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GEBIET DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Lüftereinrichtung
eines elektronischen oder sonstigen Moduls. Die Lüftereinrichtung ist
dazu eingerichtet, Bauelemente des Moduls zu kühlen und feste in dem Modul
enthaltene Partikel auszutragen. Um dies zu vollbringen, enthält die Lüftereinrichtung
eine Luftstrom-Umkehreinrichtung. Die Luftstromumkehrung wird immer
wiederkehrend vorgenommen. Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene
Gebiete angewendet werden. Sie kann in Systemen, in Sets, in Apparaten,
Maschinen, Ausrüstungen
und Installationen implementiert werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gegenwärtig werden
verschiedene Systeme mit Ventilationseinrichtungen versehen. Die
Ventilationseinrichtung führt
einen Fluidstrom in das System ein, um elektronische oder elektrische
Komponenten des Systems zu kühlen.
Diese Kühlung
verhindert Fehlfunktionen, die durch Übertemperaturen dieser Komponenten
verursacht werden könnten.
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Diese
Art von Ventilationseinrichtungen können mit Vorteil, jedoch nicht
ausschließlich,
an einer zentralen Verarbeitungseinheit eines Computers oder in
einem Elektronikmodul angeordnet werden.
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Die
Lüftereinrichtung
weist einen Elektromotor auf. Der Motor wandelt elektrische Energie
in mechanische Energie. Die Lüftereinrichtung
hat ein Lüfterrad,
das durch eine Welle mit Schaufeln gebildet wird, die über eine
Nabe mit der Welle verbunden sind. Der Motor bewirkt die Drehung
des Lüfterrads, indem
er es mit mechanischer Energie versorgt. Diese Drehung des Lüfterrads
versetzt die Schaufeln in Bewegung und bewirkt die Zuleitung von
Luft aus der Umgebung der zentralen Verarbeitungseinheit oder des
Elektronikmoduls in die zentrale Verarbeitungseinheit oder das Elektronikmodul,
um die elektronischen und elektrischen Komponenten zu kühlen.
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Jedoch
haben diese Lüftereinrichtungen Nachteile.
Tatsächlich
enthält
die von den Schaufeln eingesaugte oder eingezogene Luft feste Partikel, wie
beispielsweise Staub. Mit der Zeit sammeln sich die festen Partikel
an den elektrischen und elektronischen Komponenten, an den Schaufeln
der Lüftereinrichtung
und in jedem Winkel und jeder Ecke der zentralen Verarbeitungseinheit
oder des Elektronikmoduls an. Dies verursacht einen Effizienzverlust
der Lüftereinrichtung,
die die Komponenten der zentralen Verarbeitungseinheit oder des
Elektronikmoduls nicht mehr wirksam kühlt. Die Komponenten der zentralen
Verarbeitungseinheit oder des elektronischen Moduls werden dann
fortwährend
einer höheren Temperatur
ausgesetzt. Diese mit der Ansammlung von festen Partikeln auf den
Komponenten fortschreitende Temperaturzunahme verursacht die Zerstörung dieser
Komponenten mit der Folge einer Fehlfunktion der zentralen Verarbeitungseinheit
oder des Elektronikmoduls.
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Die übermäßige Temperatur
der Komponenten geht auch auf die Schicht fester Partikel zurück, die
als Wärmeisolator
wirkt und die Kühlung
der Komponenten behindert. Diese Schicht fester Partikel kann außerdem auf
einem elektrischen Leiter abgelagert werden und Kurzschlüsse verursachen.
Die Ansammlung fester Partikel verursacht die Störung des Betriebs der zentralen
Verarbeitungseinheit oder des Elektronikmoduls, der somit gegen
Staub, Hitze, Kälte
und sonstige Probleme der elektrischen Stromversorgung empfindlich
wird. Die zentrale Verarbeitungseinheit oder das Elektronikmodul
erweisen sich somit als empfindlich und weniger verlässlich.
In Folge dessen können
Fehlfunktionen zur Unzeit auftreten, was eine chaotische Funktion
zur Folge haben kann.
