DE102007008594A1

DE102007008594A1 - Sicherheitsgehäuse zum Schutz wärmeabgebender Geräte vor Brand Diebstahl und anderem

Info

Publication number: DE102007008594A1
Application number: DE102007008594A
Authority: DE
Inventors: Adrian Gonzalez De Mendoza
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-25
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2027-02-17
Also published as: DE102007008594B4

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Sicherheitsgehäuse weist neben den üblichen hitzedämmenden Wandungen eine dem Wärmetransport dienende Verbindung zwischen innerer Kammer und einem außerhalb des Sicherheitsgehäuses befindlichen Kühlkörper auf, welche die hitzedämmenden Wandungen durchdringt, und welche, solange die Außentemperatur einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet, die im Inneren durch die wärmeabgebenden Objekte erzeugte Wärmeenergie nach außen ableitet. Steigt die Außentemperatur über diesen Grenzwert an, verringert sich das Wärmetransportvermögen dieser Verbindung selbsttätig so weit, dass die Objekte im Inneren der Kammer vor dem schädigenden Einfluss einer starken von außen auf das Sicherheitsgehäuse einwirkenden Hitze über einen ausreichend langen Zeitraum geschützt bleiben, um z.B. einen Gebäudebrand unbeschadet zu überstehen. Ein besonderes Kennzeichen dieser Verbindung ist es, dass deren Wärmetransportvermögen unabhängig von der Zufuhr zusätzlicher Energie ist und entweder auf der Wärmeleitfähigkeit der Stoffe basiert aus denen diese Verbindung besteht oder sich auf die Zirkulation eines Mediums stützt und diese Zirkulation allein durch die Temperaturdifferenz zwischen erstem und zweitem Bauelement in Gang gehalten wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz wärmeabgebender Geräte, insbesondere elektronischer Geräte zur Speicherung von Informationen vor Hitze und Flammen und der Einwirkung funktionsgefährdender Medien, wie z. B. Löschwasser und korrosiver Brandgase.
Mit der zunehmenden Bedeutung elektronisch gespeicherter Informationen im professionellen wie im privaten Bereich, und der gleichzeitig zunehmenden Abhängigkeit von diesen Informationen steigen die Ansprüche nach dem Schutz elektronisch gespeicherter Informationen vor allen denkbaren Gefahren. Aus diesem Grund beschäftigt sich eine zunehmende Anzahl von Veröffentlichungen mit Sicherheitsgehäusen für Geräte die der elektronischen Speicherung von Informationen dienen. Besondere Schwierigkeiten bereitet hierbei der Feuerschutz. Im Normalbetrieb muss der Wärmeabfluss aus dem Inneren des Gehäuses sichergestellt werden, um eine Überhitzung und damit einen Betriebsausfall zu verhindern. Im Brandfall muss verhindert werden, dass sich die zu schützende Gerätschaft durch äußere Hitzeeinwirkung zu stark erwärmt und hierdurch Schaden nimmt. Dies stellt einen technischen Widerspruch dar, da die hitzedämmende Wandung eines üblichen Brandschutzgehäuses den Wärmefluss in beide Richtungen gleichermaßen behindert.
Zur Lösung dieses Problems wurden in der Vergangenheit verschiedene Ansätze beschrieben. In der Offenlegungsschrift DE 4430549 A1 wird ein Sicherheitsgehäuse in der Art eines Kühlschrankes beschrieben, bei dem ein im Innenraum angeordneter mit einem flüssigen Kühlmittel durchströmter Oberflächenkühler, sowie ein mit diesem durch ein Leitungssystem verbundenes außerhalb des Sicherheitsgehäuses angeordnetes Kühlaggregat verwendet werden. Einen ähnlichen Ansatz beschreibt die Offenlegungsschrift DE 4207509 A1 .
Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20119423 U1 , sowie aus der Offenlegungsschrift DE 10039151 A1 und anderen sind Sicherheitsgehäuse für wärmeabgebende Geräte mit je einer Lufteinlass- und einer Luftauslassöffnung bekannt, die im Brandfall verschlossen werden können. Für die Umwälzung der Luft im Inneren sorgen dabei Lüfter.
Gemeinsam ist den vorgenannten Veröffentlichungen, dass sie in allen Fällen eine aktive, auf die Zuführung elektrischer Energie angewiesene Kühleinrichtung beschreiben. Die Nachteile solcher Kühleinrichtungen sind vor allem die hohen Entwicklungs- und Bereitstellungskosten, die Störanfälligkeit der verwendeten Komponenten, wie z. B. Lüfter oder Pumpen, sowie die zu erwartende Lärmentwicklung beim Betrieb dieser Anlagen.
Aus dem Patent US 6185833 ist ein Sicherheitsgehäuse bekannt, welches ein Datenspeichergerät in einem im Verhältnis zu dessen Raumbedarf sehr viel größeren Innenraum innerhalb eines Brandschutzgehäuses einschließt. Dabei wird die geringe Wärmeleitfähigkeit des beschriebenen mehrlagigen Brandschutzgehäuses im wesentlichen durch eine große Oberfläche ausgeglichen über welche die Wärme abfließen kann. Diese Anordnung hat jedoch den offensichtlichen Nachteil eines sehr großen Material- und Platzbedarfs. In dieser Druckschrift wurde außerdem die Verwendung von Latentwärmespeichern als mögliche Funktionsschicht der hitzedämmenden Wandung beschrieben. Latentwärmespeicher werden bereits vielfach als innere Schutzschicht in den hitzedämmenden Wandungen von feuerfesten Sicherheitsbehältern eingesetzt. Sie absorbieren hierbei die Wärmemenge, die durch die vorgelagerten Isolationsschichten nicht abgehalten werden kann. Eine Funktionsabsicht im Sinne einer besseren Wärmeabfuhr bei Raumtemperaturen durch die Verwendung von Latentwärmespeichermaterialien in der Schutzwand wird aus US 6185833 nicht ersichtlich.
