DE102020202263A1 - Vorrichtung zum Anpassen einer Temperaturverteilung an einem Kühlkörper - Google Patents

Vorrichtung zum Anpassen einer Temperaturverteilung an einem Kühlkörper Download PDF

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Joao Oliveira
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Robert Bosch GmbH
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    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136Forced ventilation, e.g. by fans
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anpassen einer Temperaturverteilung an einem Kühlkörper (10) umfassend: einen Strömungsgleichrichter (20) umfassend eine Lufteintrittsschnittstelle (22), eine Mehrzahl von Strömungskanälen (24) mit jeweils einer Lufteintrittsfläche und einer Luftaustrittsfläche, eine Luftaustrittsschnittstelle (26) und einen Kühlkörper (10), wobei die Mehrzahl von Strömungskanälen (24) parallel zueinander angeordnet und derart ausgerichtet ist, dass eine Längsachse der jeweiligen Strömungskanäle (24) senkrecht zu einer Öffnungsfläche der Lufteintrittsschnittstelle (22) und der Luftaustrittsschnittstelle (24) des Strömungsgleichrichters (20) liegt, und wobei der Strömungsgleichrichter (20) eingerichtet ist, einen aktiv oder passiv erzeugten diffusen Luftstrom (30) über die Lufteintrittsschnittstelle (22) entgegenzunehmen, den diffusen Luftstrom (30) über die Mehrzahl von Strömungskanälen (24) gleichzurichten und den gleichgerichteten Luftstrom (35) über die Luftaustrittsschnittstelle (26) im Wesentlichen senkrecht an eine den Kühlkörper (10) einhüllende Wärmeableitfläche (15) auszugeben.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung
  • Vorrichtungen mit hoher elektrischer Leistungsaufnahme erfordern typischerweise spezielle Maßnahmen, welche eine Überhitzung von Komponenten dieser Vorrichtungen verhindern. Häufig sind Kühlstrukturen an einer Außenkontur dieser Vorrichtungen vorgesehen, um eine Kühlleistung auf Basis einer Umgebungsluft zu erhöhen. Die äußeren Kühlstrukturen können dabei zusätzlich mittels eines Luftstroms eines externen Lüfters angeströmt werden, um eine Wärmeabfuhr von der Oberfläche der Kühlstrukturen weiter zu verbessern. Ein diesbezüglicher Stand der Technik ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüfter direkt mit einem Kühlkörper verbunden ist, um den Kühlkörper mit Luft aus dem Umfeld des Lüfters anzuströmen. Ein durch den Lüfter erzeugtes Strömungsprofil entspricht dabei meist einem diffusen Strömungsprofil.
  • US7652880B2 beschreibt ein kombiniertes Kühlkörpersystem mit natürlicher und erzwungener Konvektion, das eine Vielzahl von Rippen, eine Vielzahl von Luftkanälen und mindestens einen Ventilator aufweist. Die Vielzahl von Rippen bildet eine Wärmesenke mit natürlicher Konvektion. Die Vielzahl von Luftkanälen bildet einen Zwangskonvektionskühlkörper. Der Kühlkörper mit natürlicher Konvektion und der Kühlkörper mit erzwungener Konvektion bilden einen kombinierten Kühlkörper mit natürlicher Konvektion und erzwungener Konvektion.
  • US4884631A beschreibt eine Kühlkörperanordnung mit einer geteilten Luftzufuhr, um die Länge des Luftströmungswegs durch mindestens zwei getrennte Rippenstrukturen zu minimieren. Unterschiedliche Ausführungsformen verwenden unterschiedliche Rippenstruktur- und Materialkonfigurationen.
  • DE 102007045555 A1 beschreibt einen Kühlkörper für ein LED-Modul mit wenigstens einem länglichen Luftführungsbereich zur Führung einer Luftbewegung längs der Haupterstreckung des Luftführungsbereichs zum Abtransport von Wärme. Der Luftführungsbereich weist hierzu eine nach außen führende Öffnung auf. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kühlsystem für ein LED-Modul vorgesehen, das einen erfindungsgemäßen Kühlkörper aufweist, sowie einen Lüfter zur Förderung der Luftbewegung durch den Luftführungsbereich.
  • „Konstruktionspraxis - Lüfter“ (https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/in-derentwicklung-neue-wege-gehen-a-490652/) beschreibt einen Luftkühler mit einem Ventilator und einem Strömungsgleichrichter für eine verbesserte Luftverteilung in einem Kühlraum. Eine spezielle Anordnung der Luftleitschaufeln nimmt dafür den Drall aus dem Luftstrom und leitet die Luft als gleichgerichtete Strömung in den Kühlraum.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Anpassen einer Temperaturverteilung an einem Kühlkörper vorgeschlagen, wobei der Kühlkörper insbesondere eingerichtet ist, einen Sensor für ein Fortbewegungsmittel an einer vordefinierten Temperaturschnittstelle zwischen dem Kühlkörper und dem Sensor zu kühlen. Darüber hinaus können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch von einem Sensor abweichende Komponenten gekühlt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum einen eingesetzt werden, um eine Anströmung des Kühlkörpers dahingehend anzupassen, dass eine Kühlleistung des Kühlkörpers an der vordefinierten Temperaturschnittstelle mit dem Sensor oder mit einer davon abweichenden zu kühlenden Komponente über eine gesamte Fläche der Temperaturschnittstelle vereinheitlicht wird. Zum anderen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung genutzt werden, um eine vordefinierte Temperaturverteilung innerhalb der Fläche der Temperaturschnittstelle zu erzeugen, um beispielsweise einen Sensor in einem oberen Bereich der Temperaturschnittstelle stärker zu kühlen, als in einem unteren Bereich der Temperaturschnittstelle.
  • Ein die Vorrichtung einsetzendes Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z. B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein. Ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbarer Sensor kann beispielsweise ein LIDAR-Sensor und/oder ein Radar-Sensor und/oder eine Videokamera und/oder ein davon abweichender Sensortyp sein.
  • Die Vorrichtung umfasst einen Kühlkörper und einen Strömungsgleichrichter, wobei der Strömungsgleichrichter eine Lufteintrittsschnittstelle und eine Mehrzahl von Strömungskanälen mit jeweils einer Lufteintrittsfläche und einer Luftaustrittsfläche umfasst. Die Lufteintrittsfläche und die Luftaustrittsfläche der jeweiligen Strömungskanäle stellen jeweils Öffnungsflächen an den jeweiligen Enden der Strömungskanäle dar. Die Mehrzahl von Strömungskanälen ist parallel zueinander angeordnet und derart ausgerichtet, dass eine Längsachse der jeweiligen Strömungskanäle senkrecht zu einer Öffnungsfläche der Lufteintrittsschnittstelle und der Luftaustrittschnittstelle liegt. Unter der Längsachse der Strömungskanäle soll eine Verbindungslinie zwischen der jeweiligen Lufteintrittsfläche und der jeweiligen Luftaustrittsfläche der jeweiligen Strömungskanäle verstanden werden, welche parallel zu jeweiligen Wandungen der Strömungskanäle liegt. Darüber hinaus sind die parallel angeordneten Strömungskanäle bevorzugt derart angeordnet, dass die jeweiligen Lufteintrittsflächen der Mehrzahl von Strömungskanälen innerhalb einer Ebene der Lufteintrittsschnittstelle liegen, während die jeweiligen Luftaustrittsflächen der Mehrzahl von Strömungskanälen innerhalb einer Ebene der Luftaustrittschnittstelle liegen. Neben dieser bevorzugten Anordnung der Mehrzahl von Strömungskanälen, ist es darüber hinaus auch denkbar, dass die jeweiligen Lufteintrittsflächen der Mehrzahl von Strömungskanälen nur teilweise innerhalb der Ebene der Lufteintrittsschnittstelle liegen und/oder die jeweiligen Luftaustrittsflächen der Mehrzahl von Strömungskanälen nur teilweise innerhalb der Ebene der Luftaustrittsschnittstelle liegen. Mit anderen Worten kann ein Teil der Strömungskanäle aus der Ebene der Lufteintrittsschnittstelle und/oder aus der Ebene der Luftaustrittsschnittstelle herausragen. Dadurch kann eine durch den Strömungsgleichrichter herzustellende Temperaturverteilung am Kühlkörper zusätzlich angepasst werden.
  • Ferner ist der Strömungsgleichrichter eingerichtet, einen aktiv oder passiv erzeugten diffusen Luftstrom über die Lufteintrittsschnittstelle entgegenzunehmen, den diffusen Luftstrom über die Mehrzahl von Strömungskanälen gleichzurichten und den gleichgerichteten Luftstrom über die Luftaustrittschnittstelle im Wesentlichen senkrecht an eine den Kühlkörper einhüllende Wärmeableitfläche auszugeben. Unter einem aktiv erzeugten diffusen Luftstrom soll beispielsweise ein mittels eines Lüfters erzeugter Luftstrom verstanden werden, während ein passiv erzeugter Luftstrom beispielsweise durch Wind und/oder Fahrtwind im Umfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgerufen werden kann. Die einhüllende Wärmeableitfläche des Kühlkörpers kann grundsätzlich eine einhüllende Fläche beliebiger Ausgestaltungen der Wärmeableitfläche des Kühlkörpers repräsentieren. Beispielhafte Ausgestaltungen des Kühlkörpers können eine ebene Fläche, eine mit einer Mehrzahl von Kühlrippen und/oder Kühl-Pins versehene Fläche oder auch davon abweichende Ausgestaltungen sein. Im Falle einer Verwendung einer Mehrzahl von Kühlrippen mit einer einheitlichen Höhe (d. h. die Kühlrippen ragen allesamt um denselben Betrag von einer Grundfläche des Kühlkörpers hervor), kann die einhüllende Wärmeableitfläche eine Ebene repräsentieren, welche durch die aus dem Kühlkörper einheitlich herausragenden Enden der Mehrzahl von Kühlrippen berührt wird. Darüber hinaus kann der Kühlkörper auch über eine Mehrzahl von Kühlrippen und/oder Kühl-Pins mit unterschiedlichen Höhen verfügen. Ein senkrechtes Auftreffen des gleichgerichteten Luftstroms auf die einhüllende Fläche kann sich in solch einem Fall auch auf ein senkrechtes Auftreffen des gleichgerichteten Luftstroms auf eine Tangente der einhüllenden Fläche beziehen.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter einen Lüfter, wobei der Lüfter eingerichtet ist, einen Luftstrom zu erzeugen, dessen durchschnittliche Strömungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Öffnungsfläche der Lufteintrittsschnittstelle des Strömungsgleichrichters ausgerichtet ist. Der Lüfter kann beispielsweise ein Radiallüfter oder bevorzugt ein Axiallüfter sein, welcher in einem vordefinierten Abstand zum Strömungsgleichrichter angeordnet ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich ein Luftfilter, wobei das Luftfilter durch eine geeignete Festlegung jeweiliger Größen und/oder Umrissformen der Lufteintrittsflächen durch den Strömungsgleichrichter selbst und/oder durch eine in Richtung des Luftstroms, dem Lüfter in Ansaugrichtung vorgelagerte Filterstruktur realisiert wird. Unter geeigneten Größen und/oder Umrissformen sollen solche Größen und/oder Umrissformen verstanden werden, welche unter durchschnittlich zu erwartenden Einsatzbedingungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet sind, potentiell auf das Filter auftreffende Schmutzpartikel von den Strömungskanälen des Strömungsgleichrichters fernzuhalten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die Lufteintrittsflächen und/oder die Luftaustrittsflächen der Strömungskanäle jeweils eine rechteckige und/oder eine wabenförmige und/oder eine runde und/oder eine elliptische Umrissform auf. Darüber hinaus können im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch davon abweichende Umrissformen eingesetzt werden. Der sich aus der Mehrzahl von Strömungskanälen zusammensetzende Strömungsgleichrichter kann beispielsweise einteilig mittels eines Strangpressverfahrens oder mittels eines Spritzgussverfahrens unter Verwendung weiter unten beschriebene Materialien hergestellt werden. Alternativ kann der Strömungsgleichrichter auch mehrteilig aus einer Mehrzahl einzelner Hohlkörper zusammengesetzt werden, wobei die jeweiligen Hohlkörper bevorzugt die oben genannten Umrissformen aufweisen können. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Mehrzahl von Vierkantrohrabschnitten und/oder Rundrohrabschnitten derart parallel zueinander angeordnet werden, dass deren Öffnungsflächen parallel zur Lufteintrittsschnittstelle und/oder zur Luftaustrittsschnittstelle liegen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, den Strömungsgleichrichter aus einer Mehrzahl einzelner Wandungsabschnitte (z. B. Plättchen) zusammenzusetzen, welche formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein können, um beispielweise eine Waben- oder eine Gitterstruktur auszubilden. Dies können beispielsweise auch im Abstand der Strömungskanalwandungen teilgeschlitzte streifenförmige Abschnitte sein, welche derart ineinandergefügt werden können, dass diese eine Gitterstruktur ausbilden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Fläche und/oder eine Umrissform der Lufteintrittsflächen und/oder Luftaustrittsflächen der jeweiligen Strömungskanäle für alle Strömungskanäle des Strömungsgleichrichters identisch. Im Falle einer an der Temperaturschnittstelle bzw. am Kühlkörper zu erzeugenden vordefinierten Temperaturverteilung, kann die Fläche und/oder die Umrissform der Lufteintrittsflächen und oder Luftaustrittsflächen der jeweiligen Strömungskanäle auch variieren. Eine solche Variation der Fläche und/oder der Umrissform kann innerhalb der Fläche der Lufteintrittsschnittstelle bzw. der Luftaustrittsschnittstelle eindimensional (d. h. nur in eine Richtung innerhalb der Fläche, z. B. von links nach rechts) oder zweidimensional (d. h. in zwei senkrecht zueinanderstehenden Richtungen innerhalb der Fläche, z. B. von links nach rechts und von oben nach unten) erfolgen. Darüber hinaus kann eine solche Variation auf einen Teilbereich der Lufteintrittsschnittstelle bzw. der Luftaustrittsschnittstelle beschränkt sein. Des Weiteren kann die Variation einem einheitlichen Gradienten in eine oder mehrere Richtungen der Fläche der Lufteintrittsschnittstelle bzw. der Luftaustrittsschnittstelle oder einem über die Fläche variierende Gradienten entsprechen. Durch unterschiedliche Größen und/oder Umrissformen der Lufteintrittsflächen und/oder Luftaustrittsflächen lassen sich unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb der jeweiligen Strömungskanäle erzielen (je kleiner ein Querschnitt der Kanäle, desto größer ist die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms in diesen Kanälen), wodurch eine entsprechend unterschiedliche Kühlleistung beim Auftreffen des Luftstroms am Kühlkörper und somit an der Temperaturschnittstelle zum Sensor oder zu einer vom Sensor abweichenden Komponente erreicht werden kann. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in den jeweiligen Strömungskanälen kann zudem dadurch angepasst werden, dass eine Oberfläche von Innenwänden der Strömungskanäle eben ausgestaltet ist oder mit Verwirbelungsstrukturen (z. B. mittels eines Sägezahnprofils im Bereich der jeweiligen Lufteintrittsflächen, usw.) versehen ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Strömungsgleichrichter aus einem Metall und insbesondere aus Aluminium und/oder aus einem Kunststoff und/oder oder aus einem Verbundstoff hergestellt. Diese können u. a. gemäß oben beschriebenen Herstellungsverfahren verarbeitet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich eine Befestigungseinheit, wobei die Befestigungseinheit eingerichtet ist, den Strömungsgleichrichter irreversibel oder reversibel an einer vordefinierten Position bezüglich des Kühlkörpers zu befestigen. D. h., dass der Strömungsgleichrichter mittels der Befestigungseinheit beispielsweise direkt am Kühlkörper oder in einem vordefinierten Abstand zum Kühlkörper befestigt werden kann. Die Befestigungseinheit kann beispielsweise in ein Gehäuse integriert sein, welches den Strömungsgleichrichter und den Kühlkörper zumindest teilweise umschließen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Befestigungseinheit auch in den Kühlkörper und/oder den Strömungsgleichrichter selbst integriert sein. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die Befestigungseinheit auch ein Rahmen oder eine oder mehrere Streben sein, welche eingerichtet sind, den Strömungsgleichrichter bezüglich des Kühlkörpers unbeweglich anzuordnen. Eine Verbindung zwischen dem Strömungsgleichrichter und dem Kühlkörper kann beispielsweise stoffschlüssig (z. B. durch Verkleben) und/oder formschlüssig (z. B. durch eine Rastvorrichtung oder eine Verschraubung) und/oder kraftschlüssig (z. B. durch eine Klemmvorrichtung) erfolgen. Eine reversible Befestigung des Strömungsgleichrichters am Kühlkörper bietet insbesondere den Vorteil, dass der Strömungsgleichrichter in unterschiedlichen Einsatzszenarien durch einen alternativen Strömungsgleichrichter mit einem abweichenden Gleichrichtungsverhalten ersetzt werden kann. Auf diese Weise können beispielsweise unterschiedliche Sensoren mit unterschiedlichen Kühlleistungsanforderungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden (z. B. in einem Testbetrieb für eine Mehrzahl von Sensoren), da jeweils an die Sensoren angepasste Strömungsgleichrichter verwendet werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Kühlvorrichtung, welche eingerichtet ist, Wandflächen wenigstens eines Teils der Mehrzahl von Strömungskanälen zu kühlen, so dass ein die gekühlten Strömungskanäle passierender Luftstrom durch die Wandflächen dieser Strömungskanäle zusätzlich gekühlt werden kann. Zu diesem Zweck können die jeweiligen Strömungskanäle bevorzugt aus einem Material hergestellt sein, welches über eine hohe Wärmeleitfähigkeit verfügt (z. B. Aluminium). Eine Kühlung der Wandflächen kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer Peltier-Elemente und/oder mittels einer Wasserkühlung erfolgen. Die Kühlung kann beispielsweise an jeweiligen Außenflächen des Strömungsgleichrichters und/oder zwischen jeweiligen Strömungskanälen des Strömungsgleichrichters erfolgen.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
    • 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Lüfter und einem LIDAR-Sensor;
    • 2a eine Draufsicht auf eine Lufteintrittsschnittstelle eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters in einer ersten Ausführungsform;
    • 2b eine Querschnittsansicht des Strömungsgleichrichters in 2a;
    • 3a eine Draufsicht auf eine Lufteintrittsschnittstelle eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters in einer zweiten Ausführungsform;
    • 3b eine Querschnittsansicht des Strömungsgleichrichters in 3a;
    • 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Lüfter und einer Befestigungseinheit; und
    • 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Lüfter und einem Luftfilter.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Lüfter 40 und einem LIDAR-Sensor 80. Eine zu kühlende Gehäusefläche des LIDAR-Sensors 80 ist mit einer Temperaturschnittstelle 90 eines Kühlkörpers 10 verbunden, über welche durch den LIDAR-Sensor 80 erzeugte Wärme an den Kühlkörper 10 abgeführt wird. Der Kühlkörper 10 verfügt auf einer dem LIDAR-Sensor 80 abgewandten Seite über eine Mehrzahl von Kühlrippen 60, deren Endflächen eine einhüllende Wärmeableitfläche 15 des Kühlkörpers 10 ausbilden. Ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichter 20 verfügt über eine Mehrzahl von Strömungskanälen 24, welche hier in einer seitlichen Querschnittsansicht dargestellt sind. Der Strömungsgleichrichter 20 weist eine Lufteintrittsschnittstelle 22 und eine Luftaustrittsschnittstelle 26 auf und ist eingerichtet, einen durch einen Axiallüfter 40 erzeugten, in die Lufteintrittsschnittstelle 22 eintretenden diffusen Luftstrom 30 gleichzurichten und diesen an der Luftaustrittsschnittstelle 26 in Form eines gleichgerichteten Luftstroms 35 senkrecht zur einhüllenden Wärmeableitfläche 15 des Kühlköpers 10 an den Kühlkörper 10 auszugeben.
  • 2a zeigt eine Draufsicht auf eine Lufteintrittsschnittstelle 22 eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 20 in einer ersten Ausführungsform. Der Strömungsgleichrichter 20 besteht aus einer Mehrzahl von Strömungskanälen 24, welche jeweilige Lufteintrittsflächen 23 umfassen. Eine Umrissform der Lufteintrittsflächen 23, welche einem Querschnitt der jeweiligen Strömungskanäle 24 entspricht und eine Fläche der Lufteintrittsflächen 23, sind hier für alle Lufteintrittsflächen 23 einheitlich ausgestaltet.
  • 2b zeigt eine Querschnittsansicht des Strömungsgleichrichters 20 in 2a, wobei es sich um einen Querschnitt entlang der Linie A in 2a handelt. In der Querschnittsansicht des Strömungsgleichrichters 20 ist zusätzlich zur Mehrzahl von Lufteintrittsflächen 23 eine Mehrzahl von Luftaustrittsflächen 27 zu erkennen.
  • 3a zeigt eine Draufsicht auf eine Lufteintrittsschnittstelle 22 eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 20 in einer zweiten Ausführungsform. Der Strömungsgleichrichter 20 besteht hier ebenfalls aus einer Mehrzahl von Strömungskanälen 24, welche jeweilige Lufteintrittsflächen 23 umfassen. Jeweilige Umrissformen der Lufteintrittsflächen 23 und jeweilige Größen der Lufteintrittsflächen 23 variieren hier in Richtung einer y-Achse, so dass mittels des Strömungsgleichrichters 20 ein vordefinierter Kühlleistungsgradient an einem nachgelagerten (nicht gezeigten) Kühlkörper erzeugt wird.
  • 3b zeigt eine Querschnittsansicht des Strömungsgleichrichters 20 in 3a, wobei es sich um einen Querschnitt entlang der Linie B in 3a handelt. In der Querschnittsansicht des Strömungsgleichrichters 20 ist zusätzlich zur Mehrzahl von Lufteintrittsflächen 23 eine Mehrzahl von Luftaustrittsflächen 27 zu erkennen.
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Lüfter 40 und einer Befestigungseinheit 70. Die Befestigungseinheit 70 ist eingerichtet, einen Kühlkörper 10 und einen erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter 20 in einem vordefinierten Abstand zueinander unbeweglich miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck sind sowohl der Kühlkörper 10, als auch der Strömungsgleichrichter 20 mittels Schrauben mit der Befestigungseinheit 70 formschlüssig verbunden. Der Strömungsgleichrichter weist in Richtung einer y-Achse unterschiedliche Querschnittsflächen jeweiliger Strömungskanäle 24 des Strömungsgleichrichters 20 auf, wobei die Größen der Querschnittsflächen in Richtung der y-Achse von unten nach oben zunehmen. Dadurch wird ein in den Strömungsgleichrichter 20 in negativer Richtung einer z-Achse eintretender diffuser Luftstrom 30, welcher durch den Lüfter 40 erzeugt wird, durch den Strömungsgleichrichter 20 derart verändert, dass eine Strömungsgeschwindigkeit eines aus dem Strömungsgleichrichter 20 austretenden gerichteten Luftstroms 35 von unten nach oben abnimmt. Auf diese Weise wird mittels des gerichteten Luftstroms 35 am Kühlkörper 10 ein vordefinierter Kühlleistungsgradient erzeugt, wobei ein unterhalb einer Linie C befindlicher Bereich einer Temperaturschnittstelle 90 des Kühlkörpers 10 stärker gekühlt wird, als ein Bereich der Temperaturschnittstelle 90 oberhalb der Linie C.
  • 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Lüfter 40 und einem Luftfilter 50. Aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen 5 und 4 werden zur Vermeidung von Wiederholungen nachfolgend nur die Unterschiede zu 4 beschrieben. In 5 ist die Befestigungseinheit aus 4 nicht dargestellt. Stattdessen zeigt 5 das Luftfilter 50, welches dem Lüfter 40 an einer Luftansaugseite des Lüfters 40 vorgelagert ist. Das Luftfilter 50 weist eine Gitterstruktur auf, welche eingerichtet ist, durch den Lüfter 40 angesaugte Schmutzpartikel herauszufiltern, so dass diese nicht durch den Lüfter 40 in den erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter 20 befördert werden können. Auf diese Weise kann eine vordefinierte Gleichrichtungsfunktion des Strömungsgleichrichters 20 sichergestellt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7652880 B2 [0002]
    • US 4884631 A [0003]
    • DE 102007045555 A1 [0004]

