DD271561A1

DD271561A1 - Steuerbarer waermetauscher

Info

Publication number: DD271561A1
Application number: DD31502988A
Authority: DD
Inventors: Frank-J Prell; Adolf Huebel; Hermann Jahn; Wilfried Hampe; Rudolf Schima
Original assignee: Mansfeld Kombinat W Pieck Veb
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1989-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Waermetauscher, vorzugsweise fuer Steuer- und Schaltschraenke mit elektrischen, elektronischen, mikroelektronischen oder leistungselektronischen Baugruppen. Der Waermetauscher besteht aus einem einen inneren Kuehlkreislauf gewaehrenden, mit Luftschlitzen (8) und einem Leitblech (9) versehenen Gehaeuse (7), in welchem zur Erzeugung eines aeusseren Kuehlkreislaufes eine drehbar gelagerte Kuehltrommel (1) mit axial vorgeschaltetem Luefter (5), welcher mittels eines Motors (14) angetrieben wird, angeordnet ist. Eingangsseitig weist die Kuehltrommel (1) mehrere versetzt angeordnete Leitschaufeln (4) auf und ist fernerhin innen- als auch aussenseitig ueber die gesamte Laenge mit Kuehlrippen (3) bzw. Kuehlschaufeln (2) besetzt, welche durchgehend, unterbrochen als auch schraubenfoermig fest bzw. loesbar angeordnet sein koennen. Der Waermetauscher bewirkt eine staubdichte Abfuehrung hoher Waermeenergie, vorzugsweise aus Steuer- und Schaltschraenken mit hoher Packungsdichte auf und mit Leiterplatten. Fig. 2

Description

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Titel der Erfindung Steuerbarer Wärmetauscher

Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Wärmetauscher für die Wärmeabfuhr aus Gefäßen, vorzugsweise aus Schalt- und Steuerschrönken mit elektrische elektronischen, mikroelektronischen oder leistungselektronischen Baugruppen.

Charakteristik der bekannten techniscien Lösungen

Aus der DE-OS 29 47 687 und US-PS 4 386 653. ist bereite ein zur staubfreien Luftkühlung von Schaltschränkon dienender Wärmetauscher bekannt. Bei dieoor Lösung werden Kanäle wärmeübertragend aus zu einem Paket zusammengefügten, untereinander gleichen, im Querschnitt C-förmig rechtwinkligen Längsprofilen gebildet. Auf beiden Seiten des Paketes sind Kästen angeordnet, in denen Gebläse untergebracht sind und in die die nach äußerem und innerem Kreislauf getrennten Kanäle münden. Nachteilig bei diesen Wärmetauschein ist, daß sie ein relativ großes Volumen besitzen, das zum einen durch die Anzahl der Längeprofile, die wegen der zu erreichenden Wärmeabfuhr eine möglichst große Fläche besitzen müssen, und zum anderen durch die Baugröße der Gebläse gebildet wird. Ein solcher Wärmetauscher verringert die Nutzbarkeit eines Steuer- bzw. Schaltcchrankes, wenn er im Innern desselben untergebracht ist, bzw, vergrößert praktisc die Gründfläche des Schrankes, wenn er außerhalb des Schaltschrankee angeordnet ist. Mit dieser hohen Materialkonzentration ist eine relativ hohe Eigenmasse verbunden, Diese bereits bekannten Wärmetausche eignen sich nicht für eine Nachrüstung von Schalt- und Steuerschranken.

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Ziel der Erfindung

Ziel dor Erfindung iet ein steuerbarer Wärmetauscher, welcher vergleichsweise zu bisher bereits bekannten Wärmetauschern sich durch einen verbesserten Wirkungs grad und hohe Nutzbarkeit auszeichnet, onergiesparand und für alle Einsatzzwocke nachrüetbor ist sowie einen geringeren Materialaufwand bedingt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die zu lösende Aufgabe der Erfindung besteht darin,

einen steuerbaren Wärmetauscher zu entwickeln, mittel welchem eine staubdichte Abführung hoher Wärmeenergie vorzugsweise aus Steuer- und Schaltschränken mit hohe Packungsdichte auf und mit Leiterplatten gewährleistet wird.

