-
Die
Erfindung betrifft eine Kühlanordnung nach
den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
-
Bei
einer aus der
DE 43
44 027 C2 bekannten Kühlanordnung
ragt eine zur Kühlung
dienende Unterseite eines Kühlkörpers, auf
dem sich unmittelbar zu kühlende
Elemente befinden, in ein Saugrohr, das hierzu einen fensterartigen
Durchbruch aufweist.
-
Der
Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine vorteilhafte Kühlanordnung
für auf
einer Leiterplatte angeordnete elektronische Bauteile anzugeben.
-
Diese
Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.
-
Bedingt
durch die Ausbildung als metallischer Wandungsabschnitt in dem Strömungskanal bewirkt
die in dem Strömungskanal
entlanggeführte Luftströmung eine
Kühlung
dieses Wandungsabschnittes. So wird beispielsweise bei Einsatz einer mit
einer derartigen Kühlanordnung
versehenen Platine, d.h. Leiterplatte, in einem Staubsauger der Saugluftstrom
verwendet, welcher neben seiner üblichen
Aufgabe – den
Transport von Schmutz- und Staubpartikel – hier auch die Aufgabe einer
Kühlung der
elektronischen Bauteile übernimmt.
Dadurch bedingt, dass der Kühlkörper als
metallischer Wandungsabschnitt in dem Strömungskanal integriert ist, ist
eine verbesserte Trennung zwischen staubfreiem und staubdurchsetzendem
Raum gegeben, wobei die Platine in dem staubfreien Raum angeordnet
ist. Hieraus ergibt sich, dass die Platine, entgegen einer Anordnung
inmitten einer Luftströmung,
nicht von Schmutz- oder Staubpartikeln beaufschlagt wird. Die Kühlung der
Bauteile erfolgt in dem staubdurchsetzten Raum. Aufgrund der rohrförmigen Ausbildung
ist der Kühlkörper Teil
des Strömungskanals,
wobei an einem dem Strömungskanal
zugeordneten Rohrabschnitt ein Steg oder dergleichen angeordnet
sein kann, welcher in Verbindung steht mit einem zu kühlenden
elektronischen Bauteil auf der Platine. Der Kühlkörper kann über eine Steck- oder Schraubverbindung
an dem zu kühlenden
elektronischen Bauteil angeschlossen sein. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung,
bei welcher an dem metallischen Rohrabschnitt ein gleichfalls metallischer
Steg angeflanscht ist. Letzterer ist bspw. schraubverbunden mit
einem zu kühlenden
elektronischen Bauteil. Es ist denkbar, den gesamten Strömungskanal
oder zumindest einen durch zwei Bauteile begrenzten Kanalabschnitt als
metallischen Kühlkörper auszubilden.
Es wird jedoch bevorzugt, den als Rohrabschnitt ausgebildeten Kühlkörper in
den Strömungskanal
zu integrieren. Hierzu erweist es sich als vorteilhaft, dass der
Kühlkörper beidseitig
Dichtungsmanschetten aufweist zur Verbindung mit dem Strömungskanal.
Wie bereits erwähnt,
wird die Verlustwärme
in einen Kühlkörper in Form
eines Kühlringes
eingeleitet, welcher bevorzugt in Form und Abmessung dem Strömungskanal
angepasst ist. Dieser Kühlkörper wird
als Zwischenbauteil in dem Strömungskanal
eingesetzt. Hierzu ist eine beidseitige Dichtung erforderlich, welche
von der Dichtungsmanschette übernommen
wird. Letztere ist bevorzugt in Form einer Kunststoffdichtung ausgebildet.
Diese Ausbildung unterstützt
die Trennung von staubfreiem und staubdurchsetztem Raum. Es ist auch
eine Ausbildung denkbar, bei welcher ein derart ausgebildeter Kühlkörper mit
beidseitigen Dichtungsmanschetten bspw. bei Einsatz in einem Staubsauger
zwischen zwei in Strömungsrichtung
hintereinander geschalteten Baugruppen platziert ist. Als besonders
vorteilhaft erweist es sich, dass die Dichtungsmanschette etwa ebenflächig innenseitig
in den Kühlkörper übergeht.
Hierdurch werden im Strömungskanal
im Bereich des Kühlkörpers bzw.
seiner Dichtungsmanschette Luftwirbel weitgehend vermieden, was
zu Strömungsverlusten
führen
würde.
Weiter erweist es sich als vorteilhaft, dass die Dichtungsmanschette
den Kühlkörper außenseitig
umgibt. Die Verlustwärme
wird somit gezielt über
den metallischen Wandungsabschnitt innerhalb des Strömungskanales
abgeleitet. In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kühlanordnung
ist vorgesehen, dass der Kühlkörper über eine
Metallstreifenanbindung mit der Platine verbunden ist. Der Kühlkörper dient
somit nicht nur zur Kühlung
der elektronischen Bauteile, sondern auch zur Halterung der Platine.
