DE2006759B2

DE2006759B2 - Elektronikschrank

Info

Publication number: DE2006759B2
Application number: DE19702006759
Authority: DE
Inventors: Paul Dr rer nat 8520 Er langen Fries
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-02-14
Filing date: 1970-02-14
Publication date: 1971-12-09
Also published as: CH525598A; CA899500A; JPS461602A; PL70978B1; HU162661B; AU2517171A; ES194564Y; FR2078558A5; AT303814B; ES194564U; ZA71670B; BR7100691D0; DE2006759A1

Description

an/ f

Im Handel sind Schränke zum Einbau elektro- Wärmeübergang findet somit an der gesamten

nischer Bauteile, sogenannte Elektronikschränke, er- Wärmeaustauschfläche, beispielsweise au den Ober-

hältlich. Die Verlustleistungsabfuhr aus diesen Elek- flachen sämtlicher Falten eines Faltflächenwärme-

tronikschränken erfolgt mittels Durehzugsbelüf- austauschers, statt.

tung. Im Luftstrom werden dabei je nach Umge- 5 Der Wärmeaustauscher kann gegebenenfalls zubungsverhältnissen Fremdpartikel in feiner Vertei- sammen mit wenigstens einem Lüfter eine kompakte lung mitgeführt. Dieser Staub lagen sich auf den Baueinheit bilden. Eine solche Baueinheit kann für elektronischen Bauteilen ab. Seine Einwirkung auf vielfältige Schrankformen einheitlich hergestellt werdie Elektronikbauteile ist oft aus verschiedenen den, womit eine Serienfertigung des Wärmeaus-Gründen unerwünscht. io tauschers ermöglicht wird. Die Baueinheit kann auch

Nach der deutschen Patentschrift 348 794 ist ein in bereits vorhandene Elektroniksehränke einallseitig geschlossenes, doppelwandiges Gehäuse für gebaut werden. Damit ist es möglich. Elektronikelektrische Geräte bekannt, bei dem eine Wand schränke auch nachträglich bei genügender Verlust·· als wellblechförmige Faltfläche ausgebildet ist und wärmeabfuhr gegen Staub zu sichern. Außerdem ist als Wärmeaustauschfläche zwischen der Innenluft 15 dir Wärmeaustauscher für die Reinigung der Wärme- und der Außenlu^ft dient. Um einen staubdichten Ab- Übergangsflächen leicht aus den Schrank herauszuschluß zu gewährleisten, müssen die Übergangs- nehmen.

stellen zwischen der Faltflächenwand und den an- Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft an

grenzenden Gehäuseteilen genau der Form der FaIt- Hand der Fig. 1 bis 8 näher beschrieben. In den

fläche angepaßt werden, was abgesehen von der 20 Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines

doppelwandigen Ausführung noch zusätzlich einen Faltflächenwärmeaustauschers dargestellt, und es

erheblichen fertigungstechnischen Aufwand darstellt. ist in einem Ausführungsbeispiel der Einbau eines

Es besteht nun die Aufgabe, die staubfreie Abfuhr erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers in einen der Verlustleistung aus dem Schrank demgegenüber Elektronikschrank demonstriert,
ohne besonderen Aufwand sicherzustellen. Die vor- 25 F i g. 1 zeigt einen Faltflächenwärmeaustauscher, liegende Erfindung betrifft einen Elektronikschrank Eine dünne Platte entsprechender Größe, die beimit staubdicht abgeschlossenem Innenraum und spielsweise aus Kupfer oder Aluminium oder aus einem als Faltfläche ausgebildeten Wärmeaustauscher, einem nicht metallischen Material, auch aus einem bei dem die Lösung der vorgenannten Aufgabe Kunststoff hergestellt sein kann, ist durch geeignete erfindungsgemäß darin besteht, daß jede zweite Falte 30 Bearbeitungsmaßnahmen zu einem mäanderförmigen beidseitig mit Querabdeckungen versehen ist und Wärmeaustauscher 1 verarbeitet. Jede Falte 2 des mit diesen einen Teil der Schrankwand ersetzt. Der Wärmeaustauschers ist durch zwei parallele Längserfindungsgemäße Faltflächenwärmeaustauscher kann wände la und 2b und einen Verbindungssteg Ic damit ohne weiteres staubdicht an ebene Flächen gebildet. Um getrennte Strömungswege für die bzw. gerade Kanten der übrigen Schrankwand ange- 35 Wärmeaustauschmedien, beispielsweise die Luft des fügt werden, und es ergeben sich damit auf einfache Innenraumes, an der Außenseite des Schrankes zu Weise nur nach einer Seite offene Hohlrippen. scharten und um sicherzustellen, daß an jeder Faltenweiche optimal und freizügig von der Kühlluft bzw. wand 2a bis Ic einer inneren eine äußere Wärmeder Innenluft umströmt werden können. Übergangsfläche gegenübersteht, ist an den Stirn-

