电子部件和冷却方法与流程

也就是说，对于相应的设备而言，冷却至关重要。迄今为止，此类冷却例如通过被动冷却装置进行，如带有相应冷却片或类似装置的冷却体，或者也通过主动冷却进行，如例如尤其带有相应液体的流体冷却。对于此类流体冷却而言，借助冷却流体供应装置向设备的壳体输送冷却流体。该冷却流体供应装置通常具有至少一个冷却流体送入装置和一个冷却流体排出装置。通过冷却流体送入装置将冷却流体送入至壳体中，并且相应地通过冷却流体排出装置将其重新从壳体中排出。在壳体内安排有连接冷却流体送入装置和冷却流体排出装置的冷却流体引导装置，该冷却流体引导装置引导冷却流体经过壳体并且尤其在设备的主要产生高温的相应部件的紧邻区域中。

恰好在与相应的高功率部件相关的情况下，发热在某些部位是临界的并且必须对冷却流体供应装置进行相应的设计，以便让设备的温度低于最高允许的温度。

然而已经确定的是，迄今为止在实践中已知的冷却流体供应装置例如在冷却流体回路泄漏、设备的壳体内高温并且同时冷却剂蒸发以及类似情况下，无法冷却或至少无法足够的冷却。此外，在过高的温度下操作的设备正好在有爆炸危险的区域中可能会导致危险。

因此，本发明的目的在于，对前述设备或相应的冷却和监控设备的方法进行如下改进，即利用紧凑的以及具有市场竞争力的结构在有效冷却的同时尤其即便在有爆炸危险的区域中实现设备的安全操作。

该目的通过独立权利所述的特征加以解决。

根据本发明，该目的尤其通过以下方式加以解决，即至少为冷却流体送入装置分配有安全开关装置，用于中断流体送入，尤其在流体中出现压力下降时。这也类似地适用于壳体中存在的压力高于流体送入装置中的压力的情况，如果例如壳体中的部分冷却流体由于设备组件的发热而蒸发。

在这种情况下，安全开关装置避免冷却剂送入不足，并且同时用于关闭设备，从而使得不再继续产生热量。

此外，在正常操作情况下，冷却流体向壳体的相应送入通过冷却流体供应装置进行。冷却流体的送入足以冷却设备。仅在冷却流体送入中出现相应的压力降和/或壳体内存在高于最高允许的温度值的温度上升时，安全开关装置才相应地中断冷却流体送入和设备的供应。

由此实现设备的安全操作，因为在由于功能故障或冷却不足而达到规定的最高温度时会自动关闭设备。由此同样实现在有爆炸危险区域中的安全操作。此外，由于设备在达到规定的最高温度时关闭，在与上述冷却相关的情况下提高设备的相应组件的寿命。

此类设备的一种示例为带有至少一个尤其高功率led，即h-led作为发光体的高功率灯具。当然，在该灯具中可以使用多个此类h-led，或者可以同样相应地冷却如上文所述的其他设备，参见相关的开关装置、控制装置、变压器、信号装置和类似装置。

同时存在这样的可能性，不仅冷却作为设备的高功率灯具，而且冷却可能包含在更大型电气系统中的大量此类设备。以前的以及下列的冷却实施方式不仅适用于不同类型的单独的设备，也适用于多个设备的安排或带有此类设备的电子系统。

已经对此指出的是，本发明尤其也可以用于防爆的设备，并且尤其以防爆类型ex-d、ex-m、ex-o或ex-p构造的设备。

ex-d表示一种防爆类型，其中可能点燃爆炸性大气的零件安排在壳体中。该零件在爆炸时在壳体的内部承受压力，并且避免将爆炸传递至周围的爆炸性大气环境中。

对于防爆类型ex-m存在封装。也就是说，设备的相应零件如此嵌入浇封材料中，使得壳体外的爆炸性大气环境无法点燃。相应的浇封材料对于电气、热、机械或化学影响是耐受的。

对于防爆类型ex-o，设备的相应零件浸入电气绝缘油或其他不可燃液体中，从而使得在壳体内或者即便在壳体外的相应液体液位上方存在的气体和蒸汽不能通过火花或类似物质点燃。

防爆类型ex-p使用正压封闭，其中避免周围的大气环境侵入设备的壳体中。对此，在壳体内安排有相应的保护气体，如空气或其他合适的气体。该气体以相对于周围大气环境呈正压的状态保持在壳体中。

根据本发明，所有这些保护类型均可以以简单的方法实现。

为了在必要时改善冷却并且简化设备的相应部件的沿冷却流体方向的热量传递，在壳体内和/或壳体上可以安排有被动冷却装置。该被动冷却装置同样可以和冷却流体接触。同样可以想象的是，尤其对于被动冷却装置在壳体上外侧的安排，该被动冷却装置除冷却流体以外额外地确保设备的相应冷却。

为了将冷却流体送至壳体中、经过壳体并重新从壳体中排出，流体管道连接可以具有大量的流体通道。这些流体通道例如安排在壳体内和/或也在被动冷却装置内或上。根据使用的冷却流体而定，同样可以想象的是，在相应的电气绝缘性能下，该冷却流体直接和设备的不同部件接触，对此也参见例如防爆类型ex-o，或者这些流体通道至少部分地尤其安排在热源区域中。

为了以简单的方法实现冷却流体在壳体的送入和排出，冷却流体送入装置和/或冷却流体排出装置可以具有至少一个由壳体向外伸出的管道接头，该管道接头分别具有一个向壳体内部打开的管道开口。当然，冷却流体送入和排出的其他可能性是可行的，如例如壳体中相应的孔，这些孔和壳体上外侧的冷却流体管道相连。

为了可以尤其在冷却流体送入装置的区域中以简单的方式构造安全开关装置，该冷却流体送入装置可以具有沿管道接头的管道开口方向施加压力的并且在打开和关闭位置之间可移动地安装的阀体。在冷却流体送入发生压力下降时，自动向关闭位置移动该阀体。这也类似地适用于壳体内部存在高的升压的情况，这种情况例如在由于过高的温度导致至少部分冷却流体蒸发时可能发生。类似地，如果例如因冷却流体管道中的泄露而存在过少的冷却流体和由此过低的冷却流体压力时，阀体向关闭位置移动。

施加压力的一种简单的可能性是弹簧元件，该弹簧元件安装在壳体内并沿管道接头的管道开口方向压紧阀体。

可以想象各种可能性，将阀体的相应移动或安全开关装置的状态和设备的供电相关联。如果阀体在关闭位置或安全开关装置关闭，则同时中断设备的供电。这因此尤其适用，因为在这些情况下，冷却剂的进一步送入始终中断，并且不确保对设备组件的充分冷却。

将阀体的位置和设备供电的中断相关联的一种简单可能性可以在其中看出，即为阀体分配有电气接触元件，该电气接触元件尤其在阀体的关闭位置断开电气断路器触点，以中断设备的供电。如果阀体未在关闭位置，该断路器触点通过阀体的相应接触元件闭合，并且保持设备的供电。

存在这样的可能性，在断开断路器触点时直接中断供电。同样可以想象的是，断路器触点和设备的控制装置处于连接中。该控制装置之后在断开断路器触点时中断设备的供电。该控制装置同样可以是上级的，也就是说，该控制装置可以隶属于多个设备。在一个相应的设备故障时，可以由于断路器触点断开而在之后通过控制装置关闭该设备。

尤其对于以高功率灯具为形式的设备而言，必要时壳体具有至少一个分配给相应发光体的透明的盖罩此外是有利的。壳体和盖罩可以相互通过摩擦焊接或类似方法相连。此类相应连接在与设备的相应防爆类型相关的情况下同样是有利的。

为了以简单的方法将阀体在不同位置之间可移动地安装在壳体中，阀体可以可移动地安装在轴承套中，其中尤其在轴承套和阀体之间安排有弹簧元件，用于对阀体施加压力。

在与防爆相关的情况下，此外需注意电气/电子设备的相应的表面温度。该表面温度应始终低于可能存在的气体或蒸汽混合物的点燃温度。通过最大表面温度和点燃温度之间的关系，避免爆炸性混合物点燃。在该情况下，为电气设备分配有温度等级。温度等级以t1至t6表示，其中例如温度等级t6允许85℃的最高允许的设备表面温度，并且相应地可燃材料的点燃温度高于85℃。在温度等级t3中，相应的最高允许的表面温度为200℃，并且相应地可燃材料的点燃温度高于200℃。

根据本发明，必要时冷却流体具有低于相应最高允许的表面温度、即根据设备的相应温度等级的温度的沸点温度，在该情况下是有利的。也就是说，在达到最高允许的表面温度前，冷却流体已经沸腾，从而使得壳体内部的压力提高，并且额外地，冷却功率通过由液体至气体的相变而瞬间提高。这导致安全开关装置关闭或阀体向关闭位置移动并且相应地导致设备的供电中断。此外，由此使适应于防爆类型ex-p，因为通过壳体内的相应高的压力避免壳体外存在的爆炸性气体侵入。

在壳体中无此类正压的情况下，冷却流体送入装置区域中的冷却剂压力高于阀体沿关闭位置方向施加的压力，自然是有利的。由此确保，在设备的正常操作状态下，也就是说在冷却流体中无压力降或者冷却流体未蒸发的情况下存在足够的冷却。

冷却流体可以相应地针对设备的使用情况、尤其在可能存在的爆炸性气体的方面加以选择。这尤其适用于与冷却流体的沸点温度相关的情况，该沸点温度应始终低于设备的最高允许的表面温度。此类冷却剂例如是相应的绝缘油、3mnovec^tm或者也是去离子水。尤其地，3mnovec^tm的特征在于高的沸点范围、是不可燃的以及此外具有杰出的绝缘性能。

如果例如使用油或其他流体，同时形成相应的防爆等级ex-o。

为了以简单的方法尤其在壳体外对冷却流体进行冷却，在壳体外冷却流体送入装置和冷却流体排出装置之间的相应位置可以安排有热交换器。这也类似地适用于带有相应冷却的多个设备的情况，其中在该情况下在必要时一个热交换器可以是足够的。

已经对此指出的是，在阀体位于关闭位置时存在壳体的根据ex-p的相应的正压封闭，参见在设备具有相应较高的温度的情况下冷却流体的蒸发。

根据本发明，通常用于冷却壳体的冷却流体的送入借助相应的冷却流体供应装置进行。当然，如果冷却流体中出现压力降和/或壳体内存在超过规定温度的温度上升，关闭冷却流体送入装置。在此，该关闭通过阀体的相应压力施加进行，参见相应的弹簧元件。同时，随着阀体向关闭位置的滑动，设备的供电中断。也就是说，不管是冷却流体中出现压力降、还是壳体内存在过高的温度上升，均确保关闭设备。

对于相应的冷却流体而言，此外需注意的是，该冷却流体额外通过蒸发冷却设备，从而使得即使在非常高的设备表面温度的情况下首先改善冷却，参见蒸发热量，并且同时通过在壳体内形成的正压如下控制安全开关装置(关闭位置)，使得关闭设备的供电。

本发明同样涉及一种根据前述方式的安全开关装置。

在下文中，本发明将根据图纸中的附图更详细地进行解释和描述。

其中：

图1示出了带有所示冷却流体走向的根据本发明的电气/电子设备的俯视图；

图2示出了图1中沿着线ii-ii的截面；

图3示出了图1中细部“x”的放大示意图；

图4示出了根据本发明的开关装置的位于打开位置的阀体，和

图5示出了根据图4的位于关闭位置的阀体。

图1示出了根据本发明的电气/电子设备1的俯视图。该设备示为带有至少一个高功率led26的高功率灯具8，在下文中以h-led表示。该灯具具有壳体2，该壳体在所示的视图中基本上成正方形，其中其他壳体形状也是可行的。在壳体内部安排有h-led26。为该h-led和尤其也为壳体2分配有冷却流体供应装置3。其中仅以位于壳体的沿对角线对置的端部的管道接头的形式示出冷却流体送入装置4和冷却流体排出装置5。冷却流体送入装置和冷却流体排出装置在壳体外和其他壳体以及和冷却流体供应装置3的其他部分相连。该冷却流体供应装置可以例如也具有热交换器23，参见图3。

在壳体内部，相应的冷却流体流经例如以大量流体通道10为形式的冷却流体引导装置6。该冷却流体引导装置6是设备1的冷却流体供应装置3的部分。

冷却剂通过冷却流体送入装置4输送至壳体2，在相应的流体通道10中流经壳体，在此对设备的装置进行冷却，并且通过冷却流体排出装置5重新从壳体中流出。相应的管道接头11和12在图1中指向远离观察者的方向，另见后面的图3、4和5。

在图2中示出图1中沿着线ii-ii的设备1的截面。壳体2在开口的光线射出侧借助透明材料制成的盖罩21封闭。盖罩21和壳体2之间的连接可以例如通过摩擦焊接或类似方法进行。在壳体内安排有大致呈环状的h-led26，另见图1。该h-led利用自己的背面安排在以带有大量冷却片的冷却体为形式的被动冷却装置9上。冷却片的中间区域用作相应的流体通道10。

设备1或相应的高功率灯具8可根据相应的防爆条件设计。在该情况下，防爆类型为ex-d、ex-m或者尤其ex-o，该防爆类型在发生故障时变为ex-p。h-led26可以作为单独的灯具或者也带有多个发光体安排在壳体2内。h-led的安排也可以构造为多行和多列的led安排。h-led的特征在于高电流消耗和高光输出。

存在这样的可能性，即冷却流体不仅沿着流体通道10流动，而且总体上通过壳体2的相应空腔。对此，冷却剂电气绝缘地以及可阻燃地选出。

在图3中示出了图4中沿着线iii-iii的截面，其中，图4是图1中细部“x”的放大示意图。

在图3中尤其示出安全开关装置7。该安全开关装置用于打开和关闭管道接头11和尤其管道接头11的朝向壳体内部24的管道开口13。管道接头11是冷却流体送入装置4的部分。该冷却流体送入装置在壳体外和未进一步示出的冷却流体管道相连，该冷却流体管道例如沿着热交换器23的方向延伸。该热交换器可以之后反之和相应的冷却流体排出装置5相连。

安全开关装置7包括阀体17、电器接触元件19和用于向处于关闭位置的阀体施加压力的弹簧元件18。该关闭位置16例如在图3和5中示出。相应的打开位置15在图4中示出。在根据图3或5的关闭位置16中，阀体17的电气接触元件19和壳体2内部中的电气断路器触点20分离。在根据图4的打开位置15中，电气接触元件闭合电气断路器触点。

此外，在壳体2内部安排有控制装置25，参见图1。该控制装置可以在接触元件和断路器触点分离时中断h-led26的供电。也可以直接通过分离接触元件和断路器触点对供电进行相应的中断。

此外，该控制装置不仅可以关闭所示的灯具8，而且也可以关闭其他和相同的冷却流体供应装置3相连的设备1。

阀体17的相应接触元件19可以例如构造成环状并且围绕阀体17延伸。相应的电气断路器触点至少在两个位置朝向阀体方向，并且当阀体位于打开位置15时和环状电气接触元件19发生接触。此外，在附图中还示出管道接头11和12的相应的管道开口13和14，参见例如图1或也图3至5。

阀体具有直径增大的阀头，该阀头在关闭位置16封闭相应的管道开口13。此外，阀体17具有直径小于阀头的阀柄，其中该阀柄可移动地安装在轴承套22中。在轴承套22中安排有相应的弹簧元件18，用于沿关闭位置16方向向阀体施加压力。

如果冷却流体以相应的冷却流体压力通过冷却流体送入装置4、即通过管道接头11和管道开口13流入壳体中，则阀体16逆向于弹簧元件18施加的压力向打开位置移动，参见图4。由此，冷却流体可以通过管道开口13流入壳体和尤其流体通道10中。冷却流体沿着设备的相应组件、如例如h-led或者也控制装置流动。由此，直接或至少通过被动冷却装置8冷却这些组件。接着，加热后的冷却剂通过冷却流体排出装置5的管道开口14和管道接头12从壳体2中重新排出。然后在壳体2外，冷却剂通过热交换器23冷却，并且能够继续其循环。在此，冷却剂也可以流经别的设备1，为简化起见，这些设备未在附图中示出。总体而言，可以将冷却流体供应装置3用于一系列设备，即便是不同类型的电气系统的设备。

如果冷却流体出现损失，则冷却流体流中发生压力降。该压力降可以足够大，使得向阀体17施加压力，以便将阀体向关闭位置16移动。在该位置，电气接触元件和断路器触点分离，并且由此设备通过断开供电而关闭。此外，即使在阀体位于打开位置时，因为例如设备损坏或者以其他方式受损，设备的温度超过预先规定的临界最大值，也是可行的。如果超过该温度，冷却流体发生蒸发。通常情况下，对于根据本发明的设备规定有，设备或h-led的允许的表面温度低于冷却流体的沸点温度。仅在发生故障时，相应的表面温度超过该沸点温度，从而使得冷却流体发生蒸发。该蒸发导致，在壳体内压力上升，并且由此除了弹簧向阀体施加压力外，由于内部压力上升，使得阀体向关闭位置16移动。由此同样中断设备的供电。

如上文所述，通常如此选择冷却流体的沸点温度，使得该温度低于并且通常显著低于设备的允许的表面温度。该表面温度例如通过相应的温度等级加以规定。这些温度等级以字母t1至t6表示。t6表示最高表面温度85℃，t1表示最高表面温度450℃。

通过冷却流体的蒸发得出根据本发明的另一优点，相变过程中相应的蒸发能量可以额外用于设备的冷却。由此在设备因损坏而实际停机前提高冷却效果，并且在之后以上述方法中断设备的供电。也就是说，根据本发明确保即使在提高的表面温度下也存在足够的冷却，直至关闭设备。

在该情况下的另一优点在于，壳体2中的内部压力通过蒸发上升，这符合例如防爆类型ex-p。也就是说，通过壳体内部中提高的压力避免可能存在的爆炸性气体或类似物质的侵入。这通过阀体17在关闭位置16关闭相应的管道开口13支持。

综上所述，本发明尤其在有爆炸危险的区域在相应的防爆设备中可使用。

也就是说，根据本发明得出，通过例如限制可能的表面温度保持防爆性能，并且同时通过避免设备的相应部件过热提高操作安全性。如果例如使用油或其他流体作为冷却剂，则壳体可以以防爆类型ex-o构造。由此得出设备的杰出的冷却，并且同时实现相应的防爆类型。

通过根据本发明的冷却流体供应装置的构造，设备获得紧凑的结构，带有和已知的设备相比更小的重量，例如冷却体、也就是被动冷却装置的重量。取代减小冷却装置的尺寸，可以例如在特定区域安排多个部件，因为根据本发明可以对这些部件足够的冷却。由此，可以例如减小灯具和相应电子装置的尺寸设计。

根据本发明得出冷却和保护功能的集成，这在降低成本的同时实现有效的设计。

通过良好的冷却效果以及避免设备的冷却部件的过热，此外为相应部件得出延长的寿命。

根据本发明此外存在这样的可能性，相应的设备由于本发明的优点在必要时提供更高的功率，并且尽管如此安全地操作。当然，相应的冷却流体供应装置3不仅可用于防爆设备，而且也可用于其他将有效和安全冷却视为优点的设备。但是也已经对此指出的是，冷却流体供应装置3不仅可以供应一个设备1，而且也可以供应大量的设备以及必要时即便是带有大量设备的整个系统。该系统的相应设备1可以和相应的冷却流体供应装置3以并联和/或串联方式连接。安全开关装置7可以分配给特别重要的设备或者可以在所有设备上存在。

可能的冷却流体是例如油、去离子水、3mnovec^tm或类似物质。这些冷却流体可根据相应设备的最大允许的表面温度调整，对此参见沸点温度方面的实施方式。