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Außerdem können Fehlfunktionen
der Lüftereinrichtung
in Folge der Ansammlung von festen Partikeln an dem Lüfterrad,
den Schaufeln oder dem Motor auftreten. Tatsächlich stören die festen Partikel die
Kontakte des Motors und vermischen sich mit dem Schmiermittel, das
durch die Rotation frei werden kann, was die wirksame Drehung des
Lüfterrads behindern
kann. Bei gegenwärtig
vorhandenen Lüftereinrichtungen
werden solche Fehler nicht erfasst.
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Wenn
die Lüftereinrichtung
die Bauelementkühlfunktion
nicht länger
korrekt ausführt,
besteht ein großes
Risiko, dass die Bauelemente oder Komponenten der zentralen Verarbeitungseinheit
oder des Elektronikmoduls überhitzt
werden oder sogar durchbrennen. Es ist deshalb wichtig, zunächst die
Sauberkeit der Lüftereinrichtung
zu steuern, weil eine übermäßige Ansammlung
fester Partikel den Luftstrom reduziert und des Weiteren ist die
effiziente Wirkung der Schaufeln des Lüfterrads zu kontrollieren.
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Um
diese Ansammlung fester Partikel zu reduzieren, werden allgemein
vor den Lüfterschaufeln Schutzsiebe
oder Luftfilter angeordnet. Ein Schutzsieb dient dazu, die von den Schaufeln
eingesogene Luft zu reinigen, um feste Partikel daran zu hindern, sich
an den Bauelementen oder der Lüftereinrichtung abzusetzen.
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Jedoch
beseitigt das Schutzsieb die Ansammlung fester Partikel nicht sondern
verlangsamt lediglich die zur Ansammlung dieser festen Partikel erforderliche
Zeit. Somit muss das Schutzsieb nach jeder Nutzungsperiode regelmäßig gesäubert werden,
um eine konstante Kühlung
der Komponenten sicher zu stellen. Eine regelmäßige Wartung des Siebs ist
nötig,
um die Ansammlung von Staub, insbesondere an der Lüftereinrichtung
zu verhindern, die in die zentrale Verarbeitungseinheit oder das Elektronikmodul
integriert ist. Wie das Sieb müssen alle
Komponenten der Verarbeitungseinheit oder des Elektronikmoduls regelmäßig gereinigt
werden.
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Um
diese Reinigung auszuführen,
werden die zentrale Verarbeitungseinheit oder das Elektronikmodul
abgeschaltet und von dem Netz getrennt. Die zentrale Verarbeitungseinheit
des Elektronikmoduls muss demontiert werden, um Zugang zu allen Komponenten
zu erhalten und die Lüftereinrichtung muss
abgeschraubt werden, bevor die Reinigung durchgeführt wird.
Wegen ihrer speziellen Eigenschaften erfordert die Reinigung der
zentralen Verarbeitungseinheit oder eines Elektronikmoduls einen wirklichen
Spezialisten. Die zentrale Verarbeitungseinheit oder das Elektronikmodul
werden somit für eine
relativ lange Wartungszeit abgeschaltet, was die Produktivität mindert.
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Folglich
ermöglichen
es die vorhandenen Lüftungstechniken
nicht, die Anzahl der Wartungsmaßnahmen an der zentralen Verarbeitungseinheit oder
des Elektronikmoduls oder die An sammlung fester Partikel in der
zentralen Verarbeitungseinheit oder dem Elektronikmodul zu reduzieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist auf die Überwindung
der Nachteile des hier beschriebenen Stands der Technik gerichtet.
Zu diesem Zweck schlägt
die Erfindung vor, die Belüftungstechnologien
existierender Lüftereinrichtungen
mit dem Ziel der Minimierung der Staubansammlung und der Anzahl
von Wartungsmaßnahmen
zu modifizieren.