Aus dem Patent US 4800823 A ist ein Sicherheitsgehäuse zum Schutz eingelagerter Gegenstände vor äußerlicher Hitzeinwirkung bekannt, in dessen Schutzwand sich ein Container mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser befindet. Erreicht diese Flüssigkeit durch äußerlich einwirkende Hitze seine Siedetemperatur widersetzt es sich weiterer Erwärmung solange, bis die für den Phasenwechsel von flüssig nach gasförmig erforderliche Energiemenge eingeleitet wurde. US 4800823 A zielt jedoch ersichtlich nicht auf die Einlagerung wärmeabgebender Geräte ab, obwohl das zugrunde liegende Prinzip bei entsprechender Ausführung einen guten Wärmetransport aus dem Inneren des Gehäuses ermöglichen würde. Das in US 4800823 A aufgrund seiner hohen Wärmekapazität und der hohen Wärmeabsorption beim Verdampfen als bevorzugt herausgestellte Medium Wasser weist darüber hinaus den Nachteil auf, dass seine Siedetemperatur, oberhalb der Temperatur liegt, welche die meisten elektronischen Geräte ohne Beschädigung überstehen. Ein ungelöstes Problem bei dem in US 4800823 A dargestellten Sicherheitsgehäuse stellt überdies der Dampfablass in die umgebende Atmosphäre bei einem umgestürzten Tresor dar. Zum Dampfablass werden in US 4800823 A Überdruckventile präferiert. Ein Überdruckventil üblicher Bauart lässt bei entsprechender Beaufschlagung mit Druck jedoch gleichermaßen Gase und Flüssigkeiten durch. Somit besteht die Gefahr, dass sich bei einem durch Gebäudeeinsturz oder mutwillig umgestürzten Tresor das Überdruckventil nicht mehr oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet und in dieser Lage noch flüssiges Medium an die Umgebung verliert, was zu einem vorzeitigen Ausfall der intendierten Schutzwirkung führen würde.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein kompaktes Sicherheitsgehäuse zum Schutz wärmeabgebender Objekte, insbesondere in Betrieb befindlicher, wärmeabgebender elektronischer Geräte zu schaffen, welches die beim Betrieb solcher Geräte entstehende Wärme im geschlossenen Zustand nach außen abzuführen in der Lage ist, ohne dass hierbei die für einen störungsfreien Betrieb der geschützten Geräte erforderliche Höchsttemperatur in der schützenden Kammer überschritten wird, und gleichzeitig diese Geräte im Falle eines Brandes von der von außen einwirkenden Hitze für den Zeitraum zu schützen, der üblicherweise zur erfolgreichen Bekämpfung des Brandes und der anschließenden Bergung des Sicherheitsgehäuses erforderlich ist. Die Möglichkeit zum Schutz des elektronischen Gerätes vor weiteren Gefahren wie Diebstahl, Wassereinbruch, korrosiven Gasen, Gewalteinwirkung etc. durch ggf. ergänzende Schutzeinrichtungen soll bei einem erfindungsgemäßen Sicherheitsgehäuse erhalten bleiben.
Ein erfindungsgemäßes Sicherheitsgehäuse weist neben den üblichen hitzedämmenden Wandungen eine dem Wärmetransport dienende Verbindung zwischen innerer Kammer und einem außerhalb des Sicherheitsgehäuses befindlichen Kühlkörper auf, welche die hitzedämmenden Wandungen durchdringt, und welche, solange die Außentemperatur einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet, die im Inneren durch die wärmeabgebenden Objekte erzeugte Wärmeenergie nach außen ableitet. Steigt die Außentemperatur über diesen Grenzwert an, verringert sich das Wärmetransportvermögen dieser Verbindung selbsttätig so weit, dass die Objekte im Inneren der Kammer vor dem schädigenden Einfluss einer starken von außen auf das Sicherheitsgehäuse einwirkenden Hitze über einen ausreichend langen Zeitraum geschützt bleiben um z. B. einen Gebäudebrand unbeschadet zu überstehen. Ein besonderes Kennzeichen dieser Verbindung ist es, dass deren Wärmetransportvermögen unabhängig von der Zufuhr zusätzlicher Energie ist und entweder auf der Wärmeleitfähigkeit der Stoffe basiert aus denen diese Verbindung besteht oder sich auf die Zirkulation eines Mediums stützt und diese Zirkulation allein durch die Temperaturdifferenz zwischen erstem und zweitem Bauelement in Gang gehalten wird. Im Interesse einer geringeren Wandungsdicke der hitzedämmenden Wand bzw. eines einfacheren Aufbaus der oben beschriebenen selbstregulierenden wärmetransportierenden Verbindung weist ein erfindungsgemäßes Gehäuse optional mindestens einen Latentwärmespeicher auf, welche die eindringende Wärmeenergie durch die Wärmeaufnahme beim Phasenübergang eines Latentwärmespeichermaterials absorbiert. Dabei liegt die Phasenübergangstemperatur des gewählten Latentwärmespeichermaterials oberhalb der bestimmungsgemäßen Raumtemperatur, aber unterhalb der Temperatur welche die geschützten Geräte beschädigen würde.
Die Verringerung der Wärmeleitfähigkeit unter unzulässigem Hitzeeinfluss kann durch drei unterschiedliche Funktionsprinzipien erreicht werden:

1. Der Kontakt zwischen zwei gut wärmeleitenden, aneinander anliegenden Wandschichten wird unterbrochen, indem diese sich unter Hitzeeinwirkung voneinander entfernen. Die hierfür erforderliche Bewegung kann beispielsweise durch die Verwendung und zweckmäßige Anordnung von Wandmaterialien mit unterschiedlichen Volumenausdehnungskoeffizienten erzielt werden (z. B. Bimetallanordnung). Alternativ können auch Materialien eingesetzt werden, deren Volumen sich unter Hitzeeinwirkung im kritischen Temperaturbereich stark verändert, und die so angeordnet sind, dass sie die gut wärmeleitenden Wandschichten in Folge dieser Volumenänderung voneinander abheben. Hierfür können beispielsweise Materialien verwendet werden, die unter Hitzeeinwirkung aufquellen. Eine andere Möglichkeit zur Erzielung des gewünschten Effektes bildet die Verwendung von Materialien die beim Überschreiten einer kritischen Temperatur ihren Aggregatzustand verändern, und deren Volumen sich in Folge dessen sprunghaft verändert.
2. Entsprechend des zweiten Funktionsprinzips wird ein guter Wärmetransport zwischen zwei zueinander beabstandeten Flächen durch eine zwischenliegende, bei Raumtemperaturen feste, gut wärmeleitende Materialschicht erreicht, die unter unzulässiger Hitzeeinwirkung aufschmilzt, abfließt, und so den guten Wärmeübergang zwischen den beiden Flächen unterbricht. Sollen elektronische Geräte geschützt werden sind insbesondere tief schmelzende Bismut und Indium-Legierungen mit Schmelztemperaturen zwischen 50°C und 100°C geeignet.
