EP3549416A1 - Elektronisches bauteil und verfahren zur kühlung - Google Patents

Elektronisches bauteil und verfahren zur kühlung

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EP3549416A1
EP3549416A1 EP17807880.4A EP17807880A EP3549416A1 EP 3549416 A1 EP3549416 A1 EP 3549416A1 EP 17807880 A EP17807880 A EP 17807880A EP 3549416 A1 EP3549416 A1 EP 3549416A1
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EP
European Patent Office
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cooling fluid
housing
electrical
electronic equipment
equipment according
Prior art date
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Pending
Application number
EP17807880.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Schwarz
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Eaton Intelligent Power Ltd
Original Assignee
Eaton Intelligent Power Ltd
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Publication date
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    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids

Definitions

  • the invention relates to an electrical or electronic equipment such as high-power light, switching device, control unit, transformer, signaling device, display device or the like.
  • Such resources like other compact electronic parts, generate heat that must be dissipated to prevent damage to the respective components and, in particular, to increase the life of the components.
  • explosion-proof areas there are additional requirements for such equipment, such as the limitation of the surface temperature or a safe control of sparks to avoid an explosion.
  • cooling is essential for corresponding resources. So far, such cooling was carried out for example by a passive cooling device such as a heat sink with corresponding cooling fins or the like or by active cooling such as a fluid cooling in particular with a corresponding liquid.
  • the cooling fluid is supplied to a housing of the operating means by means of a cooling fluid supply device.
  • a cooling fluid supply device As a rule, this has at least one cooling fluid supply device and one cooling fluid discharge device.
  • the cooling fluid is introduced into the housing via the cooling fluid supply device and is led out of the housing again via the cooling fluid discharge device.
  • Within the housing there is arranged a cooling fluid supply device which connects the cooling fluid supply device and the cooling fluid discharge device and guides the cooling fluid through the housing and in particular in close proximity to corresponding components of the equipment which mainly generate the high temperatures.
  • the heat generation is sometimes critical and the cooling fluid supply device must be designed accordingly to keep the temperatures of the equipment below a maximum allowable temperature.
  • the invention is therefore based on the object to improve the equipment described above or corresponding method for cooling and monitoring of the equipment to the effect that with a compact and competitive construction safe operation of the equipment while efficient cooling is also possible in potentially explosive areas.
  • this object is achieved, in particular, in that at least the cooling fluid supply device is assigned a safety switching device for interrupting the supply of fluid, in particular a pressure drop in the fluid.
  • a safety switching device for interrupting the supply of fluid, in particular a pressure drop in the fluid.
  • the safety switching device prevents insufficient supply of the coolant in this connection and at the same time serves to switch off the operating medium so that no further heat is generated.
  • H-LED high-performance lamp with at least one in particular high-power LED, H-LED, as a light source.
  • H-LED high-power LED
  • several such H-LEDs can be used in the lamp or other resources, as stated above, can also be cooled accordingly, see in this context switching devices, control devices, transformers, signaling devices and the like.
  • Cooling means but a plurality of such resources, which may also be included in a larger electrical system.
  • the previous and following versions for cooling apply to a single item of equipment
  • Equipment can be used, which are explosion-proof and in particular with explosion protection types Ex-d, Ex-m, Ex-o or Ex-p are formed.
  • Ex-d indicates a type of protection in which parts that are explosive
  • Atmosphere could ignite, are arranged in a housing. This will withstand the pressure of an explosion inside the enclosure and prevent transmission of the explosion to the surrounding explosive atmosphere.
  • Ex-m encapsulation With type of protection Ex-m encapsulation is present. That is, the corresponding parts of the equipment are embedded in a potting compound so that they could not ignite a potentially explosive atmosphere outside of a housing.
  • the corresponding potting compound is resistant to electrical, thermal, mechanical or chemical influences.
  • Ex-o corresponding parts of the equipment are immersed in electrically insulating oil or other non-flammable liquid, so above the corresponding liquid level within the housing or outside the housing located gases and vapors can not be ignited by sparks or the like.
  • Ex-p explosion protection uses pressurized enclosure, which prevents the surrounding atmosphere from penetrating into the housing of the equipment.
  • a corresponding protective gas such as air or another suitable gas is disposed within the housing. This is kept in the housing under pressure against the surrounding atmosphere.
  • a passive cooling device may be arranged within the housing and / or on the housing.
  • the passive cooling device may also be in contact with the cooling fluid. It is also conceivable that, in particular when the passive cooling device is arranged on the outside of the housing, it ensures, in addition to the cooling fluid, a corresponding cooling of the operating medium.
  • the fluid line connection can have a plurality of fluid channels. These are arranged, for example, within the housing and / or also inside or on the passive cooling device. Depending on the used cooling fluid, it is also conceivable that this with appropriate electrical
  • Isolation property is directly in contact with the various components of the equipment, see for example, the type of protection Ex-o, or the fluid channels at least partially arranged in particular in the region of the heat source.
  • Cooling fluid discharge device have at least one of the housing outwardly Shen Shen pipe socket, which has in each case one open to the housing interior pipe opening.
  • the housing outwardly Shen Shen pipe socket, which has in each case one open to the housing interior pipe opening.
  • other possibilities for supplying and discharging the cooling fluid are possible, such as corresponding holes in the housing, which are connected to cooling fluid lines outside the housing.
  • Safety device to build in a simple way this may have a pressurized in the direction of the pipe opening of the pipe socket and movably mounted between an open and a closed position valve body. at Pressure drop of the cooling fluid supply, the valve body is automatically moved to the closed position.
  • This also applies analogously to a high pressure build-up in the interior of the housing, which is possible, for example, in the case of an at least partially evaporating cooling fluid due to an excessively high temperature.
  • the valve body will move in the direction of the closed position if, for example, there is too little cooling fluid and thus too little cooling fluid pressure due to a leak in the coolant fluid supply line.
  • a simple way of pressurizing is a spring element which is mounted within the housing and the valve body in the direction of the pipe opening of the
  • Valve body or the state of the safety switching device to connect to the electrical supply of the equipment. If the valve body in the closed position or the safety switching device is turned off, then the electrical
  • Breaker contact is interrupted. It is also conceivable that the
  • Breaker contact with a control device of the equipment is in communication.
  • the controller will then when opening the breaker contact the
  • the control device can also be superordinate, ie it can be assigned to several resources. In case of failure of a corresponding resource this can then be turned off by the controller due to the open breaker contact.
  • the housing has at least one transparent cover facing the corresponding luminous means. Housing and cover may be connected to each other by friction welding or the like. Such a corresponding connection is also advantageous in connection with a corresponding type of protection of the equipment.
  • valve body may be mounted displaceably in a bearing sleeve, wherein in particular between the bearing sleeve and valve body, the spring element is arranged to pressurize the valve body.
  • the temperature class T6 allows a maximum surface temperature of the device of 85 ' ⁇ and accordingly the ignition temperatures of the combustible materials are greater than 85' ⁇ .
  • the corresponding maximum permissible surface temperature is 200 ⁇ and
  • the cooling fluid has a boiling temperature lower than a corresponding maximum permissible surface temperature or temperature according to the corresponding temperature class of the operating medium. That is, even before reaching the maximum allowable
  • Safety switching device or a displacement of the valve body in the closed position and corresponding to an interruption of the power supply of the equipment.
