DE3124408C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einem sich
im Betrieb erwärmenden Bauteil, z. B. ein Leistungstransformator,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein in dieser Weise mittels vernebelter dielektrischer
Flüssigkeit gekühlter Leistungstransformator ist aus der
US-PS 29 90 443 bekannt. Dort findet eine mechanische Zerstäubung
von aus einem Flüssigkeitssumpf entnommener Flüssigkeit
mit Hilfe eines Zerstäubers statt, um einen Flüssigkeitssprühnebel
zu erzeugen, der zur Kühlung des Transformators
dient und im normalen Betriebstemperaturbereich desselben
verdampft.
Hierbei ist die Sicherstellung einer stets ausreichenden
Flüssigkeitszufuhr zum Zerstäuber kritisch, da eine Störung
der Pumpeinrichtung zur schnellen Überhitzung des Transformators
führen könnte.
Problematisch ist bei der bekannten mechanischen Flüssigkeitszerstäubung
auch die bei Inbetriebsetzung auftretende
verhältnismäßig lange Verzögerung zwischen dem Einschalten
und dem Vorhandensein eines ausreichenden Flüssigkeitsnebels,
denn dieser dient üblicherweise außer zur Kühlung auch noch
als elektrische Isolation zur Verhinderung elektrischer
Durchschläge zwischen den stromführenden Teilen des Transformators
und seinem Gehäuse. Damit während dieser Verzögerung
die notwendige Durchschlagfestigkeit erreicht werden kann,
findet üblicherweise zusätzlich noch ein isolierendes Gas,
nämlich Schwefelhexafluorid, Anwendung, das allerdings die
Kühlwirkung vermindert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches
Gerät der in Rede stehenden Art hinsichtlich der
Verdampfungskühlung so zu verbessern, daß bei Inbetriebsetzung
in kürzester Zeit ein ausreichender Flüssigkeitsnebel
vorhanden ist und auf ein zusätzliches, die Kühlwirkung verschlechterndes
Isoliergas verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im
Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung gelöst.
Die Verwendung von Ultraschall zur Flüssigkeitsvernebelung
ist zwar an sich aus der VDI-Zeitschrift, Band 108, Nr. 34,
Dezember 1966, Seiten 1669 bis 1674, bekannt, jedoch bringt
erst die besondere erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung
der Ultraschall-Vernebelungseinrichtung, wie sie im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 dargestellt ist, die das
gestellte Problem bewältigende Wirkung.
Die bei dem bzw. jedem Ultraschallwandler des erfindungsgemäßen
Geräts erzeugten Schallwellen bilden einen intensivevn
Ultraschallstrahl, der, insbesondere bei Fokussierung, eine
von der Flüssigkeitsoberfläche aufsteigende Sprühnebelfontäne
erzeugt, welche das sich erwärmende Bauteil benetzt. Der
Ultraschallstrahl bewirkt dabei nicht nur die Vernebelung der
Kühl- und Isolierflüssigkeit, sondern bewirkt außerdem das
"Pumpen" der Flüssigkeit derart nach oben, daß ohne besondere
Pumpe eine wirksame Flüssigkeitsvernebelung und somit eine
wirksame Verdampfungskühlung stattfinden kann. Diese Pumpförderung
und Vernebelung der Flüssigkeit setzt beim Einschalten
sofort ein, weshalb die das sich erwärmende Bauteil
enthaltende Gehäusekammer unmittelbar nach dem Einschalten
von dem dielektrischen Sprühnebel erfüllt wird, unabhängig
vom Belastungszustand des Geräts und folglich von der Temperatur
des sich erwärmenden Bauteils. Damit entfällt die Notwendigkeit
für ein besonderes Isoliergas zur Sicherstellung
einer ausreichenden elektrischen Durchschlagsfestigkeit
während der Einschaltphase oder bei schwacher Belastung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen
beschrieben, in welchen zeigt
die Fig. 1 bis 6 jeweils einen Vertikalschnitt durch
verschiedene Ausführungsbeispiele
eines dampfgekühlten elektrischen
Transformators nach der Erfindung, und
die Fig. 7 bis 8 jeweils in schematischer Darstellung
verschiedene Möglichkeiten der
akustischen Erzeugung einer Mikronebel-
und Dampf-Fontäne mittels eines
piezokeramischen Schwingers.