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Die
Erfindung schlägt
einen neuen Ansatz für Lüftereinrichtungen
vor, der vorteilhafterweise Lüftungstechniken
zur zyklischen Kühlung
von Komponenten der zentralen Verarbeitungseinheit mit einem Luftstrom
nutzt, während
gleichzeitig die Staubansammlung minimiert wird. Um dies zu vollbringen, nutzt
die Erfindung einen Inverter, der zwischen einer elektrischen Stromversorgungseinheit
der zentralen Verarbeitungseinheit und einem Motor der Lüftereinrichtung
angeordnet ist. Dieser Inverter modifiziert wiederkehrend die Drehrichtung
des Lüfterrads,
um einen Luftstrom einzusaugen, um die Komponente zu kühlen, und
um den Luftstrom zum Ausblasen des Staubs oder sonstiger Festkörper auszustoßen, der in
der zentralen Verarbeitungseinheit und der Lüftereinrichtung abgelagert
ist.
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Spezieller
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lüftereinrichtung zu schaffen,
die ein Elektronikmodul belüftet
und durch eine Stromversorgungseinheit des Moduls mit elektrischer
Energie versorgt wird,
wobei die Lüftereinrichtung einen Motor,
ein mit dem Motor verbundenes Lüfterrad,
wobei das Lüfterrad durch
eine Welle und wenigstens eine an einer Nabe der Welle befestigte
Schaufel aufweist, und ein Schutzsieb aufweist, das einen Antistaubfilter
enthält,
wobei
die Einrichtung aufweist:
- – einen Wahlschalter, der zwischen
die Leistungsversorgungseinheit und einen Motor der Lüftereinrichtung
geschaltet ist, wobei jeder Zustand des Wahlschalters einer Drehrichtung
des Motors entspricht,
- – wobei
das Schalten des Wahlschalters durch eine Steuereinheit angewiesen
wird.
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Bei
nicht beschränkenden
Ausführungsformen
weist die erfindungsgemäße Lüftereinrichtung die
folgenden zusätzlichen
Merkmale auf:
- – die Schaltersteuerschaltung
ist eine bistabile Schaltung.
- – die
Schaltersteuerschaltung ist ein Pulsgenerator.
- – die
Schaltersteuerschaltung ist ein Mikrocontroller.
- – die
Schaltersteuerschaltung schaltet den Wahlschalter gemäß einer
vordefinierten Schaltzyklusdauer.
- – die
Dauer des High-Zyklus des Wahlschalters entspricht einer Rückwärtsdrehung
des Motors und ist größer als
die Dauer des Low-Zyklus des Wahlschalters, der einer Vorwärtsdrehung
des Motors entspricht.
- – sobald
die Stromversorgungseinheit eingeschaltet ist, schaltet die Schaltersteuerschaltung als
erstes für
eine vorbestimmte Zeitspanne in den Low-Zustand bevor die Dauer
des Schaltzyklus anhand eines Taktsignals kalibriert wird.
- – die
Steuerschaltung verfügt über Befehle,
die in der Lage sind, die Stromversorgungsschaltung kurz zu schließen, wenn
in dem Modul Anomalien erfasst werden.
- – die
Einrichtung enthält
einen Monitor, auf dem der Typ der erfassten Anomalien angezeigt
werden kann.
- – die
Einrichtung verfügt über eine
Schallalarmierung oder eine visuelle Alarmierung, die aktiviert werden,
wenn eine Minderung der Effizienz der Lüftereinrichtung erfasst wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird klarer aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Figuren
ersichtlich. Diese Figuren geben ein Beispiel, wobei sie in keiner
Weise den Umfang der Erfindung beschränken. In diesen Figuren sind:
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1 eine
schematische Ansicht eines Elektronikmoduls mit einer Lüftereinrichtung,
die gemäß der Erfindung
durch Lufteinsaugung arbeitet,
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2 eine
schematische Ansicht eines Elektronikmoduls mit einer Lüftereinrichtung,
die gemäß der Erfindung
durch Luftausstoß arbeitet,
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3 eine
Veranschaulichung der Schritte des Betriebs des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls
als Graph.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Elektronikmoduls 1 mit
wenigstens einer erfindungsgemäßen Lüfterein
richtung 2. Dieses Elektronikmodul 1 kann eine
zentrale Verarbeitungseinheit oder jedes andere System sein, das
eine Lüftereinrichtung zur
Kühlung
von Komponenten nutzen muss.
