DE2509487A1

DE2509487A1 - Traegergestell fuer elektronische baugruppen

Info

Publication number: DE2509487A1
Application number: DE19752509487
Authority: DE
Inventors: Lothar Szielasko
Original assignee: ZDF
Current assignee: ZDF
Priority date: 1975-03-05
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1976-09-16

Description

Trägergestell für elektronische Baugruppen Die Erfindung bezieht sich auf ein Trägergestell für elektronische, nebeneinander befindliche Baugruppen, die in mehreren horizontalen Reihen übereinander angeordnet sind und bei dem sich die Baugruppen in einem im wesentlichen luftdicht abgeschlossenen, jedoch vom Kühlluftstrom durchströmten Raum befinden.
In den elektronischen Bauelementen entsteht während des Betriebes soenannte Vorlustwärnem welche zu einer erheblichen Erhitzung der Bauelemente und der Kassetten führen kann. Um zu verhindern, daß durch Überhitzung einzelner Bauteile diese beschädigt oder ganz unbrauchbar werden, wird üblicherweise mittels Gebläse ein kühlender Luftstrom durch das Gerätegestell geführt.
Es hat sich gezeigt, daß trotz Zuführung eines kühlenden Luftstromes örtliche Überhitzungen und infolgedessen Schäden an den elektronischen Bauelementan auftreten, weil der kühlende Luftstrom nicht in genügendem Ausmaß manche verbältnismäßig hoch belasteten elektrischen Bauteile erreicht.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein neuartiges System der Kühlluftführung wir Trägergestelle anzugeben, bei denen eine Anpassung des Kühlluftstromes an die speziellen Kühlungserfordernisse der einzielnen Baugruppen, insbesondere auch dann möglich ist, wenn die Baugruppen auf zahlreichen einzelnen Chassis oder Platten aufgebaut sind, welche den Kühlluftstrom behindern.
Diese Au.fqgabe wird erfindungsgemäß dadurch gei;jst, daß Kühlluft durch einen quer zu der Längsrichtung der Riehen angeordneten Zuluftkanal zugeführt, durch einen am anderen Ende der Reihen befindlichen Abluftkanal abgeführt wird, daß zwischen den Reihen Querkanäle vom Zuluftkanal zum Abluftkanal verlaufen, welche durch eine Luftleitplatte in zwei voneinander hinsichtlich der Luftführung getrennte Teilkanäle getefilt sind, daß in Längsrichtung der Querkanäle der Querschnitt in einer Teil zunimmt, -; e der Querschnitt des anderen Teies abnimmt, und daß der Teilkanal, dessen Querschnitt in Richtung des Luftstromes abnimmt, mit dem Zuluftkanal, hingegen der andere Teilkanal mit dem Abluftkanal verbunden ist.
Es ist zweckmäßig, wenn hierbei der eine Teilkanal um denselben Betrag zunimmt, um den der andere Teilkanal abnimmt, weil dies eine besonders einfache Konstruktion der Bauelemente für die Luftführung ermöglicht.
einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen der Zuluftkanal und der Abluftkanal im wesentlichen vertikal an beiden voneinander entfernten Seiten des Tragergestelles, und es sind am beginn und/oder am Ende der Querkanäle Drosselklappen angeordnet, die vorzugsweise von außen einstellbar sind.
Es ist vorteilhaft, welin die Luftleitplatten, welche einen Querkanal in zwei Teilkanäle teilen, mit zugeordneten Verschlußvorrichtungen versehen sind, durch welche die Öffnungen wahlweise ganz oder teilwe verschließbar sind. und an wenigstens zwei einander gegenüberliegenden tan Dichtleisten aus flexiblem Material tragen.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn am Ausgang eines oder mehrerer Querkanäle je ein Temperaturfühler angebracht ist, der wärmeisoliert gehaltert und zwecks Messung der Ablufttemperatur von außen für eine Meßvorrichtung zugänglich ist.
In manchen Fällen kann es günstig sein, einen vorzugsweise als Bimetallstreifen ausgebildeten Temperaturfühler am Ausgang eines oder mehrerer Querkanäle vorzursehen, der mit einer den Kühlluftstrom dieses Querkanals beeinflussenden Drosselklappe derart verbunden ist, daß bei zunehmender Temperatur der Abluft die durchströmende Luftmenge erhöht wird.
Weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im nachstehenden wird die Erfindung in Verbindung mit den zam.