3. Entsprechend des dritten Funktionsprinzips dient zur Ableitung der im Inneren entstehenden Wärme mindestens ein Wärmerohr (engl. Heatpipe), welches unter unzulässiger Hitzeeinwirkung seine überragende Wärmestromdichte verliert. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem das Wärmerohr geöffnet wird und so der in seinem Inneren herrschende Unterdruck verloren geht. Erfolgt diese Öffnung beim Überschreiten einer kritischen Temperatur, etwa durch das Aufschmelzen eines Verschlusspfropfens, wird der gewünschte Effekt erzielt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine Kammer 7 auf in der sich fünf Festplatten 2 sowie eine Kontrolleinheit 3 befinden. Die Kontrolleinheit könnte beispielsweise einen RAID-Festplattencontroller, einen Netzwerkadapter, ein Modul zur Temperatur überwachung, eine Einrichtung zum Schutz vor Überspannungen, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, ein Modul zur Datenverschlüsselung und weiteres enthalten. Die innere Schale 5 der Kammerwand 4 besteht aus einem Material mit einer vergleichsweise hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Aluminium. Die in der Kammer 7 befindlichen Geräte 2, 3 werden in guten thermischen Kontakt mit der inneren Schale 5 der Kammerwand 4 gebracht, so dass die von den Geräten 2, 3 erzeugte Wärme leicht auf diese übergehen kann. Die innere Schale 5 der Kammerwand 4 ist umgeben von einer Schicht aus Latentwärmespeichermaterial 6, z. B. einem Salzhydrat. Latentwärmespeichermaterialien absorbieren beim Phasenübergang von fest zu flüssig große Mengen an Wärmenergie, ohne dass sich dabei ihre Eigentemperatur erhöht. Der Schmelzpunkt ist dabei materialabhängig. Für ein erfindungsgemäßes Sicherheitsgehäuse 1 wird ein Latentwärmespeichermaterial 6 gewählt, welches einen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur aufweist, die zu einer Beschädigung der zu schützenden Geräte 2, 3 führt, aber oberhalb der im Normalbetrieb im ungünstigsten Fall von außen einwirkenden durchschnittlichen Umgebungstemperatur. Sollen, wie im dargestellten Fall, Festplatten geschützt werden, so könnte ein Latentwärmespeichermaterial mit einem Schmelzpunkt von 60°C gewählt werden, da Festplatten in der Regel Temperaturen von 70°C und mehr unbeschadet überstehen. Von der inneren Schale der Kammerwand 5 überträgt sich die Abwärme der zu schützenden Geräte auf das Latentwärmespeichermaterial 6. Die das Latentwärmespeichermaterial enthaltende Schicht wird umschlossen von einer äußeren Schale 8 aus einem ebenfalls gut wärmeleitenden Material, welches die Wärme aus dem Latentwärmespeichermaterial 6 aufnimmt und nach außen weiterleitet. Latentwärmespeichermaterialien wie Salzhydrate oder Parafine besitzen einen relativ niedrigen Wärmeleitwert im Bereich von 0,2 bis 0,6 W/(m·K). Zur Verringerung des Wärmedurchlasswiderstandes einer erfindungsgemäßen Schutzwand im Temperaturbereich unterhalb der Schmelztemperatur des Latentwärmespeichermaterials 6 werden die an das Latentwärmespeichermaterial 6 angrenzenden Oberflächen der Gehäuseschalen 5, 8 durch Rippen vergrößert. Im Interesse einer weiteren Verringerung des Wärmedurchlasswiderstandes wird der Raum zwischen innerer und äußerer Schale der Kammerwand durch aufnahmefähige Strukturen aus wärmeleitenden Materialien ausgefüllt. Solche Strukturen können geflechtartig, wabenartig oder porenbehaftet ausgeführt sein. Die unausgefüllten Zwischenräume dieser Strukturen sind mit Latentwärmespeichermaterial 6 aufgefüllt. Alternativ können dem Latentwärmespeichermaterial 6 Additive beigemischt werden, die dessen Wärmeleitfähigkeit erhöhen, z. B. Graphit.
Im Falle eines Brandes bewirkt die von außen einwirkende Hitze ein rasches Ansteigen der Temperatur in der geschützten Kammer 7 bis nahe an den Schmelzpunkt des eingesetzten Latentwärmespeichermaterials 6. Auf diesem Niveau stabilisiert sich dann jedoch die Temperatur, bis die zur Verflüssigung erforderliche Wärmeenergie in das Material eingedrungen ist.
Da bei einem üblichen Brandverlauf die Temperaturen, die von außen auf die Gehäusewände einwirken richtungsabhängig sehr unterschiedlich sein können, liegt es im Interesse eines kompakten Designs, lokal eingebrachte Wärmeenergie möglichst gleichmäßig zu verteilen um das gesamte zur Verfügung stehende Latentwärmespeichervolumen optimal nutzen zu können. Wird die Energie einer lokal einwirkenden Hitzequelle nicht durch gut wärmeleitende Strukturen innerhalb oder außerhalb der Kammerwand 4 verteilt, besteht die Gefahr eines lokalen Aufschmelzens des Latentwärmespeichermaterials 6 und führt damit zu einem vorzeitigen Verlust der Brandschutzwirkung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsgehäuses 1.
Befindet sich genügend Latentwärmespeichermaterial 6 in der Kammerwand 4 kann theoretisch die gesamte, während eines üblichen Brandverlaufes eingetragene Wärmemenge von diesem absorbiert werden, ohne dass die kritische Temperatur im Gehäuseinneren überschritten wird. Dies führt jedoch bei den heute verfügbaren Latentwärmespeichermaterialien aus Salzhydraten, bzw. Parafinen je nach Brandschutzklasse zu Wanddicken bzw. Gehäusegrößen, die kaum marktfähig wären. Kommen diese Latentwärmespeichermaterialien darüber hinaus in Kontakt mit den bei Bränden üblichen Temperaturen von 1000°C und mehr verlieren Sie ihre günstigen Eigenschaften.
Deswegen weist das dargestellte Ausführungsbeispiel zusätzliche funktionale Wandschichten auf, die zum Ziel haben, die Wärmemenge und die Temperatur zu verringern, welche auf das die Kammer 4 umgebende Latentwärmespeichermaterial 6 einwirkt, ohne jedoch den Wärmetransport nach außen unter normalen Temperaturbedingungen zu behindern. Ähnlich dem aus US 4800823 A bekannten Sicherheitsgehäuse ist die Kammerwand 4 teilweise von einem mit Wasser oder einer wasserhaltigen Flüssigkeit gefüllten Tank 9 umgeben, dessen Wände aus einer korrosionsbeständigen Stahllegierung bestehen.
Die Wände des Tanks 9 weisen zur Kammerwand 4 und zu der angrenzenden äußeren Wandschicht einen Abstand auf, der von einer mehrere Millimeter dicken Schicht aus einer niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 (Woodsches Metall) ausgefüllt ist, deren Schmelzpunkt bei etwa 70°C liegt. Unter normalen Temperaturbedingungen bilden diese Schichten aufgrund ihres verhältnismäßig guten Wärmeleitwertes eine Wärmebrücke zwischen der inneren Tankwand 11 und der Kammerwand, bzw. der äußeren Tankwand 12 und der angrenzenden äußeren Wandschicht, im gewählten Beispiel einer Schicht aus Hartmetallcompound 13.