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Dieses
Modul 1 weist eine Stromversorgungseinheit 3 auf.
Diese Stromversorgungseinheit 3 liefert eine Gleichspannung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Stromversorgungseinheit 3 eine Batterie oder eine
gleich gerichtete Netzspannung. Sie beliefert die Lüftereinrichtung 2 mit
elektrischer Leistung.
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Das
Modul 1 weist einen Wahlschalter 4 auf. Dieser
Wahlschalter 4 ist zwischen der Stromversorgungseinheit 3 und
der Lüftereinrichtung 2 angeordnet.
Der Wahlschalter 4 ist ein Schalter mit einem zusätzlichen
Zustand. Jedem Zustand des Wahlschalters 4 ist eine Drehrichtung
zugeordnet, d.h. eine Rückwärtsdrehung 5a oder
eine Vorwärtsdrehung 5b,
nämlich
die Uhrzeigerrichtung der Lüftereinrichtung 2.
Die Lüftereinrichtung 2 weist
einen Motor 6 auf. Der Wahlschalter 4 ist mit
dem Ende 7 des Motors 6 verbunden. Wenn der Wahlschalter 4 in
diese Position 6 gebracht wird, sorgt die von dem Motor 6 der Lüftereinrichtung
empfangene elektrische Energie zur Umkehrung der Drehrichtung des
Motors 6. Der Motor 6 ist dazu eingerichtet, die
von der Stromversorgungseinheit 3 empfangene elektrische
Energie in mechanische Energie umzusetzen.
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Sobald
die Stromversorgungseinheit 3 eingeschaltet ist, dreht
der Motor 6 mit einer Drehrichtung, die durch den Zustand
des Wahlschalters 4 festgelegt ist. Wenn die Stromversorgungseinheit 3 abgeschaltet
ist, steht der Motor 6 in der Position, die er zum Zeitpunkt
der Stromunterbrechung eingenommen hat.
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Die
Lüftereinrichtung 2 weist
ein Lüfterrad 8 auf.
Das Lüfterrad 8 weist
eine Welle 8a auf, die mit wenigstens einer Schaufel 9a versehen
ist. In dem Beispiel nach 1 ist die
Welle 8 mit vier Schaufeln versehen, die um eine Achse
A der Welle 8a äquidistant
beabstandet angeordnet sind. Die Schaufeln 9a, 9b, 9c und 9d sind
mit einer Nabe 10 der Welle 8a verbunden. Der
zwischen zwei benachbarten Schaufeln eingeschlossene Winkel ist
die Schaufelteilung P. Die Schaufelteilung P kann erhöht oder
reduziert werden, um eine größere oder
kleinere Umwälzung der
Luft zu erhalten, um den Kühleffekt
des Moduls oder das Ausblasen von Staub zu verändern.
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Das
Lüfterrad 8 ist
an der Vorderseite 11 des Motors 6 angeordnet.
Der Motor 6 versorgt das Lüfterrad 8 mit mechanischer
Energie und bewirkt die Drehung des Lüfterrads um die Achse A des
Lüfterrads 8.
Die Drehrichtung des Lüfterrads 8 ist
die gleiche wie die des Motors 6.
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Die
Drehung des Lüfterrads 8 veranlasst
die Schaufeln 9a, 9b, 9c und 9d,
Luft einzusaugen und sie zum hinteren Teil des Moduls 1 hin
auszustoßen.
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Die
Lüftereinrichtung
kann ein Schutzsieb 12 aufweisen. Dieses Schutzsieb kann
aus einem steifen Kunststoffmaterial oder einem Metall bestehen. Das
Schutzsieb enthält
einen Antistaubfilter 13. Dieser Antistaubfilter 13 besteht
aus einem Material, dessen Oberfläche kalibrierte Löcher aufweist,
die z.B. durch Drahtsieb-Webverfahren hergestellt worden sind.