Erfindungsgemäß besteht der Wärmetauscher aus einem einen inneren Kühlkreislauf gewährenden, mit Luftschlitzen sowie einem Leitblech versehenen Gehäuse, in welchem zur Erzeugung einee äußeren Kühlkreislaufs eine drehbar gelagerte Kühltrommel mit axial vorgeschaltetem Lüfter, welcher mittels eines Motors angetrieben wird, angeordnet ist. Eingangsseitig weist die Kühltrommel mehrere versetzt angeordnete Leitschaufeln auf und ist fernerhin innen- als auch außen seitig über die gesamte Länge mit Kühlrippen bzw, Kühlschaufeln besetzt, welche durchgehend, unterbrochen und schraubenförmig in Form ebener bzw, geformter. Bleche ausgeführt sein können, Die Anordnung kann fest bzw, lösbar erfolgen,

Zusätzlich kann die Kühltrommel mit einem separaten Antrieb ausgerüstet sein. Das Verhältnis der Gberfläche der Kühltrommel (m ) zum Volumen des Wärmetauschers (m) soll A : V = 10 : 1 betragen. Die Wirkungsweise besteht darin, daß infolge der An-

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strömung der Leitschaufel durch don Luftetrom dee Lüfters dio Kühltrommel in Rotation veroetzt wird, Durch die außen angeordneten Kühlschaufoln wird die Innenluft des Steuer- oder Schaltschrankes, auf dom der Wyrr.ci.au8chor staubdicht aufgesetzt ist, umgowölzt, über die durch die Kühlschaufeln und Kühlrippen vergrößerte Oberfläche der Kühltrommol wird die erwärm"e Luft in die Kühltrommol cibgoführt und an die Umgebungsluft abgegeben. Die Steuer- bzw« Schaltschrankinnentemperatur kann durch die Regelung der Drehzahl des Lüftermotors in Abhängigkeit von der Umgebungslufttemperatur konstant gehalten werden, wodurch für die in den Schränken untergebrachten Baugruppen gleichbleibende Bedingungen erreicht werden. Das Verhältnis von Volumenstrom der äußeren Kühlluft jm³/h) zur abgeführten Wärmeenergie (kWh) beträgt V : Q = 300 : 1.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiol näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen;

Fig. 1: Seitenansicht eines auf einen Steuer- bzw. Schaltschrank aufgesetzten Wärmetauschers; Fig. 2: Schnitt A-A gemäß Fig. 1; Fig. 3: Schnitt B-B gemäß Fig. 2.

Wie aus Fig, 1-3 ersichtlich, wird der aus einer Kühltrommel 1 und einem Gehäuse 7 bestehende Wärmetauscher auf einen elektronische Baugruppen 11 enthaltenden Steuer- ';>zw, Schaltschrank 10 aufgesetzt und mit demselben o^aubdioht verbunden. Das Gehöuse isv zjr Abführung von Wärmeenergie seitlich und oben mit Luftschlitzen 8 versehen. Der dpr.iit erreichv zusätzliche Kreislauf wird von dem anderen Kreislauf

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durch ein Leitblech 9 getrennt, Innerhalb doe Gehäusee 7 ist die Kühltrommel 1 drehbar um ihre Längsachse frei gelagort. Durch diese Anordnung der Kühltrommel 1 im Gehäuse 7 werden zwei getrennte Kühlkreislauf e ermöglicht, wobei als Kühlmedium Luft eingesetzt wird. Die Kühltrommel 1 ist außerdem mit durchgehenden Kühlsole fein 2 ausgerüstet, während innensoitig durchgehende Kühlrippen 3 angeechweißt sind. Eingangs innenseitig der Kühltrommel 1 sind acht Stück Leitschaufeln 4 vorgesehen. Durch diese Leitschaufeln 4 wird die Kühltrommel 1 von einem durc einen Lüfter 5 erzeugten Luftstrom 6 in Rotation versetzt. Dabei durchströmt die Luft das Innere der Kühltrommel 1 und entzieht ihr über die durch die Kühlrippen 9 vergrößerte Oberfläche Wärmeenergie, die sie an die Umgebungsluft abgibt. Die durch den Luftstrom 6 in Rotation versetzte Kühltrommel 1 wälzt durch die außen angeordneten Kühlschaufeln 2 die Steu bzw. Schaltschrankinnenluft um und entzieht dieser Wärmeenergie. Der Lüfter 5 ist axial vor der Kühltrommel 1 angeordnet und wird durch einen Motor 14 angetrieben. Um e.'.nen günstigen Strömungsverlauf an allen Baugruppen 11 vorbei zu erzielen, ist mittig des Steuer- bzw. Schaltschrankes von oben bis ca. 100 mm vom unteren Boden entfernt eine Trennwand 12 eingesetzt. Zur Unterstützung der Luftströmung, besonders bei Schränken mit einer Bauhöhe von größer einem Meter, sind in beic in Teilen des Steuer- jzw. Schaltochrankes 10 Lüfterkassetten 13 angeordnet. Esist ein¹ Verhältnis der Oberfläche der Kühltrommel 1

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(m ) zum Volumen des Wärmetauschers (m ) von 10 : 1einzuhalten* Anwondung findet der vorgeschlagene Wärmetauscher in allen Industriebereichen zur Wärmeabfuhr, vorzugsweise aus Steuer- und Schaltßchränken, die mit elektrotechnischen, elektronischen, mikro-

elektronischen und leistungso.lektronischon Baugruppen bestückt sind.