Vorzugsweise ist als Wärmeaustauscher eine FaIt- 40 flächen des Wärmeaustauschers jede zweite Falte 2 fläche vorgesehen. Bei einer solchen Faltflächc ist mit einem Strömungsleitstück 3 abgeschlossen. Die die Querschnittsform und Fläche der Falten beliebig getrennten Strömitngswege 4 und S für d,: Wärmewählbar, beispielsweise kann die Faltfläche eine austauschmedicn sind durch Pfeile schematisch gebalgähnliche Form haben. Der Faltflächenwärme- kennzeichnet. Dabei ist 7U betonen, daß man mit austauscher läßt sich besonders einfach herstellen. 45 diesem Faltflächenwärmeaustauscher Strömungswege und mit ihm ist die Wärmeaustauschflächc in jedem für die Wärmeaustauschmedien erhält, die bezüglich Falle auf das erforderliche Maß zu vergrößern. Dabei de. Innen- und Außenluftkreises absolut symmetrisch ist ein raumsparender Aufbau möglich, und der sind. Diese Kreise sind also gegeneinander austausch-Wärmcaustatischer kann an jeder Stelle des Schrein- ba·. Außerdem ist die Lage und Richtung des Luftkes, insbesondere an konstruktiv bzw. strömungs- 50 eintritt* und des Luftaustritts in einen der Strömungs-Biäßig günstigen Stellen, z. B. an Türen. Seiten- oder wege 4 oder 5 sowohl bezüglich des Innen- als auch Deckflächen oder im Bodenbereich, eingesetzt des Außenkreises völlig frei wählbar, die Strömungs-Werden, wege 4 und 5 können also auch im Gegenstrom von

Vorteilhaft ist es, wenigstens einen Lüfter zur der Luft durchströmt werden.

Belüftung der Wärmeübergangsfläche des Wärme- 55 Der in F i g. 1 gezeigte Wärmeaustauscher kann austauschers im Innenraum und/oder wenigstens wegen der guten Kaminwirkung der Falten 2 mit einen Lüfter zur Belüftung der äußeren Wärme- freier Konvektion der Luft im Innen- oder Außenübergangsfläche des Wärmeaustauschers vorzusehen. kreis eingesetzt werden. Wie bereits erwähnt, können Mit den Lüftern können die Wärmeübergangsflächen jedoch auch Lüfter angeordnet sein, die die Luft nach dem Gegenstromprinzip belüftbar sein. Mit So in einen oder beide Strömlingswege 4 bzw. 5 eineinem Lüfter im Innenraum kann die Wärtneliber- blasen oder aus diesen Strömungswegen absaugen,
gangsfläche, beispielsweise die dem Schrankinneren Die Zahl der Falten 2 und die Größe der Wärmezugewandten Falten eines Faltflächenwärmeaustau- austauschflächen ist in weiten Grenzen variierbar, schcrs im geschlossenen Umlauf mit der warmen So läßt sich beispielsweise bei erhöhtem Wärme-Innenluft beströmt werden. 6g abfuhrbedarf die Faltung des Wärmeaustauschers t

Die Wärmeilbergangsfläche an der Außenseite des bequem erhöhen, ohne daß dabei besondere Schwie-

ScSrankes wird von der kühleren Umgebungsluft rigkeiten in der Fertigung auftreten,

eventuell ebenfalls mittels eines Lüfters bespült. Der Zu erwähnen ist noch, daß man die im allgemeinen

laminare Strömung in den Strömungswegen 4 bzw. 5 (lurch einfache Hilfsmittel in eine turbulente Strömung umwandeln kann. Hierzu sind zwischen die falten 2 Netze, Gitter oder Prallbleche einzusetzen, die herausnehmbar sein können. Mit diesen Hilfsmitteln kann die Strömung zum Abreißen gezwungen bzw. eine Strömungskomponente quer zu "den Wänden der Falten 2 des Wärmeaustauschers 1 erzeusi werden. Falls erforderlich, läßt sich damit der Wärmeaustausch an den Wärmeübergangsflächen verbessern. In den Figuren sind solche Hilfsmittel nicht eingezeichnet, um die Übersichtlichkeit zu wahren.

