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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Kühlgerät, insbesondere
für einen
Schaltschrank oder eine Schaltschrankanordnung mit Diagnoseeinrichtung, die
mehrere an verschiedenen Positionen innerhalb des Kühlgeräts angeordnete
Sensoren, eine Auswerteeinrichtung für Sensorsignale und zum Erfassen wesentlicher
Ereignisdaten und eine Ausgabeeinrichtung aufweist.
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Ein derartiges Kühlgerät ist in der
DE 197 14 838 C2 angegeben.
Dabei sind innerhalb einer Klimatisierungseinrichtung auch ein Kühlgerät und eine Diagnoseeinrichtung
vorgesehen, an die mehrere Sensoren angeschlossen sind. Die Sensoren
stehen hierbei mit verschiedenen Klimatisierungsgeräten der
Klimatisierungseinrichtung im Zusammenhang u. a. auch mit dem Kühlgerät. Die Sensoren
umfassen u.a. auch verschiedene Temperatursensoren und Türüberwachungssensoren.
In der die verschiedenen Klimatisierungsgeräte, u. a. auch Ventilatoren überwachenden
und steuernden Diagnoseeinrichtung können Einschaltzeiten sowie
die zugehörige Tageszeit
und Fehlerdaten erfasst und abgespeichert werden. Dies Druckschriftt
befasst sich nicht im Einzelnen mit dem Problem, wie innerhalb eines
Kühlgerätes eine
bessere Diagnose ermöglicht
wird.
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Die
DE 41 13 170 C2 zeigt ein Schaltschrank-Kühlgerät, das mehrere
Sensoren sowie auch eine Diagnose-Einrichtung in Form eines Mikroprozessors
aufweist. Auch eine Überwachung
des Schließzustandes
der Schranktür
ist genannt, um einen erhöhten
Kühlbedarf
und eine Überlastung
des Kühlgerätes zu erkennen.
Auch die in dieser Druckschrift genannten Maßnahmen ermöglichen es im Einzelnen nicht,
eine eingehende Fehlerdiagnose innerhalb eines Kühlgeräts zu erreichen.
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Ein weiteres Kühlgerät ist in der
DE 34 23 992 C2 angegeben.
Bei diesem bekannten Kühlgerät erfolgt
eine Überwachung
einer Luftfilterverschmutzung mittels zweier Temperatursensoren,
von denen einer im Luftstrom vor und einer im Luftstrom hinter dem
Filter angeordnet ist. Ein entsprechendes Warnsignal wird ausgegeben,
wenn eine Filterverschmutzung festgestellt wird.
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Verschiedene Aufbauten von Kühlgeräten neuerer
Art sind in der (nicht vorveröffentlichten) deutschen
Patentanmeldung 101 52 239.8 sowie den (ebenfalls nicht vorveröffentlichten)
deutschen Patentanmeldungen 102 05 647.1 und 102 05 652.8 gezeigt,
wobei das Kühlgerät nach der
ersteren Anmeldung die Besonderheit aufweist, dass der Aufbau ein vollständiges Verschließen des
Gerätegehäuses nach
außen
hin zulässt
und eine Grundplatte mit eingebetteten Kühlmittelleitungen zumindest
einen Teil einer Seitenwand des Gerätegehäuses bildet und mit angeformten
Kühlrippen
an deren Außenseite
absteht, und in den beiden letzteren Anmeldungen ein Kühlgerät mit besonderer
Bodenwanne gezeigt ist. Entsprechend den verschiedenen Einsatzmöglichkeiten
von Schaltschränken,
worunter vorliegend beispielsweise auch Schränke für den informationstechnischen
Bereich, wie z.B. Serverschränke,
verstanden werden, unterliegen auch die in diesen vorgesehenen Kühlgeräte unterschiedlichen
Anforderungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Kühlgerät der eingangs
genannten Art bereit zu stellen, das verbesserte Wartungs- und Betriebsmöglichkeiten
bietet.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
Hierbei ist vorgesehen, dass die Diagnoseeinrichtung eine Zeitgebereinrichtung für absolute
oder relative Zeitwerte und eine Zuordnungseinrichtung, mit der
den Ereignisdaten die absoluten und/oder relativen Zeitwerte ihres
Auftretens zugeordnet werden, sowie eine Speichereinrichtung aufweist,
in der die Ereignisdaten zusammen mit den zugeordneten Zeitwerten
abgelegt werden, um sie bei Bedarf mit der Ausgabeeinrichtung auszugeben.
