DE1673529C3 - Anordnung zur Überwachung der Kühlluft in thermisch hochbelasteten elektrischen Anlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Kühlluft in thermisch hochbelasteten elektrischen Anlagen unter Verwendung eines beheizten Thermoschalters.

In elektrischen Anlagen, z. B. in elektronischen Datenverarbeitungsanlagen, können elektrische Bauteile so viel Verlustwärme erzeugen, daß die einwandfreie Funktion wärmeempfindlicher Bauteile und damit auch der gesamten Anlage gefährdet ist. Die Kühlung dieser Bauteile erfolgt in den meisten Fällen durch freie oder erzwungene Konvektion. Für die Kühlwirkung ist daher die Temperatur der an den Bauteilen vorbeistreichenden Luft und deren Strömungsgeschwindigkeit von ausschlaggebender Bedeutung. Zu hohe Lufttemperatur, zu schwacher Luftstrom infolge verstaubter Staubfilter oder gar Lüfterausfall müssen daher rechtzeitig erkannt werden.

Bei Verwendung eines Fahnenschalters mit beweglicher Windfahne für die Überwachung des Lüfters und eines Thermoschalters für die Temperaturkontrolle, d. h. zweier getrennter Bauelemente für die Überwachung der Kühlluft, sind die mechanischen beweglichen Teile von Nachteil, da sie veränderlichen Reibungsverhältnissen und Verschleißerscheinum.gen unterworfen »ind. Ferner besitzen sie eine gewisse mechanische Trägheit, da die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft im allgemeinen nicht so groß ist, daß die bewegliche Windfahne allen Änderungen rasch und exakt folgt. Die Empfindlichkeit derartiger Überwachimgsanorclnungen ist also relativ gering.

Durch die Zeitschrift »Elektrotechnik« Nr. 40, Dezember 66, S. 936 ist ein Luftstrorn-Thermoschalter bekannt, bei dem ein Thermoelement im Gehäuseinneren kontinuierlich elektrisch gespeist und gleichzeitig von dem durch die Gehäuseöffnung;en streichenden Luftstrom gekühlt wird. Bei einer Unterbrechung dieses Luftstromes wird der Ausgangskontakt infolge Temperaturanstiegs am Thermoelement über einen Übertragungsmechanismus betätigt. Die Ansprechzeit des Kontaktes liegt dabei zwischen 10 bis 40 s.

Aus der Literaturstelle »Thermobimetalle in der Elektrotechnik« von Dr. F. KaSpar, 1960, S. 133 beispielsweise ist die Erwärmung und Abkühlung bei indirekter Beheizung bekannt, wobei der Bimetallstreifen eines Thermorelais, unter Zwischenlage einer Isolation, von einer Heizwicklung umgeben ist.

Ferner ist durch die CH-PS 4 27 366 ein Bimetall-Element mit Heizkörper bekannt, bei dem der Heizkörper unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht direkt auf das Bimetall aufgebracht ist derart, daß er als leitende Schicht auf einen biegsamen Isolierstoffstreifen aufgebracht und dieser auf das Bimetall aufgeklebt ist.

Durch die US-PS 30 71 719 ist es bekannt, zum Schutz eines Motors vor Überhitzung einen Thermoschalter vorzusehen, mit einem Bimetall-Schaltelement und einem mit diesem in thermischem Kontakt stehenden Heizwiderstand, der mit den Motorwindungen elektrisch leitend verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung anzugeben für eine funktionssichere Anordnung zur Überwachung der Kühlluft in thermisch hochbelasteten elektrischen Anlagen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Thermoschalter, der in an sich bekannter Weise elektrisch isoliert und gut wärmeleitend auf einem fremdbeheizten Heizelement aufgebracht ist, mittels einer im Gehäuse abgestützten Feder gegen das Heizelement gedrückt ist und daß an die Pole des Heizelementes, dessen Heizleistung veränderbar ist, relativ dünne Anschlußdrähte angeschlossen sind.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erhält man ein in seiner Kleinheit den Erfordernissen elektronischer Geräte angepaßtes, kompaktes Bauteil ohne bewegliche Teile, von dem sowohl die Überwachung des Lüfters als auch die Temperaturkontrolle übernommen werden. Veränderungen des Kühlluftstromes und der Lufttemperatur werden bei dieser elektrischen Überwachung sehr rasch registriert und signalisiert, so daß ein guter Schutz der elektrischen Bauteile vor thermischer Überlastung und damit die Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage gewährleistet ist. Durch die den Thermoschalter gegen das Heizelement drückende Feder wird ein enger Wärmekontakt zwischen Thermoschalter und Heizelement erreicht Ferner wird durch die relativ dünnen, an die beiden Pole des Heizelementes angeschlossenen Anschlußdrähte eine starke Wärmeableitung verhindert. Die veränderbare Heizleistung, die verhältnismäßig gering ist, ermöglicht es, daß sich mit einem Schalter ein breiter Temperatur- und Luftstrombereich überwachen läßt und ferner durch Verändern der Heizleistung und der Ansprechtemperatur des Thermoschalters dessen Reaktionszeit geregelt werden kann.