Steigen die Temperaturen aufgrund eines Brandes über den Schmelzpunkt der niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 fließt diese an den Tankwänden 11, 12 entlang ab und wird von Kapillarspeichern 14 aufgesogen. Diese sind so angeordnet, dass die abfließende niedrigschmelzende Metalllegierung 10 unabhängig von der Lage des Sicherheitsgehäuses 1, und damit der Fließrichtung aufgenommen werden kann. Der Wärmedurchgang zwischen den beiden zueinander beabstandeten Wandflächen kann nach dem Abfließen der niedrigschmelzenden Metall legierung 10 lediglich durch freie Konvektion des Gases erfolgen, welches nun den Zwischenraum ausfüllt, sowie durch Wärmestrahlung. Der durch freie Konvektion verursachte Wärmestrom kann hierbei reduziert werden in dem der Gasdruck vermindert wird. Der durch Wärmestrahlung verursachte Wärmestrom kann durch Folien oder Beschichtungen vermindert werden, welche die Wärmestrahlung reflektieren. Nach dem Abfließen der niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 wird der Wassertank 9 und die von diesem umschlossene innere Kammer 7 durch Bauelemente aus einem stark wärmeisolierenden Material 15 in seiner bzw. ihrer Position gehalten.
Dem Wassertank 9 kommen dabei mehrere Funktionen zu:
Einerseits bewirken die konvektiven Strömungen im Wasser eine gleichmäßigere Verteilung der Wärmeströme auf die angrenzenden Flächen. Dies verhindert übermäßige Erwärmungen an einzelnen Punkten, die beispielsweise zu einem lokalen Aufschmelzen der Latentwärmespeicherschicht, und damit zum Entstehen einer Wärmebrücke führen können. In umgekehrter Richtung wird die von den zu schützenden Geräten 2, 3 verursachte abzuführende Wärme gleichmäßiger auf die zur Verfügung stehenden Kühlkörperflächen verteilt, wodurch eine effektivere Wärmeabfuhr erreicht wird.
Des weiteren besitzt das Wasservolumen aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität von ca. 4 kJ/kg·K eine hohe Wärmeabsorptionsfähigkeit. Wird das Wasser bzw. das Wassergemisch über seinen Siedepunkt hinaus erhitzt, bildet es selbst einen Latentwärmespeicher mit einer unübertroffenen Wärmeaufnahmefähigkeit von über 2000 kJ/kg. Dies entspricht dem zehnfachen Wert der aufnahmefähigsten Salzhydrate beim Phasenübergang von fest zu flüssig.
Der Wassertank 9 verhindert darüber hinaus zuverlässig, dass auf das Latentwärmespeichermaterial 6 schädigende Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius einwirken, zumindest solange, bis das zur Verfügung stehende Wasservolumen vollständig verdampft ist.
Um dem Wasserdampf das Entweichen in die umgebende Atmosphäre zu ermöglichen wurde in US 4800823 A die Verwendung von Überdruckventilen vorgeschlagen. Herkömmliche Überdruckventile haben jedoch den Nachteil, dass sie sich unabhängig vom Aggregatzustand des druckbeaufschlagten Mediums öffnen. So kann es geschehen, dass bei einem umgestürzten Tresor, ein oder mehrere Überdruckventile mit flüssigem Wasser beaufschlagt werden. Öffnen sich diese Ventile aufgrund des ansteigenden Drucks im Tank, fließt flüssiges Wasser aus, und die Schutzwirkung des gespeicherten Wassers geht vorzeitig verloren. Aus diesem Grund weist das dargestellte Ausführungsbeispiel Dampfauslässe 16 auf, die einen Sintermetallkern 17 aufweisen. Sintermetalle können aufgrund ihrer feinporigen Struktur gleichzeitig flüssigkeitsdicht und gasdurchlässig sein. Eine Abdeckung 18 auf den Dampfauslässen 16 verhindert, dass das Wasser mit der Zeit verdunstet. Diese Abdeckungen 18 werden jedoch unter dem Einfluss einer über den Normalwert erhöhten Temperatur, sowie eines erhöhten Dampfdruckes abgesprengt. Eine gasdichte und druckfeste Dampfableitung 19 führt den Dampf durch den Hohlraum zwischen Tank und äußerem Wandaufbau hindurch zu einer Öffnung im äußeren Wandaufbau. Diese Öffnung ist mit einem Hartmetallpfropfen 20 verschlossen, der sich unter dem Einfluss von Druck und Hitze löst und nach außen heraus fällt, so dass der Dampf in die das Sicherheitsgehäuse 1 umgebende Atmosphäre abgegeben werden kann.
Der äußere Wandaufbau besteht im dargestellten Beispiel aus einer inneren Schicht aus einem Hartmetallcompound 13 zum Schutz vor mechanischen Einbruchswerkzeugen, einer wärmeleitenden Kupferschicht 21 zum Schutz vor thermischen Einbruchswerkzeugen, sowie der stählernen Gehäusewand 22. Auf dieser befindet sich rechts und links am Sicherheitsgehäuse ein Kühlkörper 23 aus Kupfer. Zu diesem beabstandet ist nach außen weisend eine Isolierplatte 24 aus einem wärmedämmenden Material, wie z. B. Blähglimmer, angebracht, die außen von einer Wärmestrahlung reflektierenden Schicht 25 bedeckt ist. Diese Anordnung weist unten eine Lufteintrittsöffnung 26 und oben eine Luftaustrittsöffnung 27 auf. Die aus dem Inneren des Sicherheitsgehäuses 1 nach außen dringende Wärme wird über die Kühlkörper 23 an die von unten nach oben durchströmende Luft abgegeben. Reicht die freie Konvektion nicht aus um die Wärme abzuführen, können Lüfter (nicht dargestellt) in den Belüftungskanal integriert werden Wirkt auf den Kühlkörper 23 Brandhitze ein, quellen die Quellkörper 28 auf und heben den Kühlkörper 23 von der Gehäusewand 22 ab. Der hierbei zwischen Kühlkörper 23 und Gehäusewand 22 entstehende gasgefüllte Zwischenraum unterbricht die unmittelbare Wärmeübertragung zwischen Kühlkörper 23 und Gehäusewand 22 und wirkt zusätzlich isolierend.
