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Kilhidose filz. einen Thvristor
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Die Erfindung betrifft eine Kühldose für einen Thyristor, mit wenigstens
einer Wärmeübergangsfläche, die zur wärmeleitenden Verbindung mit dem Thyristor
bestimmt ist und mit einem Kern aus Metall, in dem wenigstens ein Strömungsweg von
einer Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung führt, der aus im Kern im wesentlichen
geradlinig und parallel zueinander verlaufenden Durchbrüchen besteht, wobei Jeweils
zwei benachbarte Durchbrüche über nutenartige Ausnehmungen im Mantel des Kerns miteinander
verbunden und die Ausnehmungen kühlmitteldicht abgedeckt sind.
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Solche, insbesondere zur Kühlung von Scheibenthyristoren benutzten
Kühldosen sind aus der DE-PS 25 23 232 oder aus der DE-OS 26 17 776 bekannt. Dabei
sind bei der Kühidose, die aus der DE-PS 25 23 232 bekannt ist, die Ausnehmungen
im Mantel des Kerns gemeinsam von einem hohlzylindrischen Formstück abgedeckt, das
den Kern umgibt. Bei der Kühldose nach der DE-PS 26 17 776 ist Jede nutenartige
Ausnehmung gesondert mit einem plattenförmigen Metall stück abgedeckt und kühlmitteldicht
verbunden. Diese Kühldosen werden zur Kühlung einzelner Scheibenthyristoren benutzt,
die zwischen zwei Kühldoesen eingespannt sind oder sie werden in sogenannten Thyristorsäulen
zur Kühlung mehrerer Scheibenthyristoren verwendet, wobei in einer solchen Thyristorsäule
Scheibenthyristoren nebeneinander gestapelt und eingespannt sind und an Jeder Seite
eines Scheibenthyristors ein Kühlkörper eingefügt ist und mit seiner Wärmeübergangsfläche
am Scheibenthyristor anliegt. Eine solche
Thyristorsäule ist beispielsweise
aus der DE-PS 19 14 790 bekannt.
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Bei den bekannten Kühldosen erhält man einen oder mehrere zick-zack-förmige
bzw. m#anderförmig verlaufende Strdmungswege, deren Lange im wesentlichen durch
die Lange der Durchbrüche im Kern gegeben ist, die vorzugsweise Bohrungen sind.
Um eine intensive Kühlung zu erhalten, sind eine Vielzahl von Durchbrüchen im Kern
vorzusehen. Dies führt zu einem Strömungsweg großer Länge und relativ kleinen Querschnitts.
Mit diesem Strömungsweg großer Länge ist ein relativ großer Druckabfall des Kühlmediums
in der Kühldose verbunden.
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Es besteht die Aufgabe, eine Kühldose der eingangs genannten Art so
auszugestalten, daß der Druckabfall des Kühimediwis in der Kühldose herabgesetzt
wird.
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Erfindungigelis wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß der Querschnitt
Jedes Durchbruchs in Richtung auf seine beiden Öffnungen im Mantel des Kerns gleichmäßig
zunimmt und im Mittelbereich des Durchbruchs ein Minimum besitzt.
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Bei der erfindungsgemäßen Kühldose besitzt der Strömungsveg im Bereich
der Umlenkungen von einer nutenfarilgen Ausnehmung in einen Durchbruch oder von
einem Durchbruch in die nutenförmige Ausnehmung den relativ graten Querschnitt,
so daß dort geringere Turbulenzen entstehen. In den gleichmäßig sich verjilzigenden
bzw.
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nach dem Mittelbereich sich gleichmäßig wieder erweiternden Durchbrüchen
werden die Turbulenzen noch weiter verringert, womit sich der Druckabfall verkleinert.
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Außerdem erhält lan in Bereich des kleineren Querschnitts ii Mittelbereich
Jedes Durchbruchs eine erhShte Str#iungsgeschwindigkeit und damit eine bessere Kühlung
in dem Gebiet, in dem die grate Temperatur
des zu kühlenden Thyristors
auftritt, was zu einer gleichmäßigen Sperrschichttemperatur des Thyristors führt.
Die Durchbrüche können mit beidseits konisch verlaufenden Bohrungen im Kern realisiert
werden oder es können bei einem gegossenen Kern entsprechend konisch verlzBende
Gießformeinsätze vorgesehen sein.
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Beide Herstellungsverfahren sind auch zur Serienfertigung geeignet.
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Die erfindungsgemäße Kühldose wird beispielhaft anhand der Figuren
1 und 2 näher erläutert.
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Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kühldose. Diese Kühldose entspricht
im wesentlichen der Ausführungsform nach der DE-PS 25 23 232. Es ist nochmals zu
betonen, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Durchbrüche auch bei einer Ausführungsform
nach der DE-OS 26 17 776 durchzuführen ist. In Figur 1 ist ein zylinderförmiger
Kern 1 kühlmitteldicht mit einem hohlzylindrischen Formstück' 2 verbunden, das Ein-
und Auslaßöffnungen 2a und 2b besitzt, in denen Füllstutzen 3a und 3b angeordnet
sind. Im Mantel 1c des zylinderförmigen Kerns sind Ausnehmungen 4a und 4b angeordnet,
die als Kühlmittelsammelräume dienen und in die die Ein- und AuslaB6ffnungen 2a
und 2b münden. Die Ausnehmungen 4a und 4b sind über einen Strömungsweg miteinander
verbunden, der mit durch Bohrungen 5 realisierten Durchbrüchen aufgebaut-ist, die
im wesentlichen geradlinig längs von Sehnen verlaufen, die die Ausnehmungen 4a und
4b nicht berühren. Die Öffnungen 5a benachbarter Bohrungen 5 sind über nutenförmige
Ausnehmungen 6 im Mantel lc des Kerns 1 miteinander verbunden, die mit dem hohlzylindesformigen
Formstück 2 kühlmitteldicht abgedeckt sind. Im Ausführungsbeispiel werden mit den
nutenförmigen Ausnehmungen 6 Bohrungen 5 miteinander verbunden, die in einer Ebene
liegen. Es ist zu betonen, daß wie bei den bekannten Xühldosen auch Ausnehmungen
vorgesehen
sein können, die Bohrungen miteinander verbinden, die in verschiedenen Ebenen im
Kern 1 liegen.
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Figur 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1. Diese
Figur zeigt insbesondere die Form des zylinderförmigen Kerns 1. Die Kühldose des
Ausführungsbeispiels ist für die Kühlung von Scheibenthyristoren ausgelegt, die
an die Stirnflächen 1a und 1b des Kerns 1 beidseits des Kühlkörpers angepreßt werden.
Für die Kühlung dieser beiden als Wärmeübergangsflächen dienenden Stirnflächen la
und 1b sind Bohrungen 5 in zwei Ebenen angeordnet, wobei Jede Ebene einer Stirnfläche
la bzw. Ib zugeordnet und etwa parallel zu dieser Stirnfläche verläuft. Beim Ausführungsbeispiel
ist Jeder dieser Ebenen ein gesonderter Strömungsweg zugeordnet, da, wie bereits
betont, die nutenförmigen Ausnehmungen 6 Bohrungen 5 miteinander verbinden, die
in der gleichen Ebene liegen. Beim Ausführungsbeispiel sind weiterhin als Ausnehmungen
4a und 4b Nuten in den Mantel lc des Kerns gefräst, so daß der Kern 1 doppel-T-förmig
ist.
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Mit den Bohrungen 5 und den nutenförmigen Ausnehmungen 6 im Mantel
des Kerns 1 erhalt man in Jeder Ebene einen Strömungsweg, der von dem Kühlmittelsammelraum
4a über die Einlaßnut 6a mäanderförmig zur Auslaßnut 6a und zum Kühlmittelsammelraum
4b verläuft. Die Bohrungen bzw.
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Durchbrüche 5 besitzen in ihrem Mittelbereich 5b ihren kleinsten Querschnitt.
Der Querschnitt erweitert sich beidseits konisch in Richtung der Öffnungen 5a im
Mantel 1c des Kerns 1. Mit dieser Einschnürung bzw.
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Verengung des Querschnitts im Mittelbereich 5b der Durchbrüche 5 und
mit der kontinuierlichen Erweiterung der Durchbrüche 5 beidseits in Richtung der
Öffnungen 5a werden die geschilderten Vorteile erhalten. Das
Verhältnis
der kleinsten Querschnittsfläche im Mittelbereich 5b zur Querschnittsfläche der
Öffnungen 5a kann bis zu 1 : 2 betragen.
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2 Figuren 1 Patentanspruch