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Dieser
Antistaubfilter 13 gestattet die Zurückhaltung fester Partikel 14 wie
beispielsweise Staub beim Durchgang von Luft. Das Beispiel nach 1 zeigt
die normale Betriebsart einer Lüftereinrichtung
nach dem Stand der Technik. Die Lüftereinrichtung verhält sich
in diesem Fall wie eine Kühleinrichtung,
die dazu eingerichtet ist, Wärme
(Kalorien) abzuführen,
die von elektrischen oder elektronischen Komponenten des Moduls 1 umgesetzt
worden ist.
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Wenn
Luft eingesaugt und in das Modul hinein geblasen wird, wird ebenfalls
Staub in das Modul 1 getragen, was das Problem der Ansammlung
von Festkörpern
verursacht, wie es bei Lüftereinrichtungen
nach dem Stand der Technik der Fall ist.
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Die
Steuerlogikeinheit 16 steuert den Wahlschalter 4.
Die Steuerlogikeinheit 16 ist die Steuerschaltung des Wahlschalters 4.
Die Steuerlogikeinheit 16 sendet über einen externen Bus 17 ein
Schaltsignal an den Wahlschalter 4. Dieses Umkehrsignal gestattet
es dem Wahlschalter 4, den Drehsinn des Lüfterrads 8 umzukehren
oder zu behalten.
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Bei
einer Variante kann der Wahlschalter 4 durch eine bistabile
Schaltung, einen Signalgenerator oder jede andere geeignete elektronische
Schaltung gesteuert werden.
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Die
Steuerlogikeinheit 16 wird häufig als integrierte Schaltung
ausgebildet. In einem Beispiel weist die Steuerlogikbefehlsschaltung 16 einen
Mikroprozessor 18, einen Programmspeicher 19,
einen Taktgeber oder eine Uhr 20, einen Monitor M und ein Eingabe/Ausgabe-Interface 21 auf.
Der Mikroprozessor 18, der Programmspeicher 19,
die Uhr 20, der Monitor M und das Eingabe/Ausgabe-Interface 21 sind
durch einen internen Bus 22 miteinander verbunden.
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In
der Praxis wird, wenn gesagt wird, dass eine Einrichtung eine Aktion
ausführt,
diese Aktion durch einen Mikroprozessor der Einrichtung ausgeführt, der
durch Befehlscodes gesteuert wird, die in einem Programmspeicher
der Einrichtung aufgezeichnet sind. Die Steuerlogikeinheit 10 ist
eine solche Einrichtung.
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Der
Programmspeicher 19 ist in verschiedene Zonen unterteilt,
wobei jede Zone Befehlscodes zur Ausführung einer Funktion der Einrichtung
entspricht. Der Speicher 19 hat eine Zone 23 mit
Befehlscodes zur Ermittlung eines bevorzugten Drehsinns des Motors 6.
Der Speicher 19 hat eine Zone 24 mit Befehlscodes
zum Starten des Betriebs der Lüftereinrichtung
sobald die Leistungsversorgungseinheit 3 eingeschaltet
ist.
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Der
Speicher 19 hat eine Zone 25 mit Befehlscodes
zur Festlegung einer Periodendauer für jeden Zustand des Wahlschalters 4.
Der Speicher 19 hat eine Zone 26 mit Befehlscodes
zum zyklischen Umschalten des Wahlschalters 4 als Funktion
der Dauer jedes Zustands des Wahlschalters 4 in Bezug auf
das Taktsignal 20.
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Der
Speicher 19 hat eine Zone 27 mit Befehlscodes
zur Erfassung eines Fehlers in der Stromversorgungseinheit 3 und/oder
der Lüftereinrichtung 2 und/oder
dem Wahlschalter 4. Der Speicher 19 hat eine Zone 28 mit
Befehlscodes zum Kurzschließen der
Stromversorgungseinheit 3 bei Erfassung eines Fehlers durch
die Befehlscodes der Zone 27. Der Speicher 19 hat
eine Zone 29 mit Befehlscodes zur Anzeige des Typs des
Fehlers, der von den Befehlscodes der Zone 27 erfasst worden
ist, auf dem Monitor M. Der Speicher 19 hat eine Zone C
mit Befehlscodes zur Berechnung einer effektiven Effizienz der Lüftereinrichtung.