  • this creates a type of protection Ex-p, since by the corresponding high pressure inside the housing prevents intrusion of explosive gases outside of the housing.
  • the cooling fluid can be selected according to the use of the equipment, in particular with regard to possibly existing explosive gases. This is especially true in connection with the boiling temperature of the cooling fluid, which should always be less than the maximum permissible surface temperature of the equipment.
  • coolants are, for example, corresponding insulating oils, 3M Novec TM or distilled water.
  • 3M Novec TM is characterized by a wide range of boiling points, is non-flammable and still has excellent insulation properties.
  • a heat exchanger can be arranged at a corresponding point outside the housing between the cooling fluid supply device and the cooling fluid discharge device. This applies analogously to several resources with appropriate cooling, in which connection, if necessary, a heat exchanger may be sufficient.
  • the cooling fluid supply device is closed if a pressure drop occurs in the cooling fluid and / or there is a temperature rise within the housing, which takes place above a predetermined temperature.
  • the closing takes place by appropriate pressurization of a valve body, see corresponding spring element.
  • the invention also relates to a safety switching device of the type described above.
  • FIG. 1 is a plan view of an electrical / electronic equipment according to FIG. 1
  • Figure 2 is a section along the line II-II of Figure 1;
  • FIG. 3 is an enlarged view of the detail "X" of Figure 1;
  • FIG. 1 valve body according to Figure 4 in the closed position.
  • FIG. 1 shows a plan view of an electrical / electronic equipment 1 according to the invention.
  • This equipment is a high-performance luminaire 8 with at least one high-power LED 26, hereinafter referred to as H-LED.
  • the luminaire has a housing 2, which is substantially square in the illustrated view, whereby other housing forms are possible. Inside the housing, the H-LED 26 is arranged. This and in particular the housing 2 is a
  • Cooling fluid supply device 3 assigned. Of this are only one
  • Cooling fluid supply device and cooling fluid discharge device are connected outside the housing to other housings and to the remainder of the cooling fluid supply device 3. This may for example also have a heat exchanger 23, see Figure 3.
  • Cooling fluid guide device 6 for example in the form of a number of fluid channels 10.
  • the cooling fluid guide device 6 is part of the cooling fluid supply device 3 of the operating means 1. Coolant is supplied to the housing 2 via the cooling fluid supply device 4, flows through the housing in the corresponding fluid channels 10, cools down devices of the operating medium and exits the housing via the cooling fluid discharge device 5.
  • the corresponding pipe stubs 11 and 12 are directed away from the observer in FIG. 1, see also the following FIGS. 3, 4 and 5.
  • FIG. 2 shows a section along the line II-II from FIG.
  • the housing 2 is on an open light exit side by means of a
  • Cover 21 closed from a transparent material.
  • the connection between the cover 21 and the housing 2 can be done for example via friction welding or the like.
  • the approximately circular, see also Figure 1, H-LED 26 is arranged within the housing.
  • This is arranged with its rear side on a passive cooling device 9 in the form of a heat sink with a plurality of cooling fins.
  • the interspaces of the cooling fins serve as corresponding fluid channels 10.
  • the operating means 1 or the corresponding high-power light 8 is after
  • the H-LED 26 can be arranged as a single light source or with a plurality of bulbs within the housing 2.
  • the arrangement of the H-LEDs can also be constructed as an LED array of columns and rows.
  • the H-LED is characterized by a high power consumption and high light output.
  • the cooling fluid not only runs along the fluid channels 10, but in total through corresponding cavities of the housing 2.
  • the coolant is selected electrically insulating and flame retardant.
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III from FIG. 4, wherein FIG. 4 is an enlarged view of the detail "X" from FIG.
  • FIG. 3 shows in particular a safety switching device 7. This is used to open and close the pipe socket 1 1 and in particular one for
  • the pipe socket 1 1 is part of the cooling fluid supply device 4. This is au ßerraum the housing connected to cooling fluid lines, not shown, which extend for example in the direction of a heat exchanger 23. This can in turn be connected to a correspondingdefluidableitungs prepared 5.
  • the safety switching device 7 comprises a valve body 17, an electrical
  • the closed position 16 is shown for example in Figures 3 and 5.
  • a corresponding opening position 15 is shown in FIG. In the closed position 16 of Figure 3 and 5, the electrical contact element 19 of the valve body 17 by an electrical break contact 20 in the interior of the
  • a control device 25 is arranged in the interior of the housing 2, for example, see FIG. 1, a control device 25 is arranged. This can interrupt the power supply of the H-LED 26 in the separation of contact element and breaker contact. The corresponding interruption of the power supply can also directly by separation of contact element and
  • the control device can also switch off not only the light 8 shown, but also other operating means 1 connected to the same cooling fluid supply device 3.
  • the corresponding contact element 19 of the valve body 17 may, for example, be annular and extend around the valve body 17.
  • valve body 17 has an enlarged diameter valve head, which closes the corresponding tube opening 13 in the closed position 16.
  • valve body 17 has a shaft with a smaller diameter than the valve head, said valve stem is slidably mounted in a bearing sleeve 22.
  • the corresponding spring element 18 is arranged to pressurize the valve body in the closed position 16.
  • Pipe opening 13 into the housing and in particular the fluid channels 10 flow. It flows along the corresponding components of the operating medium, such as H-LED or control device. As a result, they are cooled directly or at least via the passive cooling device 8. Subsequently, the heated coolant passes through the pipe opening 14 and pipe socket 12 of the cooling fluid discharge device 5 from the
  • Heat exchanger 23 is cooled and can continue its circulation. It can also flow through other resources 1, which are not shown for simplicity in the figures. Overall, the cooling fluid supply device 3 can be used for a number of resources also different types of electrical system.
  • the boiling temperature of the cooling fluid is usually selected so that it is lower and, as a rule, considerably lower than the permitted surface temperature of the equipment. This surface temperature is determined for example by appropriate temperature classes.
  • T6 corresponds to a maximum surface temperature of 85 ' ⁇ and T1 a maximum
  • the evaporation of the cooling fluid results in a further advantage according to the invention that the corresponding evaporation energy can be used in the phase transition in addition to the cooling of the equipment.
  • the cooling effect is increased by actual failure of the equipment by defect and the power supply of the
  • the housing is explosion-proof Ex-o formable. This results in an excellent cooling of the equipment and at the same time the realization of the corresponding explosion protection.
  • the inventive design of the cooling fluid supply means receives the equipment a compact structure with reduced compared to known resources, for example, the heat sink, i. the passive cooling device.
  • the heat sink i. the passive cooling device.
  • more components can be arranged in a certain area, since these invention can be sufficiently cooled. This allows, for example, the
  • corresponding cooling fluid supply device 3 can be used not only for explosion-proof equipment, but also for other equipment in which an effective and safe cooling is beneficial. It has already been pointed out that the cooling fluid supply device 3 can supply not only a resource 1, but a plurality of these and possibly also an entire system with a plurality of resources.
  • the corresponding operating means 1 of this system can be connected in parallel and / or in series with the corresponding cooling fluid supply device 3.
