Узел охлаждения

ц 937965 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ Союз СоветсникСоцнапнстнчвсиниРвсттубяни(5)1 Й, Кл. с ярнсоеднненнем заявки МГ 2 В Ю 15/ООН 01 1. 23/34 феудвретюнай кенитет СССР(54) УЗЕЛ ОХЛАЖДЕНИЯ Изобретение относится к электро= технике и предназначено для улучшения теплового режима полупроводникового кристалла в устройстве охлаждения силового полупроводниково 5 го прибора, охлаждаемого тепловой трубойИзвестно устройство охлаждения, содержащее вентильный элемент; выполненный в виде моноблока, что позволяет его замену. При этом для создания хорошего электрического и теплового контакта с кристаллом использовано значительное осевое усилие между катодом и анодом1.15 Однако в данном устройстве не предусмотрена центровка осевого уси. лия, что требует большого внимания при затяжке. 2 ОТолстая прижимная пластина создает дополнительное тепловое сопротивление между кристаллом и поверхностью испарения. 2Наиболее близким к изобретению по технической сушности является узел охлаждения, выполненный в виде полупроводникового прибора, расположенного между охладителями термосифонного типа и чашеобраэными элементами, образующими поверхности испарения жидкостного хладагента 2,Недостаток данного устройства состоит в том, что на поверхности испарения выполнены шипы. Данные шипы увеличивают эквивалентную толщину дна чашеобразного элемента, тем са" мым увеличивая расстояние от поверхности тепловыделяющего элемента - полупроводникового кристалла до поверхности испарения, что повышает термическое сопротивление на этом участке. Развитие поверхности кипения за счет шипов приводит к по вышению температуры в основании шипов.Кроме того, присоединение моноблок ка к двум массивным охладителям,93796 термосифонам выполнено беэ компенсационного элемента, В результате любая несоосность присоединительных концов правого и левого охладителя создает механические напряжения в. паяных или сварных соединениях устройства. Особенно это проявляется при использовании устройства в трайспортных средствах,как правило,под" верженных различным вибрациям. 10Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена.Поставленная цель достигается тем, что узел охлаждения, выполненный в виде полупроводникового прибо. 1% ра, расположенного между охладителя ми термосифонного типа с чашеобразными элементами образующими поверх ности испарения жидкостного хдадагеита, снабжен перфорированной пластиной размещенной с зазором относительно поверхности испарения, причем диаметр отверстий перфорированной пластиныи зазормежду ней и поверхностью испарения не превышает отрыв з ного диаметра парового пузыря жидкостного хладагента.При этом один из чашеобразных элементов выполнен гофрированным.На фиг1 изображен узел общий вид; на фиг. 2 - полупроводниковый элемент, выполненный в виде моно. блока; на фиг. 3 - конструкция присоединения моноблока с наконечникам; на фиг. 4 - схема, поясняющая физику кипения при наличии перфорированной пластины,Полупроводниковый элемент имеет керамический корпус 1, удлиняющий путь электрического пробоя между электрическими контактами 2 и 3, Правый электрический контакт 2 выполнен в виде сильфона, левый контакт 3 - в виде тонкостенного конуса.Контакты 2 и 3 соединены, соответ ственно, с наконечниками 4 и 5. Наконечники 4 и 5 имеют силовые фланцы 6 и 7. Через фланцы 6 и 7 можно осуществить токоподвод к прибору, а ,также присоединение электрических в контактов 2 и 3 прибора к наконечникам 4 и 5 с использованием групп силовых болтов О 9 и прижимных колец 10, 11. Наконечники 4 и 5 с по-. мощью шайб 12 и 13 электрически изолированы от корпусов 14 н 15 охлади- делей термосифонного типа. Охлади- тели частично заполнены жидким тепло 5 4носителем 16, остальная часть полостей охладителей заполнена насыщенным паром 17 теплоносителя,К полупроводниковому кристаллу18 присоединены чашеобраэные элемен-.ты 19 и 20. Чашеобразные элементы 19и 20 соединены с керамическим корпусом 1 моноблока посредством торцевыхповерхностей контактов 2 и 3. Приэтом образуется герметичная кольцевая полость, ограниченная внутреннейповерхностью керамического корпуса 1,внешними торцевыми поверхностями контактов 2 и 3, внешними боковымиповерхностями чашеобразных элементов 9, 20 и боковой поверхностью полупроводникового кристалла 18. В данную полость помещеннаполнитель 21 с высокими диэлектрическими качествами. На кристалле 18нанесен кольцевой управляющий слой22, к которому подведен управляющий электрод 23 через отверстие в керамическом корпусе 1 . Параллельно внешней поверхности чашеобразных элементов 19 и 20 установлены с зазором перфорированные пластины 24 и 25. Зазоробеспечивается кольцевыми дистансо"рами 26 и 27, Пластины 24 и 25 фиксируются в заданном положении фиксаторами 28 и 29, изготовленными иэупругой проволоки в виде колец.