FI122185B

FI122185B - Järjestely nestejäähdytteisten sähkölaitteiden jäähdytystä varten

Info

Publication number: FI122185B
Application number: FI20055473A
Authority: FI
Inventors: Tapani Haapamaeki
Original assignee: Vacon Oyj
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2011-09-30
Also published as: EP1761121B1; ATE553640T1; FI20055473A; DK1761121T3; US20070084227A1; US8132614B2; EP1761121A2; FI20055473A0; EP1761121A3

Description

Järjestely nestejäähdytteisten sähkölaitteiden jäähdytystä varten

Keksinnön ala 5 Esillä oleva keksintö liittyy nesteellä jäähdytettävien sähkölaitteiden, erityisesti säädettävien sähkökäyttöjen nestejäähdytykseen. Tällaisella nestejäähdytyksellä suojataan sähkölaitetta mahdollistamalla mahdollisimman tehokas jäähdytys.

Keksinnön tausta 10 Nestejäähdytystä on pyritty soveltamaan jossain määrin sähkölaitteiden, kuten säädettävien sähkökäyttöjen jäähdytyksessä.

Nestejäähdytysjärjestely, jossa vettä kierrätetään lämmön johtamiseksi pois sähkölaitteesta tulee valmistaa siten, että voidaan varmistua siitä, että se kestää veden aiheuttaman paineen ja kestää myös siihen 15 kohdistuvia voimia ilman, että vesi pääsee sähköisten piirien yhteyteen mahdollisten vuotojen yhteydessä.

Jäähdytykseen käytettävä vesi saattaa sisältää epäpuhtauksia, joista johtuen jäähdytysteho saattaa heiketä jäähdyttävien kanavien tukkeutuessa. Kanavissa saattaa ilmetä myös vaikeasti havaittavissa olevaa 20 ilmaantumista, joka myöskin aiheuttaa jäähdytystehon heikkenemistä.

Tavanomaiset nestejäähdytyksen järjestelyt ovat kiinteitä, esimerkiksi hitsaamalla liitettyjä kojeistojen sisäisiä tai takapuolisia rakenteita, joiden asennukset ja huoltotoimenpiteet ovat vaikeita suorittaa.

^ 25 Keksinnön lyhyt selostus i o Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on varustaa nesteellä i g jäähdytettävien sähkölaitteiden ja erityisesti säädettävän sähkökäytön x varmatoiminen ja helpommin huollettavissa ja laajennettavissa oleva nestejäähdytyksen järjestely.

CO

rj 30 Tämä saavutetaan siten, että järjestelyllä sähkölaitteiden tn nestejäähdytystä varten on tämän keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksissa

O

^ määritellyt tunnusmerkit. Täsmällisemmin tälle keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosissa.

2

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksinnön kohteena on varustaa järjestely, joka on sovitettu johtamaan sähkölaitteissa syntyvää lämpöä sähkölaitteesta pois sähkölaitteen 5 jäähdytyselementin läpi virtaavan nesteen avulla. Järjestely käsittää kojeistokaapin, johon on sijoitettuna yksi tai useampia sähkölaitteita, jäähdytyslaitteiston, sähkölaitteen ja jäähdytyslaitteiston yhdistävän tuloputkiston ja poistoputkiston jäähdyttävän nesteen kuljettamiseksi sisään jäähdytyselementtiin sekä pois jäähdytyselementistä. Kojeistokaapin 10 alapuolelle on järjestetty sokkelielementti, joka käsittää jäähdytyslaitteistoon liitetyn tulorunkoputken ja poistorunkoputken, joihin runkoputkistoihin tuloputkisto ja poistoputkisto ovat irrotettavasti liitettyjä. Järjestely on helposti huollettavissa sokkelielementin ollessa asennettuna kojeistokaapin alapuolelle. Sokkelielementin järjestelyn helppo huollettavuus parantaa myös vuotojen 15 hallintaa, koska järjestely mahdollistaa osien korjauksen ja helpon vaihdon. Lisäksi nestejäähdytyksen järjestely voidaan erottaa selkeästi omaksi yksikökseen, jota voidaan laajentaa yläpuolisista sähkölaitteista riippumattomasti, kunhan tulorunkoputken ja poistorunkoputken läpimitta ja jäähdytyslaitteiston teho sallii nesteellä jäähdytettävien laitteiden lisäämisen.

