Охладитель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистичвскик

Реслублик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту

Р1)М. К . (22) Заявлено 250277 (21) 2455467/18-25

I (23) Приоритет - (32) 23. 04. 76

Н 01 L 23/36

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (31) Р 2617776. 4 (33) ФРГ (5 ) УДК 621. 382 (088. 8) Опубликовано 1509.80Бюллетеиь Ж 34

Дата опубликования ьписамия 15.09.80

Иностранцы

Вилфрид Хайде, Фридрих Мюллер, Клаус Отто (ФРГ) и Тибор Саланки (BHP)

Х .. " .. с

/ е "." :Г;.

j (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Сименс AI " (ФРГ) (71) Заявитель (54) ОХЛАДИТЕЛЬ

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности, к охладителям для охлаждения полупроводниковых приборов, преимущественно тиристоров. 5

Известен охладитель, имеющий сердечник цилиндрической формы с входным и выходным отверстиями. На каждой торцовой поверхности установлена крышка, противоположная сердечни- 10 ку, сторона которой образует поверхность, предназначенную для теплового контакта с тиристором, а на обращенной к сердечнику стороне расположены концентрические пазы для охлаждающей 15 жидкости, которые проходят от впускного к выпускному отверстию. Сердечник и крышки герметично соединены кольцевыми связями, выполненнымй иа заклепках (1). 20 у известного охладителя все конструкционные части должны иэготовляться на токарных автоматах, и требуется лишь доработка на сверлильнорасточных станках. Несмотря на до- 25 вольно высокую степень автоматизации, изготовление известного охладителя относительно дорогостоящее. Особые трудности представляет изготовление

1еплопередающих поверхностей крышек, 2 которые должны быть плоскими и параллельными. В результате требуется подвергать уже собранные на заклепках охладитель шлифовке, чтобы получить требуемые теплопередающие поверхности. Тем самым возникает необходимость в дополнительной рабочей операции, связанной с издержками рабочего и станочного времени.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является охладитель, преимущественно для тнристора, содержащий сердечник из металла с двумя противоположнымн теплопередающими торцовыми поверхностями, предназначенными для теплового контакта с тиристором и с каналами для хладагента, выполненными параллельно торцовым поверхностям между противоположными боковыми поверхностями и соединенными с входным и выходным отверстиями, при этом концы сббедних каналов соединены выемками в форме пазов, расположенными в боковых поверхностях и герметично закрытыми металлическими пластинами (2).

И известном охладителе все сквозные канали и выемки лежат в одной

;плоскости. Эффективность охлаждения

764622 такого охладителя ограничена эффективной длиной каналов для хладагента, при этом для увеличения длины нельзя размещать как угодно много каналов для хладагента друг возле друга, так как расстояние между каналами нельзя сделать как угодно ма" лым, иначе, во-первых, будет мала механическая прочность охладителя, во-вторых, будет увеличено тепловое сопротивление.

Цель изобретения — повышение эф- 1© фективности охлаждения.

Это достигается тем, что в охладителе, преимущественно для тиристора, содержащем сердечник из металла с двумя противоположными теплопере- 15 дающими торцовыми поверхностями, предназначенными для теплового контакта с тиристорами, и каналами для хладагента, выполненными параллельно торцовым поверхностям между противо-, Щ положными боковыми поверхностями и соединенными с входным и выходным отверстиями, при этом концы соседних каналов соединены выемками в форме пазов, расположенными в боковых по- д5 . верхйостях и герметично закрытыми металлическими пластинами, каналы выполнены в виде двух групп, каждая из которых является близлежащей к одной из теплопередаищих торцовых поверхностей, и концы каналов, близлежащих к одной теплопередающей поверхности, соединены выемками на одной боковой поверхности сердечника, а концы каналов, близлежащих- к различным теплопередающим поверхностямна другой боковой поверхности, при этом металлические пластины закреп"лены в пазах посредством электроннолучевой сварки.

Каналы имеют различное сечение. 40

На Фиг. 1 изображена первая боковая сторона охладителя с выемками, не закрытыми пластинами; на фиг. 2— вторая боковая сторона; на фиг. 3— вид на одну из теплопередающих по- 45 верхностей, причем с левой стороны показан вырыв по линии A-А на Фиг. 1, а с правой стороны — вырыв по линии

В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - та же боковая сторона охладителя, что и на фиг. 1, но с выемками, закрепленными металлическими пластинами, на фиг. 5 — то же, что и на фиг. 3, но

-с-пазами, закрытыми металлическими пластйн а.ми.

Охладитель состоит из сердечника

1, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда и представляющего собой отрезок фасонной стали, его обе торцовые теплопередающие поверхности плоские и параллельные. В щ сердечнике проделаны сквозные каналы

2 и 3 на растбчно-сверлильном станке, "кбторые в данном примере выполнения имеют прямолинейную Форму и проходят параллельно от одной боковой поверхности 4 к противоположной боковой поверхности. При этом каналы расположены на двух уровнях, каналы 2 относятся к одной из служащих в качестве теплопередающих поверхностей торцовых сторон 5, а каналы 3 являются близлежащими к другой торцовой стороне 6.