В силовых фланцах б и 7 предусмотрены резьбовые соединения длягрупп болтов 8 и 9. Фланцы 6 и 7жестко соединены с наконечниками Ци 5. Контакты 2 и 3 моноблока помещены между конусными поверхностями наконечников 4,5 и прижимныхколец 10 и 11. Группы болтов 8 и 9затянуты. Толщина донышек чашеобраэнык элементов 19 и 20 минимальна настолько, чтобы можно было обеспечить равномерный токоподвод по поверхности полупроводникового кристалла 18 и зависит от электропроводности материала чашеобраэного элемента. На практике может составлять от 0,05 мм до 0,25 мм. Соединение чаше- образных элементов 19 и 20 с полупроводниковым кристаллом 18 можно выполнить например, диффузионной сваркой. Внешние поверхности чашеобразных элементов 19 и 20 являются поверхностями испарения термосифонов, параллельно поверхностям испарения с зазором установлены перфорированные пластины24 и 25. Величина зазора не превышает отрывного диаметра пузыря,равно как и диаметр отверстий перфорации в пластине. В период роста 5парового пузыря в отверстии накладки образуется полость заполнения паром 17 (фиг. 4), которая содного торца ограничена поверхностьюиспарения, с другого- жидкостью 016,и боковая поверхность полости восновном ограничена поверхностью отверстия перфорации пластины 24. Таким образом, на поверхностииспарения образуется граница раздела трех фаэ в форме окружности под каждым отверстием перфораЦИИВблизи границы раздела 3-х 4 азосуществляется отвод больших удельных тепловых потоков с относительно малы; перепадом между температурой поверхности (Т) и температуройнасыщенных жидкостей (Т ). Генериро.вание пара 17 в полость способствует росту этой полости и формированию парового пузыря на внешней поверхности перфорированной пластины 24. После отрыва парового пузыря приток жидкости 16, ввиду малостидиаметра отверстия перфорации, неспособен нарушить границу раздела3-х фаз и таким образом генерацияпара происходит непрерывно. Диаметрграницы раздела 3-х фаз меняется взависимости от величины удельного теплового потока,Образовавшийся пар 17, в поле силтяжести проходит по каналу, образованному контактами 2 и 3 наконечниками 4 и 5, шайбами 13, 12 и конусами 14, 15 в зону конденсации. Конденсат стекает по стенкам охладителя в зону испарения.Токоподвод к кристаллу 18 осуществляется через фланцы 6 и 7,к которым присоединяются токоподводящие шины.Внутренняя поверхность прижимныхколец 10 и 11, присоединительнаяповерхность наконечников 4 и 5 и присоединительные части контактов 2 и3 имеют равную конусность небольшойовеличины,например,от 10 до 20. Этопозволяет при сборке конструкции55одевать кольца 10 и 11 на контакты 2 и 3 при легкой деформации последних, а также обеспечивает хорошую герметичность соединения и хороший электрический контакт.Изобретение целесообразно использовать в электротехнике с целью охлаждения силовых полупроводниковых элементов в преобразовательных устройствах. Электрические параметры полупроводников сильно зависят от температурного режима. Улучшенный теплоотвод от полупроводникового элемента позволяет повысить его электрическую нагрузку. Применение изобретения в теплотехнике позволит осуществить более благоприятный температурный режим поверхностей испарений, так как посредством перфорированной пластины удаляется перепад между температурой поверхности кипения и температурой насыщения теплоносителя что позволяет использовать теплоносители с большей температурой насыщения и с большей теплотой парообразования при неизменной температуре поверхности испарения.Формула изобретения1, Узелохлаждениявыполненный в виде полупроводникового прибора,расположенного между охладителями термосифонного типа с чашеобразными элементами, образующими поверхности испарения жидкостного хладагента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности теплообмена, охладитель снабжен перфорированной пластиной, размещенной с зазором относительно поверхности испарения, причем диаметр отверстий перфорированной пластины и зазор между ней и поверхностьюиспарения не превышает отрывного диаметра парового пузыря жидкостного хладагента.2, Узел по г 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что один из чашеобраэных элементов выполнен гофрированным.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент франции М 2288396,кл, Н 0123/34, 1976. 2, Патент США йф 3852805,кл. Г 28 О 15/00, 1974,937965 Составитель Е. Г Техред Т. Иатоцк ова ктор И. Иуск р каз 4436/5 Подписиа СССР рыти д. 4 ал ППП "Патент , г. Ужгород, ул.Проектная и Редактор Н, Пушненков ВНИИПИ Гос по дел 035,. Москв