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Die
Erfindung betrifft einen Prozessor-Einschub zur Anordnung in einem
Einschubschrank gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Es
ist bekannt, in Einschubschränken,
die aufgrund eines Industriestandards auch als 19-Zoll-Schränke (19'') bezeichnet werden, Prozessor-Baugruppen
(Prozessor-Boards) und andere Baugruppen in Form von Einschüben anzuordnen. Der
Vorteil solcher Anordnungen liegt in einer modularen Bauweise und
einfachen Anpassbarkeit an die jeweiligen Erfordernisse. Die Einschübe können dabei ähnlich wie
Schubladen in Schienen in den Schrank eingeführt und darin verrastet oder
verschraubt werden.
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Unter
den bekannten Prozessor-Einschüben gibt
es sog. Bladeserver. Hierbei handelt es sich um eine Anordnung einer
Mehrzahl von Prozessor-Baugruppen, die nebeneinander quer zur Einschubrichtung
hochkant auf einem Einschub angeordnet sind. Zur Kühlung der
Prozessor-Baugruppen ist es üblich, Luft
von der Frontseite, z. B. durch eine luftdurchlässige Lochblechtür, in den
Einschubschrank hineinzuführen,
die Kühlluft über die
Prozessor-Baugruppen streichen zu lassen und auf der Rückseite
des Einschubschranks über
einen zentralen Lüfter
abzusaugen und beispielsweise einer Klimaanlage zuzuführen.
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Für Anwendungen
mit hoher Rechenleistung ist es erforderlich, möglichst viele Prozessor-Baugruppen
in einem Einschubschrank unterzubringen. Eine hohe Packungsdichte
stellt aber besondere Anforderungen an die Kühlung der Prozessor-Baugruppen.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Prozessor-Einschub
für den
Einsatz in einem Schaltschrank mit hoher Packungsdichte der Prozessoren
anzugeben, der eine effiziente Kühlung der
Prozessoren erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, bei optimierter Platzausnutzung des in
einem Einschub zur Verfügung
stehenden Raums eine hohe Packungsdichte an Prozessor-Baugruppen
bei gleichzeitiger effizienter Kühlung
zu ermöglichen.
Insbesondere wird gemäß der Erfindung
ein Kühlluft-Kanal
definiert, der eine zentrale Abfuhr oder Zufuhr von Kühlluft für den jeweiligen
Prozessor-Einschub ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird hierdurch
ein wesentlich Anteil der Kühlluft
durch den Kühlluft-Kanal
geführt.
Der erfindungsgemäße Prozessor-Einschub
weist somit eine integrierte, eigene Kühlluftführung auf.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Prozessor-Einschübe in Verbindung
mit handelsüblichen
standardisierten Einschubschränken
verwendet werden können.
Insbesondere können
die bei derartigen Einschubschränken
vorgesehenen Anordnungen zur Zufuhr oder Abfuhr der Kühlluft verwendet
werden, da die erfindungsgemäßen Prozessor-Einschübe damit
kompatibel sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Prozessor-Einschub
eine im Wesentlichen luftundurchlässige Frontplatte auf. Hierdurch
wird eine unerwünschte
Luftansaugung oder ein Luftaustritt durch die Frontseite des Prozessor-Einschubs vermieden,
so dass eine Luftführung seitlich
an der Frontplatte vorbei erzwungen werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Breite der Frontplatte
geringer als die Breite eines Einschubschranks, für den der
Prozessor-Einschub vorge sehen ist. Hierdurch ist eine frontseitige
Lüftungsöffnung nach
Einbau des Prozessor-Einschubs
in den Einschubschrank vorgesehen. Die Kühlluft kann seitlich an der
Frontplatte vorbei strömen
und zwischen der Frontplatte und der Seitenwand des Einschubschranks
in den Einschubschrank eintreten oder daraus austreten.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Prozessor-Einschub
Luftführungsmittel
auf, die eine Luftführung
im Wesentlichen quer zur Einschubrichtung des Prozessor-Einschubs bewirken.