Der steuerbare Wärmetauschor zeichnet eich durch verschiedene Vorteile aus* Sie bestehen unter anderem darini dnß die Schaltechrankinnontomperatur in Abhöngigkei.t von der Umgebungslufttomperatur konstant gehalten worden kann. Dadurch werden für die in Steuer- bzw, Schaltschränkon b;sw, anderen Gefäßen untergebrachten Baugruppen gloLchbloibendo Bodingungo erreicht, was zur Folgo hat, daß die Funktionssicherheit und die Zuverlässigkeit erhöht werden, Dsa gleic gilt bei schwankendem Wörmeonergieanfall der Baugruppen, beispielsweise boi Leerlouf oder Vollost, Eo wir die Übertragung einer Wärmeenergie von ca, 5 kWh bei einer Temperaturdifferonz von 15 K über oino Kühltrommel mit einer Gesamtoberfläche von -2m erreich Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung bilden sich zwei Kühlkreisläufe aus, die getrennt verlaufen und eine staubfreie Kühlung gewährleisten. Dabei kann der äußere Kühlluftstrom sogar stark staubhaltig sein. Insgesamt zeichnet sich im Vergleic zum bekannten Stand der Technik der Wärmetauscher dur einen hohen Wirkungsgrad, hohe Nutzbarkeit, geringen erforderlichen Materialeinsatz aus, ist energiosparend und läßt sich überoll an Steuer- und Schaltschränken ohne Umstände nachrüsten.

Claims

Patentanspruch

1. Steuerbarer Wärmetauscher, bestehend aus einem Gehäuse, aus einer in diesem Gehäuse um ihre Längs üchse drehbar gelagert angeordneten Kühltrommel mi axial vorgeschaltetem, durch einen Motor angetriebenen und einen Luftstrom bewirkenden Lüfter, viL.be das Gehäuse einschließlich Kühltrommel auf einen Baugruppen beinhaltenden Steuer- bzw, Schaltschran staubdicht aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auolöour.g einer Rotationsbewegung einor Kühltrommel (1) diese eingangsseitig mehrere versetzt angeordnete Leitschaufeln (4) aufweist, zur Umwälzung der Innenluft eines Steuer- bzw. Schaltechrankes außerhalb der Kühltrommel (1) Kühlschaufeln (2) und innerhalb zur Abführung von Wärmeenergie an die Umgebungsluft Kühlrippen (3) befestigt sind und das Gehäuse (7) zur Gewährleistung eines zweiten Kühlkreislaufs seitlich und oberhalb mit Luftochlitzen (8) ausgerüstet ist sowie innenseitig ein zur staubfreien Abdichtung und zur Wärmeenergieabführung dienendes Luftblech (9) aufweist und das Verhältnis der Oberfläche

der Kühltrommel (1), m² tauschers, m , IO : 1 beträgt.

zum Volumrn des Wärme-

Steuerbarer Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewährleistung eines günstigen Strömungsverlaufs an allen Baugruppen (1: vorbei mittig oder versetzt im Stouar- bzw. Schaltschrank (10) unterhalb de*· Kühltrommel (1) bis ca, 10 mm vom Boden des Steuer- bzw. Schaltschrankes (10) entfernt eine Trennwand (12) angeordnet ist.

Steuerbarer Wärmetauscher nach Anepruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecke Unteretützung der Luftströmung in Steuer- bzw. Schaltechrönkon (K mit einer Bauhöho größer ein Meter in beiden durch die Trennwand (12) fixierten Teilen Lüfterkaesetten (13) vorgesehen

Steuerbarer Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innen- und außenseitig angeordneten Kühlrippen (3) bzw, Kühlschaufeln (2) über die gesamte Länge der Kühltrommel (1) fest oder lösbar angeordnet sind.

Steuerbarer Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschaufeln (2) und Kühlrippen (3) durchgehend, unterbrochen und schraubenförmig in Form ebener bzw, geformter Bleche ausgeführt sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen