DE2211268B2 - Luftungsanordnung fur Einschube - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein>. Vorrichtung zur Wärmeabführung und an der oberen und unteren Seite überwiegend offenen Einschüben, die gedruckte Leiterplatten oder in freier Verdrahtungstechnik ausgeführte Steckeinheiten mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen enthalten, wobei an einander gegenüberliegenden Seiten der Einschübe Luftleitkanäle angeordnet sind, von denen einer über einen zentralen Lüfter mit Kühlluft versorgt und der andere zur Umgebung geöffnet ist.

Es ist bereits eine Anordnung zur Kühlung eines Trockengleichrichtergerätes bekannt, bei der Ventilgruppen in mit Luftleitblechen versehenen Rahmen übereinander in zwei Säulen mit einem Gestell verbunden sind. Zwischen den beiden Säulen befindet sich ein kaminartiger Hohlraum, dem die von den Gleichrichtern erwärmte Luft zugeführt wird. Da die Außenseite des Gestells nicht verkleidet sind, kann Frischluft zu den Gleichrichtern gelangen (deutsche Patentschrift 865 490).

In einer weiteren bekannten Anordnung sind LeisUingsgleiehrichter in einer Zelle übereinander befestigt. Zwischen je zwei Reihen von nebeneinander angeordneten Gleichrichtern befindet sich ein schräg verlaufendes Luftleitblech. Durch einen Schacht auf der Vorderseite der Gleichrichter erreicht Kühlluft die Gleichrichter und strömt zwischen den Luftlcitblechen zu einem Wärmeschacht (deutsche Offenlegungsschrifi 1 614 057).

Bei einer anderen bekannten Kühlvorrichtung füi Halbleiter sind zwischen den übereinander angeordneten Haibleitcrvcntilen schräge Zwischenwände befestigt. Die Halbleiterventile sitzen auf einer Wand. die Lufteintrittsöffnungen in Höhe der schrägen Zwischenwände aufweist. Die Luft strömt durch die Eintrittsöffnungen zu den Kühlrippen der Halbleiterventile und gelangt über Öffnungen in einer rückwärtigen Wand in einen Abluftschacht (deutsches Gebrauchsmuster 1 970 617).

Es ist ferner eine Kühlanordnung für Einschühe bekannt, die in einem Schrank montiert sind. Die rückwärtige Wand des Schranks besteht aus zwei parallel zueinander verlaufenden Platten, die einen Zwischenraum einschließen. Zwischen zwei benachbarten Reihen von Einschüben befindet sich eine Abdeckplatte. Die innere Platte der rückwärtigen Wand enthält in Höhe der U-förmig gebogenen Träger Öffnungen. Im Schrank ist ein zentraler Lüfter vorgesehen der Luft in den Zwischenraum der rückwärtigen Wand fördert. Über die Öffnungen in der Wand wird Kühlluft den Trägern der Einschübe zugeführt. Die Einschubträger enthalten Aussparungen, durch die Luft strömt und sich in einem an der Seitenwand vorhandenen Schacht sammelt (britische Patentschrift 765 965).

Eine weitere bekannte Anordnung zur Kühlung elektronischer Geräte enthält als Hohlprofile ausgebildete Halterahmen, in die Kühlluft mittels Lüftern eingeleitet wird. In der Nähe der elektronischen Geräte sind Öffnungen in den Hohlprofilen vorgesehen, aus denen Kühlluft austritt und zu den Geräten strömt. Um Druckverluste längs der Hohlprofile zu vermindern, müssen bei dieser Anordnung größere Querschnitte verwendet werden (deutsche Offenlegungsschrift 1 941 276).

Bei einer bekannten Anordnung zur Kühlung von übereinander angeordneten Einschüben ist neben den Einschüben ein seitlicher Luftleitkanal angeordnet, der über Öffnungen mit den Innenräumen der Einschübe in Verbindung steht. Der Luftleitkanal wird über einen Lüfter mit Kühlluft versorgt. Die in die Einschübe eingeleitete Kühlluft tritt an seitlichen Öffnungen der Einschübe in den Raum außerhalb des Montagegestells aus (IRE Transactions CP — 6, September 1959, Nr. 3, S. 180 bis 189).