Fig. 1 zeigt einen Leistungstransformator 11, der ein
geschlossenes Gehäuse 13, den darin befindlichen, wärmeerzeugenden
eigentlichen Transformator 15 und einen Kondensationskühler
17 aufweist. Ferner ist der Leistungstransformator
11 mit einer Einrichtung 19 zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen
ausgestattet. Das Transformatorgehäuse 13
bildet eine geschlossene Kammer 21, in welcher der Transformator
15, der Kondensationskühler 17 und die Ultraschalleinrichtung
19 untergebracht sind. Es besteht aus geeignetem
steifem Werkstoff, beispielsweise Metall oder Glasfasermaterial.
Der eigentliche Transformator 15 aus einem
magnetischen Kern 25 und elektrischen Wicklungen 23, die
über den Kern induktiv miteinander gekoppelt sind. Obwohl
dies in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt
ist, weist der Transformator selbstverständlich auch eine
Tragkonstruktion für den Kern und die Wicklungen sowie
elektrische Anschlußleitungen zwischen den Wicklungen 23 und
elektrischen Anschlußdurchführungen 27 auf.
Der Kühler 17 besteht aus einer Anzahl von Rohren 29,
die jeweils durch offene Zwischenräume 31 voneinander
getrennt sind, durch welche ein Rückkühlmedium, beispielsweise
Umgebungsluft, hindurchzirkulieren kann. Die oberen
Enden der Rohre 29 stehen mit dem oberen Teil der Gehäusekammer
21 und die unteren Rohrenden mit dem unteren Teil
der Kammer in Verbindung, so daß Kühlmitteldampf und Nebel
durch die oberen Rohrenden in die Rohre eintreten kann, in
den Rohren gekühlt und kondensiert wird, und das Kondensat
sodann aus den unteren Rohrenden in den unteren Teil der
Kammer zurück ablaufen kann, um dort wieder in der nachstehend
beschriebenen Weise durch Zerstäubung in Dampf und Nebel übergeführt
zu werden.
Gemäß der Erfindung befindet sich die Einrichtung 19
zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen im unteren Teil
des Gehäuses 13, d. h. nahe des Gehäusebodens, und weist
mindestens einen Ultraschallwandler 33 auf, der als piezokeramischer
Wandler ausgebildet ist. Vorzugsweise hat der
piezokeramische Wandler 33 eine konkave bzw. schlüsselartige
Form zur Fokussierung der Ultraschallschwingungen auf die
Oberfläche der darin befindlichen isolierenden Flüssigkeit.
Vorzugsweise enthält die Kammer 21 mehrere, beispielsweise
sechs derartige schlüsselförmige piezokeramische Wandler
bzw. Schwinger 33, die mit gegenseitigen Abständen angeordnet
sind, wobei die Zwischenräume zwischen den einzelnen
Wandlern von Behältern 35 eingenommen werden, die ebenfalls
mit der isolierenden Flüssigkeit 37 gefüllt sind. Mit ihren
oberen Rändern stehen die Wandler 33 und die Behälter 35 in
flüssigkeitsdichter Berührung miteinander, so daß der
Flüssigkeitsspiegel in den Wandlern und den Behältern stets auf
einem vorgegebenen Pegel gehalten wird, wobei die Behälter 35
als mit der isolierenden Flüssigkeit 37 gefüllte Vorratsbehälter
für die Wandler 33 dienen. Während der Flüssigkeitsdampf
im Kühler 17 kondensiert, wird das Kondensat in
die Behälter 35 zurückgeleitet, aus welchem es in die verschiedenen
schüsselförmigen Wandler 33 überläuft, so daß in
diesen stets ein für eine optimale Dampf- bzw. Nebelerzeugung
geeigneter Flüssigkeitsstand herrscht. Die Wandler 33 befinden
sich unter Bildung von Zwischenräumen 39 oberhalb des
Gehäusebodens, wobei die Zwischenräume 39 mit einem Stoff,
beispielsweise Luft oder SF₆ gefüllt sind, der eine gegenüber
derjenigen der Flüssigkeit solche akustische Impedanz hat,
daß im wesentlichen die gesamte, von den Wandlern 33 erzeugte
akustische Energie zur Flüssigkeitsoberfläche hin gerichtet
wird. Die Behälter 35 befinden sich auf Unterlage 41, beispielsweise
aus Tetrafluoräthylen.
Die Wandler 33 werden von einer Hochfrequenz-Leistungsquelle
42 angeregt, welcher ein Impulsgeber 43 zugeordnet
ist und die über ein Kabel 45 mit den Ultraschallwandlern 33
verbunden ist. Bei Erregung durch die Leistungsquelle 42
erzeugen die Wandler 33 in der Flüssigkeit hochintensive
Ultraschallwellen, die infolge der schüsselartigen Form der
Wandler 33 auf die Oberfläche der in den Wandler befindlichen
isolierenden Flüssigkeit 37 fokussiert werden, so daß die
Flüssigkeit 37 unter Kavitationserzeugung zerstäubt wird und
eine aus Mikronebel und Dampfmolekülen bestehende Fontäne 47
erzeugt wird, die von der Flüssigkeitsoberfläche in dem
betreffenden piezokeramischen Wandler 33 aus nach oben aufsteigt
und die Oberfläche der Transformatorwicklungen 23
und des Transformatorkerns 25 benetzt.
Die schüsselförmigen Wandler 33 haben vorzugsweise
jeweils einen Durchmesser von etwa 10 cm und arbeiten im
Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis 5 MHz. Da sich hinter
ihnen Luft oder SF₆ befindet, wird im wesentlichen sämtliche
von ihnen erzeugte akustische Energie auf ihren Brennpunkt 49
gerichtet. Die sechs mit gleichen gegenseitigen Abständen
angeordneten Wandler 33 können mittels einer Hochfrequenz-
Leistungsquelle 42 mit einer Leitung von beispielsweise 1 kW
betrieben werden, obwohl selbstverständlich die jeweilige
Eingangsleistung in Abhängigkeit von der jeweiligen speziellen
Anordnung und Anzahl der verwendeten Wandler und auch die
Betriebsfrequenz von verschiedenen Faktoren, beispielsweise
der jeweils verwendeten isolierenden Flüssigkeit wie z. B.
Tetrachloräthylen (C₂Cl₄) abhängt.
Vorzugsweise werden die Fontänen 47 kontinuierlich
erzeugt, solange sich der Transformator 15 im Betrieb befindet.
Je nach der dabei entwickelten Förderwirkung ist es andererseits
auch möglich, einen impulsweisen Betrieb vorzusehen,
wobei die Wiederholungsfrequenz beim Einschalten des Transformators
hoch und nach Erreichen der normalen Betriebstemperatur
von Kern und Wicklungen niedriger gewählt werden
kann. Um eine ausreichende elektrische Festigkeit des Mikronebels
beim Einschalten des Transformators sicherzustellen,
kann die akustische Erzeugung der Nebelfontänen 47 unter Verwendung
einer Zeitsteuerschaltung etwa 10 s oder dgl. vor
dem Einschalten des Transformators einsetzen. Die Höhe der
Fontänen 47 über der Flüssigkeitsoberfläche kann etwa 1 m
betragen, und zur Sicherstellung einer ausreichenden Benetzung
der Wicklungen 23 und des Kerns 25 an deren Oberseite können
entsprechend angeordnete Umlenkbleche 51 vorgesehen sein.