20 Yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti tuloputkiston ja poistoputkiston ympärille on järjestetty toinen suuremman läpimitan omaava suojaputki, joka on sovitettu johtamaan jäähdytysneste vuototilanteessa pois sähkölaitteen läheisyydestä. Kun vuotava jäähdytysneste johdetaan sähkölaitteiden alapuolelle, eivät mahdolliset vuodot aiheuta välitöntä vaaraa. 25 Toisen keksinnön näkökohdan mukaisesti sokkelielementti käsittää edelleen indikointirunkoputken sekä liittämisvälineet vastaanottaa suojaputki 5 indikointirunkoputkeen, joka johtaa jäähdytysnesteen vuototilanteessa valittuun

(M

^ sijaintiin.

^ Vielä yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti indikointirunkoputki ° 30 vastaanottaa sekä tuloputkiston että poistoputkiston suojaputket. Tämä | järjestely mahdollistaa sen, että yhdellä indikointirunkoputkella voidaan havaita co molempien putkistojen vuototilanteet. Yhtä indikointiputkea jatkamalla voidaan sitä hyödyntää myös useiden kenttien kojeistokaappien suojaamiseen samalla o tavoin kuin tulorunkoputkea ja poistorunkoputkea voidaan käyttää useiden ^ 35 kojeistokaappien sähkölaitteiden jäähdytykseen.

3

Yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti sokkelielementin tulorunkoputki ja poistorunkoputki ovat liitoskappaleella jatkettuja siten, että kojeistokaapin viereen on sijoitettavissa yksi vastaavan rakenteen omaava sokkelielementti.

5 Yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti myös indikointirunkoputki on liitoskappaleella jatkettu siten, että kojeistokaapin viereen on sijoitettavissa yksi vastaavan rakenteen omaava sokkelielementti.

Yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti sokkelielementin tulorunkoputki ja poistorunkoputki ovat irrotettavissa ja liitoskappaleeseen 10 vaihdettavissa olevalla päätekappaleella päätettyjä siten, että kojeistokaapin viereen on sijoitettavissa yksi vastaavan rakenteen omaava sokkelielementti.

Yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti sokkelielementin indikointirunkoputki on irrotettavissa ja liitoskappaleeseen vaihdettavissa olevalla päätekappaleella päätetty siten, että kojeistokaapin viereen on 15 sijoitettavissa yksi vastaavan rakenteen omaava sokkelielementti. Kukin sokkelielementti voidaan asentaa lopulliseen asennuspaikkaan ennen kojeiston asennusta. Tämä nopeuttaa nestejäähdytyksen asennusta merkittävästi. Sokkelin päädyissä voi olla aukot, joiden lävitse voidaan toteuttaa myös kaapelointi kentästä toiseen.

20 Yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti sokkelielementin tulorunkoputki ja poistorunkoputki ovat päätettyjä päätekappaleella, joka käsittää ilmausvälineet ja tyhjennysvälineet tulorunkoputken ja poistorunkoputken tyhjäystä ja ilmausta varten.

Yhden keksinnön näkökohdan mukaisesti sokkelielementin 25 indikointirunkoputki on valmistettu läpinäkyvästä materiaalista mahdollisen vuotokohdan havaitsemisen helpottamiseksi, δ

CM

o Kuvioiden lyhyt selostus

CO

o Keksinnön eräs edullinen suoritusmuoto järjestelystä | 30 nestejäähdytteisten sähkölaitteiden jäähdytystä varten on esitetty oheisissa „ kuvioissa, joissa: jsr Kuviossa 1 on esitetty keksinnön järjestelyn ensimmäisen o suoritusmuodon mukainen kojeistokaappi ja sokkelielementti sivusta nähtynä;

O

^ Kuvio 2 esittää keksinnön järjestelyn runkoputkistojen 35 suoritusmuotoa edestä nähtynä; 4

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön järjestelyn suoritusmuoto, jossa runkoputkistojen linjaan on liitetty useampi kojeistokaapisto viistosti ylhäältä nähtynä.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön järjestelyn toisen suoritusmuodon 5 mukainen kojeistokaappi ja sokkelielementti sivusta nähtynä.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön järjestelyn kolmannen suoritusmuodon mukainen kojeistokaappi ja sokkelielementti sivusta nähtynä.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus 10 Kuviossa 1 on esitetty keksinnön järjestelyn ensimmäisen suoritusmuodon mukainen kojeistokaappi 1 ja sen alapuolelle järjestetty sokkelielementti 2. Kojeistokaappiin on sijoitettuna nesteellä jäähdytettävä sähkölaite 3.

Tuloputkisto 10 ja poistoputkisto 11 kulkevat kojeistokaapissa 1 15 suojaputkien 13 sisäpuolella. Suojaputket 13 kulkevat kojeistokaapin 1 pohjan lävitse. Pohjan lävistyskohdassa on tiiviste, joka tiivistää läpiviennin ja suojaa suojaputkea 13. Läpiviennin jälkeen tuloputki 10 on liitetty tulorunkoputkistoon 20. Poistoputki 11 on liitetty poistorunkoputkistoon 21. Runkoputket voidaan valmistaa vahvemmasta materiaalista kuten teräksestä.

20 Liittäminen voidaan toteuttaa sulkuventtiilillä 30 tai vastaavalla, joka mahdollistaa sähkölaitteen putkiston kytkemisen ja irrottamisen ilman, että koko järjestelmän nestejäähdytystä tarvitsee sulkea kokonaan.

Kuvio 2 esittää keksinnön järjestelyn sokkelielementin sisäpuolisten runkoputkistojen suoritusmuodosta. Ylempi putki on tässä tulorunkoputki 20 ja 25 alempi on poistorunkoputki 21. Tulorunkoputki 20 ja poistorunkoputki 21 ovat ^ liitoskappaleella 15 jatkettuja siten, että kojeistokaapin viereen on mahdollista ^ sijoittaa vastaavan rakenteen omaava sokkelielementti.

00 9 Sokkelielementin tulorunkoputki 20 ja poistorunkoputki 21 ovat

CO

o irrotettavissa ja liitoskappaleeseen 15 vaihdettavissa olevalla päätekappaleella | 30 22 päätettyjä. Päätekappale 22 käsittää ilmausvälineet 23 ja tyhjennysvälineet ^ 24 tulorunkoputken 20 ja poistorunkoputken 21 tyhjäystä ja ilmausta varten.

^ Kuviossa 3 on esitetty keksinnön järjestelyn suoritusmuoto, jossa o runkoputkistojen linjaan on liitetty useampi kojeistokaapisto. Jäähdytyslaitteisto o ^ 6 on mitoitettu useiden sähkölaitteiden jäähdytykseen. Jäähdytyslaitteisto 6 35 siirtää sähkölaitteelle jäähdyttävää väliainetta ja vastaanottaa sähkölaitteelta tulevaa nestejäähdytyksen väliainetta.

5

Kuvion 3 mukainen sokkelielementtien 2 kokonaisuus voidaan asentaa valmiiksi ennen kojeistokaappien 1 asennusta. Täten sähkölaitteiden käyttöönottoasennus nopeutuu merkittävästi, koska liittäminen voidaan toteuttaa suoraan sokkeliin, jossa nestejäähdytyksen putkitus voi olla valmiina.

5 Tulee huomioida, että yhteen kojeistokaappiin 1 voidaan sijoittaa yksi tai useampi nesteellä jäähdytettävä sähkölaite 3. Ulommainen sokkelielementti voidaan varustaa päätylevyllä tai vastaavalla. Sokkelielementin etulevy 25 on myös irrotettavissa. Sokkelielementin etulevyn 25 ollessa irrotettava, pääsee putkistoon ja sen liitoskohtiin helposti suorittamaan asennuksen, huollon ja 10 korjauksen toimenpiteitä. Kuviosta 3 voidaan havaita miten vierekkäiset vastaavan rakenteen omaavat sokkelielementit 2 varustavat tilan myös kaapelointikanavaa varten. Keksinnön mukainen järjestely säästää tilaa siten, että sokkelielementtiin on järjestetty kaapelointikanava, jota voidaan hyödyntää myös laitteistojen sähköistyksen kaapelointiin. Myös kaapeleiden 15 sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) maadoitus voidaan toteuttaa sokkelielementtiin.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön järjestelyn toisen suoritusmuodon mukainen kojeistokaappi 1 ja sen alapuolelle järjestetty sokkelielementti 2. Kojeistokaappiin on sijoitettuna nesteellä jäähdytettävä sähkölaite 3.