Teil schematisch vereinfachten, ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figuren beschrieben. Einander entsprechende Teile sind In allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigt: Fig. 1 in iscmetrischer Darstellung ein erfindungsgemäß ausgeführtes Gerätegestell mit eingesetzten Kassetten, Fig. 2 in isometrischer Darstelluilg ein konstruktives Detail, Fig. 3 einen schematisch vereinfacht gezeichneten Querschnitt durch ein Gerätegestell gemäß Fig. 1 mit eingezeichneter Luftführung, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linien 3-3 in Fig. 3, Fig. 5 in isometrischer Darstellung als konstruktives Detail die Anordnung einer Luftführungsplatte im Innern des Gerätegestelles Fig. 6 in isometrischer Darstellung als konstruktives Detail die Anordnung der Abdichtung an einer Luftführungsplatte, Fig. 7 in isometrischer Darstellung als konstruktives Detail die Frontplattenabdeckung mit eingesetztem Steckschlü@sel zur Regulierung der Luftzufuhr.
Als typische Anwendungsform der Erfindung ist in den Figuren 1 bis 6 ein Gerätegestell dargestellt, ie es in der Nachrichtentechnik, beispielsweise in Rundfunkanstalten als Aufnabniekonstruktion für Geräte in Modulbauart, beispielsweise sogenannten Einschubkassetten, benutzt wird. Das Gerätegestell 1 besteht im wesentlichen aus mehreren senkrechten Hdmen 2, deren zwei in Fig. 1 ersichtlich sind, äußeren Verkleidungstafeln 3, den ssettenträgern 4 und den darin auswechselbar befestigten sogenannten Kassetten 5, welche die einzelnen elektronischen Schaltelemente enthalten.
Die in den Schaltelementen entstehende elektrische Verlustwärme wird durch einen kühlenden Luftstrom abgeführt, welcher in den Figuren durch die Pfeile 6 dargestellt ist. Der Luftstrom wird üblicherweise in das Innere des nach außen abgeschlossenen Gerätegestells 1 durch eine unten befindliche Öffnung 7 eingeführt, durch den vertikalen Zuluftkanal 8 und den vertikalen Abluftkanal 8' nach oben geführt und durch eine oben befindliche Öffnung 9 ausgeblasen. Sollte aus besonderen Gründen dej kühlende Luftstrom von oben nach unten durch das Gerätegestell geführt werden, dann wird er durch die im normalen Fall mittels gestrichelt gezeichnetem Verschlußteil 10 geschlossene Oeffnung 7' eingeführt und entsprechend durch die Öffnung 9' ausgeblasen, wie aus der schematischen Zeichnung der Fig, 3 deutlich erkennbar ist.
Im oberen Teil des Gerätegestells 1 sind die einzelnen Kassetten 5 so angeordnet, daß ihre Leiterpiatten vertikal sind, während in unteren Teil des Gestelles die Leiterplatten horizontal angeordnet sind.
Zwischen den einzelnen horizontalen Reihen von Kassetten sind horizontale Querkanäle 12 vorgesehen. Es sind ferner an der Eingangsöffnung der Querkanäle 12 einstellbare Drosselklappen 13 vorgesehen, weiche unabhängig voneinander einz ein so einstellbar sind, daß sie die Eingangsöffnung mehr oder weniger freigeben.
Hierdurch kann die über die Eingangsöffnung 7 zugeführte und links (bezogen auf Fig. 3) neben dem Chassis nach oben geführte Kühlluft je nach Bedarf auf die einzelnen horizontalen Querkanj @e verteilt und dadurch dem höher belasteten Bauteil ein größerer Luftanteil zugemessen werden.
In den einzelnen Querkanälen 12 sind ferner Luftführungsplatten 14 vorgesehen, welche vom vertikalen Zuluftkanal 8 zum vertikalen Abluftkanal 81 ansteigend verlaufen. Hierdurch wird der für Zuluft zur Verfügung stehende Teil des Querschnitts des Kanal@ allmählich geringer und, da - wie aus der Luftführung bei den oben gezeichneten vertikalen Leiterplatten besonders deutlich erkennbar - Jeweils ein Teil des Luftstromes zwischen den Leiterplatten hindurch In Richtung zum vertikalen Abluftkanal 8' ströjiit, wird der Querschnitt des horizontalen Kanals 12 dabei in sinnvoller Weise an die jeweils geringer werdende Luftmenge im Querkanal angepaßt.
Durch diese Luftleitplatten 13 wird in analoger Weise der für die Abführung der zwischen den Leiterplatten hindurchgeströmten Kühlluft zur VerfMgung stehende Teil des Querschnitts des Querkanals in Richtung zum Abluftkanai 8 zunchmend größer und dadurch erfolgt zwangsläufig eine Anpassung des Querschnitts an die größer werdende Luftmenge.
Im unteren Teil der Fig. 3 ist gezeigt daß auch bei Kassetten mit horizontalen Leiterplatten die erfindungsgemäße Anordnung vorteilhaft ist. Die Luftleitplatten 14 besitzen nämlich, wie aus den Fig. 3 und 5 erkennbar ist, ein bis zwei durch Schieber 16 mehr oder weniger verschließbare Öffnungen 17. Hierdurch konn der an der Unterseite bzw. Oberseite der einzelnen Leiter entlang strömende Kühlluftstrom in hinreichendem Maße derart gelenkt werden, daß die gewünschte Kühlung erreicht wird. In Fig. 3 ist im oberen Teil eine Ausführungsform der Luftleitplatten 14 angedautet, welchs jeweils nur eine Öffnung 17 haben, die aber durch den Schieber 16 verschlossen ist. In Fig. 5 ist eine derartige Ausführungsform der Luftleitplatten 14 dargestellt, bei welcher der dort H-förmig ausgeführte Schieber 16 so nach oben verschoben ist, daß die Öffnung 17 voll geöffnet ist. Im unteren Teil der Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Luftleitplatten 14 dargestellt, welche zwe Öffnungen 17 hat, welche durch einen entsprechend geformten Schieber 16 wahlweise ganz oder teilweise geöffnet bzw. verschlossen werden können.
In dem Querkanal zwischen den Kasseten mit vertikalen Leiterplatten und den Kassetten mit horizontalen Leiterplatten haben di.e Lfiftleitplatten 14 eine Öffnung, die nur teilweise durch den Schieber 16 freigegeben ist; dadurch wird von dem über den Zuluftkanal 8 zugeführten Kühlluftstrom ein Teil durch die Öffnung 17 hindurch abgeweigt und entlang der Oberfläche der unterhalb befindlichen Leiterplatten zum Abluftkanal 8' geführt.
Aus Fig 4 ist di Anordnung des vertikalen Zuluftkanals 8 und des vertikalen Äbluftkanals 8' ersichtlich. Der zur Unterbringung der Verkabelung vorgesehene, sich von unten nach oben erstreckencte Raum 18 ist von dem Kühlluf-Lstrom durch entsprechende Abdichtungen getrennt.
An der Abluftseite der Querkanäle 12 ist jeweils ein Temperaturfühler 20 angeordnet, dessen Lage in Fig. 3, Fig. 5 und Fig. 6 gezeichnet ist Diese Temperaturfühler sind so befestigt, daß sie die Temperatur der Abluft annehmen. aber nicht n die Be=-festigungsmittel weitergeben. Die Stirnseite dieser Temperaturfühler 20 ist durch die in Fig. 7 dargestellte Bohrung 21 der Abdeckplatte 22 (nachdem eine diese abdeckende Verschlußkappe abgehoben wurde) dem Bedienungsperspersonal zugänglich, und die Temperatur kamn ittels eines Kontaktthermometers gemessen werden.
Durch Überprüfung dieser Ablufttemperaturen können dann die Klappen 13 und der Schieber 16 so eingestellt werden, daß die gewünschte Verzweigung der Kühlluft erfolgt bzw. daß eine ausreichende Kühlung kritischer Bauelemente gewährleistet ist.
Die Luftleitplatten 14 tragen seitlich Dichtleisten 23 aus flexiblem Materials welche den Zwischenraum zwischen den Luftleitplatten 14 gegen die in Fig. 7 dargestellte Abdeckplatte 22 abdichten. In Fig. 5 sind diese beiden Abdeckplatten der besseren Übersicht halber fortgelassen worden.
Die Luftleitplatte 14 wird mittels der in Fig. 5 dargestellten, in den anderen Figuren nicht dargestellten Feder 24 zwIschen zwei übereinander angeordneten Kassettenträgern 4 durch Klemmung befestigt. Die abgewinkelten Enden 24' dieser Feder werden bei der Montage - wie durch zwei kleine Pfeile in Fig. 5 angedeutet -um 900 verspannt und in die beiden Ösen 25 der Drosselklappe 13 hineingesteckt, und dadurch wird die Drosse).klappe 13 mit Reibung gehalten. Die jeweilige gewünschte Stellung der Drosselklappe 13 ist mittels eines abgewinkelten Inbus-Schlüssel 26 einstellbar, welcher durch eine Öffnung der Abdeckplatte 22 hindurch in einen entsprechenden, mit der Drosselklappe 13 drehfest verb denen Inbus 27 gesteckt werden kar.n, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist. Auf der Abdeckplatte 22 ist bei 29 eine Skala angeordnet, welche bei eingesteoktem inbus-Schlüssel die Jeweilige relative Öffnung des zugeordneten Querkanals s anzeigt, wobei der äußere abgewinkelte Teil des Inbus-Schlüssels als Zeiger dient.
