THEMA: Schrumpfschlauch um Decoder

Hallo Thomas,

der ZIMO Mitarbieter hat recht.
Ein Schrumpfschlauch ist, sofern er direkt auf den fraglichen Komponenten (also Prozessor und Transistoren der Leistungsstufe) anliegt, eigentlich unerheblich bezüglich der Wärmeableitung. Es kann ja kein "Wärmestau" entstehen, da ja nichts besonders Wärmeisolierendes zwischen den Kunststoffgehäusen der Bauteile un der Umgebungsluft liegt (Wärmekapazitätsunterschiede zwischen Schrumpfschlauch und Duroplastgehäuse sind nur gering). M.E. ist der Schrumpfschlauch sogar eher nützlich, da er die Wärme in gewissem Masse spreizt und somit eine Vergrößerung der Oberfläche zur Entwärmung erzeugt.
Der Effekt ist vergleichbar mit einem "Kühlblech"

Gruss
Lavamat

Kann man den Decoder die keinen "SChlumpf-Schlauch" haben mit einem versehen. Oder sollte man das sein lassen?

@???

Prinzipiell sollte es kein Problem sein, aber das hängt natürlich (wie oben beschrieben) von 2 Punkten ab:

1.) die Bauteile, die sich erwärmen müssen direkt an dem Schrumpfschlauch anliegen (Also sichere, korrekte Verarbeitung des Schrumpfschlauchs)
2.) Die Abhängig von der "Topographie" des Dekoders (also unterschiedliche Bauteilhöhe) muss beachtet werden. D.h. es darf kein Bauteil einem Wärmestau ausgesetzt sein.

Wenn man den Dekoder isolieren muss, ein guter Weg.
Wegen Entwärmung unnötig, da nur sehr begrenzter Einfluss.

Gruss
Lavamat

Aber vorsichtig erwärmen!

- Ja, richtig!

Danke Hans-Georg

Obacht liebe Leute,

die zusätzliche durch enganliegendem Schrumpfschlauch vergrößerte Oberfläche kann niemals den zusätzlichen Wärmeübergangswiderstand kompensieren.
Betrachtet man es mal ganz einfach, treten folgende Wärmeübergangswiderstände auf (normalerweise):

Decoder --> Luft

Schrumpfe ich den Bruder ein sieht die Sache so aus:

Decoder --> Luft --> Schrumpfschlauch --> Luft


Die Sache macht nur Sinn, wenn die Konzeption des Decoders und dessen Energiebilanz so aussieht das ich ihn ohne Gefahr einschrumpfen kann.
Normaler Schrumpfschlauch ist in der Regel nicht sonderlich gut Wärmeleitend. Irgend wo habe ich mal Schrumpfschlauch auf Teflonbasis gesehen, sauteuer aber gut. Damit könnte man was anfangen.....

Glückauf,
Günter

Hallo Thomas!

der MX63 ist so ausgelegt, daß er auch einen "Hitzestau" aushält (da überdimensioniert). Bei anderen Decodern, die serienmäßig ohne Schrumpfschlauch kommen, sollte man tunlichst nicht selbst nachrüsten. Hitzestau, Auslötung oder sogar Zerstörung der Bauteile kann die Folge sein.

@Lavamat
Bei Waschmaschinen mag das ja zutreffen
Das Schrumpfschläuche als "Kühlblech" wirkt, ist physikalischer Blödsinn. Ich rate dringend davon ab, Decoder, die "nackt" kommen mit einem Schrumpfschlauch zu versehen. Zudem ist dadurch sicher auch die Garantie dahin.
Energietechnisch sind u.U. sogar doppelseitige Klebebänder gefährlich (nie auf der Bauteilseite kleben).

Also Finger davon rät Herkules

Fein Herkules
das du mir auch zustimmst.

Grüßchen,
Günter

@Herkules und Günter König

Das in #6 (erstes Model) verwendete Ersatzmodell stimmt so nur für einen Dekoder, der freier Konvektion ausgesetzt ist.

Tatsächlich soll er aber wohl in eine Lok. Und da sieht das etwas anders aus (auch unter Berücksichtigung meines Hinweises in #1):

Dekoder-->Schrumpfschlauch-->Luft(innen)-->Gehäuse-->Luft(aussen)

Das Wärmegefälle wird sich von (angenommenen) 60° nach (angenommenen) 20° grob so einstellen

60°--->59°--->56°-->54°-->53° bis 20° (jenachdem, wo exakt man mist - Gehäuseaussenseite oder etwas davon entfernt)

Müsste ich mal durchrechnen, aber so ganz grob kommt das wohl hin.
Wie man sieht, ist der Einfluss des Schrumpfschlauchs gering.

Gruss
Lavamat
(der nur mit Leistungsstufen für Waschmaschinen und anderen Motoren zu tun hat, was aber garnichts mit dem Nickname zu tun hat!)

Hi Lavamat,
habe mal auf die schnelle zwecks Bestätigung deiner Theorie folgendes aufgebaut:

1. Netzteil mit Ausgangsspannung 18VDC
2. Transistor 2N3055 (TO-3 Gehäuse)
3. Lastwiderstand 3,9 Ohm 20W
4. Z-Diode 13V
5. Vorwiderstand 470 Ohm
6. Kontaktthermometer (Analog) mit Fühler an Gehäuse vom 2N3055
7. Amperemeter (Analog)

Transistor beschaltet als Spannungsquelle ca. 12 V

Netzgerät eingeschaltet, Strom ca. 3 Ampére
Themperatur = 19°C (Raumthemperatur)
Themperatur nach 30 sec. ca. 40°C
nach 60 sec. ca. 55°C
nach 2 Min. ca. 75°C
nach 3 Min. ca. 90°C

Die Sperrschichtthemperatur des Transistors dürfte jetzt so bei 120- 130°C liegen.

Versuch abgebrochen und Transistor mit Thermofühler großflächig eingeschrumpft in handelsüblichem Schrumpfschlauch.
Gewartet bis wieder abgekühlt.

Neustart mit Themperatur 21°C
nach 30sec. ca. 48°C
nach 60sec. ca. 65°C
nach 2 Min. ca. 90°C
nach 3 Min. ca. 105°C

Die Sperrschichtthemperatur nähert sich jetzt schon Bereichen, wo es langsam ungemütlich wird.
Wohlgemerkt, diese Themperatur ist entscheidend für das Wohlbefinden des Halbleiters!
So, was ist hier passiert? Nach deiner These sollte der Schlauch doch als Kühlkörper wirken. Sieht aber bald so aus, als würde er thermisch isolierend sein.
Habe ich was falsch gemacht, Denk- oder Ablesefehler, hätte ich statt analoger Meßgeräte lieber digitale Schätzeisen nehmen sollen?

Gruß,
Günter

(ratlos und verwirrt)

Wir setzen Schrumpfschlauch bei unseren Prdoukte zuhauf ein.
In erster Linie zu Isolation (elektrisch) und zweitens zur Thermoabschirmung von aussen.
Das wäre aber das genaue Gegenteil von oben Erwähntem.
Ergo:
es hängt vom Schrumpfschlauch ab.
Man muss in diesem Fall sehr genau die Spezifikation des Schrumfschlauches durchlesen!
Jürgen

Jürgen,
die Sache ist mit Sicherheit viel einfacher:
Ich kann doch schon bei dem Design der Schaltung die Bauteile so dimensionieren, das sie auch mit Schrumpfschlauch oder sogar nach vergießen garnicht erst in solch kritische Regionen kommen. Diese Berechnungen sind nicht schwerer als das "ohmsche Gesetz".
Das natürlich die Spezifikationen des Schrumpfschlauches in solcherart Berechnungen mit einbezogen werden müssen ist selbstverständlich.

Wie sagte doch Herkules in #7? Der Eingangs erwähnte Decoder ist total überdimensioniert.......


So denn und
Glückauf,

Günter

@Günter:
Aber je kleiner die Dinger werden desto schwieriger wird es, die Bauteile ausreichend zu dimensionieren.

@Fred:
> Energietechnisch sind u.U. sogar doppelseitige Klebebänder gefährlich (nie auf der Bauteilseite kleben).
Was tun, Herr Kuhn, wenn der Decoder beidseitig bestückt ist?

Grüße, Peter W.

Hallo zusammen!

Nochmals, weil´s mich interessiert hat.

Schrumpfschläuche werden großteils aus Polyolefinen gefertigt. Das ist PE (Polyethylene) oder PP(Polypropylene).  
Ich habe jedenfalls noch nie gehört, dass es sich dabei um gute Leiter handelt.
Einer der besten Werkstoffe für Spezialschrumpfschläuche ist Kynar, ein Polyvinylidenfluorid.
Die Wärmeleitfähigkeit beträgt bei 23C° 0,1-0,25 W/mK. Polystyrol, ein guter Dämmstoff hat 0,015 - 0,040 W/mK, Luft 0,024 W/mK, Wasser 0,6W/mK, Glas 0,8W/mK, Aluminium 204W/mK, Kupfer 386W/mK und Silber als bester metallischer Leiter hat 429 W/mK.

Ich behaupte hier und jetzt, daß wenn du einen weiteren schlechten Wärmeleiter oder schon fast thermischer Isolator als Zwischenmedium zur schlecht ableiteten Luft einbringst, der Gesamtableitungskoeffizient noch schlechter wird oder volkstümlicher:
die Aussagen in Nr 1 und Nr 9 sind SCHMONZES!

Mit lieben Grüßen, Herkules

Peter,
genau das ist es!!
Du hast ja sooooooo recht!!

Es gibt eine Möglichkeit, die Teile mit Wärmeleitpaste dick einzukleistern und in hochwärmeleitfähigem Schrumpfschlauch zu shrinken.
Das haben wir so mit unseren Thermofühlern (LM335, KTY10) gemacht um die Wärmeübergangswiderstände so niedrig wie möglich zu halten.

flotten Gruß,
Günter

Btw:
Werr genug Geld sein eigen nennt sollte seine Decoder mit Diamnten kühlen , die haben den besten Wärmeleitkoeffizient, nämlich 2000-2500 W/mK !!!

@Peter
Dann nur teilweise bzw auf der "kalten" Seite kleben. Ist schwierig für den Laien aber so ist´s halt

LG,Herkules

@Herkules #14

Anmerkung noch zu deiner Auflistung:

Schrumpfschläuche Material "Kynar" haben nur einen eingeschränkten Arbeits-Themperaturbereich bis ca. 180°C
während Teflon basierter (PTFE) bis ca 350°C Arbeitsbereich hat.

so denn,
Günter

Vielen Dank für die Antworten.

Wenn ohne Schrumpfschlauch besser, dann frage ich mich, warum ZIMO die Decoder dann einschrumpft. Klar, weil dann eine Isolierung da ist.
Aber die denken sich doch auch sonst was dabei, oder? Wenn da eine Gefahr der Überhitzung bestünde, würden sie die Decoder doch nicht einschrumpfen. Ich vertraue da durchaus ZIMO und schneide wohl den Schrumpfschlauch nicht auf.

Thomas,
es kommt auf das Design des Decoders an. Wenn es zulässt, dass das Teil geschrumpft oder gar vergossen werden kann ist das nur von Vorteil. In deinem Falle ist der Decoder wohl so dimensioniert, das eine thermische Überlastung nicht zu befürchten ist.
Eines wird doch sicherlich vermieden: ein ungewollter Kontakt zu metallenen Teilen die an Massepotenzial liegen. Also eine Fehlerquelle weniger.

Bite belasse die Sachen so wie sie sind! Du bist ja auch damit zufrieden oder sollte es irgendeinen Grund geben, daran etwas zu ändern?
Bedenke auch den schon angesprochenen Garantieaspekt!

Gruß zur Nacht,
Günter

wenn ein Decoder sichtbar im Führerhaus ist, kann ich den dann gefahrlos mit mattschwarzer Farbe anpinseln?
cheers, Norman

@10 & 14

@Günter,  ich will hier nicht streiten.
Wenn du einen Dekoder nicht einpacken muss, dann pack ihn nicht ein.

Zu deinem Versuch:
Dein Aufbau war, wenn ich's richtig sehe:
Bauteil-->Luft bzw. Bauteil-->Schrumpfschlauch-->Luft

Nun dann bekommst du natürlich das erwartete Ergebnis.
In der Lok hast du aber andere Verhältnisse (s.# 9 ).

@Herkules
Deine Zahlen belegen meinen Ansatz. Der spezifische Wärmeleitwert des Schrumpfschlauchs ist schlechtestenfalls 10x höher als der von Luft.
Die Dicke des Schrumpfschlauchs liegt bei ca. 0,3 bis 0,5 mm (geschrumpft).
Die den Dekoder umgebende Luft hat (je nach Lok) 1-2mm "Dicke".
Der Rth wird also nochmal um den Faktor 3 bis 5 größer.

Damit ergibt sich für
Dekoder-->Luft(innen)-->Gehäuse-->Luft(aussen)
zu
Dekoder-->Schrumpfschlauch-->Luft(innen)-->Gehäuse-->Luft(aussen)
ein unterschied von 1:1,03 bis 1:1,02 für die Strecke zwischen Dekoder und Gehäuse.

Ja, ich gebe euch recht, mit Schrumpfschlauch hab ich einen höheren Wärmewiederstand (um ca. 2-3%).
Ich bin aber trotzdem der Meinung, es sollte bei einem gesunden Design kein Problem machen.

Lavamat
P.S.: Das mit dem "Schrumpfschlauch=Kühlkörper" erklärt sich somit auch.
Natürlich nicht vergleichbar mit Al, Cu oder Ag, aber besser als Luft, und wenn der Schrumpfschlauch die Fläche vergrössert, verbessert er die Konvektion (und nur dann).

Der Leitwert für Luft gilt für stehende Luft (z.B. in "Styropor"), aber auch im engen Lokgehäuse gibt es etwas Konvektion um die Decoder-Bauteile.

Hans-Georg

ist sicher von Fall zu Fall so, aber willst du dich darauf im Zweifel verlassen?
Als Hersteller würde ich Worst-Case betrachten, also stehende Luft.

Gruss
Lavamat

Hi Lavamat,
ich merke schon, wir sind und doch einig. Und du hast auch recht, wenn du sagst, in einer Lok sind die Verhältnsse ganz anders. Sie sind nämlich noch schlechter all die Weil ja noch die Erwärmung des Motors hinzukommt und somit das thermische Potentialgefälle noch schlechter wird.

>Ich bin aber trotzdem der Meinung, es sollte bei einem gesunden Design kein Problem machen.<

Diese Meinung wurde schon Eingangs von Herkules vertreten und nie angezweifelt.

Gruß,
Günter

Hallo Lavamat,

das meinte ich doch: Der Schrumpfschlauch leitet die Wärme NICHT besser ab als die Konvektion.

Gruß
Hans-Georg

Hallo Lavamat!

Dein Denkansatz ist falsch!
Wenn die Kovektionsfläche mit einem weiteren schlechten Leiter versehen ist, wird die Isolation BESSER! D.h. du hast nicht nur den Übergang Kunststoffgehäuse - Luft sondern zusätzlich noch den schlechen Übergang Kunststoff(Schlauch) - Luft, den du ja ohne den Schlauch nicht hättest.
Der K-Wert (oder heute U-Wert) wird dadurch höher. Da geht´s nicht um gutes Design (das sollte ein guter Decoder sowieso haben sondern um einfache thermische Vorgänge.
Es würde anders aussehen, wenn du den Decoder mit einem besser wärmeleitenden Kunstharz in der Lok eingießt (mit zumindest so guter Wärmeleitung wie das Bauteilgehäuse. Dann würde sich die Wärme verteilen und die neue Abstrahlfläche wäre der Kunstharzmantel. Empfehlenswert ist das aber wohl nur in Messinggehäusen

Ich teste Decoder u.a. auch auf thermische Belastbarkeit und kann dir sagen, daß es Decoder gibt, die sich schon ohne Schrumpfschlauch thermisch selbst zerstören.
Das muß man nicht noch durch leichtsinnige Aktionen unterstützen, meint
Herkules

Hallo Günter,

richtig. Alles in allem ein recht komplexes Problem.
Aber da wir 2 (3?) uns offensichtlich beruflich mit sowas beschäftigen sollten wir vielleicht mal den Mailkontakt aufnehmen.Interessiert? Dann sag Bescheid.

Schön mal einen Thread zu haben, in dem kontrovers aber sachlich und höflich diskutiert wird

Keep on rollin'
Lavamat

Hallo,

man kann doch eigentlich den thermischen Widerstand mit dem elektrischen vergleichen. Durch Isolation eines Leiters mit einer Widerstandsschicht (z.B. Kohle oder Graphit) wird der Gesamtwiderstand auch nicht geringer....

Grüße, Peter W.

@Herkules #26

Du meinst mein P.S.?

Nun auf diese Meinung treffe ich häufig.
Wenn man aber die Verschlecherung der Wärmeleitung (also Verbesserung der Isolation) mit der, für die Konvetion massgebliche, Oberflächen überkompensiert, so kann sich theoretisch die Entwärmung verbessern.
Wie schon an Günter geschrieben: Ein komplexes Thema!
Da ich mich beruflich mit der Problematik befasse (meine Firma erstellt Entwärmungskonzepte für Leistungselektronik [Automotive, Motorenansteuerung] und Wärmeerfassungskonzepte für Heizkostenverteiler) wäre das Ganze vielleicht eher was für PM. Bei Interesse mail mich doch an.

Und was du über die Dekoder schreibst ist ja erschreckend!
Vielleicht potentielle Kunden für uns ?

Gruss
Lavamat

Hallo zusammen!

Ich habe gerade bei Dr.Ziegler von ZIMO rückgefragt.
Der MX63 hat fast keinen Rücklauf aus Überlastungsgründen (natürlich auch nicht aus sonstigen Gründen Offensichtlich ist er so ausgelegt, daß ihm Temperaturspitzen nichts ausmachen. Dr.Ziegler sprach da sinngemäß von "vielleicht bei stundenlangen Dauerläufen aber eher schmilzt das Gehäuse". Zudem wird der MX63 von "normalen" Loks fast nicht gefordert (ich glaube nicht, daß ihm eine N-Lok was anhaben kann). Jedenfalls wiegt bei diesem Decoder der elektrische Schutzgedanke höher als die thermische Belastungsgrenze.

Sollte ich wieder mal ein Testdecoderpärchen bekommen, werde ich sie daraufhin testen (mit der Gefahr, daß einer draufgeht:-o).
Die Ergebnisse kann ich Interessierten ja zukommen lassen, obwohl mir und euch das Ergebnis von vorhinein klar sein sollte.

Die Komplexität des Problems liegt sicher mehr im Einbau als in einer Ummantelung. Wenn ein Decoder gerade mal 1mm zum Gehäuse hat, ist mit Konvektion auch nichts mehr. Da tritt schon die Strahlung als Problem auf. Und der Schrumpfschlauch hält im Zweifel höhere Temperaturen aus als das Gehäuse.

LG, Herkules

@Lavamat
Was ist P.S.?

Ich denke, daß das Thema hier gut aufgehoben ist. Es gibt viele, die wie Thomas hier Rat suchen. und den sollen sie auch hier bekommen.

Wenn ich jedoch mal in B/Wü vobeikomme, sende ich dir gerne ein mail um auf ein Bier zu gehen

LG, Herkules

@ 28
So ganz bin ich mit dem Vergleich nicht einverstanden (obwohl ich verstehe, was Du meinst), denn dann wären Kühlkörper Unfug. Doch die nehmen die Wärmeenergie schnell(!) ab, verteilen sie schnell auf ein größeres Volumen und geben sie über eine große Oberfläche in der Regel an ein kälteres, (frei"willig" oder erzwungen) strömendes Medium, meist Luft, ab.

Ups!
Da habe ich ja was losgetreten!

Jedenfalls vielen Dank für eure Antworten und die Mühen!

Viele Grüße
Thomas

@Herkules

alles klar! Dann stell' ich schon mal ein "Tannenzäpfchen" kalt.
(Marke der Rothaus Brauerei, vergl. auch Arnold 0231:
http://www.spurweite-n.de/content/NDBSearch/Art...53057022&DoLog=0
Die Wagen sind sogar "vorbildnah" Rothaus hat 2 ähnliche Wagen an der B500(?) im Bahnhof Seebrugg stehen als Werbung)

Gruss
Lavamat

P.S.: P.S. heist Post Scriptum (und bezog sich auf #21) )

@Lavamat
Welch ein Glück, daß ich das Wagenset habe so kann ich es mir immer ansehen und an das kühle Blonde denken. Und ich glaube über die Temperatur von Bier sollten wir uns einig sein

Als alter Lateiner schreibe ich in Latein immer klein aber klar.

LG, Herkules

@fred,

das Tannenzäpfle kann ich dir empfehlen, schmeckt nicht schlecht *ggg*

Gruß
Werner D

@Werner

woher kennst du mein Lieblings-Pils?
Warst du schon mal auf Urlaub im Ländle?

Gruss
Lavamat

@Lavamat

ich bin öfters in Singen... *ggg* z.B. letztes WE, da war Stadtfest dort...

Gruß

Werner

@Werner

You have mail!

Lavamat