Diese Berechnung wird bei einem Beispiel als eine Funktion der Variation
der Temperaturen der elektrischen oder elektronischen Komponenten
des Moduls 1 durchgeführt.
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Die
Veränderung
des Zustands des Wahlschalters 4 führt zu einer Veränderung
der Drehrichtung 5a oder 5b des Motors 6,
wodurch ein Ausstoßen
oder Einsaugen des Luftstroms erfolgt. Das Beispiel nach 1 veranschaulicht
eine Einsaugung eines Luftstroms. In diesem Fall befindet sich der Wahlschalter 4 in
dem High-Zustand und die Drehrichtung des Lüfterrads ist gegen den Uhrzeigersinn 5a.
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Das
Modul 1 weist einen Komparator C1 mit zwei Eingängen E1,
E2 und einem Ausgang S auf. Der Ausgang S ist mit einem akustischen
oder visuellen Alarm verbunden. Durch einen externen Kommunikationsbus 17 empfängt der
Eingang das Ergebnis der von der Steuerlogikeinheit 16 ausgeführten Berechnung
der Lüftereffizienz.
Der Eingang E2 empfängt
eine vordefinierte Effizienz der Lüftereinrichtung 2.
Diese vordefinierte Effizienz der Lüftereinrichtung 2 wird
durch Berechnung oder Simulation erhalten.
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Der
Komparator C1 führt
eine Echtzeitsimulation der beiden Lüftereffizienzen durch, die
durch die beiden Eingangs signale E1 und E2 definiert werden. Sobald
die von der Steuerlogikeinheit 16 berechnete Effizienz
unter die vordefinierte Effizienz fällt, wird der Alarm ausgesandt.
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Die
Aktivierung des Alarms informiert den Bediener über den Zustand der Lüftereinrichtung 2 ohne
es auf irgendeine Weise erforderlich zu machen, seine Demontage
vorzunehmen, um diesen Zustand zu verifizieren.
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2 ist
eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Lüftereinrichtung. In dem Beispiel nach 2 wird
der Luftstrom aus dem Modul 1 ausgestoßen. In diesem Fall befindet
sich der Wahlschalter 4 in dem Low-Zustand. Die Drehrichtung 5b des
Lüfterrads
ist dann vorwärts
oder in Uhrzeigerrichtung.
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Der
High-Zustand und der Low-Zustand des Wahlschalters 4 kann
mit der Drehrichtung des Lüfterrads 8 auch
anders als hier beschrieben verknüpft sein. Eine Drehrichtung
des Motors 6 entspricht vorläufig jeweils einem Zustand
des Wahlschalters 4.
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Wenn
die Drehrichtung des Motors die Vorwärtsrichtung 5b ist,
wird ein Luftstrom von dem Inneren des Moduls nach außen ausgestoßen. Dieser Luftausstoß veranlasst
ein Austragen von Festkörperpartikeln 14,
die an dem Schutzsieb, der Lüftereinrichtung
und den Komponenten des Moduls vorhanden sind. Dieses Ausstoßen der
festen Partikel 14 vermindert deren Ansammlung in dem Modul
ansehnlich.
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Der
Wahlschalter wird durch die Steuerlogikeinheit während einer ersten vordefinierten
Zeitspanne zyklisch in den High-Zustand geschaltet. Dann wird sie
während
einer zweiten vordefinierten Periode in den Low-Zustand umgeschaltet.
Die erste und die zweite Zeitspanne bilden einen Zyklus. Bei einem
Beispiel ist es ein einstündiger
Zyklus, wobei der Wahlschalter für
45 Minuten in den High-Zustand und dann für 15 Minuten in den Low-Zustand
geschaltet wird.
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Weil
die primäre
Funktion dieses Ausführungsbeispiels
der Erfindung in der Kühlung
der Komponenten des Moduls liegt, ist die Zeitspanne, während derer
der Wahlschalter in den High-Zustand geschaltet ist, größer als
die Zeitspanne während
derer der Wahlschalter in den Low-Zustand geschaltet ist.