Im Betrieb des Transformators verdampft der durch die
akustischen Fontänen 47 erzeugte Mikronebel bei Berührung mit
den heißen Oberflächen des Transformatorkerns und den
Wicklungen, wobei der Dampf die Kammer 21 ausfüllt und aus deren
oberen Teil in den Kondensationskühler 17 gelangt, wo der
Dampf kondensiert und das Kondensat in den unteren Teil
der Kammer 21 bzw. in die Behälter 35 und die schüsselförmigen
piezokeramischen Wandler 33 zurückgeleitet wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig. 2 gezeigt, gemäß welcher jedem Ultraschallwandler 33 ein
Rohr 53 zugeordnet ist, das aus einem geeigneten dielektrischen
Werkstoff wie beispielsweise einem Glasfaser-Polyester-Material
oder dgl. besteht und beispielsweise
mittels eines Rahmens 55 derart gehaltert ist, daß sein unteres
Ende in die Flüssigkeit 37 in dem betreffenden Wandler eingetaucht
ist und das Rohr vom Brennpunkt 49 des betreffenden
Ultraschallstrahls aus von der Flüssigkeitsoberfläche nach
oben ragt. Die beiden Endteile des Rohres 53 sind gegenüber
dem verengten Mittelbereich des Rohres erweitert. Infolgedessen
konzentriert sich die akustische Energie aus der Flüssigkeit
37 in den verengten Mittelbereichen der Rohre 53 und
bewirkt ein radiales Wegschleudern zerstäubter Flüssigkeitströpfchen,
wie bei 59 angedeutet ist, auf die Wicklungen 23
und den Kern 25. Dieses Verfahren der Zerstäubung von Flüssigkeiten
wurde bereits von R. W. Wood und A. L. Loomis in
"Philosophical Magazine and Journal of Sience 8.7", Vol. 4,
Nr. 22, September 1927 (Seiten 417 bis 436 "The Physical
and Biological Effects of High Frequency Sound Waves of Great
Intensity") in Verbindung mit Ultraschallversuchen beschrieben.
Bei dem dampfgekühlten Transformator 15 werden die
isolierenden Rohre 53 mit isolierender Flüssigkeit aus
den akustisch erzeugten Fontänen 47 überzogen und erzeugen
selbst Sprüh- und Mikronebelstrahlen 59, welche die
Kühlung des Transformators weiter verbessern. Zur Sprüh-
und Mikronebelerzeugung an bestimmten Bereichen des Transformatorkerns
und der Wicklungen können auch andere Rohrformen
Anwendung finden, beispielsweise eine um den Kern
und die Windungen verlaufende spiralige Rohrform.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in Fig. 3 dargestellt, gemäß welcher eine Membran 61
mit Abstand vom Gehäuseboden 63 quer durch die Gehäusekammer 21
verläuft und den unteren Teil dieser Gehäusekammer des
Leistungstransformators 11 strömungsmitteldicht unterteilt.
Die Membran 61 besteht aus einem flexiblen Werkstoff, beispielsweise
einem Glasfaser-Epoxiharz-Material. Eine als
akustisches Koppelorgan geeignete Flüssigkeit 65, beispielsweise
Mineralöl, füllt den unteren Teil des Transformatorgehäuses
13 aus, wobei sich der Flüssigkeitsspiegel 67
geringfügig oberhalb dem untersten Teil der bogenförmig
nach unten gewölbten Membran 61 befindet. In dieser Kopplungsflüssigkeit
ist ein Ultraschallwandler 33 angeordnet, der
bei Erregung auf die Membran 61 fokussierte Flüssigkeitsschwingungen
69 erzeugt, wodurch auf der Oberseite
der Membran befindliche isolierende Flüssigkeit 37 unter
Kavitationserzeugung zerstäubt und in Form einer Fontäne 47
in der Kammer 21 und um den Transformator 15 herum nach
oben geschleudert wird.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei sich die isolierende Flüssigkeit 37
in einem im oberen Teil des Gehäuses 13 angeordneten schalenartigen
Behälter 71 befindet, in welchem außerdem ein Ultraschallwandler
33 in die Flüssigkeit eingetaucht angeordnet
ist. Im Betrieb des Ultraschallwandlers werden Ultraschallschwingungen
73 auf die Flüssigkeitsoberfläche fokussiert,
wodurch die Flüssigkeit unter Kavitationserzeugung zu Mikronebel
75 zerstäubt wird, der durch Perforationen am oberen
Behälterrand 77 hindurch aus dem Behälter in die Kammer 21
austritt und dort über dem Kern und den Wicklungen des
Transformators 15 niedersinkt und diesen durch Verdampfung
kühlt. Der dabei entstehende Dampf tritt in den Kühler 17 ein,
wo er kondensiert, und das Kondensat fließt in den unteren
Teil des Gehäuses 13 zurück, aus welchem es durch eine eine
Pumpe enthaltende Leitung 79 in den Behälter 71 zurückgefördert
wird.
Ferner zeigt Fig. 5 eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, die sich von den Ausführungsbeispielen
nach den Fig. 1 bis 4 dadurch unterscheidet, daß das
Transformatorgehäuse 13 mit dem Kühler 17 als Innengehäuse
ausgebildet ist, das seinerseits von einem Außengehäuse 81
umschlossen ist. Dabei wird das Innengehäuse 13 von einem
geeigneten Rahmen 83 im Außengehäuse 81 gehalten. Der Ultraschallwandler
33 befindet sich zwischen Außengehäuse 81
und Innengehäuse 13, wo er in eine die Schallenergie übertragende
Flüssigkeit 65, beispielsweise Mineralöl, eingetaucht
ist, so daß die von ihm erzeugten Ultraschallschwingungen 87
zum Boden des Innengehäuses übertragen werden, wodurch im
Boden des Innengehäuses befindliche isolierende Flüssigkeit 37
unter Kavitationserzeugung zu einer Fontäne 89 zerstäubt wird,
welche den Transformator 15 umschließt und seine Oberflächen
benetzt. Ebenso wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
gelangt der dabei entstehende Dampf zusammen mit
nicht verdampftem Mikronebel in den Kühler 17, aus welchem
das Kondensat zum Boden des Innengehäuses 13 zurückgeleitet
wird. Dieser Innengehäuseboden ist hier natürlich aus einem
flexiblen Werkstoff, beispielsweise einem Glasfaser-Polyester-Material
mit einer Dicke im Bereich von etwa 1 mm bis 3 mm
hergestellt, um die akustische Energie aufnehmen und die
Flüssigkeit 37 unter Kavitationserzeugung zerstäuben zu können.
Das Außengehäuse 81 kann aus Metall, beispielsweise Stahl,
gefertigt sein. Außerdem können zusätzliche piezokeramische
Schwinger, wie sie beispielsweise bei 33′ angedeutet sind,
vorgesehen und derart angeordnet sein, daß sie auf der Innenoberfläche
des Innengehäuses 13 niedergeschlagene Flüssigkeit
örtlich zerstäuben können.
Schließlich zeigt Fig. 6 noch eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, die ein Gehäuse 91 aufweist, das vorzugsweise
aus mittels Flanschen 93 miteinander befestigten oberen
und unteren Gehäusehälften besteht. Das Gehäuse 91 hat
vorzugsweise eine kugelige oder linsenartige Form und ist
aus einem Polyester-Glasfaser-Material mit einer Dicke von
etwa 1 mm bis 5 mm hergestellt. Das Gehäuse kann auch aus einander
geeignetem Werkstoff bestehen, welches die akustische
Energie aufnimmt, um die isolierende Flüssigkeit unter Kavitationserzeugung
zu einer Fontäne zu zerstäuben. Im Betrieb
werden, wie bei 87 angedeutet ist, von dem Ultraschallwandler
33 erzeugte Ultraschallschwingungen auf den unteren
Wandteil des Gehäuses 91 übertragen. Dies verursacht Kavitation
an der Oberfläche der im Gehäuse befindlichen isolierenden
Flüssigkeit 37 und folglich die Bildung einer Fontäne 47 aus
Mikronebel, welche den Transformator 15 in der Gehäusekammer 95
einhüllt.