Auf der Unterseite des Sicherheitsgehäuses 1 befindet sich im dargestellten Beispiel ein Sockel aus einem wärmeisolierenden Material 15. Durch diesen Sockel hindurch erfolgt die Kabelzuführung. Das Kabel wird wendelartig durch einen senkrecht aufsteigenden Kabelkanal 29 in das Innere der Kammer 7 geführt. Der Kabelkanal ist mit einem wärmedämmenden Stoff aufgefüllt. Die Oberseite des Sicherheitsgehäuses 1 ist durch eine wärmedämmende Kopfplatte zusätzlich vor eindringender Hitze geschützt.
Die Konstruktion der Tür weist gegenüber anderen feuergeschützten Sicherheitsgehäusen keine besonderen Merkmale auf und wird deshalb nicht dargestellt.
2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Wandungsaufbau des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels bei normalen Umgebungstemperaturen. Gezeigt wird der Wassertank 9 mit einem Dampfauslass 16, einem Sintermetallkern 17, einer Abdeckung 18, einer Dampfableitung 19 und einem Hartmetallpfropfen 20. Ebenfalls sichtbar sind die Schichten aus einer niedrigschmelzenden Metalllegierung 10, welche die Wärmebrücken zwischen dem Wassertank 9 und der Kammerwand 4, bzw. dem Wassertank 9 und der angrenzenden äußeren Wandschicht 13 bilden. Darunter liegen die Kapillarspeicher 14. An der Gehäusewand 22 liegt der Kühlkörper 23 an. Die Quellkörper 28 sind in Taschen eingelassen.
3 zeigt den selben Ausschnitt unter den Bedingungen eines Brandes in dem Augenblick, indem der steigende Dampfdruck des Wassers den Hartmetallpfropfen 20 nach außen drückt. Gezeigt wird der Dampfauslass 16 mit dem Sintermetallkern 17. Die Abdeckung 18 ist abgesprengt und liegt in der Dampfableitung 19. Der Hartmetallpfropfen 20 wird aus der Öffnung heraus gestoßen und fällt zu Boden. Der Wasserdampf kann nun ungehindert ins Freie entweichen. Die niedrigschmelzende Metalllegierung 10 ist geschmolzen und wurde von den Kapillarspeichern 14 aufgesogen. Die Quellkörper 28 sind aufgequollen und haben den Kühlkörper 23 von der Gehäusewand 22 abgehoben.
4. zeigt schematisch einen Funktionsaufbau zur Verringerung des Wärmetransportvermögens unter unzulässigem Hitzeeinfluss. Die dargestellte Anordnung folgt dabei dem ersten der oben genannten drei Funktionsprinzipien. Sie ist in der 4 in der Normalsituation gezeigt, d. h. die umgebende Außenluft hat Raumtemperatur. Die Abwärme der in der Kammer 7 befindlichen wärmeabgebenden Geräte 2, 3 wird im gezeigten Beispiel auf die feste untere Lamellenplatte 30 übertragen. Die aufragenden Lamellen 31 der unteren Lamellenplatte 30 stehen dabei in vollflächigem Kontakt mit den Lamellen 33 der horizontal verschiebebeweglich ausgeführten oberen Lamellenplatte 32, wodurch ein guter Wärmeübergang zwischen den beiden Lamellenplatten 30, 32 ermöglicht wird. Beide Lamellenplatten 30, 32 bestehen aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Kupfer. Von der veschiebebeweglichen oberen Lamellenplatte 32 geht die von den Geräten im Inneren erzeugte Wärmeenergie auf den Kühlkörper 23 über, welcher die Wärme wiederum an die ihn umströmende Außenluft abgibt. Dabei wird die verschiebebewegliche angeordnete Lamellenplatte 32 durch eine Rolle 34 in ihrer Position fixiert, welche am Ende eines Bimetallbleches 35 befestigt ist.
5 zeigt den selben Funktionsaufbau wie 4, diesmal jedoch unter den Bedingungen eines Brandes. Das Bimetallblech 35 hat sich nach oben gebogen, wodurch sich die obere Lammellenplatte aufgrund der von der Feder 36 erzeugten Kraft ein Stück zur Seite bewegt hat. Die Lamellen 31 der unteren Lamellenplatte 30 liegen nun nicht mehr an den Lamellen 33 der oberen Lamellenplatte 32 an, wodurch der Wärmeübergang zwischen unterer und oberer Lamellenplatte 30, 32 erfindungsgemäß stark vermindert wird. Eine weitere Verminderung kann erzielt werden, wenn auch der Wärmeübergang durch Wärmestrahlung durch eine wärmereflektierende Oberflächenbehandlung der Lamellen 31, 33 reduziert wird. Der Wärmeübergang zwischen den Lamellen 31, 33 durch Konvektion kann durch ein Vakuum im Zwischenraum zwischen den Lamellenplatten 30, 32 stark vermindert werden.
6 zeigt ein Funktionselement, mit dem sich aneinander anliegende Flächen unter der Einwirkung von Hitze zueinander beabstanden lassen. Bei Raumtemperatur liegt der Kühlkörper 23 vollflächig an der Gehäusewand 22 an, wodurch ein guter Wärmeübergang von der Gehäusewand 22 zum Kühlkörper 23 gewährleistet ist. In die Gehäusewand 22 ist eine Topfbuchse 37 eingelassen, die ein bei etwa 70°C schmelzendes Material 38 enthält, welches sich beim Schmelzen stark ausdehnt. Die Topfbuchse 37 weist zum Kühlkörper 23 eine Öffnung auf, die durch einen Stift 39 verschlossen ist. Die dem Kühlkörper 23 abgewandte Seite der Topfbuchse 38 ist im gezeigten Beispiel mit einer Verschlussschraube 40 abgedichtet.