Es ist weiterhin bereits eine Vorrichtung zur Wärmeabfuhr aus Einschüben bekannt, die gedruckte Leiterplatten oder in freier Verdrahtungstechnik ausgeführte Steckeinheiten mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen enthalten, bei der an zwei Seiten der Einschübe Luftleitkanäle angeordnet sind, von denen einer mit Kühlluft versorgt und der andere zur Umgebung offen ist. Die Kühlluft wird über einen der Kanäle entweder in die Einschübe geleitet oder aus diesen abgesaugt. Zusätzliche Öffnungen in der Decke des die Einschübe tragenden Gestells dienen der Ableitung oder Zuleitung von Kühlluft (USA.-Patentschrift 3 192 306).

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte, für die Aufnahme einer Reihe von Einschüben vorgesehene Anordnung so weiterzucntwickeln, daß einerseits bei Bauelementen mit nur geringer Wärmeerzeugung ohne Aufwand eine Kühlung durch natürliche Konvektion möglich ist und andererseits bei Bauelementen mit größerer Wärmeerzeugung durch Ergänzung mit wenigen einfach aufgebnuten und leicht zu montierenden Teilen eine Kühlung durch erzwungene Konvektion herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je zwei übereinanuerliegendc Einschübe <iurc!i einen von Wänden umgebenen Zwischenraum getrennt sind, der durch eine Trennwand in zwei Bereiche aufgeteilt ist, von denen vom Lüfter mit Kühlluft versorgten Kanal und der andere über mindestens eine Öffnung mit dem zur Umgebung offenen Kanal verbunden ist.

Ohne Luftleitbleche, Luftleitkanäle und Lüfter arbeitet die Anordnung mit natürlicher Konvektion. Der Einbau dieser Teile ermöglicht die erzwungene Konvektion. Durch die Art der Luftführung sind alle elektrischen Bauelemente in den Einschüben von der Kühlluft erreichbar, in denen auf Grund des konstruktiven Aufbaus von Leiterplatten, Steckeinheiten oder Aufbauteilen der Einschübe Stauungen der Kühlluft eintreten, werden durch die erfindungsgemäße Anordnung vermieden. Es ergibt sich eine nahezu konstante Lüftungsleistung pro einer Leiterplatte zugeordnetem Bereich im Einschub.

Da die einzelnen Einschübe thermisch weitgehend voneinander abgekoppelt sind, müssen thermisch hochbelastete Bauelemente nicht in den Einschüben im unteren Schrankt^reich angeordnet sein. Die Anzahl und Montagestelle der hochbelasteten Bauelemente ist weder durch die Erwärmung höher oder tiefer liegender Bauteile noch durch eine schwierige Wärmeableitung beeinträchtigt.

Die Öffnungen in den Seitenwänden können in ihrem Querschnitt den unterschiedlichen Kühlluftanforderungen der einzelnen Einschübe angepaßt werden.

Durch Filterung der vom Lüfter angesaugten Luft läßt sich die Verschmutzung der zu kühlenden Bauteile weitgehend verhindern. Die Kühlung geht deshalb im Laufe der Zeit kaum zurück.

Bei Überhitzung einzelner Bauelemente in einem Einschub schützen die Luftleitbleche die benachbarten Einschübe vor Flammen, Funken oder sich ablöseiiden glühenden Teilen.

In der erfindungsgemäßen Anordnung treten keine Abschnitte, für die Luftführung auf, die einen hohen Strömungswiderstand aufweisen oder die Entstehung von Turbulenzen fördern. Es genügt daher eine geringe Förderleistung des Lüfters. Die Geräuschbildung wird nicht begünstigt.

Die dem Lüftungssystem zugehörigen Teile erschweren nicht die Zugänglichkeit der Leiterplatten oder Steckeinheiten. Auch die Federkontaktleisten nebst Verdrahtung bleiben leicht zugänglich, so daß Änderungen der Verdrahtung durchgeführt werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Querschnitt zwischen Luftleitelementen und oberer bzw. unterer Seite der Einschübe an verschiedenen Stellen dem Kühlluftbedarf von auf Leiterplatten oder Steckeinheiten befestigten thermisch hochbelasteien Bauelementen angepaßt ist. Thermisch hochbelastete Bauteile benötigen innerhalb eines Einschiibs mehr Kühlluft als die übrigen Bauelemente. Liegt die Montagestelle von hochbeiasteten Bauelementen innerhalb eines Einsehubs fest, dann kann durch die Ausbildung der Trennwand an der entsprechenden Stelle die Luftzufuhr erhöiit werden.
Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht

ίο darin, daß Luftleitclemcnte nebst Wänden einschubartig ausgebildet sind. Diese Ausführungsform erleichtert und vereinfacht die Montage. Ferner wird der Aufbau in Form eines Baukastensystems möglich, das nur wenige unterschiedliche Teile umfaßt

ι.ϊ und leicht erweiterungsfähig ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Luftführungskanäle gleichzeitig als Rahmen für die Montage der Einschübe ausgebildet. Dadurch kann ein äußerer Schrankaufbau für die Aufnahme der Einschübe ohne /■ ^wirkung auf die Belüftung entfallen.

In einer günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, daß die Luftführungskanäle gleichzeitig als Rahmen für die Montage

■•■5 von Einschüben ausgebildet sind. Die Ausführungsform erlaubt die Aufstellung der Magazine in staubhaltiger, spritzwasscrgefährdeter und rxplosionsgefährdeter Umgebung.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, aus dem sich weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht der Vorrichtung von vorne,
F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Ein Geräteschrank 1 dient zur Aufnahme von Einschüben 2, 3 die sich aus Seitenwinden 4, 5, Tragschienen 6, Führungsschienen 7 und Federkontaktleisten 8 zusammensetzen. Die Federkontaktleisten 8 sind mit einer Platte 9 verbunden, die zusammen mit den Leisten 8 die rückwärtige Wand der Einschübe 2, 3 bildet. Die Seitenwände 4, 5 sind an ihrer einen Stirnseite umgebogen. Aut dem umgebogenen Streifen sind Griffe 10 befestigt. Zur Halterung der Ein-Schübe 2, 3 enthalten die Seitenwände 4, 5 Vorsprünge 11, die sich auf Leisten 12 des Schrankes 1 abstützen.

In die Führungsschienen 7 der Einschübe 2, 3 sind gedruckte Leiterplatten 13 eingeschoben, die mit elektrischen Bauelementen 14 versehen sind. Ferner sind in die Einschübe 2, 3 in freier Verdrahtungstechnik ausgeführte Steckeinheiten 15 eingesetzt, die mehr Raum beanspruchen als die Leiterplatten 13.
Die Leiterplatten 13 und Steckeinheiten 15 tragen an den rückwärtigen Seiten nicht dargestellte Messerkontaktleisten, die in die Federkontaktleisten 8 eingreifen. Die vorderen Seiten der Leiterplatten 13 und Steckeinheiten 15 sind mit Frontplatten 16 verbunden, die Griffleisten 17 enthalten. An den Rändern sind die Frontplatten 16 mit Bohrungen versehen, in die Schrauben 18 eingesetzt sind, die in nicht dargestellte Cewindebohrungen der Führungsschienen 7 eingeschraubt sind.
Die Einschübe 2, 3 sind durch einen Zwischenraum voneinander getrennt. In diesen Zwischenraum ist eine Anordnung eingeschoben, die aus einer schräg verlaufenden Trennwand 19 besteht, an dessen beiden Länesseiten WMnHp. 20. 21 hefsetiot οϊηΛ

Die Trennwand 19 teilt den Zwischenraum in zwei Bereiche 22, 23. An beiden Enden enthält die Trennwand 19 Vorsprünge 11, die sich auf Leisten 12 des Schranke 1 abstützen. Die vordere Wand 21 ist an den Rändern mit Bohrungen versehen, in die Schrauben 18 eingesetzt werden, um die Wand 21 am Schrank 1 festzuschrauben. Auch die Seitenwände 4, 5 enthalten Bohrungen für Schrauben 18, mit denen die Einschübe 2, 3 am Schrank 1 befestigt werden. Da an der Wand 21 auch ein Griff 10 angeordnet ist, läßt sich die aus den Teilen 19, 20, 21 bestehende Einheit in gleicher Weise wie ein Einschub in den Schrank 1 einschieben und befestigen.

An den Seitenwänden des Schränkst sind Luftleitkanäle 24 a, 24 b angebracht. Die inneren Wände 25, 26 der Luftleitkanäle 24 a, 24 b sind in Höhe der Bereiche 22, 23 mit Öffnungen 27, 28 versehen. Der Luftleitkanal 24 α wird von einem Lüfter 29 gespeist, der am Boden des Schranke 1 angeordnet ist und Kühlluft über ein Filter 30 aus der Umgebung ansaugt. Der Luftleitkanal 24 b ist durch eine Öffnung 31 mit der Umgebung verbunden.

