DE2347562C3 - Allseits geschlossenes Kastengehäuse für luftgekühlte elektrische Geräte - Google Patents

Description

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60 Die Erfindung betrifft ein allseits geschlossenes Kastengehäuse für ein luftgekühltes elektrisches Gerät laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei staubdicht zu haltenden Schaltschränken für elektrische Geräte ist es bekannt, im Inneren des Schrankes durch eine Luftumwälzeinrichtung einen geschlossenen Kühlkreislauf aufrechtzuerhalten und über diesen Wärme von den im Schrankinneren untergebrachten elektrischen Geräten an mindestens eine Gehäuseseitenwand, insbesondere die Schrankrückwand, abzuführen (DE-OS 17 90 084). An der Schrankrückwand ist ein Wärmeaustauscher vorgesehen, durch den dieser innere Kühlluftkreislauf und ein ebenfalls durch eine Luftumwälzeinrichtung erzeugter äußerer Kühlluftkreislauf geführt sind. Dieses bekannte Kühlsystem für Schaltschränke würde zur Kühlung von hermetisch abgeschlossenen Kastengehäusen nicht optimal sein, da einerseits über den zusätzlichen Wärmeaustauscher keine optimale Wärmeabgabe an die Umgebung erreicht wird und der zusätzliche äußere Kühlluftkreislauf bei solchen Kastengehäusen nur schwer realisierbar ist.

Für solche Kastengehäuse wurden deshalb bisher stets andere ohne Luftumwälzeinrichtungen ausschließlich unter Ausnutzung der Kaminwirkung arbeitende Kühlsysteme verwendet. So ist es beispielsweise bekannt, ein luftgekühltes elektrisches Gerät in einem Doppelwandgehäuse anzuordnen, das aus zwei ineinandergeschobenen, auf der Vorderseite offenen Gehäusen besteht (DE-PS 3 48 794). Durch einen auf dieses Doppelwandgehäuse aufgesetzten Deckel mit Ausbuchtungen, die den Ringraum des Doppelwandgehäuses mitdemGehäuseinneren verbinden, kann wegen der aufrechten Anordnung dieses Doppelwandgehäuses durch die natürliche Kaminwirkung eine Luftzirkulation an den elektrischen Geräten vorbei nach oben und über den Ringraum des Doppelwandgehäuses nach unten zurück entstehen und über die Außenwand des Doppelwandgehäuses kann über außen noch angebrachte zusätzliche Kühlrippen oder dergl. die Wärme an die Umgebung abgeführt werden. Die Wärmeabfuhr ist bei dieser bekannten Konstruktion sehr dürftig, vor allem ist keine Gewähr für eine gleichmäßige Verteilung der Wärme auf die ganze äußere Oberfläche des Doppelwandgehäuses gewährleistet. Dieses bekannte Prinzip eignet sich außerdem nur für einen aufrechtstehendem Betrieb, da nur dann die erstrebte Kaminwirkung eintritt.

Schließlich ist eine Kühlvorrichtung für die Elektrode einer elektrischen Entladungsröhre bekannt (DE-AS 12 58 986), bei welcher das gasförmige oder flüssige Kühlmittel in zum zylinderförmig ausgebildeten Elektrodenkörper parallelen Zwischenräumen geführt wird. Für eine günstige Kühlmittelführung ist hierbei die von einem zylindrischen Mantel umgebene Außenwand der Elektrode mit um den Elektrodenkörper schraubenförmig verlaufenden Nuten versehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kastengehäuse für

luftgekühlte elektrische Geräte zu schaffen, das auch bei völlig hermetischem Abschluß einen guten Wärmeaustausch zwischen den sich stark erwärmenden Bauteilen des elektrischen Gerätes und der Umgebung des Gehäuses ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kastengehäuse nach dem Hauptanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gehäuses ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Das erfindungsgemäße Kastengehäuse, das einen völlig hermetischen wasser- oder gadichten Abschluß eines elektrischen Gerätes ermöglicht, wirkt selbst als Wärmeaustauscher zwischen dem Gerät und der Gehäuseoberfläche. Die parallelen Kanäle zwischen Innen- und Außengehäuse des doppelwandigen Kastengehäuses gewährleisten eine gleichmäßige Verteilung der vom elektrischen Gerät herkommenden Kühlluft auf die gesamte Oberfläche des Gehäuses. Jeder Kanal ist dabei gleichlang, so daß die in dem Doppelwandgehäuse umgewälzte Kühlluft pro Kanal einen gleichlangen Weg zurücklegen muß und damit pro Kanal auch die gleiche Wärmemenge ausgetauscht wird, das Gehäuse also auf seiner gesamten Oberfläche gleichmäßig erwärmt wird. Das Wärmegefälle innerhalb der Kanäle zwischen Lufteintritt und Luftaustritt ist vernachlässigbar gering, so daß dadurch die Gleichmäßigkeit der Wärmeverteilung auf die Gehäuseoberfläche nicht gestört wird. Damit kann die gesamte Gehäuseoberfläche einschließlich des Deckels als Wärmeauslauschfläche für die im hermetisch abgeschlossenen Gehäuse umgewälzte Kühlluft ausgenutzt werden, so daß eine gute Kühlung des Gerätes gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch im auseinandergebauten Zustand ein erfindungsgemäßes Kastengehäuse.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie A-A nach F i g. 1 mit der Abwandlung, daß hier die Trennwände auf der Innenseite des Außengehäuses angebracht sind, während in Fig. 1 zur Vereinfachung der Darstellung diese Trennwände am Innengehäuse angebracht sind.

Das erfindungsgemäße Kastengehäuse zur gas- bzw. wasserdichten Aufnahme eines luftgekühlten elektrischen Gerätes 1 besteht aus einem Doppelwandgehäuse 2, das sich zusammensetzt aus einem auf der Vorderseite offenen Innengehäuse 3 und einem ebenfalls auf der Vorderseite offenen Außengehäuse 4, das derart größer ausgebildet ist, daß allseitig ein vorbestimmter Abstand zwischen diesen Gehäuseteilen 3 und 4 besieht und diese Gehäuse nur auf der Vorderseite mit ihren Öffnungsrändern fluchten. Die offene Vorderseite des so gebildeten Doppelwandgehäuses 2 ist mit einem Deckel 5 verschlossen, der beispielsweise gleichzeitig die Frontplatte des elektrischen Gerätes f bildet. Der gesamte Zwischenraum zwischen Innen- und Außengehäuse 3 bzw. 4 des Doppelwandgehäuses 2 ist auf allen fünf Seiten durch Trennwände 6 derart in parallele Kanäle 7 unterteilt, daß von der vorderseitigen Spaltöffnung 8 des Deckenraumes des Doppelwandgehäuses 2 aus gleichlange Kanäle zu der unteren vorderseitigen Spaltöffnung 9 des Bodenraumes dieses Doppelwandgehäuses 2 führen. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nachfolgend der obere Raum zwischen den Oberseiten der Gehäuse 3 und 4 als Deckenraum, der Zwischenraum zwischen den Unterseiten dieser Gehäuse 3 und 4 als Bodenraum, die beiden Räume links und rechts zwischen den Seitenwänden dieser Gehäuse 3 und 4 als Seitenräume und der Raum zwischen den beiden Rückwänden dieser Gehäuse 3 und 4 als Rückseitenraum bezeichnet Die Kanäle 7 verlaufen von der vorderseitigen oberer Deckenraumypaltöffnung 8 in der einen Diagonalhälfte des Deckenraumes diagonal zum rechten Seitenraum, in diesem parallel nach unten und dann in der einen Diagonalhälfte des Bodenraumes wieder diagonal zum Rückseitenraum. In diesem Rückseitenraum laufen die Kanäle wieder parallel nach oben und in der anderen Diagonalhälfte des Deckenraumes zum anderen linken