Das Heizelement ist vorteilhafterweise auf einer mit einer leitenden Schicht, beispielsweise einer Kupferschicht, versehenen Isolierstoffplatte angeordnet, die einen der Querschnittsform des Thermoschalters entsprechenden Durchbruch zur Aufnahme des Thermoschalters aufweist, wodurch der Thermoschalter in seiner seitlichen Lage fixiert wird.

Zur elektrischen Isolation ist zwischen Thermoschalter und Heizelement vorteilhafterweise eine Folie oder eine gut wärmeleitende Lackschicht vorgesehen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen naher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem runden Heizelement in einer Vorder-, einer geschnittenen Seiten- und einer Rückansicht und

F i g. 2 und 3 jeweils ein solches mn einem rechteckigen Heizelement in einer Vorder- und einer Rückansicht bzw. in einer geschnittenen Seitenansicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Überwichung der Kühlluft besteht aus einem Heizelement 2 und einem Thermoschalter 1. Der Thermoschalter 1 ist auf dem Heizelement 2, dessen Heizfläche etwa der Grundfläche des Thermoschalter entspricht, gut wärmeleitend und elektrisch isoliert befestigt, wobei zur Isolation die Folie 3 oder eine möglichst gut wärmeleitende Lackschicht dient. Das Heizelement 2, als runde Scheibe ausgebildet, ist auf einer mit einer Kupferschicht 4 versehenen Isolierstoffplatte 5 aufgelötet. Es besteht beispielsweise aus einem Keramikwider- ;o stand, wobei auf einem mit einer zentrischen Bohrung versehenen Keramikplättchen einseitig eine Graphitschicht sowie um die Bohrung und am Rand ringförmige Anschlußbahnen 6 für die Stromzuführung aufgebracht sind. Die innere Anschlußbahn ist hierbei durch die Bohrung durchkontaktiert und wird von der äußeren unbeschichteten Seite des Keramikplättchens her an den Anschlußdraht 7 angeschlossen. Der Anschluß des zweiten Drahtes 7 zu der äußeren Anschlußbahn erfolgt über die auf der Isolierstoffpiatte 5 aufgebrachte Kupferschicht 4. Die an die beiden Anschlußbahnen 6 des Heizelementes 2 angeschlossenen Drähte 7 sind relativ dünn, um eine starke Wärmeleitung zu verhindern. Die Isolierstoffplatte 5 ist mit einem der Querschnittsform des Thermoschalter entsprechenden Durchbruch 8 zur Aufnahme des Thermoschalters versehen. Die Isolierstoffplatte trägt also auf der einen Seite das Heizelement 2, während sich auf der anderen Seite der durch den Durchbruch hindurch mit dem Heizelement gut wärmeleitend verbundene Thermoschalter befindet. Für einen vorgegebenen Widerstandswert ist dabei die Schaltzeit um so günstiger, je kleiner die Widerstandsfläche ist. Die Widerstandsfläche des Heizelementes hat etwa die Größe der Grundfläche des Thermoschalters. Die Isolierstoffplatte 5 ist auf ein wannenförmiges Gehäuse 10, dessen offene Seite die Größe und Form der Isolierstoffplatte aufweist, aufgelegt und zwar derart, daß sich das Heizelement an der Außenfläche und der Thermoschalter an der Innenfläche, d. h. im Gehäuseinneren befindet. Eine etwa trapezförmig gebogene Blattfeder 9, deren nach außen abgebogene Schenkelerden auf der Bodenplatte des Gehäuses aufliegen, liegt mit ihrem Mittelteil an dem Thermoschalter und drückt diesen gegen das Heizelement, so daß sich ein guter Wärmekontakt zwischen Thermoschaher und Heizelement ergibt.

Das Gehäuse weist an den beiden Längsseiten jeweils zwei über die Seitenflächen hinausragende Falze 11 auf, die nach dem Einlegen der Isolierstoffplatte 5 umgebogen werden und Gehäuse 10 und Isolierstoffplatte 5 zusammenhalten. Ein die Bodenplatte und eine Längsseite des Gehäuses überragender, mit dem Gehäuse eine Einheit bildender Winkel 12 dient zur Befestigung der Baueinheit.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Heizelement 22 von flacher rechteckiger Form. Der Thermoschalter sowie das Gehäuse zur Aufnahme von Heizelement und Thermoschalter sind in dieser Figur nicht mit dargestellt. Ihre Ausbildung entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Thermoschalter 1 und Gehäuse 10. Auf der Isolierstoffplatte 25 sind zwei getrennte streifenförmige, von einer Kupferschicht gebildete Leiterbahnen 24 aufgebracht, auf denen das Heizelement 22. ein einseitig mit einer Graphitschicht versehenes Keramikplättchen, das auf der beschichteten Seite längsseitig angeordnete Anschlußbahnen 26 trägt, den Streifen zwischen den Leiterbahnen überbrückend, aufgelötet ist. Die Drähte 27 für die Stromzuführung sind an den beiden Kupferbahnen 24 angeschlossen, die durch die Widerstandsschicht des Heizelementes 22 leitend miteinander verbunden sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach F i g. 2 dadurch, daß bei ihm eine weitere, aus Isolierstoffe bestehende Platte 43 vorgesehen ist, die auf der äußeren unbeschichteten Seite des rechteckigen Heizelementes 32 angeordnet ist und eine öffnung 44 von geringerer Größe als der Grundfläche des Heizelementes aufweist. Die Falze 41 des Gehäuses 40 werden nach dem Einlegen der Platte 43 umgebogen und drücken im Zusammenwirken mit der Blattfeder 39 die Platte 43 gegen das Heizelement. Dadurch werden die unter dem Druck der Blattfeder 39 stehenden Lötstellen, durch die das Heizelement mit den beiden Leiterbahnen 34 der Isolierstoffplatte 35 verbunden ist, in vorteilhafter Weise zugentlastet.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Anordnung zur Überwachung der Kühlluft werden in den zu überwachenden Kühlluftstrom so eingesetzt, daß das Heizelement möglichst gut gekühlt wird, also so, daß das Heizelement von der Kühlluft angeströmt wird. Bei Lüfterausfall bzw. bei Anstieg der Lufttemperatur wird der Thermoschalter innerhalb kurzer Zeit vom Heizelement auf die Schalttemperatur erwärmt und damit der Schaltvorgang ausgelöst.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zut Überwachung der Kühlluft in thermisch hochbelasteten elektrischen Anlagen unter Verwendung eines beheizten Thermoschalters. dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoschalter^), der in an sich bekannter Weise elektrisch isoliert und gut wärmeleitend auf einem fremdbeheizten Heizelement (2, 22, 32) aufgebracht ist, mittels einer im Gehäuse (10,40) abgestützten Feder (9, 39) gegen das Heizelement gedrückt ist und daß

an die Pole (6, 26) des Heizelementes (2, 22, 32). dessen Heizleistung veränderbar ist, relativ dünne Anschlußdrähte (7,27) angeschlossen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (2, 22, 32) auf einer mit einer leitenden Schiebt, beispielswei.-e einer Kupferschicht (4, 24) versehenen Isolierstoffplatte (5, 25, 35) angeordnet ist, und daß die Isolierstoffpfaite (5, 25, 35) einen der Querschnitlsform des Thermoschalters (1) entsprechenden Durchbruch zur Aufnahme des Thermoschalters aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Isolation zwischen Thermoschalter (1) und Heizelement (2,22, 32) eine Folie (3, 33) oder eine gut wärmeleitende Lackschicht vorgesehen ist.