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Mit der zeitlichen Zuordnung lassen
sich die verschiedenen Ereignisse, die insbesondere zu einem Fehler,
einer Störung
oder einem vollständigen Ausfall
eines Kühlgerätes geführt haben,
analysieren und die Fehlerursachen feststellen sowie wirksame Maßnahmen
gegen Ausfallrisiken ergreifen. Beispielsweise kann ein unnötiges, zu
häufiges Öffnen einer
Tür in
ungünstiger
Umgebung einen zu hohen Leistungsbedarf des Kühlgerätes erfordern, das für den normalen
Anwendungsfall konzipiert ist, so dass dieses vorzeitig ausfällt. Bereits
ein Hinweis für
den Benutzer, Türöffnungsvorgänge auf
die notwendige Anzahl zu beschränken,
kann eine erhebliche Verlängerung
der Lebensdauer des Kühlgerätes bzw.
einzelner Komponenten desselben ergeben. Die Anordnung der Sensoren
begünstigt
eine zuverlässige
Diagnose, wobei vorgesehen ist, dass ein Sensor an einem Wächter zwischen
dem Eingang und dem Ausgang eines Verflüssigers, ein Sensor in oder
an dem Kompressor, ein Sensor im eingangsseitigen oder mittleren
Bereich des Verflüssigers
an diesem oder einem dort verlaufenden Abschnitt einer Kühlmittelleitung,
ein Sensor im ausgangsseitigen Bereich des Verflüssigers, ein Sensor an einem
Abschnitt der Kühlmittelleitung
zwischen einer Trockeneinrichtung und einem Entspannungsventil,
ein Sensor an der Kühlmittelleitung
zwischen dem Entspannungsventil und einem Verdampfer, ein Sensor
in einem Luftströmungsbereich
vor dem Verdampfer, ein Sensor hinter dem Verflüssiger, ein Sensor in einer
Bodenwanne nahe einem Kondensatablaufausgang und/oder ein Sensor
an einer Kondensat-Ablaufleitung.
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Beispielsweise lässt sich die geforderte Funktion
oder ein fehlerhafter Betrieb des Verflüssigers bei Anordnung der Sensoren
im Bereich des Verflüssigers
nach Anspruch 2 bei einem Kühlgerät zuverlässig nachvollziehen,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verflüssiger als Grundplatte mit eingebetteten
Kühlmittelleitungen
ausgebildet ist, die zumindest einen Teil einer Seitenwand eines
Gerätegehäuses des
Kühlgerätes bildet
und mit angeformten Kühlrippen
an der Außenseite
absteht.
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Ist vorgesehen, dass ein Sensor für Türöffnungsvorgänge vorgesehen
ist, dessen Sensorsignale in der Diagnoseeinrichtung zeitbezogen
berücksichtigt
werden, so lassen sich Ausfälle
des Kühlgerätes unter
Berücksichtigung
von Öffnungsvorgängen der
Tür leicht
analysieren.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Aufbau eines Kühlgerätes in perspektivischer
Ansicht,
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2 den
Aufbau eines anderen Kühlgerätes in perspektivischer
Ansicht und
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3 einen
Bereich einer Bodenwanne des Kühlgerätes nach 2.
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Die Ansicht nach 1 zeigt ein mit einem Gerätegehäuse 10 verbundenes
Kühlgerät mit einer Sensoranordnung
einer Diagnoseeinrichtung 1. An der Seitenwand 11 stehen
Kühlrippen 28 eines
Verflüssigers 26 des
Kühlmittel-Kreislaufes ab, der
hermetisch abgeschlossen in die Seitenwand 11 integriert
ist.
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Der Kühlmittel-Kreislauf weist, wie 1 weiter zeigt, als Hauptkomponenten
einen Kompressor 20, einen Verflüssiger 26 und einen
Verdampfer 21 auf. Über
eine Lufteintrittsöffnung 31 einer
Bodenwand 16, die mit einer Luftaustrittsöffnung einer Schaltschrank-Deckwand
fluchtet, wird unter Hilfe eines Ventilators 22 die Warmluft
aus dem Schaltschrank-Innenraum gefördert und über den Verdampfer 21 geleitet.
Ein den Verdampfer 21 durchfließendes Kältemittel KM wird gasförmig und überhitzt über den
Kompressor 20 dem Verflüssiger 26 zugeführt. Der
Verflüssiger 26 besteht
aus einer Grundplatte 27, die fest und unlösbar in
die Seitenwand 11 eingebaut ist und lediglich mit Kühlrippen 28 an
der Außenseite
des Gerätegehäuses 10 absteht.
Das überhitzte
Kühlmittel
strömt
durch Kühlmittelleitungen 29 in
Form einer Kühlschlange,
die in Aufnahmenuten auf der dem Kühlgeräte-Innenraum zugekehrten Seite
der Grundplatte 27 eingebracht sind.
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Die vorzugsweise als Kupferrohre
ausgebildeten Kühlmittelleitungen 29 stehen
in gutem Wärmeleitkontakt
zu der aus Aluminium bestehenden Grundplatte 27. Das Kühlmittel
gibt die Wärme
an die Grundplatte 27 mit den angeformten Kühlrippen 28 ab,
die die Wärme
an die Umgebungsluft abstrahlen. Dabei kann die Wärmeabgabe
durch einen den Kühlrippen 28 zugeordneten
Ventilator noch gesteigert werden. Das den Verflüssiger 26 verlassende
Kühlmittel
KMf ist flüssig
und unterkühlt
und gelangt über eine
Filter- und Trockeneinrichtung 24 wieder zum Verdampfer 21 zurück.
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Ein Wächter 25 mit einem
Sensor SC6 überwacht
eine Zustandsänderung
des Kühlmittels
KM zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verflüssigers 26.
Zudem kann ein Entspannungsventil 23 zwischen der Filter-
und Trockeneinrichtung 24 und dem Verdampfer 21 in
den Kältemittel-Kreislauf eingeschaltet
sein.
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Der Verflüssiger 26 belegt mit
seiner Grundplatte 27 zumindest einen Teil der Seitenwand 11,
er kann jedoch, je nach erforderlicher Kühlleistung, auch die gesamte
Seitenwand 11 bilden oder auf Teilbereiche mehrerer Seitenwände verteilt
sein.
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Außer dem Wächter 25 mit dem Sensor
SC6 sind in dem Kühlgerät noch weitere
Sensoren zur Funktionsüberwachung
und insbesondere späteren Diagnose
aufgetretener Zustände
der zugeordneten Komponenten vorgesehen, nämlich in dem Kompressor 20 ein
erster Sensor SC11, im mehr eingangsseitigen oder mittleren Bereich
des Verflüssigers 26 an
diesem oder dem betreffenden Abschnitt der Kühlmittelleitung 29 ein
zweiter Sensor SC9, im unteren, d.h. mehr ausgangsseitigen Bereich
des Verflüssigers 26 ein
dritter Sensor SC12, an dem Abschnitt der Kühlmittelleitung 29 zwischen
der Filter- und Trockeneinrichtung 24 und dem Entspannungsventil 23 ein
vierter Sensor SC14, an der Kühlmittelleitung 29 zwischen
dem Entspannungsventil 23 und dem Verdampfer 21 ein
fünfter
Sensor SC5, in einem Luftströmungsbereich
vor dem Verdampfer 21 ein sechster Sensor SC15 und hinter
dem Verdampfer 21 beispielsweise im Bereich des Ventilators 22,
ein siebter Sensor SC10.
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Mit dem Sensor SC9 am Eingang des
Verflüssigers 26 lässt sich
eine zu hohe Umgebungstemperatur feststellen. Diese kann bei dauerhaftem Überschreiten
zu einem (mit dem Sensor SC6 feststellbaren) Hochdruck im System
und damit zu einer auf Dauer übermäßigen Belastung
des Gerätes
führen.
Generell zeigt der Sensor SC9 ein Betreiben des Gerätes bei
nicht zulässigen
Bedingungen auf. Mit den Sensoren SC9 und SC12 (im Bereich des Verflüssigers)
lässt sich
eine Temperaturdifferenz zwischen Umgebung und Verflüssiger feststellen
und auf eine verschmutzte Filtermatte schließen, die bei übermäßiger Verschmutzung auszutauschen
ist, da dann das Gerät
nicht mehr richtig kühlt. Überlastsensoren
an Verdichter und Ventilatoren weisen auf ein falsches Betreiben
des Kühlgerätes hin.
Ursache für die Überlast
können
z.B. wiederum eine zu hohe Umgebungstemperatur oder eine verschmutzte
Filtermatte sein, die dann ihrerseits mit den genannten Sensoren
SC9 und SC12 festgestellt werden können. Der Sensor SC5 am Expansionsventilfilter
dient zum Feststellen und Vermeiden von Vereisung. In Kombination
mit einem Sensor für
die Umgebungstemperatur, z.B. dem Sensor SC9, kann ein Betrieb bei
zu niedrigen Umgebungstemperaturen nachgewiesen werden. Mit dem
Sensor SC15 kann festgestellt werden, wenn die Innentemperatur zu
hoch ist. In Verbindung mit einem mit dem Sensor SC6 erfassten ständigen Hochdruck
lässt sich
rückschließen, dass
das Kühlgerät unterdimensioniert
ist. Die Diagnoseeinrichtung lässt
weitere ähnliche
Bewertungen zu.
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Die Sensorsignale lassen sich teilweise
auch aus in dem Kühlgerät ohnehin
vorhandenen internen Überwachungsfunktionen,
beispielsweise aus einem thermischen Wicklungsschutz der Lüfter oder
des Kompressors ableiten, so dass sich gesonderte Sensorelemente
erübrigen.
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Ferner sind vorteilhaft außerhalb
des Kühlgerätes weitere
mit der Klimatisierung zusammenhängende
Sensoren, insbesondere ein Türöffnungssensor
angeordnet, um später
den Betrieb des Kühlgerätes und
dessen Komponenten in Bezug auf die außerhalb des Kühlgerätes aufgetretenen
Ereignisse in der Diagnoseeinrichtung auswerten zu können.
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Hierzu werden der Diagnoseeinrichtung 1, die
vorzugsweise in einer Schaltschranküberwachungseinrichtung ausgebildet
ist, die Signale der Sensoren zu geführt und zueinander zeitbezogen
gespeichert, um bei der Diagnose den Zeitbezug zu bewerten. Für die zeitliche
Zuordnung weist die Diagnoseeinrichtung einen Realzeitgeber auf,
mit dem jedem gespeicherten (als wesentlich betrachteten) Ereignis
der betreffende Zeitwert z.B. mit Datum und Uhrzeit und/oder dem
zeitlichen Abstand (z.B. 0 Tage 1 h 2min 15s) der Ereignisse gegenüber einem
Bezugsereignis (z.B. "Power On") zugeordnet
wird/werden. Zum Aufrechterhalten der Absolutzeitmessung ist vorteilhaft
eine unterbrechnungsfreie Stromversorgung (z.B. mit Batterie) vorgesehen.
Alternativ kann (bei einfacher Ausführung) die Zeitmessung auf der
Grundlage der Zeitmessung eines in der Diagnoseeinrichtung oder
Steuereinrichtung ohnehin vorhandenen internen Prozessors erfolgen,
indem vorhandene Taktsignale herangezogen werden, wobei den Ereignissen
nur Zeitdifferenzen zugeordnet werden.
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Mit der zeitlichen Zuordnung lassen
sich Ereignisse und eventuelle Fehler besser analysieren als bei
lediglicher Erfassung ihrer Anzahl und damit auch besser Vorkehrungen
zur Vermeidung von Störungen
und Ausfällen
treffen. Werden beispielsweise anormal häufige Türöffnungsvorgänge festgestellt, so kann dies
unterbunden werden, um ein Kühlgerät, das für niedrigere
Kühlleistung
ausgelegt ist, zu schonen. Auch wäre es denkbar, die Konzeption
des Kühlgerätes hinsichtlich
einzelner Komponenten oder deren Anordnung geeignet nach den Einsatzbedingungen
auszulegen oder ein programmiertes Steuerungskonzept ablaufen zu
lassen. Einem Benutzer, der von der Funktionsweise eines Kühlgerätes geringe
oder keine Kenntnis hat, kann mittels der Diagnoseeinrichtung 1 bzw.
einer darin vorgesehenen Auswerteeinrichtung 2 eine geeignete
Anweisung generiert und an einer Anzeige (visuell und/oder akustisch)
ein darauf abgestimmter Hinweis, z.B. "Tür
zu oft geöffnet – Kühlgerät überlastet", gegeben werden.
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Über
eine Ausgabeeinrichtung 4 können die gespeicherten Ereignisdaten
mit den zugeordneten Zeitwerten für eine Anzeige oder Protokollierung
mittels einer geeigneten Schnittstelle ausgelesen werden.
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Eine andere Kühlgeräteausführung, bei der die Diagnoseeinrichtung 1 mit
geeignet angeordneten Sensoren ebenfalls günstig einsetzbar ist, ist in den 2 und 3 gezeigt.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, verschließt bei dem
Kühlgerät eine Montageplatte 210 die
offene Oberseite einer Bodenwanne 220. An der Unterseite der
Montageplatte 210 ist ein ringförmiger Verdampfer 235 befestigt,
in dem ein Radiallüfter 231 untergebracht
ist. Alle übrigen
Komponenten des Kältemittelkreislaufes
sind auf der Oberseite der Montageplatte 210 befestigt,
wie ein Verflüssiger 211,
ein Verdichter 212 und ein Ventilator 214 eines
Außenkreises
zeigen. Die Steuerung kann in einem Fach 213 untergebracht
sein, von dem aus auch die Verbindungsleitungen zu dem Verdampfer 235 und
dem Radiallüfter 231 auf
der Unterseite der Montageplatte 210 ausgehen. Die Montageplatte 210 trägt also
ein vollständiges,
verdrahtetes Kühlgerät und kann
als Einheit aus der Bodenwanne 220 entnommen werden, ohne
diese vom Schaltschrank abzunehmen. Dies ist für den Fall der Wartung, Prüfung und
evtl. Reparatur ein entscheidender Vorteil.
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Die Bodenwanne 220 ist auf
dem Dach des Schaltschrankes so befestigt, dass der Luftaustritt des
Schaltschrankes mit der Lufteintrittsöffnung 221 und die
Lufteintritte des Schaltschrankes mit den Luftaustrittsöffnungen 224 der
Bodenwanne 220 fluchten. Ist die Monatageplatte 210 mit
der Bodenwanne 220 verbunden, dann kann der Radiallüfter 231 über die
Lufteintrittsöffnung 221 axial Warmluft 227 aus
dem Schaltschrank-Innenraum ansaugen und diese über seine umfangsseitig verteilten
Luftausgänge 232 direkt
der Eingangsseite 234 des den Radiallüfter 231 umschließenden Verdampfers 235 zuführen. Beim
Durchgang durch den Verdampfer 235 wird die Warmluft 227 abgekühlt und
gelangt in die Bodenwanne 220. Danach tritt sie als Kaltluftströme 226.1, 226.2, 226.3 und 226.4 über die
Luftaustrittsöffnungen 224 der
Bodenwanne 220 aus und wieder in den Schaltschrank-Innenraum
ein.