20 Tuloputkisto 10 ja poistoputkisto 11 kulkevat kojeistokaapissa 1 suojaputkien 13 sisäpuolella. Suojaputket 13 erotetaan tulo- ja poistoputkistojen ympäriltä kojeistokaapin 1 pohjan lävistyskohdassa läpivientitiivisteellä 6. Pohjan lävistyskohdassa on erotukseen sovitettu läpivientitiiviste 6, joka tiivistää läpiviennin ja suojaa putkistoja läpivientikohdan 25 yhteydessä. Tuloputkisto 10 ja poistoputkisto 11 kulkevat läpivientitiivisteen 6 läpi yhtenäisinä. Suojaputkistot 13 vastaanotetaan lävistyskohdan yläpuolella o läpivientitiivisteeseen 6 tuloputkiston 10 ja poistoputkiston 11 ympärillä.

CM

^ Lävistyskohdan läpivientitiivisteen 6 alapuolella suojaputkistot 13 ovat ^ erotettuja tuloputkiston 10 ja poistoputkiston 11 ympäriltä. Läpiviennin jälkeen ° 30 tuloputkisto 10 ja poistoputkisto 11 ovat liitettyjä tulorunkoputkistoon 20 ja | poistorunkoputkistoon 21 vastaavasti sulkuventtiilin 30 välityksellä, co Kuviossa 4 sulkuventtiiliin 30 kohdalla on suojamuhvi tai vastaava suojus, johon suojaputket 13 ovat liitettyjä. Suojaputki 13 ja suojamuhvi o ulottuvat runkoputkitilaan saakka. Suojamuhvi on liikuteltava siten, että ^ 35 sulkuventtiiliin päästään tarvittaessa käsiksi. Kuviossa 4 on sokkelielementin pohjaan varustettu kosteusindikaattori 31, jonka tarkoituksena on tunnistaa 6 mahdollinen vuodon aiheuttama kosteus. Kosteusindikaattori voi myös hälyttää vuodon sattuessa. Kosteusindikaattorin 31 hälytyksen avulla voidaan sulkuventtiilien 30, säätöventtiilin tai vastaavien sulkeminen tai säätäminen toteuttaa automaattisesti. On huomioitava, että kosteusindikaattorin 31 sijainti 5 voi vaihdella. Kuviossa 4 kosteusindikaattori 31 sijaitsee lattialla tai sokkelielementin pohjalla, mutta se voi yhtä hyvin sijaita sulkuventtiilin 30 yhteydessä tai jopa läpivientitiivisteissä 6, jolloin voidaan toteuttaa jopa laitekohtaista vuotovalvontaa.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön järjestelyn kolmannen 10 suoritusmuodon mukainen kojeistokaappi 1 ja sen alapuolelle järjestetty sokkelielementti 2. Kolmannen suoritusmuodon mukaisesti sokkelielementti käsittää edelleen indikointirunkoputken 26 sekä liittämisvälineet vastaanottaa suojaputki 13 indikointirunkoputkeen 26. Indikointirunkoputki 26 johtaa jäähdytysnesteen vuototilanteessa valittuun sijaintiin. Indikointirunkoputki 26 15 vastaanottaa sekä tuloputkiston 10 että poistoputkiston 11 suojaputket 13. Tällöin yhdellä indikointirunkoputkella 26 voidaan havaita molempien putkistojen vuototilanteet. Indikointirunkoputkea 26 voidaan myös hyödyntää useiden kenttien kojeistokaappien suojaamiseen samalla tavoin kuin tulorunkoputkea 20 ja poistorunkoputkea 21 voidaan käyttää useiden 20 kojeistokaappien sähkölaitteiden jäähdytykseen.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Keksintöä ei siten ole rajattu pelkästään edellä esitettyyn tai patenttivaatimuksissa määriteltyyn toteutusmuotoon, vaan alan ammattimiehille tulevat olemaan 25 ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen o puitteissa.

CM

00

O

00

O

X

cc

CL

00 sfr

LO

o o

CM

Claims

1. Järjestely nestejäähdytteisten sähkölaitteiden jäähdytystä varten, järjestelyn ollessa sovitettu johtamaan sähkölaitteissa (3) syntyvää lämpöä sähkölaitteen jäähdytyselementin läpi viilaavan nesteen avulla sähkölaitteesta 5 pois, järjestelyn käsittäessä: - kojeistokaapin (1), johon on sijoitettuna yksi tai useampia sähkölaitteita (3), - jäähdytyslaitteiston (6), - sähkölaitteen ja jäähdytyslaitteiston yhdistävän tuloputkiston (10) 10 ja poistoputkiston (11) jäähdyttävän nesteen kuljettamiseksi sisään sähkölaitteen (3) jäähdytyselementtiin, sekä pois jäähdytyselementistä, tunnettu siitä, että kojeistokaapin (1) alapuolelle on järjestetty sokkelielementti (2), joka käsittää jäähdytyslaitteistoon (6) liitetyn tulorunkoputken (20) ja 15 poistorunkoputken (21), joihin tuloputkisto (10) ja poistoputkisto (11) ovat irrotettavasti liitettyjä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että sekä tuloputkiston (10), että poistoputkiston (11) ympärille on järjestetty suuremman läpimitan omaava suojaputki (13), joka on sovitettu johtamaan 20 jäähdytysneste vuototilanteessa pois sähkölaitteen (3) läheisyydestä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että sokkelielementti (2) käsittää edelleen indikointirunkoputken (26) sekä liittämisvälineet vastaanottaa suojaputki indikointirunkoputkeen (26), joka johtaa jäähdytysnesteen vuototilanteessa haluttuun kohtaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, ^ että indikointirunkoputki vastaanottaa sekä tuloputkiston (10) suojaputken (13) ^ että poistoputkiston (11) suojaputken (13). 00

5. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen järjestely, 00 o tunnettu siitä, että sokkelielementin (2) tulorunkoputki (20) ja 3. poistorunkoputki (21) ovat liitoskappaleella (25) jatkettuja siten, että ^ kojeistokaapin viereen on sijoitettavissa vastaavan rakenteen omaava ^ sokkelielementti (2).

6. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen järjestely, tunnettu o ^ siitä, että indikointirunkoputki on liitoskappaleella (25) jatkettu siten, että 35 kojeistokaapin (1) viereen on sijoitettavissa yksi vastaavan rakenteen omaava sokkelielementti (2).

7. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen järjestely, tunnettu siitä, että sokkelielementin (2) tulorunkoputki (20) ja poistorunkoputki (21) ovat irrotettavissa ja liitoskappaleeseen (25) vaihdettavissa olevalla päätekappaleella päätettyjä siten, että kojeistokaapin 5 viereen on sijoitettavissa yksi vastaavan rakenteen omaava sokkelielementti.

8. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että sokkelielementin indikointirunkoputki (26) on irrotettavissa ja liitoskappaleeseen (25) vaihdettavissa olevalla päätekappaleella päätetty siten, että kojeistokaapin (1) viereen on sijoitettavissa yksi vastaavan rakenteen 10 omaava sokkelielementti (2).

9. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen järjestely, tunnettu siitä, että sokkelielementin (2) tulorunkoputki (20) ja poistorunkoputki (1) ovat päätettyjä päätekappaleella (22), joka käsittää ilmausvälineet (23) ja tyhjennysvälineet (24) tulorunkoputken (20) ja 15 poistorunkoputken (21) tyhjäystä ja ilmausta varten.

10. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestely, t u n n e 11 u siitä, että sokkelielementin (2) indikointirunkoputki (26) on valmistettu läpinäkyvästä materiaalista mahdollisen vuotokohdan indikoimiseksi. δ CVJ 00 o 00 o X cc CL 00 LO LO o o CM