Letztere braucht somit nicht über
weitere Verbindungen innerhalb eines Gehäuses festgelegt werden. Eine
solche Zweipunkt-Verbindung der Platine – bspw. einerseits über den
Kühlkörper am
Strömungskanal
und andererseits an einem Gehäuseabschnitt
oder dergleichen – könnte zu
Spannungen innerhalb der Platine führen, was die Gefahr von Haarrissen
innerhalb der Leiterbahnen zur Folge haben könnte. Erfindungsgemäß wird die
Platine nur über
einen Punkt gehaltert, und zwar über
einen an dem Kühlkörper angeflanschten
Metallstreifen. Bedingt durch diese Ausgestaltung wird auch Wärme, welche über die
Platine abgeleitet wird, über
den Kühlkörper weitergeleitet. Zur
Gewichtsreduzierung wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper aus
Aluminium besteht. Dieses Material hat sich im Bereich der Kühlung von
elektronischen Bauteilen bewährt.
Es ist gut wärmeleitend und
gegenüber
anderen Metallen relativ leicht. Schließlich ist es noch besonders
von Vorteil, dass die Dichtungsmanschette an den Kühlkörper angespritzt
ist. Bevorzugt wird die als Kunststoffdichtung ausgebildete Dichtungsmanschette
direkt um den Kühlkörper gespritzt,
diesen dabei jedoch auf der Rohrabschnitt-Innenfläche freilässt, um
hier die Wärmeabgabe
an die Luftströmung
nicht zu behindern.
-
Nachstehend
ist die Erfindung anhand der Zeichnung, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt,
näher erläutert. Es
zeigt:
-
1 einen
Handstaubsauger mit einer mit einer Kühlanordnung versehenen Platine
zur Halterung von elektronischen Bauteilen, einem Strömungskanalabschnitt
und einer an dem Kanalabschnitt angeschlossenen Mo tor-Gebläse-Einheit,
in perspektivischer Darstellung,
-
2 die
Platine mit ihrer Kühlanordnung, den
Strömungskanalabschnitt
und die Motor-Gebläse-Einheit
in einer Einzeldarstellung,
-
3 eine
vergrößerte Einzeldarstellung
der mit der Kühlanordnung
versehenen Platine,
-
4 den
Schnitt gemäß der Linie
IV-IV in 2.
-
Dargestellt
und beschrieben ist zunächst
mit Bezug zu 1 ein Handstaubsauger 1,
welcher sich im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einem in einen
Ausleger 3 des Gehäuses 2 einsteckbaren
Gerätestiel 4 mit
einem endseitigen Handgriff 5 und einer im Bereich des
Handgriffes 5 mündenden
Anschlussleitung 6 zusammengesetzt. An dem Gehäuse 2 ist eine
Staubfilterbeutel-Aufnahme 7 angeschlossen.
-
In
dem Gehäuse 2 ist
eine Motor-Gebläse-Einheit 8 angeordnet.
Letztere ist strömungstechnisch
rückseitig
an einen Strömungskanal 9 angeschlossen.
-
Der
Strömungskanal 9 weist
einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf und bildet die Strömungsverbindung
zwischen der Staubfilterbeutel-Aufnahme 7 und
der Motor-Gebläse-Einheit 8. Bevorzugt
ist der Strömungskanal 9 als
ein Kunststoffrohr ausgebildet.
-
In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
setzt sich der Strömungskanal 9 aus
zwei Teilabschnitten 9' und 9'' zusammen, welche verbunden werden durch
eine gleichfalls im Querschnitt kreisrunde Kühlanordnung 10.
-
Diese
Kühlanordnung 10 setzt
sich im Wesentlichen aus einem metallischen Kühlkörper 11, einem an
diesem Kühlkörper außenseitig
angeflanschten Metallstreifen 12 und einer an den Kühlkörper 11 angespritzten
Dichtungsmanschette 13 zusammen. Der Kühlkörper 11 ist in Form
eines metallischen Kühlringes
ausgebildet, dessen Innendurchmesser etwa dem des Strömungskanals 9 entspricht.
-
Die
um den Kühlkörper 11 an
diesen angespritzte Dichtungsmanschette erstreckt sich über die gesamte
Länge des
Kühlkörpers 11 und
beidseitig über
dessen Stirnflächen 14 hinweg.
Die Dichtungsmanschette 13 umfasst den Kühlkörper 11 im
Bereich seiner Außenwandung 15 und
im Bereich seiner Stirnflächen 14 derart,
dass die Ringinnenfläche 16 des
Kühlkörpers 11 freigelassen
ist. Die Ausbildung ist hierbei so gewählt, dass die Dichtungsmanschette 13 innenseitig,
d.h. dem Strömungskanal 9 zugewandt,
etwa ebenflächig
in den Kühlkörper 11 übergeht
(vgl. hierzu 4).
-
Die
Dichtungsmanschette 13 weist entlang ihrer beidseitigen,
kreisringförmigen
Stirnflächen 17 nutartige
Vertiefungen 18 auf, zum Eintritt der Kanalwandungen der
Strömungskanalabschnitte 9' und 9''. Bedingt durch diese Ausgestaltung
ist der Strömungskanal 9 auch
im Bereich des Kühlkörpers 11 dichtend
abgeschlossen, so dass eine sichere Abdichtung zwischen staubfreiem
Raum A und staubdurchsetztem Raum B gegeben ist.
-
Der
Kühlkörper 11 bildet
zufolge dieser Ausgestaltung einen Rohrabschnitt des Strömungskanals 9 aus.
Hierbei wird bevorzugt, dass der Kühlkörper 11 aus Aluminium
besteht.
-
Die
Dichtungsmanschette 13 wird von dem Metallstreifen 12 in
einem, mit Bezug zu den 3 und 4, oberen
Bereich durchtreten. Dieser Metallstreifen 12 ist an den
Kühlkörper 11 angeflanscht bzw.
materialeinheitlich mit dem Kühlkörper 11 verbunden
und erstreckt sich von der Dichtungsmanschette 13 ausgehend
senkrecht zu der Erstreckungsrichtung von Dichtungsmanschette 13 bzw. Kühlkörper 11 und
weist an seinem freien Endbereich einen um ca. 90° abgewinkelten
Schenkel 19 auf. Letzterer ist gegenüber der Metallstreifenbreite,
gemessen parallel zu einer Stirnflächenebene des Kühlkörpers 11,
verbreitert ausgebildet und weist Bohrungen 20 auf zum
Durchtritt von Schrauben 21 zur Befestigung einer zur Halterung
von elektronischen Bauteilen 22 vorgesehenen Platine 23.
-
Weiter
kann der Metallstreifen 12 im Bereich seines senkrecht
zur Erstreckung des Kühlkörpers 11 weisenden
Schenkels eine weitere Bohrung 24 aufweisen zum Durchtritt
einer Schraube 25. Letztere steht in Verbindung mit einem
Kühlleitblech 26 eines weiteren
elektronischen Bauteiles 22' (vgl. 4). Dieses
weitere elektronische Bauteil 22' ist ebenfalls auf der Platine 23 angeordnet
und ist bspw. ein Thyristor oder dergleichen. Bekannterweise erzeugen derartige
Bauteile eine derart hohe Verlustwärme, dass diese gesondert gekühlt werden
müssen.
Die Wärmeableitung
erfolgt erfindungsgemäß über das Kühlblech 26 in
den Metallstreifen 12.
-
Der
Metallstreifen 12 weist somit zwei Aufgaben auf. Zum einen
dient dieser zur Halterung der Platine 23 und zum anderen
zur Kühlung
eines oder mehrerer elektronischer Bauteile 22 bzw. 22'.
-
Verlustwärme von
elektronischen Bauteilen 22' werden
in direkter Weise über
den Metallstreifen 12 auf den Kühlkörper 11 geleitet.
Letzterer ist als metallischer Wandungsabschnitt in dem Strömungskanal 9 integriert,
womit die Innenfläche 16 des
Kühlkörpers 11 frei
innerhalb des Strömungskanales 9 zur Kühlung durch
eine Luftströmung 1' liegt. Weiter kann
auch Wärme,
die in die Platine 23 eingeleitet wird, über den
Metallstreifen 12 in den Kühlkörper 11 abgeleitet
werden.
-
Es
ist somit ein großflächiger,
guter Wärmeleiter – bedingt
durch die Aluminium-Ausgestaltung von Kühlkörper 11 und Metallstreifen 12 – gegeben. Die
Verlustwärme
wird in den ringartigen Kühlkörper 11 eingeleitet,
welcher in Form und Abmessung dem Strömungskanal 9 angepasst
ist. Der Kühlkörper 11 wird
als Zwischenbauteil in dem Strömungskanal 9 eingesetzt,
wobei beidseitige Dichtungsaufgaben von der als Kunststoffdichtung
ausgebildeten Dichtungsmanschette 13 übernommen werden. Letztere ist
direkt um den Kühlkörper 11 gespritzt,
diesen dabei jedoch auf der Ringinnenfläche 16 freilässt, um die
Wärmeabgabe
an die Luftströmung 1 nicht
zu behindern.
-
Alternativ
ist es auch denkbar, die so gebildete Kühlanordnung 10 nicht
als Zwischenbauteil in den Strömungskanal 9 einzusetzen,
sondern als direktes Verbindungsglied in Form eines Strömungskanals zwischen
zwei in Strömungsrichtung
hintereinander geschalteten Baugruppen einzusetzen. Beispielsweise
kann hier eine Anordnung getroffen sein, bei welcher die Kühlanordnung 10 zwischen
der Motor-Gebläse-Einheit 8 und
einem Verbindungsstutzen zur Staubfilterbeutel-Aufnahme 7 positioniert
ist.
-
Weiter
kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Platine 23 sich
in den Bereich des Auslegers 3 des Gehäuses 2 hinein erstreckt.