Nach dem Entfernen einer aus den Teilen 19, 20, 21 bestehenden Einheit aus dem Schrank 1 sind die Öffnungen 27, 28 zugänglich. Vor den Öffnungen 27, 28 sind Blenden 32 verschiebbar gelagert, mit denen die Kühlluftmenge eingestellt werden kann.

Falls auf den Leiterplatten 13 thermisch hochbelastete elektrische Bauelemente 14 enthalten sind, kann die Kühlluftzufuhr am Montageort der entsprechenden Leiterplatte erhöht werden, indem über eine Änderung der Neigung der Trennwand 19 eine Querschnittsanpassung vorgenommen wird. Am Luftleilelement 19 lassen sich zusätzlich Aufsatzelemente 33 α oder 33 b befestigen.

Durch die Querschnittsveränderung wird die Kühlluftverteilung den jeweiligen Anforderungen angepaßt.

Die vor dem Aufsatzelement 33 α angeordneten Leiterplatten 13 erhalten erhöhte Kühlluftzufuhr, während die vor dem Aufsatzelement 336 angeordneten Leiterplatten 13 verminderte Kühlluft zugeführt bekommen.

Die vom Lüfter 29 angesaugte Luft wird in den Kanal 24« gefördert und strömt durch die Öffnungen 27 in die Bereiche 22. Die Trennwände 19 lenken die Kühlluft um, die zwischen den Tragschienen 7 hindurch tritt und an den Leiterplatten 13 bzw. Steckeinschüben 15 vorbeiströmt. Die Kühlluft erwärmt sich an den Bauelementen 14 und sammelt sich in den Bereichen 23, wo sie von den Trennwänden 19 umgelenkt wird und über die Öffnungen 28 in den Luftleitkanal 24 6 gelangt. Vom Luftleitkanal 24 6 strömt die Luft durch die Öffnung 31 in die Umgebung.

Durch die Trennwände 19 sind die Einschübe 2, 3 thermisch weitgehend voneinander abgekoppelt. Eine gegenseitige Erwärmung von Bauelementen in den Einschüben 2, 3 findet nicht statt. Es können daher thermisch hochbelastete Bauelemente 14 sowohl im Einschub 2 als auch im Einschub 3 montiert werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Trennwände 19, Leiterplatten 13 und Steckeinheiten 15 bewitkt, daß die Kühlluft im wesentlichen immer den gleichen Querschnitt vorfindet, wobei keine toten Zonen auftreten oder scharfe Richtungswechsel verlangt werden. Der Strömungswiderstand ist daher gering. Dadurch kann ein Lüfter 29 mit geringer Förderleistung vorgesehen werden. Gleichzeitig tritt auch nur ein schwaches Lüftungsgeräusch auf.

Die Einschübe 2, 3 sind durch die Luftleitelemente 19 so voneinander getrennt und gegeneinander abgedeckt, daß Flammen, Funken oder glühende Teile, die in einem Einschub entstehen, nicht zum anderen Einschub gelangen können. Dadurch wird eine Strömung lokal begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Palentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmeabführung aus an der oberen und unteren Seite überwiegend offenen Einschüben, die gedruckte Leiterplatten oder in freier Verdrahtungstechnik ausgeführte Steckeinheiten mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen enthalten, wobei an einander gegenüberliegenden Seiten der Einschübe Luftleitkanäle angeordnet sind, von denen einer über einen zentralen Lüfter mit Kühlluft versorgt und der andere zur Umgebung geöffnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß je zwei übereinanderliegende Einschübe (2, 3) durch einen von Wänden (20, 21) umgebenen Zwischcnraum getrennt sind, der durch eine Trennwand (19) in zwei Bereiche (22, 23) aufgeteilt ist. von denen einer über mindestens eine Öffnung mit dem vm Lüfter mit Kühlluft versorgten Kanal (24 a) und der andere über mindestens eine Öffnung mit dem zur Umgebung offenen Kanal (24 b) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (19) in Längsrichtung der Einschübe (2, 3) schräg angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt zwischen Luftleitelementen (19) und oberer bzw. unterer Seite der EinschüDe (2) an verschiedenen Stellen dem Kühlluftbedarf von auf Lei*erplatten (13) oder Steckeinheiten (15) befestigten thermisch hochbelasteten Bauelementen (14) angepaßt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Luftleitelemente (19) nebst Wänden (20, 21) einschubartig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (27, 28) in den Seitenwänden abdcckbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle gleichzeitig als Rahmen für die Montage von Einschüben ausgebildet sind.