F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Wärmeaustauschers 1 nach Fig. 1. Dieser Fimir sind die rovm der Falten 2 des Fahflächenwärmeaustauschers 1 und die Lage der Strömungsleitstücke 3 deutlicher zu entnehmen. In Abwandlung zu F i α. 1 sind jedoch bei diesem Faltflächenwärmeausiauscher weitere Strömungsleitstücke 6 vorgesehen, mit denen aus den Strömungswegen 5 abgeschlossene Strömungskanäle gebildet werden. Ein so ausgebildeter FaMächenwärmeaustauscher kann auch fm freien Innenraum eines Elektronikschrankes angeordnet sein, wenn man dafür sorgt, daß die abgeschlossenen Strömungskanäle 5 über entsprechende Zuleitung und eventuell durch ein Gebläse mit der kühleren Außen-Iuft bespült werden. Auch dann bleibt ein staub- !'!VLr Innenraum gesichert, und die Schädigung der El :ktronikbausteine ist vermieden.

F i g. 3 zeigt eine andere Form der Faltfläche. Du Falten 2 sind wellenförmig. Die beschriebenen Eigenschaften des Faltflächenwärmeaustauschers 1 werden dadurch nicht beeinträchtigt. Selbstverständlich können auch andere Faltflächenformen benutzt werden, beispielsweise kann das Faltprofil zickzackförmip sein.

F i g. 4 zeigt einen Wärmeaustauscher 1. bei dem aK Faltflächen Wellrohre 7 zwischen zwei Platten 8 und 9 eingesetzt sind. Eine Draufsicht auf die Platte 9 ist in F i g. 5 dargestellt. Dieser Wärmeaustauscher. bei den als Faltflächen handelsübliche Wellrohre benutzt werden können, eignet sich besonders, falls abgeschlossene Strömungskanälc für die Außenluft erforderlich sind, falls also der Wärmeaustauscher teilweise durch das Schrankinnere geführt wird.

In F i g. 6 ist ein Elektronikschrank skizziert, der gemäß der Erfindung ausgeführt ist. Für die Figur ist die Vorderfront der Schrankwand 11 entfernt. Die F.lektronikbausteine im Inneren 12 des Schrankes sind in der F i g. 6 weggelassen. In den Seiten-Bänden Πα und lift des Elektronikschrankes sind DiTchbrüche 13« und 13 ft vorgesehen, in die der Wärmeaustauscher 1 staubdicht eingesetzt ist. Zwischen den Durchbrüchen 13a und I3ft in den Seitenwänden 11a und lift des Elektronikschrankes und dem Wärmeaustauscher 1 sind Verlängerungsschächte 14α und 1.4 ft vorgesehen, über die die Außenluft mit einem Lüfter 15 dem Faliflächenvvärmcaustaiischer 1 zugeführt bzw. vnn diesem abgeführt wird. Im Inneren des Schrankes ist ein Strömungsblech 16 '/orgesehen. Mit Hilfe des Strömungsbleches 6 wird im Schrankinneren 12 ein geschlossener Kreislauf für die Luft gebildet, in dem die Schrankluft an der inneren Wärmeübergangsfläche des Wärmeaustauschers 1 entlanggeführt wird. Ein Lüfter ist für den inneren Kreislauf beim Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, kann aber, falls eine erhöhte Wärmeabfuhr erforderlich ist, ohne Schwierigkeit eingebaut werden.

F i ü. 7 zeigt einen Schnitt läncs der Linie VTI-VII der Fig. 6.

In F i g. 7 ist die Lage der Falten 2 des Wärmeaustauschers 1 im Elektronikschrank demonstriert. Beim Ausführungsbeispiel liegt der Wärmeaustauscher 1 auf dem Grundrahmen 16 des Elektronikschrankes auf. Es ist jedoch den F i g. 6 und 7 direkt zu entnehmen, daß der Wärmeaustauscher 1 auch völlig im Schrankinneren 12 geführt sein kann, wenn nur mit Verbindungsschächten wie in F i g. 6 und 7 oder mit Leitungen für eine genügende Außenluftzufuhr durch die Schrankwand gesorgt wird. Daneben kann der Wärmeaustauscher 1. wie bereits ausgeführt, auch in die Schranktüren oder die Seiten- oder Deckenflächen der Schrankwand 11 eingesetzt sein. Das in den F i g. 6 unu 7 enthaltene Konstruktionsprinzip wird hiervon nicht berührt.

Die F i g. 8 α und 8 ft zeigen je eine Draufsicht auf eine Seitenwand 11a bzw. lift. Den Figuren ist die Lage der Aussparungen 13 ft und 13 a zu entnehmen, in die der Wärmeaustauscher 1 eingesetzt ist. Fig. 8a zeigt außerdem die Falten 2 des Wärmeaustauschers 1 und F i g. 8 ft den Lüfter 15.

Es wurde bereits erwähnt, daß der Wärmeaustauscher 1 aus nicht metallischem Material, sogar unter anderem auch aus Kunststoff hergestellt sein kann. Ein solches schlecht wärmeleitendes Material kann deshalb verwendet werden, weil das Verhältnis Wärmeaustauschfläche F zur Wanddicke des Wärmeaustauschers sehr groß ist und gegenüber diesem Verhältnis die Wärmeleitfähigkeit nicht mehr ins Gewicht fällt.

Bezüglich des in den F i g. 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiels ist nochmals dan.uf hinzuweisen, daß der Wärmeaustauscher sich in einfacher Weise als kompakte Baueinheit ausführen läßt. Diese Baueinheit besteht beim Ausführungsbeispiel aus dem Wärmeaustauscher 1, den Verbindungsschächten 14 und gegebenenfalls dem Lüftei 15. Andere, ähnlich einfache Einheiten können beispielsweise flacher aufgebaut und besonders für den Einbau in Türen geeignet sein.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde als Wärmeaustauschmedium Luft angenommen. Es ist anzumerken, daß auch Flüssigkeiten verwendet werden können. Beispielsweise läßt sich durch die Strömungskanäle der Wärmeaustauscher nach Fig. 2 und F i g. 4 eine Kühlflüssigkeit ohne besondere Änderung des Wärmeaustauschers leiten.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronikschrank mit staubdicht abgeschlossenem Innenraum und einem als Faltfläche ausgebildeten Wärmeaustausche!, dadurch gekennzeichnet, dab jede zweite Falte beidseitig mit Querabdeckungen (3) versehen ist und mit diesen einen Teil der Schrankwand ersetzt.

2. Elektronikschrank nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Wärmeaustauschers (1) etwa gleich oder kleiner als die Dicke der Schrankwand (11) ist.

3. Elektronikschrank na,... einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Lüfter zur Belüftung der Wärme-

Übergangsfläche des Wärmeaustauschers (1) im Innenraum (12) und oder wenigstens ein Lüfter (15) zur Belüftung der äußeren Wärmeübergangsfläche des Wärmeaustauschers vorgesehen ist.

4. Elektronikschrank nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübergangsflächen nach dem Gegenstromprinzip belüftbar sind.

5. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Wärmeaustauscher (1) Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung vorgesehen sind.

6. Elektronikschrank nach einem der An- -priidie 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher in einem aufklappbaren oder is herausnehmbaren Teil der Schrankwand (11) eingesetzt ist.

7. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß durch die äußere Wärmeübergangsfläche des Wärmeaustauschers (1) Strömungskanäle für ein

Wärmeaustauschmedium geformt sind und daß der Wärmeaustauscher wenigstens teilweise im Innenraum (12) angeordnet ist.

8. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß ck r Wärmeaustauscher (1) eine kompakte Baueinheit bildet.

9. Elektronikschrank nach Anspruch S. dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit mil wenigstens einem Lüfter (15) versehen ist.

10. Elektronikschrank nach einem der An Sprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dei Wärmeaustauscher (1) aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist.

11. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dc\ Wärmeaustauscher aus einem nicht metallische! Material hergestellt ist.

12. Elektronikschrank nach Anspruch 11. da durch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustau scher (1) aus Kunststoff hergestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen