Охладитель

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Сьветскик Сьциалистичвскик Республик(23 Приоритет - (32) 23. 04. 76 Н 01 ( 23/36 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Иностранная фирма "Сименс АГ" (ФРГ)(54) Охллдитель Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности, к охладителям для охлаждения полупроводниковых приборов, преимущественно тиристоров. 5Известен охладитель, имеющий сер" дечник цилиндрической формы с входным и выходным отверстиями, На каждой торцовой поверхности установлена крышка, противоположная сердечни 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 прохЬдят от впускного к выпускному отверстию. Сердечник и крышки герметично соединены кольцевыми связями, выполненнымй иа заклепках 1. 20У известного охладителя все конструкционные части должны иэготовляться на токарных автоматах, и требуется лишь доработка на сверлильнорасточных станках. Несмотря на до вольно высокую степень автоматизации, изготовление известного охладителя относительно дорогостбящее. Особые трудности представляет изготовление 1 еплопередающих поверхностей крышек,2которые 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 оущности 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 21.В известном охладителе все сквозные каналы и выемки лежат в одной ;плоскости. Эффективность охлаждениятакого охладителя ограничена эффективной длиной каналов для хладагента, при этом для увеличения длинынельзя размещать как угодно многоканалов для хладагента друг возледруга, так как расстояние между каналами нельзя сделать как угодно ма"лым, иначе, во-первых, будет маламеханическая прочность охладителя,во-вторых, будет увеличено тепловоесопротивление.Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения.Это достигается тем, что в охладителе, преимущественно для тиристора, содержащем сердечник из металлас двумя противоположными теплопередающими торцовыми поверхностями,предназначенными для теплбвого контакта с тиристорами, и каналами дляхладагента, выполненными параллельноторцовым поверхностям между противоположными боковыми поверхностямии соединенными с входным и выходнымотверстиями, при этом концы соседнихканалов соединены выемками в Формепазов, расположенными в боковых по- д 5, верхйостях игерметично закрытымиметаллическими пластинами, каналывыполнены в виде двух групп, каждаяиз которых является близлежащей .кодной из теплопередаищих торцовыхповерхностей, и концы каналов, близлежащих к одной теплопередающейповерхности, соединены выемками наодной боковой поверхности сердечника,а концы каналов, близлежащих-"к различным теплопередающим поверхностямна другой боковой поверхности, приэтом металлические пластины закреп"лены "в пазах посредством электроннолучевой сварки.Каналы имеют различное сечение, 40На 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 поверхностей, причем с левой стороныпоказан вырыв по линии А-А на Фиг, 1,а с правой стороны - вырыв по линииВ-В на Фиг. 2; на Фиг. 4 - та жебоковая сторона охладителя, что ина фиг. 1, но с выемками, закрепленными металлическими пластинами, нафиг. 5 - то же, что и на фиг. 3, но"пластйнами.Охладитель состоит из сердечника 51, имеющего форму прямоугольногопараллелепипеда и представляющегособой отрезок фасонной стали, егообе торцовые теплопередающие поверхности плоские и параллельные. Вщсердечнике проделаны сквозные каналы2 и 3 на растбчно-сверлильном станке,"кбторые в -данном примере выполненияимеют прямолинейную Форму и проходятпараллельно 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 хлад- агента 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 трудногерметизируеизх 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.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 самыМ при одинаковом диаметре каналов и одинаковой скорости потока примерно втрое возрастает отвод тепла. Путем соедине" ния 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 хлад- агента, например, часто применяемой деионизованной воды.При отдельном закрытии каждого паза, соединяюцего каналы, удается, кроме того, избежать трудногермети" зируемых 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 большойрасход хладагента, например более10 л/мин, или на малый расход, например менее 2 л/мин, и орйльныу уча-стки теплопередакйбх йоверхностей р могут охлаждаться интенсивней засчет выбора различных диаметров каналов. 15формула изобретения1. Охладитель, преимущественнодля тиристора, содержащий сердечникиз металла с двумя противоположнымитеплопередающими торцовыми поверх ностями, предназначенными для теплового контакта с тиристором, и каналами для хладагента, выполненными параллельно теплопередающим торцовым,поверхностям между противоположными 25 боковыми поверхностями и соединенными с входным и выходным отверстиями,при этом концы соседних каналов соединены выемками в форме пазов, расположеннйми в боковых поверхностях Зр и герметично закрытыми металлическими пластинами, о т л и ч а ю щ и ивс я тем, что, с целью поведения эффективности охлаждения, каналы выполнены в виде двух групп, каждая 35 из которых является близлежащей кодной из теплопередающнх торцовыхповерхностей, при этом концы каналов,близлежащих к одной из теплопередающей поверхности, соединены выемкамииа одной боковой поверхности сердеч ника, а концы каналов, близлежащихк различным теплопередающим поверхНОстям - на другой боковой поверхности, при этом металлические пластины закреплены в пазах посредствомэлектроннолучевой сварки.2. Охладитель по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что каналы имеют различные сечения.Источники информации,"О принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3643131,кл. 317-100, опублик. 1972.2. Патент США Р 1490706,кл. 18-17, опублик. 1924 (прототип).764622 а ю В г е. фие.Ф Составитель И.Власовактор Г.Нечаева Теехред Н, Ковалева Корректор Н.Сте каз лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 20/52 Гираж 8 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раушс