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Allgemein
ist eine Schaltzyklusdauer T0 für den
Wahlschalter 4 vordefiniert. Die Steuerlogikeinheit dreht
die Drehrichtung des Motors für
einen vordefinierten Bruchteil F um. Folglich wird bei der Dauer
eines Zyklusses die normale Kühlfunktion
für eine Dauer
von T0 (1-F) ausgeführt.
Der Ausstoßbetrieb wird
für eine
Dauer FT0 ausgeführt.
Der Wert F wird so eingestellt, dass er die Haupteffizienz der Lüftungseinrichtung
konstant hält,
um die elektronischen oder elektrischen Komponenten des Moduls 1 zu kühlen.
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3 veranschaulicht
Schritte des Betriebs des erfindungsgemäßen Moduls 1. Bevor
die Stromversorgungseinheit eingeschaltet wird, bereitet die Steuerlogikeinheit
einen bevorzugten Drehrichtungssinn der Schaufeln des Lüfterrads
vor. Diese Drehrichtung ist als eine Funktion der verschiedenen
Arten der Anwendung der erfindungsgemäßen Module definiert. In dem
erfindungsgemäßen Beispiel
ist die bevorzugte Richtung diejenige Richtung, bei der die Komponenten
gekühlt
werden. Somit wird der Wahlschalter in den High-Zustand überführt.
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Sobald
die Stromversorgungseinheit in Betrieb gesetzt wird, schaltet die
Steuerlogikeinheit den Wahlschalter in Schritt 30 in den
Low-Zustand um. Dieses Umschalten führt in Schritt 31 zu
einer Vorwärtsdrehung
des Motors, was das Ausstoßen
eines Luftstroms aus dem Modul verursacht. Dieser Schritt 31 dauert
vorzugsweise einige Sekunden.
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In
einer Variante ist es für
die Steuerlogikeinheit möglich,
den Schritt 30 nicht anzuwenden, um den Schalter in den
Low-Zustand zu überführen. Somit
ist dieser Schritt optional. In dem Schritt 32 legt die
Steuereinheit die Zeit für
das zyklische Signal des Wahlschalters anhand des Taktsignals fest.
Sobald dieser Kalibrierschritt 32 durchgeführt ist,
schaltet die Steuerlogikeinheit den Wahlschalter in den High-Zustand und verursacht
eine Veränderung
der Drehrichtung des Motors in dem Schritt 33. In dem Schritt 33 ist
die Lüftereinrichtung
in einem Zustand, in dem sie einen Luftstrom einsaugt oder einzieht.
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Sobald
das zweite Taktsignal eintrifft, schaltet die Steuerlogikeinheit
den Wahlschalter in den Low-Zustand. Dieses Umschalten veranlasst
einen Wechsel der Drehrichtung des Motors zur Vorwärtsrichtung 5b.
In dem Schritt 35 bewirkt diese Drehrichtung der Schaufeln
des Lüfterrads
ein Ausstoßen
von Festpartikeln aus dem Modul heraus. Mit dem nächsten Taktsignal
schaltet die Steuerlogikeinheit in diesem Schritt 36 den
Wahlschalter in den High-Zustand. Dieses Umschalten veranlasst den
Wechsel der Drehrichtung des Motors zur Rückwärtsdrehung 5a, was
ein Einsaugen des Luftstroms in dem Schritt 37 verursacht.
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Dieser
Prozess setzt sich in dieser Weise fort, bis in dem Modul durch
die Steuerlogikeinheit in dem Schritt 38 ein Fehler festgestellt
wird. Dieser Fehler kann verschiedene Ursachen haben. Er kann in
einer Verminderung der Größe des eingesaugten Luftstroms
liegen, was Information über
den Zustand der Festkörperpartikelablagerungen
liefert. Er kann mit einer Fehlfunktion oder einem Fehler einer
der Komponenten des Moduls oder einer Erhöhung der Temperatur der Komponenten
zusammenhängen.