Представленный в примере выполнения охладитель рассчитан на охлаждение таблеточных тиристоров, которые прижимаются к обоим торцам сердечника

Каналы 2 и 3 соединены попарно выемками 7 и 8 соответственно, имеющими форму пазов, которые расположены на боковых сторонах. За счет этого получается зигзаГообразный или имеющий форму меандра путь тока хладагента через сердечник 1. Пазы 7 и 8 могут быть получены путем Фрезерования или электрохимическим способом, что не связано с особыми затратами рабочего и Станочного времени. В сердечнике 1 помимо каналов 2 и 3 выполнены еще два канала 9 и 10, которые соединены с каналами 3, пазами 11 и 12. На боковую поверхность 13, противоположную поверхность 6 выходят каналы 2 и 3, близлежащие различным теплопередающим поверхностям 5 и б соответственно. Эти каналы соединены выемками 14. Кроме того, на боковую поверхность 13 выходит входной канал

9 и выходной канал 10, которые оканчиваются углублением 15 и 16 соответственно. В данном случае входное и выходное углубления расположены на одиной и той же боковой поверхности 13.

Для герметизации выемок по отношению к проникновению жидкого хладагента и тем самым для замыкания путей потока предусмотрены стальные пластинки 17. Стальные пластинки 17 могут быть соединены в пазах 7, 8, 11, 12, 14 посредством склейки или пайки. Особенно предпочтительным оказалось показанное на фиг. 4 сварное соединение со швами 18, где стальные пластинки 1, 7 соединены с сердечником 1 в пазах 7, 8, 11, 12, 14 посредством сварки электронным лучом. За счет этого закрытия пазов отдельными стальными пластинками 1, 7 при сохранении простоты изготовления практически предупреждается образование трудногерметизируемзх по отношению к проникновению жидкого хладагента зазоров, в которых может возникать щелевая коррозия.

На боковой поверхности 13 расположенй входной 19 и выходной 20 патрубки.

Охладитель может быть изготовлен из меди,:алюминия или нержавеющей стали и тем самым использоваться в качестве проводника тока, как это требуется при последовательном включении дисковых тиристоров.

7646 22

Охладитель может быть выполнен с сердечником цилиндрической Формы или с сердечником, имеющим в сечении другую форму. Кроме того, охладитель может быть выполнен с.изогнутыми под углом каналами, которые могут быть получены путем сверления сердечника

1 с различных направлений.

Тем самим пути тока могут быть удлинеиы, за счет чего может достигаться изменение расхода хладагента и падение давления в охладителе.

Кроме того, диаметр сверлений может быть различным. Можно, например, выполнить каналы, расположенные, ближе к середине сердечника 1, с большим диаметром, чтобы получить там более интенсивный теплообмен, который обеспечивает более быстрый отвод тепла, эа счет чего охладитель может быть особо приспособлен для охлаждения таблеточного тиристора .

Размещение двух групп охлаждающих каналов, каждая из которых является близлежащей к одной из теплопередаюцих поверхностей, позволяет при одинаковом расстоянии между охлаждающи- ми каналами одной плоскости выполнить каналы и целом с двойной длиной в охладителе. Этим самый при одинаковом диаметре каналов и одинаковой скорости потока примерно втрое возрастает отвод тепла. Путем соединения сквозных каналов двух различных групп между собой достигают того, что обе предусмотренные для теплово-. го контакта с тиристором поверхности удерживаются при одной и той же температуре.

Закреплением металлических деталей посредством электронного луча достигают сварочного соединения, не имеющего зазора. Электронный луч при сварке может быть установлен таким образом, что желаемая глубина сварки точно выдерживается. Этим самым предотвращается целевая коррозия, которая постоянно представляет проб-, лему из-за агрессивных свойств хладагента, например, часто применяемой деионизованной воды.

При отдельном закрытии каждого паза, соединяюцего каналы, удается, кроме того, избежать трудногерметизируемых зазоров внутри охладителя.

Поэтому у данного охладителя фактически предупреждается возникновение целевой коррозии. Кроме того, охладитель может быть без особых дополнительных конструкционных издержек рас- считан путем изменения диаметра отдельных каналов или за счет их соответствующей трассировки на большой расход хладагента, например более

10 л/мин, или на малый расход, например менее 2 л/мин, и (ор9ьльныу участки теплопередакэбюх йоверхностей g могут охлаждаться интенсивней за счет выбора различных диаметров каналов.

Формула изобретения

1. Охладитель, преимущественно для тиристора, содержащий сердечник из металла с двумя противоположными теплопередающими торцовыми поверхностями, предназначенными для теплового контакта с тиристором, и каналами для хладагента, выполненными параллельно теплопередающим торцовым

,поверхностям между противоположными

25 боковыми поверхностями и соединенны.ми с входным и выходным отверстиями, при этом концы соседних каналов соединены выемками в форме пазов, расположеннйми в боковых поверхностях и герметично закрытыми металлическими пластинами, о т л и ч а ю щ и ив с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, каналы выполнены s виде двух групп, каждая

35 из которых является близлежащей к одной из теплопередающнх торцовых поверхностей, при этом концы каналов, .близлежащих к одной из теплопередающей поверхности, соединены выемками иа одной боковой поверхности сердеч4О ника, а концы каналов, близлежащих к различным теплопередающим поверхНОстям - на другой боковой поверхности, при этом металлические пластины закреплены в пазах посредством электроннолучевой сварки.

2. Охладитель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что каналы имеют различные сечения.

Источники информации, "О принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CtQA Р 3643131, кл. 317-100, опублик. 1972.

2. Патент CLGA Р 1490706, кл. 18-17, опублик. 1924 (прототип).

764622 а У 9 щ и

g фиг.2

Фие. 3

Щ ф фие.Ф

Составитель И.Власова

Редактор Г.Нечаева Теехред Н. Ковалева Корректор Н.Стец

Заказ 6320/52 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4