Die von der Gehäusewand aufgenommenen Ultraschallschwingungen
werden außerdem durch die Gehäusewand selbst
übertragen, die, beispielsweise bei 97 und 99, mit verdünnten
Bereichen ausgestattet ist, um die akustische Energie zu
verstärken und dadurch auf der Innenwandfläche des Gehäuses
niedergeschlagene Flüssigkeit und in Form von Nebelstrahlen
auf den Transformator 15 zu richten, wie beispielsweise
bei 101 und 103 angedeutet ist. Außerhalb des Gehäuses 91
angeordnete und damit in Wärmeaustausch stehende Kühlrohre 105
kühlen die Gehäusewand, so daß Dampf und Mikronebel aus der
gemäß den Pfeilen 107 zirkulierenden Fontäne 47 auf der
Gehäuseinnenwandfläche kondensieren, wobei ein Teil des
Kondensats, wie bei 101 und 103 angedeutet ist, wiederum
zerstäubt wird und der Rest des Kondensats in den Flüssigkeitsvorrat
37 am Boden des Gehäuses 91 zurückfließt, wonach
der Zyklus (Mikronebelerzeugung, Kühlung des Transformators
durch Verdampfung des darauf niedergeschlagenen Mikronebels,
Kondensation des Dampfes an der Gehäusewand und Rückfluß
des Kondesats in den akustisch agitierten Flüssigkeitsvorrat)
von neuem beginnt.
Bei allen Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen
selbstverständlich gleiche bzw. entsprechende Teile.
Verschiedene Verfahren zur Bildung der akustischen
Fontänen 47 in dampfgekühlten Geräten sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt.
Gemäß Fig. 7 richtet ein Abstrahler 109 aus piezokeramischem
Material einen Ultraschallschwingungsstrahl 111
auf einen Reflektor 121, der konkav ausgebildet ist und einen
reflektrierten Strahl 123 auf die Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche
117 richtet, wo die Flüssigkeit durch Kavitationserzeugung
zerstäubt und verdampft und in Form einer Fontäne 125
aus Mikronebel und Dampfmolekülen nach oben geschleudert wird.
Da der Reflektor 121 konkav ist, wird der reflektierte Strahl
123 auf einen kleinen Bereich der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche
117 fokussiert.
In Fig. 8 ist ein in die isolierende Flüssigkeit 37
eingetauchter rohrförmiger Abstrahler 127 aus piezokeramischem
Material dargestellt, der einen sich allseits ausbreitenden
Strahl 129 akustischer Energie zu Reflektoren 131 hin richtet,
die mit Radialabstand um den Abstrahler herum angeordnet sind.
Die Reflektoren 131 sind vorzugsweise konkav, so daß sie
den jeweils reflektierten Strahl 133, 135 auf die Flüssigkeits-
Luft-Grenzfläche 117 fokussieren. Dabei können die
reflektierten Strahlen der einzelnen Reflektoren alle auf den
gleichen Oberflächenbereich oder, wie dargestellt, jeweils
auf einen anderen Bereich der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche 117
fokussiert werden, um nur eine einzige oder mehrere akustische
Fontänen aus Mikronebel und Dampf zu erzeugen, wie sie bei
137 und 139 angedeutet sind.
In der Praxis kann der Pegel der isolierenden
Flüssigkeit im Sumpfbereich eines dampfgekühlten Leistungs
transformators variieren, und zur Aufrechterhaltung einer
wirksamen Fontäne wäre es deshalb wünschenswert, einen
Ultraschallstrahl mit variabler Fokussierung zu erzeugen.
Dies kann entweder elektronisch durch zyklisches Durchlaufen
eines Frequenzbereiches um die Arbeitsfrequenz des piezo
keramischen Schwingers oder mit Hilfe von unterschiedlich
tief in die Flüssigkeit eingetauchten schüsselförmigen
piezokeramischen Schwingern erreicht werden.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die oben unter
Bezugnahme auf dampfgekühlte Leistungstransformatoren be
schriebene Erfindung in gleicher Weise auch bei anderen
wärmeerzeugenden elektrischen Geräten anwendbar ist, beispiels
weise bei Röntgen- und Radareinrichtungen, die mit hoher
Spannung arbeiten, und auch bei Lichtbogenlöscheinrichtungen
von Leistungsschaltern zur zeitweiligen Kühlung.
Claims (10)
1. Elektrisches Gerät mit einem sich im Betrieb erwärmenden
Bauteil (15), z. B. ein Leistungstransformator, das in einer
Gehäusekammer (21) untergebracht ist und mittels in der
Gehäusekammer durch eine Vernebelungseinrichtung (19) ver
nebelter dielektrischer Flüssigkeit gekühlt wird, die im
normalen Betriebstemperaturbereich des sich erwärmenden Bau
teils (15) verdampft, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernebe
lungseinrichtung (19) einen Ultraschallerzeuger mit min
destens einem Untraschallwandler (33, 109, 127) in Form eines
piezokeramischen Oszillators aufweist, der in das Flüssig
keitsvolumen (37) eingetaucht ist, und daß der Wandler selbst
eine konkave, zur Flüssigkeitsoberfläche hin gerichtete
Abstrahlfläche aufweist, welche den abgestrahlten Ultraschall
auf die Flüssigkeitsoberfläche fokussiert, oder daß ihm
mindestens ein ebenfalls in das Flüssigkeitsvolumen
eingetauchter Reflektor (121, 131) zugeordnet ist, auf
welchen der Wandler den erzeugten Ultraschall richtet, und der
eine solche konkave Abstrahlfläche aufweist.
2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ultraschallwandler (33) sowie etwa zuge
ordnete Reflektoren in einem Gehäusekammerteil (67) in
schallenergieübertragender Flüssigkeit (65) eingetaucht ange
ordnet ist bzw. sind, der durch eine schallenergieübertra
gende, die zu vernebelnde Flüssigkeit (37) aufnehmenden
Trennwand (61) von dem das sich erwärmende Bauteil (15) auf
nehmenden Kammerteil (21) getrennt ist.
3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ultraschallwandler (33) bzw. der Reflektor
den abgestrahlten Ultraschall auf die Grenzfläche zwischen
der schallenergieübertragenden Flüssigkeit (65) und der
Trennwand (61) fokussiert.
4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die die zu vernebelnde Flüssigkeit (37) auf
nehmende Trennwand (61) als schalenförmig nach unten gewölbte
Membran ausgebildet ist.
5. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die die zu vernebelnde Flüssigkeit (37) auf
nehmende Trennwand (61) als schalenförmiger Bodenwandab
schnitt eines innerhalb eines Außengehäuses (81) angeordneten
Innengehäuses (13) ausgebildet ist.
6. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der das sich erwärmende Bauteil (15) auf
nehmende Kammerteil kugelförmig aufgebildet ist und sein
unterer schalenartiger Bodenwandbereich die Trennwand bildet.
7. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekammer eine außerhalb
des Gehäuses angeordnete, mit der Gehäusekammerwand in Wärme
austausch stehende Kühleinrichtung (105) zugeordnet ist.
8. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusekammer (21) min
destens ein mit seinem unteren Ende in die zu vernebelnde
Flüssigkeit (37) eingetauchtes längliches Element (53) ange
ordnet ist, das einen nahen des sich erwärmenden Bauteils (15)
verlaufenden Bereich aufweist, der aufgrund seiner Ausbildung
aus der ultraschallbeaufschlagten Flüssigkeit (37) aufge
nommene Ultraschallenergie konzentriert und darauf niederge
schlagene Flüssigkeit wieder vernebelt und auf das sich
erwärmende Bauteil richtet
9. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche piezokeramische
Ultraschallwandler (35′) an der Gehäusekammerwand angeordnet
sind, damit darauf niedergeschlagene Flüssigkeit in Form von
auf das sich erwärmende Bauteil (15) gerichteten Sprüh
strahlen wieder zu vernebeln ist.
10. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusekammerwand
Bereiche (97, 99) aufweist, die aufgrund ihrer Gestaltung auf
genommene Ultraschallenergie örtlich konzentrieren und
dadurch darauf niedergeschlagene Flüssigkeit in Form von auf
das sich erwärmende Bauteil (15) hin gerichteten Sprüh
strahlen wieder vernebeln.
Applications Claiming Priority (1)
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