7 zeigt den selben Funktionsaufbau wie 6, diesmal jedoch unter den Bedingungen eines Brandes. Das in der Topfbuchse befindliche Schmelzmaterial 38 hat sich durch die einwirkende Hitze ausgedehnt und drückt den Stift 39 aus der vorderen Öffnung heraus. Hierdurch wird der Kühlkörper 23 von der Gehäusewand 22 abgehoben, wodurch der Wärmeübergang zwischen Gehäusewand 22 und Kühlkörper 23 erfindungsgemäß stark behindert wird.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsgehäuses. Die Darstellung ist entlang der Hochachse zweigeteilt und zeigt auf der linken Seite das Sicherheitsgehäuse unter Raumtemperaturbedingungen und rechts bei äußerlicher Hitzeeinwirkung. Im Normalbetrieb (linke Seite) wird die von den zu schützenden Geräten 2, 3 abgegebene Wärme durch eine Kupferleitplatte 41 geleitet, die mittels einer einfachen Heatpipe 42 und Verteilerfinnen 43 thermisch in guten Kontakt mit einem Latentwärmespeichermaterial 6 in Verbindung gebracht ist, welches sich in einem Tank 44 unterhalb der zu schützenden Geräte 2, 3 befindet. Das eingelagerte Latentwärmespeichermaterial 6 ist unter Raumtemperaturbedingungen funktionslos. Daran schließt sich eine Hitzeschutzschicht 45 an, deren Wärmetransportfähigkeit sich unter dem Einfluss von äußerlich einwirkenden Temperaturen, welche die zu schützenden Geräte 2, 3 schädigen würden, automatisch stark vermindert. Deren Funktionsweise ist in den Beschreibungen zu den 11 bis 14 näher erläutert. Unter normalen Temperaturbedingungen besitzt die Hitzeschutzschicht 45 aber nur einen geringen thermischen Widerstand, so dass die von den zu schützenden Geräten 2, 3 erzeugte Wärme weitgehend ungehindert durch sie hindurch an die dahinter liegende Wärmespreizplatte 46 abgegeben werden kann. Diese hat die Aufgabe die von der Hitzeschutzschicht 45 abgegebene Wärme zu bündeln und an die nach außen führende Heatpipe 47 zu übertragen. Die Heatpipe 47 steckt in einer Bohrung der Wärmespreizplatte 46, wobei die Bohrung einen deutlich größeren Durchmesser als die Heatpipe 47 besitzt. Der hierdurch gebildete Zwischenraum wird von einer niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 ausgefüllt, welche sich bei einer Temperatur von etwa 70°C verflüssigt und in die Auffangkammern 49 abfließt, wodurch die Wärmebrücke zwischen Heatpipe 47 und Wärmespreizplatte 46 zerstört wird. Unter normalen Temperaturbedingungen wird jedoch die im Inneren entstehende Wärme über die Heatpipe 46 durch eine kleine Bohrung 50 in der hitzedämmenden Wand 48 eines Brandschutzgehäuses bekannter Bauart nach außen geführt. Diese Heatpipe 47 ist auf der äußeren Seite mit Kühllamellen 52 in thermischen Kontakt gebracht, über welche die Wärme an die Außenluft abgegeben werden kann. Dieser Vorgang wird im vorliegenden Beispiel durch Lüfter 53 unterstützt. Die durch die hitzedämmende Wand 48 nach außen führenden Heatpipes weisen an ihrem oberen Ende eine trichterförmige Öffnung 51 auf, die durch einen Pfropfen aus einer niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 gasdicht verschlossen ist. Wirkt auf diese Heatpipe 47 eine Temperatur ein, die über dem Schmelzpunkt der niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 liegt, wird die nun flüssige Metalllegierung 10 durch den im Inneren der Heatpipe 47 herrschenden Unterdruck eingesogen, wodurch der Gasraum der Heatpipe 47 geöffnet wird. Die Öffnung des Gasraumes reduziert die Wärmeleitfähigkeit der Heatpipe 47 auf die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Rohr- bzw. Dochtmaterials. Die Wärmetransportleistung einer für diesen Zweck optimierten Heatpipe 47 kann dabei etwa um den Faktor 1000 vermindert werden.
9 zeigt eine Heatpipe mit Schmelzsicherung 47 wie sie in dem in 8 dargestelltem Sicherheitsgehäuse zur Ableitung der durch die geschützten Geräte 2, 3 erzeugten Wärme verwendet wird. Am oberen Ende der Heatpipe 47 befindet sich die mit einem Pfropfen aus einer niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 gasdicht verschlossene trichterförmige Öffnung 51.
10 zeigt eine Heatpipe mit Schmelzsicherung 47 unter dem Einfluss einer unzulässig hohen Außentemperatur deren Pfropfen aus einer niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 aufgeschmolzen ist. Die Metalllegierung 10 wurde durch den im Inneren der Heatpipe 47 herrschenden Unterdruck eingesogen, wodurch der Gasraum 54 der Heatpipe 47 geöffnet wird. Die Heatpipe verliert hierdurch ihre überragende Wärmestromdichte.
11 zeigt das zentrale Funktionselement einer Hitzeschutzschicht, wie sie in dem in 8 dargestelltem Sicherheitsgehäuse verwendet wird. Die dargestellte Wärmeunterbrecherplatte 55 weist beidseitig eine Reihe von runden Kontaktflächen auf, die als elastische Membrane 56 ausgeführt sind. Als Material für die beiden äußeren Membranbleche 57 wird aufgrund ihrer hohen Elastizität und ihres gleichzeitig guten Wärmeleitwertes eine Kupferberylliumlegierung gewählt. Zwischen jeweils zwei gegenüberliegenden Membranen 56 sind im Inneren der Wärmeunterbrecherplatte talerförmige Schmelzpellets 59 aus einer niedrigschmelzenden Metalllegierung eingespannt, welche die elastischen Membranen 56 unter Raumtemperaturbedingungen nach außen ausstülpen, wodurch die Kontaktflächen hervorstehen. Die Wärmeunterbrecherplatte 55 liegt mit den hervorstehenden Kontaktflächen auf beiden Seiten idealerweise an gut wärmeleitenden Flächen an, wobei die eine Seite die Wärmequelle und die andere Seite die Wärmesenke bildet. Die Wärme kann die Wärmeunterbrecherplatte 55 aufgrund der insgesamt großen Anlagefläche und des guten Wärmeleitwertes der Membranbleche 57 und der Schmelzpellets 59 leicht durchdringen. Steigt die Temperatur der Wärmequelle über die Schmelztemperatur der niedrigschmelzenden Metalllegierung verflüssigen sich die Schmelzpellets 59. Die flüssige Metalllegierung weicht zur Seite aus und die Kontaktflächen ziehen sich von den Anlageflächen zurück, wodurch der Wärmetransport durch die Wärmeunterbrecherplatte 55 stark behindert wird.
12 zeigt eine explodierte Darstellung einer Wärmeunterbrecherplatte 55. Die Membranbleche 57 sind beidseitig auf ein Kupferdistanzblech aufgesetzt. Dieses Kupferdistanzblech 60 besitzt dort, wo die Membranbleche 57 elastische Membranen aufweisen Durchbrüche, welche die Schmelzpellets 59 aufnehmen. Diese Durchbrüche sind im Durchmesser deutlich größer als die Schmelzpellets 59, um für die Schmelze ein Ausweichvolumen bereitzustellen, so dass sich die Ausstülpung der Membranen 56 im Falle des Aufschmelzens zurückbilden kann. In den so gebildeten Ausweichräumen herrscht ein Vakuum. Das Vakuum unterstützt dabei die Zurückbildung der Ausstülpung der Membranen 56. Die Wärmeunterbrecherplatte 55 ist eingefasst von Distanzrahmen 58 aus einem wärmeisolierenden Material, welche sicherstellen sollen, dass die Wärmeunterbrecherplatte 55 im erhitzten Zustand ihren Abstand zu den Anlageflächen der Wärmequelle und der Wärmesenke bewahrt.