'5 Seit-cnraum, in welchem sie wieder parallel nach unten verlaufen. In der anderen Diagonalhälfte des Bodenraumes verlaufen die Kanäle schließlich wieder diagonal zur vorderseitigen unteren Bodenraumspaitöffnung 9. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind nur vier derartige parallele Kanäle dargestellt, in der Praxis können selbstverständlich je nach Bedarf und je nach Anforderung auch mehr oder weniger derartiger Kanäle vorgesehen sein. Die Kanäle bedecken bei der oben beschriebenen Anordnung gleichmäßig die gesamte fünfseitige Oberfläche des Doppelwandgehäuses und sie umschlingen quasi spiral- oder schraubenförmig beginnend vom oberen Querspalt des Deckenraumes bis zum unteren Querspalt des Bodenraumes die gesamte fünfseitige Oberfläche des Innengehäuses. Am Deckel 5 sind Ausbuchtungen 10 und 11 ausgebildet, die quer über die gesamte Breite des Doppelwandgehäuses sich erstrecken und so die Spaltöffnungen 8 bzw. 9 des Doppelwandgehäuses 2 abdecken. Diese durch die Ausbuchtungen 10 und 11 gebildeten Verteiler- oder Umlenkkanäle stellen die Verbindung mit dem Kühlluftkreis des Gerätes 1 her. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich im inneren des elektrischen Gerätes 1 eine Wärmequelle 12, beispielsweise eine Senderöhre, die durch ein außen auf der Rückseite des Gerätes aufgesetztes Gebläse 13 luftgekühlt ist. Die Luft wird aus dem Zwischenraum zwischen Innengehäuse 3 und Gerät 1 durch das Gebläse 13 über Kühllufteinlaß 14 in das Gerät 1 eingeblasen oder eingesaugt, streicht an der Wärmequelle 12 vorbei und tritt schließlich wieder am Kühlluftauslaß 15 aus. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel steht dieser Kühlluftauslaß 15 des Gerätes 1 über im Deckel 5 ausgebildete Verteilerkanä-Ie 16 mit dem durch die Ausbuchtung 10 gebildeten Querkanal in Verbindung, in welchem zur gleichmäßigen Luftverteilung gegebenenfalls noch weitere Trennwände 17 ausgebildet sein können. Der untere durch die Ausbuchtung 11 gebildete Querkanal ist so ausgebildet, daß er eine unmittelbare Verbindung zwischen der Spaltöffnung 9 des Bodenraumes und dem Raum zwischen der Innenseite des Innengehäuses 3 und der Außenseite des Gerätes 1 herstellt.
Die Kühlluft wird in folgendem Kreislauf geführt:
Die über das Gebläse 13 angesaugte Luft aus dem Zwischenraum zwischen Innengehäuse 3 und elektrischem Gerät 1 wird an der Wärmequelle 12 vorbeigeführt und gelangt über den Kühlluftauslaß 15 des Gerätes 1 und der sich damit deckenden Kühlluftverteileröffnung 15' des Deckels 5 in den durch die Ausbuchtung 10 gebildeten Verteilerraum. Von dort streicht die Kühlluft in den parallelen Kanälen in Richtung der eingezeichneten Pfeile über die gesamte Oberfläche des Außengehäuses 4, und zwar zunächst längs der einen Hälfte des Deckenraumes diagonal zum

rechten Seitenraum, dort parallel nach unten, im Bodenraum längs der einen Hälfte diagonal zum Rückseitenraum, dort wieder parallel nach oben und auf der zweiten Hälfte des Deckenraumes zum linken Seitenraum, in diesem wieder parallel nach unten und schließlich längs der zweiten Hälfte des Bodenraumes diagonal zur unteren Spaltöffnung 9. Von hier aus gelangt die Luft über den durch die Ausbuchtung 11 gebildeten Verteilerraum wieder in den Raum zwischen Innengehäuse 3 und Gerät 1, von wo aus die Luft wieder ό dem Gebläse 13 zugeführt wird.

In Fig. 1 sind zur Vereinfachung der Darstellung die Trennwände 6 am Innengehäuse 3 angebracht gezeichnet. In der Praxis ist es jedoch zweckmäßig, diese Trennwände 6 auf der Innenseite des Außengehäuses 4 anzubringen, da ja ein möglichst guter Wärmeaustausch zwischen der im Doppelwandgehäuse geführten Luft und der Außenseite dieses Außengehäuses erzielt werden soll. Zweckmäßigerweise bestehen die Trennwände 6 aus einem Stück mit dem Außengehäuse 4, und zwar aus einem gut wärmeleitenden Material, so daß auch die Trennwände selbst als Wärmeaustauscherfläche wirken. Das Innengehäuse besteht vorzugsweise aus einem schlecht wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial wie PVC oder dergl. Damit ist gewährleistet, daß die zirkulierende Luft ihre Wärme ausschließlich an das Außengehäuse 4 abgibt und von dort an die Umgebung dieses Außengehäuses. Um diesen Wärmeaustausch mit der Umgebung noch zu verbessern, können auf der Außenseite des Außengehäuses 4 gegebenenfalls noch zusätzliche Kühlrippen 18 ausgebildet sein, beispielsweise auch auf der Außenseite des Deckels 5.