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Die Lufteintrittsöffnung 221 und die
Luftaustrittsöffnungen 224 sind
mit Lüftungsgitter,
Lüftungslamellen
und dgl. abgedeckt und mit Kondensat-Schutzwänden 222 und 225 umgeben,
wenn die Bodenwanne 220 als Kondensatauffangwanne mitverwendet
wird. Dabei bestimmt die Höhe
dieser Kondensat-Schutzwände 222 und 225 die
Auffangkapazität
an Kondensat. Der Verdampfer 235 stützt sich abgedichtet auf einem
Ring 223 oder einem darauf festgelegten Dichtungselement
ab, wobei diese Abdichtung auch als Kondensat-Schutzwand dient.
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Der Radiallüfter 231 kann so in
den Verdampfer 235 eingepasst sein, dass der axiale Ansaugstrom
von den radial abgegebenen Luftströmen und ihren Wegen durch den
Verdampfer 235 entkoppelt sind. Dasselbe gilt dann auch
für den
Innenraum der Bodenwanne 220 und die Außenseite 236 des Verdampfers
in Bezug auf den angesaugten Luftstrom 227. Dies führt zu einer
optimalen Funktion mit ausreichend hohem Wirkungsgrad.
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Die Oberseite der Montageplatte 210 mit
den übrigen
Komponenten 211 bis 214 des Kältemittelkreislaufes wird durch
ein kappenartiges Gehäuse-Oberteil
abgedeckt und verschlossen, das über ein
Lüftungsgitter
den Zutritt der Frischluft für
den Außenkreis
ermöglicht.
In einem Eckbereich der Bodenwanne 220 ist ein Kondensatablauf 228 vorgesehen, wobei
der Boden der Bodenwanne 220 zu dem Kondensatablauf 228 hin
geneigt ist.
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Bei dieser Bodenwanne 220 können ein
oder mehrere Luftaustrittsöffnung(en)
224 vorgesehen sein, um die Kopplung zum Schaltschrank-Innenraum
herzustellen. Dabei kann die zugeführte Kaltluft auch gezielt
zu den wärmeerzeugenden
Stellen im Schaltschrank-Innenraum geleitet werden.
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Die Bodenwanne 220 ist als
Kondensat-Auffangwanne ausgebildet und besitzt mehrere Ablaufausgänge 314 und 315,
die wahlweise für
den Anschluss der Ablaufleitung benützt werden können. Die
nicht benötigten
Ablaufausgänge
werden mittels Stopfen verschlossen.
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Die Luftaustrittsöffnungen 224 sind
von einer Kondensat-Schutzwand 320 umgeben, deren Höhe die maximale
Kondensat-Auffangkapazität
bestimmen.
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In einem in 3 dargestellten Eckbereich sind zwei
Ablaufausgänge 314 und 315 angeordnet, die
auf die beiden aufeinanderstoßenden
Seitenwände 312 verteilt
sind und unmittelbar an den Boden 311 anschließen.
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Vor den Ablaufausgängen 314 und 315 ist eine
Kondensat-Barriere 316 am Boden 311 angeformt,
die einen bestimmten Pegelstand in der Kondensat-Auffangwanne 220 zurückhält. Die
beiden Ablaufausgänge 314, 315 können alternativ
verwendet werden, wobei ein nicht benutzter Ablaufausgang mit einem
Stopfen verschlossen werden kann.
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Beispielsweise ist bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
ein Sensor SC13 ebenfalls an dem Verflüssiger 211 angeordnet,
während
weitere Sensoren an geeigneten Stellen angeordnet sein können, wie
im Zusammenhang mit 3 beschrieben.
Gemäß 3 sind ein achter Sensor
SC8 in der Bodenwanne 220 nahe dem Kondensatablaufausgang 314 angeordnet
sowie ein neunter Sensor SC16 an der Ablaufleitung 324.