Hierdurch wird im Zusammenhang mit dem zentralen, zwischen den Reihen
der Prozessor-Baugruppen vorgesehenen Kanal zur Luftführung eine hohe
Kühlungseffizienz
erzielt. Der Kanal zur Luftführung
bildet zusammen mit den vorerwähnten
Luftführungsmitteln
ein aufeinander abgestimmtes Luftführungskonzept für eine definierte
Luftführung,
die die zu kühlenden
Prozessor-Baugruppen
bezüglich
der Wärmeabfuhr
besonders günstig
mit Kühlluft
versorgt und ein hohes Maß an
Wärmeabfuhr
ermöglicht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Prozessor-Einschub
ein tunnelförmiges
Element auf, das den Kanal zur Luftführung umschließt. Hierdurch
wird eine weitere Verbesserung bei der Luftführung dahingehend erreicht,
dass die Luftströmungen
noch gezielter entlang des Kanals geführt werden können. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass das tunnelförmige Element als konstruktiver
Bestandteil des Prozessor-Einschubs mit diesem verbunden sein kann
und auch mit diesem handelbar ist. Daher kann durch Verwendung des tunnelförmigen Elements
die Luftführung
in dem Kanal unabhängiger
von baulichen Begebenheiten des Einschubschranks oder der Art der
Anordnung des Prozessor-Einschubs in dem Einschubschrank ausgebildet
werden. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das tunnelförmige Element
lamellenartige Lüftungsöffnungen
auf. Die lamellenartigen Lüftungsöffnungen
bewirken vorteilhaft eine Umleitung eines eintretenden Luftstroms
in eine gewünschte
Austrittsrichtung und ermöglichen
damit eine weitere Steigerung der Lüftungseffizienz.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von
Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen
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1 bis 4 vorteilhafte
Ausführungsformen
des Prozessor-Einschubs und
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5 eine
Ausführungsform
mit einem tunnelförmigen
Element und
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6 Details
von Luftführungselementen und
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7 einen
Einschubschrank mit eingesetzten Prozessor-Einschüben in Seitenansicht.
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In
den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente
verwendet. In den 1 bis 5 ist der
Prozessor-Einschub in Draufsicht dargestellt.
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Die 1 zeigt
einen Prozessor-Einschub 1, der in einen Einschubschrank
eingesetzt ist. Von dem Einschubschrank sind in der 1 senkrecht
zur Aufstellfläche
des Einschubschranks verlaufende Säulen 4, 5, 6, 7 mit
Halteelementen für
die Einschübe
dargestellt. Ferner sind die äußeren Seitenwände 2 und 3 des
Einschubschranks dargestellt. Der Prozessor-Einschub 1 weist
eine Frontseite auf, die mit einer im Wesentlichen luftundurchlässigen Frontplatte 10 abgedeckt
ist. Auf einer Rückseite
des Prozessor-Einschubs 1 ist
eine mit einer Öffnung 12 versehene
Rückwand 11 vorgesehen.
Bei der Montage des Prozessor-Einschubs 1 in dem Einschubschrank wird
der Prozessor-Einschub 1 beginnend
mit seiner Rückseite
in Einschubrichtung eingeschoben, bis die Frontseite bzw. die Frontplatte 1 in
etwa mit der Frontseite des Einschubschranks abschließt. Die Einschubrichtung
verläuft
somit von der Frontseite des Einschubschranks zu dessen Rückseite
hin.
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Der
Prozessor-Einschub 1 weist eine Mehrzahl von Prozessor-Baugruppen 7 auf,
die jeweils wenigstens einen Prozessor 8 enthalten. Die
Prozessor-Baugruppen 7 sind in wenigstens zwei sich in Einschubrichtung
erstreckenden Reihen hintereinander auf dem Prozessor-Einschub 1 angeordnet.
Diese Anordnung erlaubt eine vergleichsweise hohe Packungsdichte
an Prozessoren. Zwischen den Reihen der Prozessor-Baugruppen 7 verbleibt
ein Freiraum, der einen Kanal 9 zur Führung von Kühlluft bildet.
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Etwa
im Bereich der Rückseite
des Prozessor-Einschubs 1 sind Wände 22 vorgesehen,
die den Einschubschrank im rückwärtigen Bereich
gegen eine Luftströmung
abdichten und somit eine Luftführung über die
Prozessor-Baugruppen 7 hin zu der Öffnung 12 forcieren.