Die Herstellung des Gehäuses kann dadurch vereinfacht werden, daß das Außengehäuse 4 mit den auf seiner Innenseite ausgebildeten und vorzugsweise aus einem Stück damit gegossenen Trennwänden 6 längs der Linie 19 geteilt wird, das Gehäuse also aus zwei Hälften zusammengesetzt wird, die bezüglich der auf ihrer Innenseite ausgebildeten Trennwände 6 völlig identisch sind. Es genügt also eine einzige Gußform zur Herstellung dieser beiden Hälften, die dann nur noch längs der Trennlinie 19 auf geeignete Weise miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt v/erden müssen. In das so aus zwei Hälften gebildete Außengehäuse braucht dann nur noch das mit glatten Seitenwänden ausgebildete Innengehäuse aus Kunststoff eingesetzt zu werden.

Die Form des Deckels mit den daran ausgebildeten Ausbuchtungen richtet sich selbstverständlich nach der Art des im Gehäuseinneren untergebrachten Gerätes 1. Es kann in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Spaltöffnungen für die eintretende und austretende Kühlluft an den Seiten des Doppelwandgehäuses vorzusehen oder in anderer Weise auf der offenen Vorderseite des Doppelwandgehäuses verteilt anzubringen und dann auch die Ausbuchtungen 10 und 11 auf dem Deckel entsprechend anders anzubringen. Auch die Verbindung zwischen den Spaltöffnungen 8 und 9 mit dem Kühllufteinlaß und Kühlluftauslaß des elektrischen Gerätes richtet sich nach den jeweiligen Gegebenheiten. Das Gebläse kann an irgendeiner Stelle innerhalb des Kühlluftkreislaufes angeordnet sein, beispielsweise auch in Form eines die gesamte Breite der nebeneinanderliegenden Kanäle überdeckenden Querlüfters. Der Deckel besteht vorzugsweise wieder aus einem gut wärmeleitenden Material und ist beispielsweise ebenfalls aus Aluminium in der gewünschten Form gegossen und auf geeignete Weise luft- bzw. wasserdicht auf das Doppelwandgehäuse 2 aufgesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Allseits geschlossenes Kastengehäuse für ein luftgekühltes elektrisches Gerät, bei dem durch eine Luftumwälzeinrichtung in einem geschlossenen Kühlluftkreislauf Wärme aus dem Gehäuseinneren an mindestens eine Gehäuseseitenwand abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Vorderseite offene Gehäuse (3) mit allseitigem Abstand in einem ebenfalls auf der Vorderseite offenen Außengehäuse (4) eingesetzt ist, ein die Vorderseite des so gebildeten Doppelwandgehäuses (2) verschließender Deckel (5) vorgesehen ist, der Ausbuchtungen (10, 11) aufweist, durrh weiche der Raum des Doppelwandgehäuses (2) mit dem Kühlluftkreislauf des elektrischen Gerätes (1) in Verbindung steht, und der gesamte Raum zwischen Innen- und Außengehäuse (3 bzw. 4) des Doppelwandgehäuses (2) durch Trennwände (6) in gleich lange parallele Kanäle (7) unterteilt ist, die von einer vorderseitigen oberen Deckraumspaltöffnung (8) in der einen Diagonalhälfte des Deckenraumes diagonal zum einen Seitenraum, in diesem nach unten und in der einen Diagonalhälfte des Bodenraumes diagonal zum Rückseitenraum, in diesem nach oben und in der anderen Diagonalhälfte des Deckenraumes diagonal zum anderen Seitenraum, in letzterem wieder nach unten und schließlich in der anderen Diagonalhälfte des Bodenraumes diagonal zu einer vorderseitigen unteren Bodenraumspaltöffnung (9) führen.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (10, 11) des Dekkels (5) nahe dessen oberem und unteren Rand quer über die ganze Breite verlaufend ausgebildet sind und die obere bzw. untere Spaltöffnung (8 bzw. 9) des Decken- bzw. Bodenraumes abdecken und so diese Spaltöffnungen mit dem Kühlluftauslaß (15) bzw. Kühllufteinlaß (14) des elektrischen Gerätes (1) verbinden.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (3) aus einem schlecht wärmeleitenden Material, insbesondere aus Kunststoff besteht.

4. Gehäuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (4) und der Deckel (5) aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus Aluminium besteht.

5. Gehäuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (6) auf der Innenseite des Außengehäuses (4) angegossen sind.

6. Gehäuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Außengehäuses (4) und gegebenenfalls auch auf der Außenseite des Deckels (5) Kühlrippen (18) angebracht sind.

7. Gehäuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) die Frontplatte des elektrischen Gerätes (1) bildet.

8. Gehäuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (4) aus zwei gleichartigen Gehäusehälften zusammengesetzt ist.

9. Gehäuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftumwälzeinrichtung durch ein oder mehrere Gebläse (13) gebildet ibt.