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"Behälter für elektronische Bauelemente oder Schaltungen Die Erfindung
betrifft einen abgeschlossenen Behälter ftir darin montierte elektronische Bauelemente
oder Schaltungen, der vollständig mit einer wärmeausgleichenden und/oder die elektrische
Spannungsfestigkeit erhöhenden Flüssigkeit gefüllt ist und zu dem außerdem ein Ausgleichsraum
gehört, letaterer teilweise mit der Fldssigkeit und zum restlichen Teil mit einem
Medium æ. B. in Form von Luft * Dampf und/oder Gas, insbesondere mit den Dampf der
Flüssigkeit, gefüllt ist, und außerdem mit den vollständig flüssigkeitsgefüllten
Raum, in dem die elektronischen Bauelemente oder
Schaltungen untergebracht
sind, über eine Öffnung in Verbindung steht.
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Behälter dieser Art sind in verschiedenen Varianten und mit verschiedenen
Flüssigkeitsfüllungen bekannt. Bei einem dieser bekannten Behälter wird die Kühlung
der Bauelemente bzw, Schaltungen durch Sieden einer in unmittelbarem Kontakt damit
befindlichen Wärmeaustauschflüssigkeit und durch Kondensation der Dämpfe dieser
Flüssigkeit auf den Behälterwänden über dem Flüssigkeitsspiegel, ggf. auch auf zusätzlichen
Wä.rmeaustauschflächen in dem Behälter erzielt, Danit bein Sieden und Verdampfen
hierbei der Druck auf die Wärmeaustauschflüssigkeit nicht unzulässig erhöht wird,
erthält dieser Behälter eine getrennte Expansionskammer für die Dämpfe. Bei einem
anderen bekannten Behälter dieser Art wird der Wärmeaustauschkreislauf vollständig
innerhalb des Behälters durchgeführt, der mit der Kühlflüssigkeit nur teilweise
gefüllt ist und in dem der Dampf auf den Behälterwänden oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
kondensiert. Eine weitere bekannte Ausführungsform dieser Behälter nutzt die Konvektionsinihlung
unter Verwendung einer Wärmeaustauschflüssigkeit aus, deren Siedepunkt erheblich
über der zulässigen Betriebstemperatur der elektronischen
Bauelemente
bzw. Schaltungen liegt und deren Dichte stark temperaturabhängig ist. Der Flssigkeitsspiegel
liegt kierbei über den zu mahlenden Bauteilen. Beim Betrieb erwärmen sich Teile
der Flüssigkeit, die nahe den zu kühlenden Bauteilen sind, und werden dadurch spezifisch
leichter. Spezifisch schwerere Flüssigkeitsteile, die kleiner sind, sinken nach
unten während die spezifisch leichteren und wärmeren Flüssigkeitsteile nach oben
steigen. Über die Behälterwände wird die Betriebswärme abgeführt.
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Bei diesen bekannten und auch bei den durch die DOS 1 907 708 bekannten
Behältern, bei letzteren ein Teil der zu kühlenden Bauelemente zumindest teilweise
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet sind, ist nicht gewährleistet, daß
bei einer Neigung des Behälters die zu kühlenden Bauteile inner unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
verbleiben. Diese Neigung der Behälter tritt unvermeidlich bei ihrem Einsatz auf
Fahrzeugen auf, und es lassen sich dann während des Betriebs schädliche Überlastungen
der zumindest teilweise aus der Flüssigkeit ragenden Bauteile nicht vermeiden.
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Handelt es sich um Hochspannungsschaltungen, deren Spannungsfestigkeit
durch die Flüssigkeit gesichert wird1 so treten
bei der Verwendung
der bekannten Behälter auf Fahrzeugen bei deren Neigung unverneidbare zerstörerische
Rochspannungsüberschläge oder -entladungen auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Behält er
derart weiterzubilden, daß auch bei Kippen aus deren Normallage um fast 900 eine
ausreichende Kühlung der Bauteile und/oder eine ausreichende oohspannungsfestigkeit
gewahrt bleibt.
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Die Erfindung besteht bei einem Behälter der einleitend genannten
Art darin, daß der Ausgleichsraum in dem Behälter vorgesehen ist und aus einer trichterartigen
Anordnung besteht, deren Wandungen für die Flüssigkeit und das Medium undurchlässig
sind und die derartige Abmessungen aufweist und in der Weise angeordnet ist, daß
sich das Medium vollständig innerhalb der Anordnung befindet,.daß zumindest deren
verjüngtes Teil - bei Normallage des Behälters gesehen - von oben in die Flüssigkeit
hineinragt und daß die Flüssigkeit bei jeder möglichen Lage des Behälters nur durch
den verjüngten Teil der Anordnung in dieselbe Zugang hat,
Vorzugsweise
ist der verjüngte Teil der trichterartigen Anordnung des erfindungsgemäßen Behälters
rohrförmig in Sinne eines Steigrohres ausgebildet oder abgeschlossen und ist der
Rohrdurchmesser in Abhängigkeit von den gewünschten Grad der Kapillarwirkung des
Steigrohres gewählt, Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
obere Rand der trichterartigen Anordnung mit den Behälterinnenwandungen - für die
Flüssigkeit und das Medium undurchlässig dicht - verbunden. Besonders vorteilhaft
ist es die trichterartige Anordnung des erfindungsgemäßen Behälters konisch oder
pyramidenförmig nach unten verengt auszubilden.
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Anhand der Abbildungen werden im folgenden Ausführungs beispiele der
Erfindung näher beschrieben, Der Behälter gemäß dem abgebildeten Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht aus einem zylindrischen Topf i und einem danit dicht verbundenen
Deckel 2, Im Behälter befindet sich als inerte Flüssigkeit eine Füllung 3 aus beispielsweise
fluoriertem Kohlenwasserstoff- oder Methylenchlorid. Der überwiegend mit dem Medium,
beispielsweise Luft bmw. Dampf gefüllte Ausdehnungsraum ist mit 4 bezeichnet. Die
zu kühlenden Bauelemente oder Schaltungen befinden
sich innerhalb
der Flüssigkeit. Beispielsweise ist in den Behälter ein Hochspannungsnetzteil mit
einem Transformator 5, einem Gleichrichter 6, einer Siebdrossel 7, Widerständen
8 und Kondensatoren 9 angeordnet. Wie in gezeigten Beispielsfall ist es zweckmäßig,
hierbei die den Hauptanteil der Betriebswärme erzeugenden Bauelemente möglichst
weit in Richtung zum Behälterboden anzuordnen und alle elektronischen Bauelemente
bzw. Schaltungen derart im Behälter zu verteilen, daß die bein Betrieb erwärmten
Flüssigkeitsteile möglichst ungehindert nach oben in der Flüssigkeit aufsteigen
können. So sind bein abgebildeten Ausführungsbeispiel die Hauptwärrneerzeuger, nämlich
der Transformator 3 und die Drossel 6, auf der bodennächsten, nämlich der Tragplatte
10 zweier gezeigter Tragplatten 10 und 11, montiert1 während sich die übrigen Bauelenente
der Hochspannungsschaltung auf der bei Normallage des Behälters weiter oben befindlichen
Platte lt befinden. Die beiden Platten 10 und 11 weisen eine Vielzahl Durchbohrungen
auf, um zu ermöglichen, daß die Ylüssigkeit weitgehend ungehindert durch die Platten
10 und 11 in dom Behälter zirkuljeren kann, wenn erwärmte Flüssigkeitsteile nach
oben autsteigen und durch kUhlere Flfissigkeitsteile ersetzt werden, die von oben
nach unten sinken.
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Reicht die Kühlung bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel
gemäß der Abbildung nicht aus, so empfiehlt sich die zusätzliche Verwendung von
Wärieaustauschern 12 und 13, die - was aus der Abbildung nicht unmittelbar hervorgeht
-zweckmäßigerweise miteinander verbunden sind und in einen von denen von außen Kühlflüssigkeit
eingeleitet und aus dem anderen von innen die Kühlflüssigkeit nach außen abgeführt
wird, wie durch die beiden Pfeile 14 und 15 angedeutet ist. Als Kühlflüssigkeit,
die diese zusätzlichen Wärmeaustauscher durchfließt, eigenet sich beispielsweise
Wasser.
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Die Merkmale des abgebildeten Ausführungsbeispiels sind, soweit sie
bisher beschrieben sind* an sich bekannte Erfindungsvesentlich ist die trichterartige
Anordnung innerhalb des Behälters* die im gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung
an ihrem oberen Rand mit den Deckel 2 für die Flüssigkeit und das Mediun undarchlässig
dicht verbunden ist und w gesehen in ihrer Längsausdehnung - aus drei Teilen besteht*
nämlich einem zylindrischen oder topfförmigen Teil, einen daran nach unten anschließenden
sich konisch verjüngenden Teil und einem daran anschließenden rohrförrnigen Teil.
Diese trichterartige Anordnung ist in
der Abbildung mit 16 bezeichnet.
Grundsätzlich ist diese Anordnung auch durch eine Zwischenwand in den Behälter ersetzbar,
die parallel zum Deckel 2 verläuft und deren Ränder mit den Innenwandungen des Behälters
dicht verbunden sind, während sich in ihren Zentrum eine Öffnung befindet, an die
ein Steigrohr angeschlossen ist1 das in Richtung zum Behälterboden weist, Auch ist
die Anordnung 16 durch eine Anordnung ersetzbar, die lediglich aus einen topfförmigen
zylindrischen Teil und einem an dessen Boden unmittelbar anschließenden und zura
Behälterboden weisenden Steigrohr besteht, wobei sich an der Einmünddungstelle des
Steigrohres in den topfförmigen Teil in dessen Boden eine entsprechende Öffnung
befindet. Die gezeigte Ausführungsart der Anordnung 16 ist jedoch in der Praxis
besonders vorteilhaft und gewährleistet, daß auch bei Neigung des Behälters aus
seiner Normallage um fast bis zu 900 auf keinen Fall Teile des Mediums in die Flüssigkeit
gelangen, sofern die Füllung 3 den gesamten Raum außerhalb der Anordnung 16 ausfüllt.
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Bei Erwärmung der Flüssigkeit in dem Behälter t dehnt sich bei entsprechender
Wahl der Flüssigkeitszusammensetzung die Flüssigkeit aus und komprimiert hierdurch
das Medium
in der Anordnung 16. Besonders zweckmäßig ist es den
Behälter 1 mit einer sich bei Erwärmung ausdehnenden Flüssigkeit soweit zu füllen,
daß bei tiefstmöglicher Arbeitstemperatur der Behälter außerhalb der Anordnung und
gegebenenfalls der größte Teil des Steigrohres volle ständig mit der Flüssigkeit
gefüllt ist, und hierbei den Rohrdurchmesser derart zu wählen daß der Behälter U!
fast 900 aus seiner Normallage gekippt werden kann ohne daß das Medium aus der Anordnung
16 durch das Steigrohr in der Flüssigkeit entweichen kann. Hierdurch wird gewährleistet,
daß die zu kühlenden Bauelemente inner in innigen Kontakt mit der Flüssigkeit stehen.