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Der
Fluss der Kühlluft
ist in der 1 (sowie den weiteren Figuren)
durch Pfeile dargestellt. Ein Zustrom 20 von Kühlluft von
der Frontseite des Einschubschranks fließt in links und rechts von
dem Prozessor-Einschub 1 vorgesehene Räume und teilt sich dort in
eine Mehrzahl von Strömungen
auf. Die Strömungen
verlaufen sodann im Wesentlichen quer zur Einschubrichtung über die
Prozessor-Baugruppen 7 und vereinigen sich in dem Kanal 9 zu
einem Luftstrom. Dieser Luftstrom tritt durch die Öffnung 12 als Luftstrom 21 aus.
Wie erkennbar ist, wird bei der zuvor erläuterten Art der Luftführung von
einer frontseitigen Kühlluftzuführung ausgegangen.
Alternativ hierzu ist auch ein entgegengesetzter Strömungsweg nach
Art einer frontseitigen Kühlluftabführung vorteilhaft.
Hierbei wird die Kühlluft
durch die Öffnung 12 in den
Kanal 9 hineingeführt,
strömt
von dort aus über die
Prozessor-Baugruppen 7 und tritt sodann auf der Frontseite
des Einschubschranks wieder aus.
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In
der 1 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
dargestellt, bei der der Einschubschrank eine größere Breite besitzt, als es
für den Einbau
des dargestellten Prozessor-Einschubs 1 erforderlich wäre. Beispielsweise
kann ein Einschubschrank mit einer Normbreite von 80 cm verwendet werden.
Bei Verwendung von Prozessor-Einschüben nach
dem 19''-Standard ergeben
sich dann links und rechts vom Prozessor-Einschub ca. 15 cm breite Freiräume. Es
verbleiben dann an der Frontseite des Ein schubschranks ca. 15 cm
breite Öffnungen
links und rechts des Prozessor-Einschubs 1, durch die der Luftstrom 20 ein-
bzw. ausströmen
kann.
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Vorteilhaft
kann auch ein Teil der Kühlluft durch
dafür vorgesehene Öffnungen
der Fontplatte 10 geführt
werden. Bei dem in der 1 dargestellten Prozessor-Einschub 1 können beispielsweise Lüftungsöffnungen
im mittleren Bereich der Fontplatte 10, z. B. links und
rechts des Kanals 9, vorgesehen sein. Hierdurch kann die
Kühlung
der unmittelbar hinter der Fontplatte 10 gelegenen Bereiche
der Prozessor-Baugruppen 7 weiter verbessert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Prozessor-Einschub 1 Wandelemente
aufweisen, die im Wesentlichen in Einschubrichtung verlaufen. Durch
die Wandelemente kann die Kühlluftführung weiter
optimiert und zielgerichteter gestaltet werden. Die Wandelemente
können
entlang der äußeren Längsseiten
des Einschubs 1 verlaufen, wie in der 1 anhand
der Wandelemente 13 dargestellt. Zusätzlich oder alternativ können auch
Wandelemente auf der Innenseite des Einschubs entlang des Kanals 9 vorgesehen
sein, wie dies beispielhaft anhand der 2 durch
die Wandelemente 19 dargestellt ist. Für die Führung der Kühlluft sind vorteilhaft Durchbrüche in den
Wandelementen vorgesehen, die verschiedenartig ausgestaltet sein
können,
beispielsweise in Form von Löchern, Schlitzen
oder Gittern. Die Durchbrüche
können
z. B. als Öffnungen 14, 15, 16, 17 vorgesehen
sein, die im Wesentlichen gleich groß sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Prozessor-Einschub
weitere Wandelemente 18 aufweisen, wie in der 2 dargestellt,
die im Wesentlichen quer zur Einschubrichtung verlaufen. Die Wandelemente 18 dienen
ebenfalls zur Luftführung
und bewirken eine stärker
ausgeprägte
Querströmung
der Kühlluft über die
Prozessor-Baugruppen 7.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbindung der Erfindung sind Öffnungen 14, 15, 16, 17 vorgesehen,
deren Größe sich
entlang der Einschubrichtung ändert.
Vorteilhaft ist es, wie in der 2 dargestellt, wenn Öffnungen 14, 15, 16, 17 vorgesehen
sind, die von der Frontplatte 10 ausgehend größer werden. Dies
ist insbesondere in solchen Anwendungen vorteilhaft einsetzbar,
bei denen der Prozessor-Einschub Mittel zur Erzeugung einer ausgeprägten Querströmung der
Luft quer zur Einschubrichtung aufweist, z. B. in Verbindung mit
den im Wesentlichen quer verlaufenden Wandelementen 18 und/oder
den noch zu erläuternden
Lüftern 21.
In diesen Fällen
erfolgt im Wesentlichen kein Luftaustausch zwischen den hintereinander
liegenden Prozessor-Baugruppen 7. Dies hat zur Folge, dass
am Lufteintrittspunkt, d. h. bei der in 2 dargestellten
Strömungsrichtung
somit an der Frontseite, zunächst
der gesamte Luftstrom 20 zur Verfügung steht, dieser sich aufgrund
der Aufteilung in einzelne Luftströme von der Frontseite weg verringert,
so dass bei den hinten liegenden Prozessor-Baugruppen ein geringerer
Luftstrom bzw. eine geringere Luftdichte zur Verfügung steht.
Vorteilhaft kann durch größere Öffnungen
im hinteren Bereich daher dieser Effekt kompensiert werden und eine
vergleichbare Wärmeabfuhr
wie bei weiter vorne liegenden Prozessor-Baugruppen 7 ermöglicht werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können im
Bereich des Kanals 9 Lüfter
angeordnet sein, die ebenfalls die Luftführung beeinflussen. In einer
in der 3 dargestellten Ausführungsform sind in dem Kanal 9 als
Radiallüfter ausgebildete
Lüfter 21 angeordnet.
Die Radiallüfter 21 saugen
die Luft aus der Umgebung an und geben sie definiert in Richtung
der Öffnung 12 des
Kanals 9 ab. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, auch ohne
Wandelemente 13, 18, 19 bzw. einer geringen Teilmenge
solcher Wandelemente eine zur effizienten Kühlung der Prozessor-Baugruppen geeignete Luftströmung zu
bewirken, insbesondere mit einer ausgeprägten Querkomponente quer zur
Einschubrichtung. Die Lüfter 21 können prinzipiell
als beliebige Arten von Lüftern
ausgeführt
sein, beispielsweise auch als Axiallüfter.
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Wie
ebenfalls in der 3 dargestellt, ist in einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Öffnungen 14, 15, 16, 17 unterschiedliche
Größen haben,
die von der Frontplatte 10 ausgehend kleiner werden. Diese
Ausführungsform steht
nicht etwa im Widerspruch zu der anhand der 2 erläuterten
Ausführungsform
der sich von der Frontplatte ausgehend vergrößernden Öffnungen, sondern kann alternativ
oder ergänzend,
d. h. in Kombination mit dieser, angewandt werden. Hierdurch kann
eine relativ gleichmäßige Luftverteilung von
den vorderen zu den hinteren Prozessor-Baugruppen 7 gewährleistet
werden. Die über
die relativ kleinen Öffnungen 14 bei
den vorderen Prozessor-Baugruppen 7 einströmende Luft überstreicht
neben den vorneliegenden Prozessor-Baugruppen 7 auch zumindest
teilweise weitere dahinterliegende Prozessor-Baugruppen. Die über die
hinteren Öffnungen,
beispielsweise die Öffnung 17,
einströmende
Luft überstreicht
dagegen nur die hinteren Prozessor-Baugruppen, so dass zur Erreichung einer
vergleichbaren Wärmeabfuhr
wie bei den vorderen Prozessor-Baugruppen 7 eine größere Öffnung 17 vorteilhaft
ist. Eine solche Ausführung
der Öffnungen 14, 15, 16, 17 ist
insbesondere vorteilhaft einsetzbar, wenn der Prozessor-Einschub
eine nur schwach ausgeprägte
Querströmung
der Luft quer zur Einschubrichtung aufweist, z. B. wenn die im Wesentlichen quer
verlaufenden Wandelemente 18 und/oder die Lüfter 21 fehlen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung ist in der 4 dargestellt. Die zuvor bereits
erwähnten,
für eine
Luftführung
in dem Einschubschrank vorgesehenen Wände 22 sind gemäß 4 etwa
im mittleren Bereich des Einschubschranks, bezogen auf die Einschubrichtung,
angeordnet. Die Rückwand 11 des
Einschubs 1 ist in der Ausführungsform gemäß 4 im
Wesentlichen luftundurchlässig
ausgebildet, also z. B. als geschlossene Rückwand ausgebildet. Statt der
in den Ausführungsformen
gemäß den 1 bis 3 vorgesehenen
zentralen Öffnung
sind hier seitliche Öffnungen 12 für die Luftführung links
und rechts des Prozessor-Einschubs 1 vorgesehen.
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Bei
der in der 4 dargestellten Luftführung, bei
der von der Frontseite her ein Luftstrom 20 zugeführt wird,
wird der Luftstrom durch die Wände 22 sowie
weitere auf dem Prozessor-Einschub vorgesehene Wände 18 umgelenkt und
in Richtung auf den Kanal 9 geführt, wo sich die Luftströme vereinigen.
Es entsteht somit eine Querströmung
von außen nach
innen über
die vorderen Prozessor-Baugruppen 7. Auf den hinte ren Prozessor-Baugruppen 7 teilt
sich der Luftstrom in dem Kanal 9 wiederum auf, streicht in
Querrichtung von innen nach außen über die
dortigen Prozessor-Baugruppen 7 und verlässt über die Öffnungen 12 als
Luftstrom 21 den Einschubschrank. Ersichtlich ist auch
bei dieser Ausführungsform
eine umgekehrte Luftführung
vorteilhaft anwendbar, bei der an der Frontseite die Luft abgesaugt
wird und von der Rückseite
her die Luft zugeführt
wird.
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In
der 5 ist der anhand der 1 bis 4 erläuterte Prozessor-Einschub 1 ausschnittsweise
und ohne die Frontplatte 10 dargestellt. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist im Bereich des Kanals 9 ein
tunnelförmiges
Element 40 vorgesehen, das den Kanal 9 umschließt. Das
tunnelförmige Element 40 bildet
eine Art Mitteltunnel auf dem Prozessoreinschub, mit dem eine verbesserte,
definierte Luftführung
erzielt werden kann, insbesondere wenn die Prozessor-Einschübe 1 in
dem Einschubschrank angeordnet sind. Zum Durchlass von Kühlluft sind
in den Seitenwänden 42 des
tunnelförmigen
Elements 40 lamellenartige Lüftungsöffnungen 41 zur Luftführung vorgesehen.
Die lamellenartigen Lüftungsöffnungen 41 können vorteilhaft
direkt nebeneinander nach Art einer Jalousie angeordnet sein. Eine
vorteilhafte Anordnung und Ausführung
der lamellenartigen Lüftungsöffnungen 41 ist
in der 6 dargestellt. Wie erkennbar ist, weisen die Lüftungsöffnungen 41 z.
B. auf der Innenseite des tunnelförmigen Elements 40 Schrägen auf,
die in bestimmten, definierten Winkeln angeordnet ist. Hierdurch
bewirken die lamellenartigen Lüftungsöffnungen
eine erwünschte
Ablenkung der quer zur Einschubrichtung einströmenden Luft 43 zu
einer in Richtung der Auslassöffnung 12 gerichteten
Luftströmung 44.
Das tunnelförmige
Element 40 kann beispielsweise aus einem U-Profil hergestellt
werden. Die lamellenartigen Lüftungsöffnungen 41 können auf
einfache Weise durch Einkanten des Materials des tunnelförmigen Elements 40 in
einen bestimmten Winkel erzeugt werden.
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Die 7 zeigt
einen handelsüblichen
Einschubschrank 30, in dem vier der erfindungsgemäßen Prozessor-Einschübe 1 beispielhaft
dargestellt sind. Es ist selbstverständlich möglich, den Einschubschrank 30 vollständig mit
Prozessor-Einschüben 1 zu versehen.
Wie erkennbar ist, wird ein Luftstrom 20 von der Frontseite
in den Einschubschrank 30 geführt, streicht in der zuvor
beschriebenen Weise über
die erfindungsgemäßen Prozessor-Einschübe 1 und
wird durch ein an der Rückseite
des Einschubschranks 30 vorgesehenes Gebläse 32 über einen gemeinsamen
Abluftkanal 31 abgesaugt. Der Abluftstrom 34 wird über ein
Abluftrohr 33 fortgeführt,
beispielsweise in die Umgebung oder zu einer Klimaanlage.