerstandskörper mit großem Außen- und Innendurchmesser benötigt. Da andererseits die zur Verfügung stehenden und von der Wärmeabführung her nötigen Mengen der Kühlflüssigkeit recht gering sind, ergeben sich sehr niedrige Strömungsgeschwindigkeiten, was einen schlechten Wärmeübergang vom Keramikträger auf die Kühlflüssigkeit und eine örtliche Überhitzung zur Folge hat.
• Durch eine eingebrachte Querschnittsdämmung läßt sich zwar die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit auf den gewünschten Wert bringen, was die zuvor geschilderten Nachteile vermeidet; jedoch ist dann die erforderliche Restbreite des Kühlkanals sehr gering. Sie liegt in derselben Größenordnung wie die unvermeidlichen Fertigungstoleranzen des Keramikträgers, woraus sich eine untragbare große Streuung der Kühleigenschaften und des Durchflußwiderstandes ergibt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem flüssigkeitsgekühlten Widerstand der eingangs angegebenen Art die Kühlmittelführung im Innern des Keramikträgers so zu gestalten, daß einerseits eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit erreicht wird und andererseits trotz der Fertigungstoleranzen des Keramikträgers gleichbleibende Kühleigenschaften und ein gleichbleibender Durchflußwiderstand erzielbar sind.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
• Vorteilhafterweise ist der Verdämmkörper mithin so aufgebaut, daß bei gesicherter hoher Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit, die eine örtliche Überhitzung vermeidet, die Fertigungstoleranzen des Keramikträgers für die Kühlung nicht ins Gewicht fallen.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen des flüssigkeitsgekühlten Widerstandes nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Die Erfindung soll nachfolgend für ein in der Zeichnungsfigur dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden:
• In einem mit einer nicht näher dargestellten Widerstandsbeschichtung versehenen Keramikträger 1 ist ein Verdämmkörper 2 eingebracht, der ohne Spiel noch in ein Exemplar des Keramikträgers mit größtzulässiger, fertigungsbedingter Minusabweichung paßt. Dieser Verdämmkörper 2 weist eine umlaufende erste Nut 5 auf, die als Strömungskanal für die Kühlflüssigkeit dient und deren Steigung so gewählt ist, daß nur ein schmaler Reststeg zwischen zwei Windungen stehen bleibt. In diesem Reststeg befindet sich eine zweite, mit gleicher Steigung umlaufende Nut 4, in die ein ebenfalls spiralig ausgebildetes und im Durchmesser etwas auffederndes Dichtungselement 3 eingelegt ist. Die Steigung der beiden Nuten ist nur geringfügig größer als die Breite der ersten Nut 5 gewählt. Als Dichtungselement 3 ist vorzugsweise eine Drahtspirale zu verwenden. Mit diesem Dichtungselement 3, das sich im Durchmesser anpassen kann, wird bewirkt, daß sich im Innern zwischen dem Verdämmkörper 2 und dem Keramikträger 1 trotz der vorhandenen Toleranzen kein Spalt bildet, in dem die Kühlflüssigkeit in axialer Richtung strömen kann. Mit 6 sind die beiden elektrischen Anschlüsse für den Widerstand bezeichnet. Die Abdeckung des Widerstandes auf seiner Außenseite erfolgt mit einer in der Figur nicht dargestellten Glasur, mit Zement oder ähnlichem.

Claims (3)

1. Flüssigkeitsgekühlter Widerstand, der aus einem gut wärmeleitenden, rohrförmigen Keramikträger mit auf dessen Außenseite aufgebrachter Widerstandswicklung oder -schicht gebildet wird, dadurch gekennzeichnet daß

- das Innere des Keramikträgers (1) mit einem Verdämmkörper (2) derart ausgefüllt ist, daß die den Keramikträger (1) durchfließende Kühlflüssigkeit eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erhält und

- ein Dichtungselement (3) vorgesehen ist, durch das ein fertigungstoleranzbedingter Restspalt zwischen dem Keramikträger (1) und dem Verdämmkörper ausgefüllt ist.

2. Flüssigkeitsgekühlter Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

- der Verdämmkörper (2) einen Durchmesser aüfweist, der dem toleranzbehafteten Mindestdurchmesser des Keramikträgers (1) entspricht,

- der Verdämmkörper (2) an seiner dem Keramikträger (1) zugewandten Außenfläche eine spiralig umlaufende erste Nut (5), deren Steigung nur geringfügig größer als die Breite der Nut ist, zur Durchleitung-der Kühlflüssigkeit aufweist und

- der die erste Nut (5) begrenzende Reststeg eine mit gleicher Steigung verlaufende zweite Nut (4) aufweist, in die das Dichtungselement (3) im Durchmesser auffedernd eingelegt ist.

3. Flüssigkeitsgekühlter Widerstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Dichtungselement (3) eine Drahtspirale ist.

Images