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Anpassen einer Temperaturverteilung an einem Kühlkörper (10) umfassend: • einen Strömungsgleichrichter (20) umfassend: o eine Lufteintrittsschnittstelle (22), o eine Mehrzahl von Strömungskanälen (24) mit jeweils einer Lufteintrittsfläche (23) und einer Luftaustrittsfläche (27), und o eine Luftaustrittsschnittstelle (26), und • einen Kühlkörper (10) wobei • die Mehrzahl von Strömungskanälen (24) parallel zueinander angeordnet und derart ausgerichtet ist, dass eine Längsachse der jeweiligen Strömungskanäle (24) senkrecht zu einer Öffnungsfläche der Lufteintrittsschnittstelle (22) und der Luftaustrittsschnittstelle (24) des Strömungsgleichrichters (20) liegt, und • der Strömungsgleichrichter (20) eingerichtet ist, o einen aktiv oder passiv erzeugten diffusen Luftstrom (30) über die Lufteintrittsschnittstelle (22) entgegenzunehmen, o den diffusen Luftstrom (30) über die Mehrzahl von Strömungskanälen (24) gleichzurichten, und o den gleichgerichteten Luftstrom (35) über die Luftaustrittsschnittstelle (26) im Wesentlichen senkrecht an eine den Kühlkörper (10) einhüllende Wärmeableitfläche (15) auszugeben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 weiter umfassend: • einen Lüfter (40), wobei der Lüfter (40) eingerichtet ist, • einen Luftstrom (30) zu erzeugen, dessen durchschnittliche Strömungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Öffnungsfläche der Lufteintrittsschnittstelle (22) des Strömungsgleichrichters (20) ausgerichtet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend: • ein Luftfilter (50), wobei • das Luftfilter (50) durch eine geeignete Festlegung jeweiliger Größen und/oder Umrissformen der Lufteintrittsflächen (23) durch den Strömungsgleichrichter (20) selbst, und/oder • durch eine in Richtung des Luftstromes (30) dem Lüfter (40) in Ansaugrichtung vorgelagerte Filterstruktur realisiert wird.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lufteintrittsflächen (23) und/oder die Luftaustrittsflächen (27) der Strömungskanäle (24) jeweils • eine rechteckige, und/oder • eine wabenförmige, und/oder • eine runde, und/oder • eine elliptische Umrissform aufweisen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei • eine Fläche, und/oder • eine Umrissform der Lufteintrittsflächen (23) und/oder der Luftaustrittsflächen (27) jeweiliger Strömungskanäle (24) für alle Strömungskanäle (24) identisch ist oder variiert.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • die jeweiligen Lufteintrittsflächen (23) der Mehrzahl von Strömungskanälen (24) gesamthaft oder nur teilweise in einer Ebene der Lufteintrittsschnittstelle (22) liegen, und/oder • die jeweiligen Luftaustrittsflächen (27) der Mehrzahl von Strömungskanälen (24) gesamthaft oder nur teilweise in einer Ebene der Luftaustrittsschnittstelle (26) liegen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die einhüllende Wärmeableitfläche (15) des Kühlkörpers (10) • eine ebene, oder • eine mit einer Mehrzahl von Kühlrippen (60) versehene, und/oder • eine mit einer Mehrzahl von Kühl-Pins versehene Fläche ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Strömungsgleichrichter (20) aus • einem Metall und insbesondere aus Aluminium, und/oder • einem Kunststoff, und/oder • einem Verbundstoff hergestellt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend: • eine Befestigungseinheit (70), wobei die Befestigungseinheit (70) eingerichtet ist, den Strömungsgleichrichter (20) • irreversibel, oder • reversibel an einer vordefinierten Position bezüglich des Kühlkörpers (10) zu befestigen.
  10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend: • eine Kühlvorrichtung wobei die Kühlvorrichtung eingerichtet ist, • Wandflächen wenigstens eines Teils der Mehrzahl von Strömungskanälen (24) zu kühlen, so dass ein die gekühlten Strömungskanäle (24) passierender Luftstrom durch die Wandflächen dieser Strömungskanäle (24) gekühlt wird.
  11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche von Innenwänden der Strömungskanäle (24) • eben ist, oder • mit Verwirbelungsstrukturen versehen ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, über den Kühlkörper (10) einen Sensor (80) für ein Fortbewegungsmittel und insbesondere • einen LIDAR-Sensor, und/oder • einen Radar-Sensor, und/oder • eine Videokamera zu kühlen.
DE102020202263.1A 2019-12-13 2020-02-21 Vorrichtung zum Anpassen einer Temperaturverteilung an einem Kühlkörper Pending DE102020202263A1 (de)

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