13 zeigt einen Ausschnitt aus der Sicherungskammer des in 8 dargestellten Sicherheitsgehäuses unter Raumtemperaturbedingungen. Die von den zu schützenden Geräten 2, 3 abgegebene Wärme wird durch die Kupferleitplatte 41 geleitet, die mittels einer einfachen Heatpipe 42 thermisch in guten Kontakt mit einem Latentwärmespeichermaterial 6 in Verbindung gebracht ist, welches sich in einem Tank 44 unterhalb der zu schützenden Geräte 2, 3 befindet (hier nicht dargestellt). Daran schließt sich eine Hitzeschutzschicht 45 an, deren Wärmetransportfähigkeit sich unter dem Einfluss von äußerlich einwirkenden Temperaturen, welche die zu schützenden Geräte 2, 3 schädigen würden, automatisch stark vermindert. Diese Hitzeschutzschicht besteht aus zwei zu einem Sandwich verbundenen Wärmeunterbrecherplatten 55, wie in den 11 und 12 beschrieben, und einer zwischenliegenden Reflektionsfolie 63. Im Detailschnitt ist das talerförmige Schmelzpellet 59 gezeigt, welche die elastischen Membranen 56 der Membranbleche 57 an den Außenflächen der Hitzeschutzschicht 55 gegen die Anlageflächen der Wärmespreizplatte 46 bzw. der Kupferleitplatte 41 presst, und so für einen guten thermischen Kontakt sorgt. Die von den zu schützenden Geräten 2, 3 erzeugte Wärme wird weitgehend ungehindert durch die Hitzeschutzschicht 45 hindurch an die dahinter liegende Wärmespreizplatte 46 abgegeben. Diese hat die Aufgabe die von der Hitzeschutzschicht 45 abgegebene Wärme zu bündeln und an die nach außen führende Heatpipe 47 zu übertragen. Die Heatpipe 47 steckt in einer Bohrung der Wärmespreizplatte 46, wobei die Bohrung einen deutlich größeren Durchmesser als die Heatpipe 47 besitzt. Der hierdurch gebildete Zwischenraum wird von einer niedrigschmelzenden Metalllegierung 10 ausgefüllt, über welche die Wärme der Wärmespreizplatte an die Heatpipe übertragen wird.
14 zeigt den selben Ausschnitt aus der Sicherungskammer des in 8 dargestellten Sicherheitsgehäuses unter den Temperaturbedingungen eines Brandes. Die von außen über die Heatpipe 47 eingeleitete Hitze hat die niedrigschmelzende Metalllegierung 10 aufgeschmolzen. Diese ist in die Auffangkammer 49 abgeflossen, wodurch die Wärmebrücke zwischen Heatpipe 47 und Wärmespreizplatte 46 zerstört wird. Ein Wärmeübergang zwischen Heatpipe 47 und Wärmespreizplatte 46 kann somit nur noch durch Konvektion und Wärmestrahlung erfolgen und reduziert sich dadurch erheblich. Wird die Wärmespreizplatte dennoch auf eine Temperatur erwärmt, die über der Schmelztemperatur der Schmelzpellets 59 in den Wärmeunterbrecherplatten 55 liegt, schmelzen diese auf. Die Schmelze zieht sich, vom Vakuum unterstützt, in die Ausweichräume der Wärmeunterbrecherplatte 55 zurück. Hierdurch verlieren die Membranen 56 ihren Kontakt zur Wärmespreizplatte 46 und zur Kupferleitplatte 41. Die Wärmestrahlung reflektierende Reflektionsfolie 63 behindert die Wärmebertragung zusätzlich. Wärmeenergie die alle bisher beschriebenen Barrieren überwindet, wird nun durch die in der Kupferleitplatte 41 eingebettete Heatpipe 42 in den Latentwärmespeicher eingeleitet und von diesem bis zur Grenze seiner Kapazität absorbiert, ohne dass die zu schützenden Geräte einer für sie schädigenden Temperatur ausgesetzt werden.
15 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsgehäuses, welches dem in 8 gezeigten Sicherheitsgehäuse im Hinblick auf den inneren Aufbau gleicht. Jedoch wird die von den zu schützenden Objekten 2, 3 erzeugte Wärme nicht über die Heatpipe 47 durch die Gehäusewand 22 nach außen abgeführt. Stattdessen wird die nach außen weisende Oberfläche der Gehäusewand 22 selbst, oder ein auf diese direkt aufgesetzter Kühlkörper (nicht dargestellt) zur Abfuhr der im Inneren entstehenden Wärme an die umgebende Luft genutzt.
Die Wärmeverbindung zwischen dem Inneren der Kammer 7 und den Gehäusewänden 22 wird wiederum durch eine Heatpipe 47 mit einer Schmelzsicherung gebildet, welche ihre überragenden wärmeleitenden Eigenschaften bei Überschreitung einer kritischen Temperatur verliert. Auf der Innenseite der Gehäusewand 22 befindet sich eine mehrere Millimeter dicke Kupferschicht 21 welche die Aufgabe hat die abzuführende Wärme auf die Gehäusewand 22 möglichst gleichmäßig zu verteilen. Die Heatpipe 47 steht dabei in engem thermischen Kontakt mit dieser Kupferschicht.

1: Sicherheitsgehäuse
2: Festplatten
3: Kontrolleinheit
4: Kammerwand
5: Innere Schale der Kammerwand
6: Latentwärmespeichermaterial
7: Kammer
8: Äußere Schale der Kammerwand
9: Wassertank
10: Niedrigschmelzende Metalllegierung
11: Innere Tankwand
12: Äußere Tankwand
13: Hartmetallcompound
14: Kapillarspeicher
15: Wärmeisolierendes Material
16: Dampfauslass
17: Sintermetallkern
18: Abdeckung
19: Dampfableitung
20: Hartmetallpfropfen
21: Kupferschicht
22: Gehäusewand
23: Kühlkörper
24: Isolierplatte
25: Wärmestrahlung reflektierenden Schicht
26: Lufteintrittsöffnung
27: Luftaustrittsöffnung
28: Quellkörper
29: Kabelkanal
30: Untere Lamellenplatte
31: Lamellen der unteren Lamellenplatte
32: Obere Lamellenplatte
33: Lamellen der oberen Lamellenplatte
34: Rolle
35: Bimetallblech
36: Feder
37: Topfbuchse
38: Schmelzmaterial
39: Stift
40: Verschlussschraube
41: Kupferleitplatte
42: Heatpipe
43: Verteilerfinnen
44: Tank für Latentwärmespeichermaterial
45: Hitzeschutzschicht
46: Wärmespreizplatte
47: Heatpipe mit Schmelzsicherung
48: Hitzedämmende Wand
49: Auffangkammer
50: Bohrung
51: trichterförmige Öffnung
52: Kühllamellen
53: Lüfter
54: Gasraum
55: Wärmeunterbrecherplatte
56: elastische Membran mit Kontaktfläche
57: Membranblech
58: Distanzrahmen
59: Schmelzpellets
60: Kupferdistanzblech
61: Isolationskörper
62: Geschmolzene Schmelzpellets
63: Reflektionsfolie

Claims

Sicherheitsgehäuse (1) zum Schutz wärmeabgebender Objekte (2, 3) vor Überhitzung durch eine von außen auf das Sicherheitsgehäuse (1) einwirkende Wärmequelle mit einer im Inneren des Sicherheitsgehäuses befindlichen Kammer (7) zur Aufnahme zu schützender Objekte (2, 3) und einer Tür oder einem Deckel, die der Einbringung der zu schützenden Objekte (2, 3) in die Kammer (7) dient und mit der das Sicherheitsgehäuse (1) verschlossen werden kann und Wandungen, die Wärmedämmungen (15, 48) aufweisen und die bei äußerer Hitzeeinwirkung wärmedämmende Eigenschaften besitzen, sowie einer Einrichtung zur Abfuhr der von den zu schützenden Objekten abgegebenen Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung zur Wärmeabfuhr mindestens – ein erstes Bauelement (5, 46) aufweist, welches den überwiegenden Teil der in der Kammer entstehenden Wärme auffängt, sowie – ein an der Außenseite des Sicherheitsgehäuses befindliches oder die Außenseite des Sicherheitsgehäuses bildendes, als Kühlkörper fungierendes zweites Bauelement (23, 52), welches von der das Sicherheitsgehäuse umgebenden Raumluft umströmt wird, und – eine dem Wärmetransport dienende, die Wärmedämmungen durchdringende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauelement aufweist, dessen Wärmetransportvermögen unabhängig von der Zufuhr zusätzlicher Energie ist und entweder auf der Wärmeleitfähigkeit der Stoffe basiert aus denen diese Verbindung besteht oder sich auf der Zirkulation eines Mediums stützt und diese Zirkulation allein durch die Temperaturdifferenz zwischen erstem und zweitem Bauelement in Gang gehalten wird, und – diese Verbindung in einem ersten Zustand ein Wärmetransportvermögen aufweist, welches um ein Vielfaches über dem Wärmetransportvermögen der Wärmedämmungen (15, 48) liegt und welche die Abfuhr der gesamten vom ersten Bauelement (5, 46) aufgefangenen Wärmeenergie an das zweite Bauelement (23, 52) gestattet und welche dann, wenn eine außerhalb des Sicherheitsgehäuses herrschende Umgebungstemperatur eine definierte Grenztemperatur überschreitet, selbsttätig sprunghaft den überwiegenden Teil ihres Wärmetransportvermögens einbüßt, so dass die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauelement nach Überschreiten der Grenztemperatur einen zweiten Zustand annimmt, in dem ihr Wärmetransportvermögen kleiner ist, als im ersten Zustand.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese dem Wärmetransport dienende Verbindung zwei zueinander beabstandeten Flächen aufweist und der zwischen diesen Flächen befindliche Zwischenraum mit einem gut wärmeleitenden festen Material (10) aufgefüllt ist, welches bei Überschreitung einer definierten Grenztemperatur schmilzt und, flüssig geworden, derart abfließt, dass es die beiden zueinander beabstandeten Flächen nicht mehr wärmeleitend miteinander verbindet.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wärmeleitenden Material um eine niedrigschmelzende Metalllegierung (10) handelt, deren überwiegender Legierungsbestandteil Bismut, Gallium oder Indium ist.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wärmetransport dienende Verbindung zwei aneinander anliegende Flächen aufweist, welche sich bei Überschreitung einer definierten Grenztemperatur automatisch zueinander beabstanden, wodurch der unmittelbare Wärmeübergang zwischen diesen beiden Flächen unterbunden wird.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung die zur Beabstandung der beiden Flächen führt aus der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zweier Materialien resultiert.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung die zur Beabstandung der beiden Flächen führt, aus einem temperaturinduzierten Quellvorgang eines Materials resultiert.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung die zur Beabstandung der beiden Flächen führt aus der Volumenänderung bei einem temperaturbedingten Phasenwechsel eines Materials resultiert.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung die zur Beabstandung der beiden Flächen führt aus der Kraftwirkung einer Vorspannung resultiert, die jedoch erst nach einer temperaturinduzierten Entsperrung, z. B. durch ein Schmelzelement oder ein Bimetall wirksam wird.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wärmetransport dienende Verbindung eine Heatpipe aufweist, die so ausgebildet ist, dass die Heatpipe bei Überschreitung einer Grenztemperatur einen großen Teil ihres Wärmetransportvermögens einbüßt.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heatpipe im normalen Betriebszustand ein Unterdruck herrscht und die Heatpipe Mittel aufweist, die bewir ken, dass sich der Unterdruck bei Überschreitung einer Grenztemperatur vermindert so dass der Druck im Inneren der Heatpipe ansteigt.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe einen bei Überscheitung der Grenztemperatur schmelzenden Pfropfen aufweist, der im normalen Betriebszustand der Heatpipe einen Innenraum der Heatpipe gegenüber der Umgebung abdichtet, so dass der Unterdruck in dem Innenraum erhalten bleibt.
Sicherheitsgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu schützenden wärmeabgebenden Objekte in engen thermischen Kontakt mit einem Latentwärmespeichermaterial (6) gebracht ist, derart, dass eine durch die Wandungen des Sicherheitsgehäuses (1) auf die zu schützenden Objekte einwirkende Wärme von diesem Latentwärmespeichermaterial (6) bis zum Überschreiten seiner Phasenwechseltemperatur absorbiert wird, ohne dass sich dabei die Temperatur der zu schützenden Objekte über einen Wert erhöht, der zu einer unmittelbaren Schädigung der zu schützenden Objekte führen würde, also die Phasenwechseltemperatur des Latentwärmespeichermaterials (6) so gewählt ist, dass sie unterhalb dieser Temperatur liegt.
Sicherheitsgehäuse (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wärmequelle und Wärmesenke mehrere Latentwärmespeichervolumen thermisch in Reihe geschaltet sind und die aus Sicht der zu schützenden Objekte weiter außen liegenden Latentwärmespeichervolumen aufsteigend eine jeweils höhere Phasenwechseltemperatur aufweisen.