  • the safety switching device 7 may be assigned to the particularly critical resources or may be present in all resources.
  • Possible cooling fluids are, for example, oil, distilled water, 3M Novec TM or the like.
  • the cooling fluids can be adapted to the maximum permissible surface temperature of the corresponding equipment, see the comments on boiling temperature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel, wie Hochleistungsleuchte, Schaltgerät, Steuergerät, Transformator, Meldegerät, Anzeigegerät, oder dergleichen mit einem Gehäuse (2) und zumindest einer im Gehäuse angeordneten oder diesem zugeordneten Kühlfluidversorgungseinrichtung (3). Diese weist eine Kühlfluidzuleitungseinnchtung und eine Kühlfluidableitungseinrichtung am Gehäuse und innerhalb des Gehäuses eine Kühlfluidführungseinrichtung auf. Um ein solches Betriebsmittel dahingehend zu verbessern, dass mit einem kompakten und wettbewerbsfähigen Aufbau eine sichere Betätigung des Betriebsmittels bei gleichzeitig effizienter Kühlung insbesondere auch in explosionsgefährdeten Bereichen möglich ist, ist wenigstens der Kühlfluidzuleitungseinnchtung eine Sicherheitsschalteinrichtung zur Unterbrechung der Kühlfluidzufuhr insbesondere bei Druckabfall im Kühlfluid zugeordnet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

ELEKTRONISCHES BAUTEIL UND VERFAHREN ZUR KÜHLUNG
Die Erfindung betrifft ein elektrisches oder elektronisches Betriebsmittel wie Hochleistungsleuchte, Schaltgerät, Steuergerät, Transformator, Meldegerät, Anzeigegerät oder dergleichen. Solche Betriebsmittel erzeugen, wie auch andere kompakte elektronische Teile, Wärme, die abgeführt werden muss, um eine Beschädigung der entsprechenden Bauteile zu verhindern und insbesondere auch die Lebensdauer der Bauteile zu erhöhen. In explosionsgeschützten Bereichen gibt es zusätzliche Anforderungen an solche Betriebsmittel, wie beispielsweise die Begrenzung der Oberflächentemperatur oder eine sichere Kontrolle von Funken zur Vermeidung einer Explosion.
D.h., für entsprechende Betriebsmittel ist eine Kühlung essentiell. Bisher erfolgte eine solche Kühlung beispielsweise durch eine passive Kühleinrichtung wie einen Kühlkörper mit entsprechenden Kühllamellen oder dergleichen oder auch durch eine aktive Kühlung wie beispielsweise eine Fluidkühlung insbesondere mit einer entsprechenden Flüssigkeit. Bei einer solchen Fluidkühlung wird einem Gehäuse des Betriebsmittels das Kühlfluid mittels einer Kühlfluidversorgungseinrichtung zugeführt. Diese weist in der Regel zumindest eine Kühlfluidzuleitungseinrichtung und eine Kühlfluidableitungseinrichtung auf. Über die Kühlfluidzuleitungseinrichtung wird das Kühlfluid in das Gehäuse hereingeführt und entsprechend über die Kühlfluidableitungseinrichtung wieder aus dem Gehäuse herausgeführt. Innerhalb des Gehäuses ist eine Kühlfluidzuleitungseinrichtung und Kühlfluidableitungseinrichtung verbindende Kühlfluidführungseinrichtung angeordnet, die das Kühlfluid durch das Gehäuse und insbesondere in enger Nachbarschaft zu entsprechenden Bauteilen des Betriebsmittels führt, die hauptsächlich die hohen Temperaturen erzeugen.
Gerade im Zusammenhang mit entsprechenden Hochleistungsbauteilen ist die Wärmeentwicklung teilweise kritisch und die Kühlfluidversorgungseinrichtung muss entsprechend ausgelegt werden, um die Temperaturen des Betriebsmittels unterhalb einer maximalen zulässigen Temperatur zu halten.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass bei bisher aus der Praxis bekannten Kühlfluidversorgungseinrichtungen beispielsweise im Falle eines Lecks im Kühlfluidkreislauf, einer hohen Temperatur innerhalb des Gehäuses des Betriebsmittels und dabei auftretender Verdampfung des Kühlmittels und dergleichen keine Kühlung oder zumindest keine ausreichende Kühlung mehr möglich ist. Au ßerdem kann ein mit zu hohen Temperaturen operierendes Betriebsmittel gerade in explosionsgefährdeten Bereichen eine Gefahr darstellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Betriebsmittel bzw. entsprechendes Verfahren zur Kühlung und Überwachung des Betriebsmittels dahingehend zu verbessern, dass mit einem kompakten und wettbewerbsfähigem Aufbau eine sichere Betätigung des Betriebsmittels bei gleichzeitig effizienter Kühlung insbesondere auch in explosionsgefährdeten Bereichen möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass wenigstens der Kühlfluidzuleitungseinrichtung eine Sicherheitsschalteinrichtung zur Unterbrechung der Fluidzufuhr bei insbesondere Druckabfall im Fluid zugeordnet ist. Dies gilt analog auch für einen im Gehäuse vorliegenden höheren Druck als in der Fluidzuleitungseinrichtung, falls beispielsweise ein Teil des Kühlfluids im Gehäuse aufgrund der Wärmeentwicklung durch die Komponenten des Betriebsmittels verdampft.
Die Sicherheitsschalteinrichtung verhindert in diesem Zusammenhang ein unzureichendes Zuführen des Kühlmittels und dient gleichzeitig zum Abschalten des Betriebsmittels, sodass keine weitere Wärme erzeugt wird.
Bei Normalbetrieb erfolgt ansonsten eine entsprechende Zufuhr des Kühlfluids zum Gehäuse durch die Kühlfluidversorgungseinrichtung. Diese Zufuhr des Kühlfluids wird das Betriebsmittel ausreichend kühlen. Nur bei entsprechendem Druckabfall in der Kühlfluidzufuhr und/oder einem Temperaturanstieg innerhalb des Gehäuses bis oberhalb zu einem maximal zulässiger Temperaturwert wird dann entsprechend die Sicherheitsschalteinrichtung sowohl die Kühlfluidzufuhr als auch die Versorgung des Betriebsmittels unterbrechen.
Dadurch ist ein sicherer Betrieb des Betriebsmittels möglich, da dieses bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Temperatur aufgrund einer Fehlfunktion oder unzureichender Kühlung automatisch abgeschaltet wird. Dadurch ist ebenfalls eine sichere Betätigung in explosionsgefährdeten Bereichen möglich. Aufgrund des Abschalten des Betriebsmittels bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Temperatur wird außerdem in Zusammenhang mit der sonst vorliegenden Kühlung die Lebensdauer der entsprechenden Komponenten des Betriebsmittels erhöht.
Ein Beispiel für ein solches Betriebsmittel ist eine Hochleistungs-Leuchte mit wenigstens einer insbesondere Hochleistungs-LED, H-LED, als Leuchtmittel. Selbstverständlich können auch mehrere solcher H-LEDs in der Leuchte verwendet werden oder andere Betriebsmittel, wie bereits eingangs ausgeführt, können ebenfalls entsprechend gekühlt werden, siehe in diesem Zusammenhang Schaltgeräte, Steuergeräte, Transformatoren, Meldegeräte und dergleichen.
Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass nicht nur eine Hochleistungs-Leuchte als
Betriebsmittel gekühlt, sondern eine Mehrzahl solcher Betriebsmittel, die gegebenenfalls auch in einer größeren elektrischen Anlage enthalten sind. Die bisherigen und folgenden Ausführungen zur Kühlung gelten sowohl für ein einzelnes Betriebsmittel
unterschiedlicher Arten als auch für Anordnung mehrerer Betriebsmittel oder elektrischer Anlagen mit solchen Betriebsmitteln. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Erfindung insbesondere auch für
Betriebsmittel zum Einsatz kommen kann, die explosionsgeschützt sind und insbesondere mit Explosionsschutzarten Ex-d, Ex-m, Ex-o oder Ex-p ausgebildet sind.
Ex-d kennzeichnet eine Zündschutzart, bei der Teile, die eine explosionsfähige
Atmosphäre zünden könnten, in einem Gehäuse angeordnet sind. Dieses wird bei einer Explosion im Inneren des Gehäuses dem Druck standhalten und eine Übertragung der Explosion auf die umgebende explosionsfähige Atmosphäre verhindern.
Bei der Zündschutzart Ex-m liegt eine Verkapselung vor. D.h., dass die entsprechenden Teile des Betriebsmittels sind in einer Vergussmasse so eingebettet, dass diese eine explosionsfähige Atmosphäre au ßerhalb eines Gehäuses nicht entzünden könnten. Die entsprechende Vergussmasse ist resistent gegenüber elektrischen, thermischen, mechanischen oder chemischen Einflüssen.
Bei der Zündschutzart Ex-o sind entsprechende Teile des Betriebsmittels in elektrisch isolierendes Öl oder eine andere nicht brennbare Flüssigkeit getaucht, sodass oberhalb des entsprechendes Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Gehäuses oder auch außerhalb des Gehäuses befindliche Gase und Dämpfe nicht durch Funken oder dergleichen gezündet werden können. Die Explosionsschutzart Ex-p verwendet eine Überdruckkapselung, bei der ein Eindringen der umgebenden Atmosphäre in das Gehäuse des Betriebsmittels verhindert wird. Dazu ist innerhalb des Gehäuses ein entsprechendes Schutzgas wie Luft oder ein anderes geeignetes Gas angeordnet. Dies ist im Gehäuse unter Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre gehalten.
Alle diese Schutzarten sind erfindungsgemäß in einfacher Weise realisierbar.
Um die Kühlung gegebenenfalls zu verbessern und die Wärmeableitung von den entsprechenden Bauteilen des Betriebsmittels in Richtung Kühlfluid zu vereinfachen, kann eine passive Kühleinrichtung innerhalb des Gehäuses und/oder am Gehäuse angeordnet sein. Die passive Kühleinrichtung kann ebenfalls mit dem Kühlfluid in Kontakt sein. Es ist ebenfalls denkbar, dass insbesondere bei Anordnung der passiven Kühleinrichtung außen am Gehäuse diese zusätzlich zum Kühlfluid für eine entsprechende Abkühlung des Betriebsmittels sorgt.
Zur Führung des Kühlfluids in das Gehäuse hinein, durch das Gehäuse hindurch und wieder aus dem Gehäuse heraus, kann die Fluidleitungsverbindung eine Mehrzahl von Fluidkanälen aufweisen. Diese sind beispielsweise innerhalb des Gehäuses und/oder auch innerhalb oder an der passiven Kühleinrichtung angeordnet. Je nach verwendetem Kühlfluid ist es ebenfalls denkbar, dass dieses bei entsprechender elektrischer
Isoliereigenschaft direkt mit den verschiedenen Bauteilen des Betriebsmittels in Kontakt ist, siehe hierzu beispielsweise auch die Zündschutzart Ex-o, oder die Fluidkanäle zumindest teilweise insbesondere im Bereich der Wärmequelle angeordnet.
Um das Zuführen und Abführen des Kühlfluids bei dem Gehäuse in einfacher Weise zu ermöglichen, kann die Kühlfluidzuleitungseinrichtung und/oder die
Kühlfluidableitungseinrichtung zumindest einen vom Gehäuse nach au ßen vorstehenden Rohrstutzen aufweisen, welcher jeweils eine zum Gehäuseinneren offene Rohröffnung aufweist. Selbstverständlich sind andere Möglichkeiten zum Zuführen und Abführen des Kühlfluids möglich, wie beispielsweise entsprechende Bohrungen im Gehäuse, die mit Kühlfluidleitungen außen am Gehäuse verbunden sind.
Um insbesondere im Bereich der Kühlfluidzufuhreinrichtung die
Sicherheitsschalteinrichtung in einfacher Art aufbauen zu können, kann diese einen in Richtung Rohröffnung des Rohrstutzens druckbeaufschlagten und zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar gelagerten Ventilkörper aufweisen. Bei Druckabfall der Kühlfluidzufuhr wird der Ventilkörper automatisch in die Schließstellung bewegt. Dies gilt analog auch bei einem hohen Druckaufbau im Inneren des Gehäuses, was beispielsweise bei einem zumindest teilweise verdampfenden Kühlfluid aufgrund einer zu hohen Temperatur möglich ist. Analog wird der Ventilkörper sich in Richtung Schließstellung bewegen, wenn beispielsweise durch ein Leck in der Kühlfluidzuleitung zu wenig Kühlfluid und damit ein zu geringer Kühlfluiddruck vorliegt.
Eine einfache Möglichkeit zur Druckbeaufschlagung ist ein Federelement, das innerhalb des Gehäuses gelagert ist und den Ventilkörper in Richtung Rohröffnung des
Rohrstutzens drückt. Es sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, die entsprechende Bewegung des
Ventilkörpers oder den Zustand der Sicherheitsschalteinrichtung mit der elektrischen Versorgung des Betriebsmittels zu verknüpfen. Ist der Ventilkörper in Schließstellung oder die Sicherheitsschalteinrichtung ausgeschaltet, so wird gleichzeitig die elektrische
Versorgung des Betriebsmittels unterbrochen. Dies gilt insbesondere deswegen, da in diesen Fällen immer die weitere Zufuhr von Kühlmittel unterbrochen ist und keine ausreichende Kühlung der Komponenten des Betriebsmittels sichergestellt ist.
Eine einfache Möglichkeit, die Stellung des Ventilkörpers mit einer Unterbrechung der Stromversorgung des Betriebsmittels zu verknüpfen, kann darin gesehen werden, wenn dem Ventilkörper ein elektrisches Kontaktelement zugeordnet ist, welches insbesondere in Schließstellung des Ventilkörpers einen elektrischen Unterbrecherkontakt zur
Unterbrechung der Stromversorgung des Betriebsmittels öffnet. Ist der Ventilkörper nicht in Schließstellung, wird der Unterbrecherkontakt durch das entsprechende
Kontaktelement des Ventilkörpers geschlossen und die Stromversorgung des
Betriebsmittels aufrechterhalten. Es besteht die Möglichkeit, dass direkt die Stromversorgung bei Öffnen des
Unterbrecherkontaktes unterbrochen wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass der
Unterbrecherkontakt mit einer Steuereinrichtung des Betriebsmittels in Verbindung steht. Die Steuereinrichtung wird dann bei Öffnen des Unterbrecherkontaktes die
Stromversorgung des Betriebsmittels unterbrechen. Die Steuereinrichtung kann ebenfalls übergeordnet sein, d.h. sie kann mehreren Betriebsmitteln zugeordnet sein. Bei Ausfalle eines entsprechenden Betriebsmittels kann dieses dann durch die Steuereinrichtung aufgrund des offenen Unterbrecherkontakts ausgeschaltet werden. Insbesondere bei einem Betriebsmittel in Form einer Hochleistungs-Leuchte ist es weiterhin von Vorteil, wenn gegebenenfalls das Gehäuse wenigstens eine dem entsprechenden Leuchtmittel zuweisende, transparente Abdeckung aufweist. Gehäuse und Abdeckung können miteinander durch Reibschweißen oder dergleichen verbunden sein. Eine solche entsprechende Verbindung ist ebenfalls vorteilhaft im Zusammenhang mit einer entsprechenden Zündschutzart des Betriebsmittels.
Um den Ventilkörper in einfacher Weise innerhalb des Gehäuses verschieblich zwischen seinen verschiedenen Stellungen zu lagern, kann der Ventilkörper in einer Lagerhülse verschieblich gelagert sein, wobei insbesondere zwischen Lagerhülse und Ventilkörper das Federelement zur Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers angeordnet ist.
Im Zusammenhang mit dem Explosionsschutz ist weiterhin eine entsprechende
Oberflächentemperatur des elektrischen/elektronischen Betriebsmittels zu beachten. Diese sollte stets geringer sein als eine Zündtemperatur eines möglicherweise vorhandenen Gas- bzw. Dampfgemisches. Durch diese Relation zwischen maximaler Oberflächentemperatur und Zündtemperatur wird ein Zünden eines explosionsfähigen Gemisches vermieden. Elektrischen Betriebsmitteln sind in diesem Zusammenhang Temperaturklassen zugeordnet. Die Temperaturklassen sind als T1 bis T6
gekennzeichnet, wobei beispielsweise die Temperaturklasse T6 eine höchstzulässige Oberflächentemperatur des Betriebsmittels von 85 'Ό erlaubt und entsprechend die Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe größer als 85 'Ό sind. In der Temperaturklasse T3 ist die entsprechende höchstzulässige Oberflächentemperatur 200 ^ und
entsprechend die Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe größer als 200 'Ό.
Erfindungsgemäß ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn gegebenenfalls das Kühlfluid eine Siedetemperatur niedriger als eine entsprechende maximal zulässige Oberflächentemperatur bzw. Temperatur nach entsprechender Temperaturklasse des Betriebsmittels aufweist. D.h., bereits vor Erreichen der maximal zulässigen
Oberflächentemperatur siedet das Kühlfluid, sodass sich der Druck im Inneren des Gehäuses erhöht und zusätzlich die Kühlleistung durch den Phasenübergang Flüssig zu Gasförmig kurzzeitig erhöht wird. Dies führt zu einem Abschalten der
Sicherheitsschalteinrichtung bzw. einem Verschieben des Ventilkörpers in Schließstellung und entsprechend zu einer Unterbrechung der Stromversorgung des Betriebsmittels. Außerdem stellt sich hierdurch eine Zündschutzart Ex-p ein, da durch den entsprechend hohen Druck innerhalb des Gehäuses ein Eindringen von außerhalb des Gehäuses vorhandenen explosionsfähigen Gasen verhindert wird.
Ohne einen solchen Überdruck im Gehäuse ist es allerdings von Vorteil, wenn ein Kühlmitteldruck im Bereich der Kühlfluidzuleitungseinrichtung höher als die
Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers in Richtung Schließstellung ist. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Normalbetrieb des Betriebsmittels, d.h. keinem Druckabfall im Kühlfluid oder keinem Verdampfen des Kühlfluids, eine ausreichende Kühlung vorliegt.
Das Kühlfluid kann entsprechend zu dem Einsatz des Betriebsmittels insbesondere im Hinblick auf möglicherweise vorhandene explosionsfähige Gase ausgewählt werden. Dies gilt insbesondere im Zusammenhang mit der Siedetemperatur des Kühlfluids, die immer geringer als die höchstzulässige Oberflächentemperatur des Betriebsmittels sein sollte. Solche Kühlmittel sind beispielsweise entsprechende isolierende Öle, 3M Novec™ oder auch destilliertes Wasser. Insbesondere 3M Novec™ zeichnet sich durch eine große Bandbreite an Siedepunkten aus, ist nicht entflammbar und weist weiterhin exzellente Isolationseigenschaften auf.
Wird beispielsweise Öl oder ein anderes Fluid verwendet, ergibt sich gleichzeitig die entsprechende Zündschutzart Ex-o.
Um das Kühlfluid in einfacher Weise insbesondere au ßerhalb des Gehäuses zu kühlen, kann ein Wärmetauscher an entsprechender Stelle außerhalb des Gehäuses zwischen Kühlfluidzuleitungseinrichtung und Kühlfluidableitungseinrichtung angeordnet sein. Dies gilt analog auch für mehrere Betriebsmittel mit entsprechender Kühlung, wobei in diesem Zusammenhang gegebenenfalls ein Wärmetauscher ausreichend sein kann.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass bei Ventilkörper in Schließstellung eine entsprechende Überdruckkapselung nach Ex-p des Gehäuses vorliegt, siehe das Verdampfen des Kühlfluids bei entsprechend höherer Temperatur des Betriebsmittels.
Erfindungsgemäß erfolgt in der Regel die Zufuhr des Kühlfluids zum Kühlen des
Gehäuses mittels der entsprechenden Kühlfluidversorgungseinrichtung. Allerdings wird die Kühlfluidzuleitungseinrichtung verschlossen, falls ein Druckabfall im Kühlfluid auftritt und/oder ein Temperaturanstieg innerhalb des Gehäuses vorliegt, der über eine vorgegebene Temperatur erfolgt. Das Verschließen erfolgt dabei durch entsprechende Druckbeaufschlagung eines Ventilkörpers, siehe entsprechendes Federelement.
Gleichzeitig mit Verschieben des Ventilkörpers in Schließstellung erfolgt eine Unterbrechung der Stromversorgung des Betriebsmittels. D.h., es wird sowohl bei Druckabfall im Kühlfluid als auch bei einem zu hohen Temperaturanstieg innerhalb des Gehäuses sichergestellt, dass das Betriebsmittel abgeschaltet wird.
Bei dem entsprechenden Kühlfluid ist weiterhin zu beachten, dass dieses zusätzlich das Betriebsmittel durch Verdampfen kühlt, sodass auch bei einer sehr hohen
Oberflächentemperatur des Betriebsmittels zuerst die Kühlung verbessert wird, siehe Verdampfungswärme, und gleichzeitig durch den sich aufbauenden Überdruck innerhalb des Gehäuses die Sicherheitsschalteinrichtung dahingehend betätigt wird
(Schließstellung), dass die Stromversorgung des Betriebsmittels ausgeschaltet wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Sicherheitsschalteinrichtung nach der vorangehend beschriebenen Art.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf ein elektrisches/elektronisches Betriebsmittel gemäß
Erfindung mit angedeutetem Verlauf eines Kühlfluids;
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Figur 1 ;
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung des Details„X" aus Figur 1 ;
Figur 4 Ventilkörper einer Sicherheitsschalteinrichtung gemäß Erfindung in
Öffnungsstellung, und
Figur 5 Ventilkörper nach Figur 4 in Schließstellung.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein elektrisches/elektronisches Betriebsmittel 1 gemäß Erfindung. Dieses Betriebsmittel ist eine Hochleistungsleuchte 8 mit zumindest einer Hochleistungs-LED 26, im Folgenden als H-LED bezeichnet. Die Leuchte weist ein Gehäuse 2 auf, das in der dargestellten Ansicht im Wesentlichen quadratisch ist, wobei auch andere Gehäuseformen möglich sind. Im Inneren des Gehäuses ist die H-LED 26 angeordnet. Dieser und insbesondere auch dem Gehäuse 2 ist eine
Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 zugeordnet. Von dieser sind nur eine
Kühlfluidzuleitungseinrichtung 4 und eine Kühlfluidableitungseinrichtung 5 in Form von Rohrstutzen an diagonal gegenüberliegenden Enden des Gehäuses dargestellt.
Kühlfluidzuleitungseinrichtung und Kühlfluidableitungseinrichtung sind außerhalb des Gehäuses mit anderen Gehäusen und mit dem Rest der Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 verbunden. Diese kann beispielsweise auch einen Wärmetauscher 23 aufweisen, siehe Figur 3.
Im Inneren des Gehäuses fließt entsprechendes Kühlfluid durch eine
Kühlfluidführungseinrichtung 6 beispielsweise in Form von einer Anzahl von Fluidkanälen 10. Die Kühlfluidführungseinrichtung 6 ist Teil der Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 des Betriebsmittels 1 . Kühlmittel wird dem Gehäuse 2 über die Kühlfluidzuleitungseinrichtung 4 zugeführt, strömt in den entsprechenden Fluidkanäle 10 durch das Gehäuse, kühlt dabei Einrichtungen des Betriebsmittels und tritt über die Kühlfluidableitungseinrichtung 5 aus dem Gehäuse wieder aus. Die entsprechenden Rohrstutzen 1 1 und 12 sind in Figur 1 vom Betrachter weg gerichtet, siehe auch die folgenden Figuren 3, 4 und 5. In Figur 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II aus Figur 1 durch das Betriebsmittel 1 dargestellt. Das Gehäuse 2 ist auf einer offenen Lichtaustrittsseite mittels einer
Abdeckung 21 aus einem transparenten Material verschlossen. Die Verbindung zwischen Abdeckung 21 und Gehäuse 2 kann beispielsweise über Reibschweißen oder dergleichen erfolgen. Innerhalb des Gehäuses ist die in etwa kreisförmige, siehe auch Figur 1 , H-LED 26 angeordnet. Diese ist mit ihrer Rückseite an einer passiven Kühleinrichtung 9 in Form eines Kühlkörpers mit einer Mehrzahl von Kühllamellen angeordnet. Die Zwischenräume der Kühllamellen dienen als entsprechende Fluidkanäle 10.
Das Betriebsmittel 1 bzw. die entsprechende Hochleistungsleuchte 8 ist nach
entsprechenden Explosionsschutzbedingungen auslegbar. Zündschutzarten in diesem Zusammenhang sind Ex-d, Ex-m, oder insbesondere Ex-o, welches im Fehlerfall zu Ex-p wird. Die H-LED 26 kann als einzelnes Leuchtmittel oder auch mit mehreren Leuchtmitteln innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet sein. Die Anordnung der H-LEDs kann auch als LED-Anordnung aus Spalten und Reihen aufgebaut sein. Die H-LED zeichnet sich durch eine hohe Stromaufnahme und hohe Lichtabgabe aus. Es besteht die Möglichkeit, dass das Kühlfluid nicht nur entlang der Fluidkanäle 10 läuft, sondern insgesamt durch entsprechende Hohlräume des Gehäuses 2. Dazu ist das Kühlmittel elektrisch isolierend und schwer entflammbar ausgewählt. In Figur 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III aus Figur 4 dargestellt, wobei Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des Details„X" aus Figur 1 ist.
In Figur 3 ist insbesondere eine Sicherheitsschalteinrichtung 7 dargestellt. Diese dient zum Öffnen und Verschließen des Rohrstutzens 1 1 und insbesondere einer zum
Gehäuseinneren 24 weisenden Rohröffnung 13 des Rohrstutzens 1 1 . Der Rohrstutzen 1 1 ist Teil der Kühlfluidzuleitungseinrichtung 4. Diese ist au ßerhalb des Gehäuses mit nicht weiter dargestellten Kühlfluidleitungen verbunden, die beispielweise in Richtung eines Wärmetauschers 23 verlaufen. Dieser kann dann wiederum mit einer entsprechenden Kühlfluidableitungseinrichtung 5 verbunden sein. Die Sicherheitsschalteinrichtung 7 umfasst einen Ventilkörper 17, ein elektrisches
Kontaktelement 19 und ein Federelement 18 zur Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers in Schließstellung. Die Schließstellung 16 ist beispielsweise in den Figuren 3 und 5 dargestellt. Eine entsprechende Öffnungsstellung 15 ist in Figur 4 dargestellt. In der Schließstellung 16 nach Figur 3 bzw. 5 ist das elektrische Kontaktelement 19 des Ventilkörpers 17 von einem elektrischen Unterbrecherkontakt 20 im Inneren des
Gehäuses 2 getrennt. In Öffnungsstellung 15 nach Figur 4 schließt das elektrische Kontaktelement den elektrischen Unterbrecherkontakt.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist au ßerdem, siehe Figur 1 , eine Steuereinrichtung 25 angeordnet. Diese kann bei Trennung von Kontaktelement und Unterbrecherkontakt die Stromversorgung der H-LED 26 unterbrechen. Die entsprechende Unterbrechung der Stromversorgung kann auch direkt durch Trennung von Kontaktelement und
Unterbrecherkontakt erfolgen.
Die Steuereinrichtung kann außerdem nicht nur die dargestellte Leuchte 8, sondern auch andere mit derselben Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 verbundene Betriebsmittel 1 ausschalten.
Das entsprechende Kontaktelement 19 des Ventilkörpers 17 kann beispielsweise ringförmig ausgebildet sein und sich um den Ventilkörper 17 erstrecken. Der
entsprechende elektrische Unterbrecherkontakt weist zumindest an zwei Stellen in Richtung Ventilkörper und gerät mit dem ringförmigen elektrischen Kontaktelement 19 in Berührung, wenn der Ventilkörper in Öffnungsstellung 15 ist. In den Figuren sind außerdem die entsprechenden Rohröffnungen 13 und 14 der Rohrstutzen 1 1 und 12 dargestellt, siehe beispielsweise Figur 1 oder auch Figuren 3 bis 5. Der Ventilkörper weist einen durchmesservergrößerten Ventilkopf auf, der in Schließstellung 16 die entsprechende Rohröffnung 13 verschließt. Au ßerdem weist der Ventilkörper 17 einen Schaft mit geringerem Durchmesser als der Ventilkopf auf, wobei dieser Ventilschaft in einer Lagerhülse 22 verschieblich gelagert ist. In dieser Lagerhülse 22 ist das entsprechende Federelement 18 zur Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers in Richtung Schließstellung 16 angeordnet.
Fließt Kühlfluid über die Kühlfluidzuleitungseinrichtung 4, d.h. über den Rohrstützen 1 1 und Rohröffnung 13 in das Gehäuse mit entsprechendem Kühlfluiddruck, so wird der Ventilkörper 16 gegen die Druckbeaufschlagung des Federelements 18 in die
Öffnungsstellung verschoben, siehe Figur 4. Dadurch kann das Kühlfluid über die
Rohröffnung 13 in das Gehäuse und insbesondere die Fluidkanäle 10 strömen. Es fließt entlang der entsprechenden Komponenten des Betriebsmittels, wie beispielsweise H-LED oder auch Steuereinrichtung. Dadurch werden diese direkt oder zumindest über die passive Kühleinrichtung 8 gekühlt. Anschließend tritt das erwärmte Kühlmittel über Rohröffnung 14 und Rohrstutzen 12 der Kühlfluidableitungseinrichtung 5 aus dem
Gehäuse 2 wieder aus. Außerhalb des Gehäuses 2 wird es dann über den
Wärmetauscher 23 gekühlt und kann seinen Kreislauf fortsetzen. Dabei kann es auch weitere Betriebsmittel 1 durchfließen, die zur Vereinfachung in den Figuren nicht dargestellt sind. Insgesamt kann die Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 für eine Reihe von Betriebsmitteln auch unterschiedlicher Art einer elektrischen Anlage eingesetzt werden.
Tritt ein Verlust von Kühlfluid auf, so erfolgt ein Druckabfall im Kühlfluidfluss. Dieser kann so groß werden, dass die Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers 17 ausreicht, um den Ventilkörper in Schließstellung 16 zu verschieben. In dieser Stellung erfolgt eine Trennung des elektrischen Kontaktelements vom Unterbrecherkontakt und dadurch ein Abschalten des Betriebsmittels durch Abschalten der Stromversorgung. Es ist weiterhin möglich, dass auch bei Ventilkörper in Öffnungsstellung die Temperatur des Betriebsmittels einen vorbestimmten kritischen Maximalwert überschreitet, weil beispielsweise das
Betriebsmittel defekt ist oder in anderer Weise beschädigt wurde. Wird diese Temperatur überschritten, erfolgt ein Verdampfen des Kühlfluids. In der Regel ist bei dem
erfindungsgemäßen Betriebsmittel festgelegt, dass eine zulässige Oberflächentemperatur des Betriebsmittels bzw. der H-LED geringer als eine Siedetemperatur des Kühlfluids ist. Nur bei einem Fehler wird die Siedetemperatur durch die entsprechende
Oberflächentemperatur überschritten, sodass ein Verdampfen des Kühlfluids einsetzt. Dieses Verdampfen führt dazu, dass innerhalb des Gehäuses der Druck ansteigt und somit zusätzlich zur Federbeaufschlagung des Ventilkörpers durch den angestiegenen Innendruck der Ventilkörper in Schließstellung 16 verschoben wird. Dadurch wird ebenfalls die Stromversorgung des Betriebsmittels unterbrochen. Wie bereits ausgeführt, wird in der Regel die Siedetemperatur des Kühlfluids so ausgewählt, dass diese geringer und in der Regel erheblich geringer als die erlaubte Oberflächentemperatur des Betriebsmittels ist. Diese Oberflächentemperatur ist beispielsweise durch entsprechende Temperaturklassen festgelegt. Diese
Temperaturklassen sind durch die Buchstaben T1 bis T6 gekennzeichnet. T6 entspricht einer maximalen Oberflächentemperatur von 85 'Ό und T1 einer maximalen
Oberflächentemperatur von 450 'Ό.
Durch das Verdampfen des Kühlfluids ergibt sich als weiterer Vorteil gemäß Erfindung, dass die entsprechende Verdampfungsenergie beim Phasenübergang zusätzlich zum Kühlen des Betriebsmittels einsetzbar ist. Dadurch wird der Kühleffekt vor tatsächlichem Ausfall des Betriebsmittels durch Defekt erhöht und die Stromversorgung des
Betriebsmittels dann in der oben genannten Weise unterbrochen. D.h., erfindungsgemäß wird sichergestellt, dass selbst bei einer erhöhten Oberflächentemperatur eine ausreichende Kühlung vorliegt bis das Betriebsmittel abgeschaltet wird.
Ein weiterer Vorteil in diesem Zusammenhang ist, dass durch das Verdampfen der Innendruck im Gehäuse 2 ansteigt, was beispielsweise der Explosionsschutzart Ex-p entspricht. D.h., durch den erhöhten Druck im Inneren des Gehäuses wird das Eindringen von gegebenenfalls explosionsfähigen Gasen oder dergleichen verhindert. Dies wird durch das Schließen der entsprechenden Rohröffnung 13 durch Ventilkörper 17 in Schließstellung 16 unterstützt. Aus dem Vorangehenden ergibt sich, dass die Erfindung insbesondere in
explosionsgefährdeten Bereichen bei entsprechenden explosionsgeschützten
Betriebsmitteln einsetzbar ist.
D.h., erfindungsgemäß ergibt sich sowohl eine Aufrechterhaltung des Explosionsschutzes durch beispielsweise Begrenzen der möglichen Oberflächentemperaturen und gleichzeitig eine Verbesserung der Betriebssicherheit, indem ein Überhitzen der entsprechenden Bauteile des Betriebsmittels vermieden wird. Wird beispielsweise als Kühlmittel Öl oder ein anderes Fluid verwendet, so ist das Gehäuse in der Explosionsschutzart Ex-o ausbildbar. Dadurch ergibt sich eine ausgezeichnete Kühlung des Betriebsmittels und gleichzeitig die Realisierung der entsprechenden Explosionsschutzart.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlfluidversorgungseinrichtung erhält das Betriebsmittel einen kompakten Aufbau mit im Vergleich zu bekannten Betriebsmitteln vermindertem Gewicht beispielsweise des Kühlkörpers, d.h. der passiven Kühleinrichtung. Statt die Größe der Kühleinrichtung zu vermindern, können beispielsweise auch mehr Bauteile in einem bestimmten Bereich angeordnet werden, da diese erfindungsgemäß ausreichend gekühlt werden können. Dadurch lassen sich beispielsweise die
Dimensionen von Leuchten und entsprechenden elektronischen Einrichtungen verringern. Erfindungsgemäß ergibt sich eine Integration von Kühl- und Schutzfunktion, die zu einem effizienten Design bei geringen Kosten führt.
Durch die gute Kühlwirkung und das Verhindern eines Überhitzens der gekühlten Bauteile des Betriebsmittels ergibt sich außerdem eine verlängerte Lebensdauer für die
entsprechenden Komponenten. Erfindungsgemäß besteht weiterhin die Möglichkeit, die entsprechenden Betriebsmittel aufgrund der Vorteile der Erfindung gegebenenfalls mit einer höheren Leistung zu versorgen und diese trotzdem sicher zu betreiben. Selbstverständlich ist die
entsprechende Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 nicht nur für explosionsgeschützte Betriebsmittel, sondern auch für andere Betriebsmittel einsetzbar, bei denen einen effektive und sichere Kühlung von Vorteil ist. Es wurde auch bereits darauf hingewiesen, dass die Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 nicht nur ein Betriebsmittel 1 , sondern eine Mehrzahl von diesen und gegebenenfalls auch eine gesamte Anlage mit einer Vielzahl von Betriebsmitteln versorgen kann. Die entsprechenden Betriebsmittel 1 dieser Anlage können parallel und/oder seriell mit der entsprechenden Kühlfluidversorgungseinrichtung 3 verbunden sein. Die Sicherheitsschalteinrichtung 7 kann den besonders kritischen Betriebsmitteln zugeordnet sein oder kann bei allen Betriebsmitteln vorhandeln sein.
Mögliche Kühlfluids sind beispielsweise Öl, destilliertes Wasser, 3M Novec™ oder dergleichen. Die Kühlfluids sind an die maximale zulässige Oberflächentemperatur des entsprechenden Betriebsmittels anpassbar, siehe hierzu die Ausführungen im Hinblick auf Siedetemperatur.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel (1 ), wie Hochleistungsleuchte, Schaltgerät, Steuergerät, Transformator, Meldegerät, Anzeigegerät, oder dergleichen mit einem Gehäuse (2) und zumindest einer im Gehäuse angeordneten oder diesem zugeordneten Kühlfluidversorgungseinrichtung (3), welche eine Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) und eine Kühlfluidableitungseinrichtung (5) am Gehäuse (2) und innerhalb des Gehäuses eine Kühlfluidführungseinrichtung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) eine Sicherheitsschalteinrichtung (7) zur Unterbrechung der Kühlfluidzufuhr bei insbesondere bei Druckabfall im Kühlfluid zugeordnet ist.
2. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (1 ) eine Hochleistungs-Leuchte (8) mit insbesondere wenigstens einer LED als Leuchtmittel ist.
3. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (1 ) explosionsgeschützt und insbesondere in Explosionsschutzart Ex-d, Ex-m, Ex-o oder Ex-p ausgebildet ist.
4. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine passive Kühleinrichtung (9) innerhalb des Gehäuses (2) und/oder am Gehäuse (2) angeordnet ist.
5. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfluidführungseinrichtung (6) eine Mehrzahl von Fluidkanälen (10) innerhalb des Gehäuses und/oder innerhalb der passiven Kühleinrichtung (9) aufweist, welche zumindest teilweise insbesondere im Bereich einer Wärmequelle angeordnet sind.
6. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) und/oder Kühlfluidableitungseinrichtung (5) vom Gehäuse (2) nach außen vorstehende Rohrstutzen (1 1 , 12) aufweisen, von welchen jeder eine zum Gehäuseinneren (24) offene Rohröffnung (13, 14) aufweist.
7. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschalteinrichtung (7) wenigstens einen in Richtung Rohröffnung (13, 14) des Rohrstutzen (1 1 , 12) der Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) druckbeaufschlagten und zwischen einer Öffnungs- (15) und einer Schließstellung (16) bewegbar gelagerten Ventilkörper (17) aufweist.
8. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (18) zur Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers (17) innerhalb des Gehäuses (2) gelagert ist.
9. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilkörper (17) ein elektrisches Kontaktelement (19) zugeordnet ist, welches insbesondere in Schließstellung (16) des Ventilkörpers (17) einen elektrischen Unterbrecherkontakt (20) zur Unterbrechung der Stromversorgung des Betriebsmittels (1 ) öffnet.
10. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrecherkontakt (20) mit einer Steuereinrichtung (25) des Betriebsmittel (1 ) in Verbindung ist.
1 1 . Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens eine dem Leuchtmittel (8) zuweisende, transparente Abdeckung (21 ) aufweist, wobei Gehäuse (2) und Abdeckung (21 ) miteinander durch Reibschweißen, Kleben, Ultraschallschweißen oder dergleichen verbunden sind.
12. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (17) in einer Lagerhülse (22) verschieblich gelagert ist, wobei insbesondere zwischen Lagerhülse (22) und Ventilkörper (17) das Federelement (18) angeordnet ist.
13. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid eine Siedetemperatur niedriger als eine zulässige Temperatur nach entsprechender Temperaturklasse des Betriebsmittels (1 ) aufweist.
14. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdampfungsenergie des Kühlfluids als zusätzliches Kühlmittel einsetzbar ist.
15. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlfluiddruck im Bereich der Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) höher als die Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers (17) ist.
16. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (1 ) Teil einer elektrischen Anlage ist.
17. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid 3M Novec™, Öl, destilliertes Wasser oder dergleichen ist.
18. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (23) insbesondere au ßerhalb des Gehäuses (2) zwischen Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) und Kühlfluidableitungseinrichtung (5) angeordnet ist.
19. Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ventilkörper (17) in Schließstellung (16) eine Überdruckkapselung nach Explosionsschutzart Ex-p des Gehäuses (2) vorliegt.
20. Verfahren zur Kühlung und Überwachung eines elektrischen/elektronischen Betriebsmittels, wie Hochleistungsleuchte, Schaltgerät, Steuergerät, Transformator, Meldegerät, Anzeigegerät oder dergleichen mit einem Gehäuse und zumindest einer im Gehäuse angeordneten oder diesem zugeordneten Kühlfluidversorgungseinrichtung (3), welche eine Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) und Kühlfluidableitungseinrichtung (5) am Gehäuse (2) und innerhalb des Gehäuses eine Kühlfluidzuleitungseinrichtung und Kühlfluidableitungseinrichtung verbindende Kühlfluidführungseinrichtung aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: i) Zuführen des Kühlfluids zum Gehäuse (2) über Kühlfluidversorgungseinrichtung (3) und Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4); ii) Öffnen einer Sicherheitsschalteinrichtung (7), welche der Kühlfluidzuleitungseinrichtung (4) zugeordnet ist, und Einströmen des Kühlfluids in das Gehäuse (2); iii) Verschließen der Sicherheitsschalteinrichtung (7) bei Druckabfall im Kühlfluid und/oder Temperaturanstieg innerhalb des Gehäuses über eine vorgegebene Temperatur, und iv) Unterbrechen der Spannungsversorgung des Betriebsmittels (1 ) bei Verschließen der Sicherheitsschalteinrichtung (7).
21 . Verfahren nach Anspruch 20, wobei im Schritt ii) ein Ventilkörper (17) der Sicherheitsschalteinrichtung (7) in Schließstellung bewegt wird und der Ventilkörper bei Erreichung seiner Schließstellung im Schritt iv) die Spannungsversorgung des Betriebsmittels unterbricht.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , gekennzeichnet durch Öffnen eines elektrischen Unterbrecherkontaktes (20) in den Schritten iii) und iv) durch den Ventilkörper (17) in Schließstellung.
23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 20 bis 22, gekennzeichnet durch zusätzliches Kühlen des Betriebsmittels (1 ) durch Verdampfen des Kühlfluids und Verschließen der Sicherheitsschalteinrichtung im Schritt iii).
24. Sicherheitsschalteinrichtung (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis
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