Er kann außerdem
auf eine Fehlfunktion oder einen Fehler des Stromversorgungsblocks
oder des Moduls usw. zusammenhängen.
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In
dem Fehlerschritt 38 schließt die Steuerlogikeinheit die
Stromversorgungseinheit kurz, was die Arbeit der verschiedenen Elemente
in dem Modul beendet. Die Drehung des Motors wird gestoppt. Die Steuerlogikeinheit
schaltet den Wahlschalter in dem Schritt 39 in den High-Zustand.
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Bei
einem Beispiel kann diese Erfassung an einen Monitor übertragen
werden, um es einem Bediener zu ermöglichen, Kenntnis über die
Natur des Fehlers zu erlangen und ihm die Korrektur zu ermöglichen.
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Wenn
die Steuerlogikeinheit nicht länger
das Fehlersignal erfasst, kann die Stromversorgungseinheit in dem
Schritt 40 wieder gestartet werden. Sobald der Stromversorgungsblock
eingeschaltet ist, beginnt die Steuerlogikeinheit wieder mit den
Schritten 30 bis 37 bis zur nächsten Fehlererfassung.
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Die
erfindungsgemäße Lüftungseinrichtung reduziert
die Ansammlung fester Partikel an den Schaufeln des Lüfters, die
eine Fehlfunktion verursachen könnten.
Sie reduziert außerdem
die Kosten vorbeugender Wartung, weil die Ansammlung fester Partikel
vermindert wird. Außerdem
ermöglicht
diese Minimierung der Ansammlung fester Partikel eine fast konstante
Tem peratur der Komponenten, was größere, mittlere Betriebszeiten
zwischen Fehlerereignissen (MTBF – Mean Times Between Failures) ermöglicht.
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Diese
mittlere, zwischen Fehlerereignissen liegende Zeit ist die mittlere
Dauer, über
die ein System unter bestimmten Bedingungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Fehlfunktionen arbeitet.
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Die
Lüftereinrichtung
der Erfindung führt deshalb
zu einer verbesserten Verlässlichkeit
von Systemen, die es enthalten.
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Ein
Elektronikmodul enthält
eine Lüftereinrichtung,
die zur effizienten Kühlung
der Komponenten dieses Moduls genutzt wird während gleichzeitig die Ansammlung
fester Partikel minimiert wird. Zu diesem Zweck ist zwischen einer
elektrischen Stromversorgungseinheit des Moduls und einem Motor
der Lüftereinrichtung
ein Wahlschalter angeordnet. Dieser Wahlschalter modifiziert wiederkehrend
die Drehrichtung des Lüfters,
um einen Luftstrom zur Kühlung der
Komponenten einzusaugen und den Luftstrom zum Austreiben von festen
Partikeln auszustoßen, die
in dem Modul und an der Lüftereinrichtung
vorhanden sind.
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- 1
- Elektronikmodul
- 2
- Lüftereinrichtung
- 3
- Stromversorgung
- 4
- Wahlschalter
- 5a
- Rückwärtsdrehung
- 5b
- Vorwärtsdrehung
- 6
- Motor
- 7
- Motorrückseite
- 8
- Lüfter
- 8a
- Welle
- 9a,
9b, 9c, 9d
- Schaufeln
- 10
- Nabe
der Welle 8a
- P
- Lüfterradteilung
- 11
- Vorderseite
- 12
- Schutzschirm
- 13
- Antistaubfilter
- 14
- feste
Partikel
- 16
- Steuerlogikeinheit
- 17
- externer
Bus
- 18
- Mikroprozessor
- 19
- Programmspeicher
- 20
- Uhr/Takt
- M
- Monitor
- 21
- Eingabe/Ausgabe-Interface
- 22
- interner
Bus
- 23
bis 29
- Zonen
- C
- Zone
- C1
- Komparator
- E1,
E2
- zwei
Eingangssignale
- S
- ein
Ausgangssignal
- T0
- Zyklusdauer
- F
- Bruchteil
- T0
(1-F)
- Dauer
- FT0
- Dauer
- 30
bis 40
- Schritte