Es ist auch eine selbständige Einstellung der Endtemperatur möglich, wenn der am Ausgang eines Querkaiials befindliche Temperaturfühler derart ausgebildet ist, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Ablufttemperatur die dem betreffenden Querkanal zugeiiihrte Luftmenge erhöht und bei einer unter ctiesem vorgegebenen Temperaturwert liegenden Ablufttemperatur die dem betreffenden Querkanal zugeführte Luftmenge gedros.se].t wird.
Hierdurch wird nicht nur eine Überhitzung der elektronischen Bauteile verhindert, sondern es wird vor allem auch die vorge sehene Betriebstemperatur schneller erreicht. Der Temperaturfühler kann in diesem Prall zweckmäßigerweise als Bimetallkonstruktion ausgeführt sein, welche mechanisch mit der Drosselklappe verbunden ist, welche die diesem Temperaturfühler zugeführte Luftmenge regelt. In diesem Fall muß die Drosselklappe leicht beweglich befestigt sein.
Die Luftleitplatte 14 hat - wie aus Fig. 5 ersichtlich - an beiden entgegengesetzten Enden je eine abgewinkelte Zone 34.
Die Luftleitplatte 14 besteht, wie aus Fig. 6 erkennbar, aus zwei in Richtung des Pfeiles 35 gegeneinander verschiebbaren Teilen, die sich luftdicht berühren und mittels der Feststellschrauben 36 in der gewählten Stellung festgehalten werden.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäß ausgeführten Trägers gestelles besteht darin, daß bei übereinander angeordneten elektronischen Baugruppen den jeweils oberen Baugruppen frische Kühlluft zugeführt wird, die nicht schon von darunter liegenden Baugruppen vorgewärmt ist. Infolgedessen erreichen die einzelnen elektronischen Bauelemente jeder Baugruppe verhältnismäßig schnell die während des Dauerbetriebes auftretende Endtemperatur - im Gegensatz zu den bisher üblichen Konstruktionen-bei denen die Endtemperaturen erst nach einer verhältnismäßig langen Einlaufzeit erreicnt werden, was eine lange Einlaufzeit der Anlagen bedingte.
Um ein sogenanntes Wandern der von der Temperatur abhängigen elektrischen Kenngrößen während des Betriebes zu vermeiden, war bisher die Betriebsbereitschaft erst nach einer längeren Einlaufzeit vorhanden, es mußten also die elektrischen Anlagen schon erhebliche Zeit vor dem Zeitpunkt eIngeschaltet werden, zu welchem sle benützt werden sollten Der damit verbundene Aufwand an Arbeitszeit für das Betriebspersonal sowie an elektrischer Energie für die Speisung der einzelnen Baugruppen wird somit durch die Erfindung eingespart.
Ein weiterer durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Trägergestelle erreichter Vorteil besteht darin, daß die einzelnen Baugruppen eine voll der jeweiligen Position iiii Trägergestell praktisch unabhängige Betriebstemperatur haben und dadurch ein individueller, von der jeweils vorgesahenen Position im Trägergestell abhhtigiger Abgleich der elektrischen Kennwerte überflüssig wird. Es konnen daher bei dem erfindungsgemäß ausgeführten Trägergestell einzelne Baugruppen an vtrschiedenen Stellen eingesetzt erden, ohne daß ein nachträglicher- Abgleich erforderlich wird. Diols ermöglicht auch eine Lagerung von standardmäßig abgeglichenen Baugruppen zum schnellen Ersatz bei Ausfall.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 1.) Trägergestell für elektronische, nebeneinander befindliche Baugruppen, die in mehreren horizontalen Reihen übereinander angeordnet sind und bei dem sich die Baugruppen in einem im wesentlichen luftdicht abgeschlossenen, jedoch vom Kühlluftstrom durchströmten Raum befinden, daduch gekennzeichnet, daß Kühlluft durch einen quer zu der Längsrichtung der f,ei.l.len angeordneten Zuluftkanal (8) zugeführt, durch am anderen Ende der Reihen befindlichen Abluftkanal (8') abgeführt wird, daß zwischen den Reihen Querkanäle (12) vom Zulfckanal (8) zuLl Abluftkanal (8') verlaufen, weiche durch eire Luftleit platte (14) in zwei voneinander hinsichtlich der Luftführung getrennte Teilkanäle geteilt sind, daß in Längsrichtung der Querkanäle (12) der Querschnitt in einem Teil zunimmt, wie der Querschnitt des anderen Teiles abnimmt, und daß der Teilkanal, dessen Querschnitt in Richtung des Luftstromes abnimmt, mit dem Zuluftkanal, hingegen der andere Teilkanal mit dem Abluftkanal verbunden ist, 2. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teilkanal um denselben Betrag zunimmt, um den der andere Teilkanal abnimmt.

3. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftkanal (8) und der Abluftkanal (8') im wesentlichen vertikal an beiden voneinander entfernten Seiten des Träger gestelles 1 verlaufen.

4. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn und/ooder am Ende der Querkanäle Drosselklappen (13) angeordnet sind, die vorzugsweise von außen einstellbar sind 5. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftletiplatten (14), welche einen Querkanal (12) in zwei Teilkanäle teilen, mit zugeordneten Verschlußvorrichtungen (-i6) versehen sind, durch welche die Öffnungen (17) wahlweise ganz oder teilweise verschließbar sind.

6. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitplatten (14) an wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Seiten Dichtleisten (23) aus felxiblem Material tragen.

7. Trägergestell nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Andrackfedern (24) vorgesehen sind, welche ein Ende der zugeordneten Luftleitplatten (14) nach oben auf Anfschlag und das andere Ende nach unten auf Anschlag drücken.

8. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (24') der Andruckfeder t24) abgewinkelt und in zugeordnete Ösen (25) der Klappen (1)) eingesteckt sind und diese mit Reibung in der jeweiligen Stellung halten.

9. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitplatten (14) aus zwei in Längsrichtung gegeneinander verschiebbaren, praktisch luftdicht miteinander verbundenen Teilen besteht.

10. Trägergestell nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitplatten (14) an beiden Enden in entgegengesetzter Richtung abgewinkelt sind.

11. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang eines oder mehrerer Querkanäle (12) Je ein Temperaturfühler (20) angebracht ist, der wärmeisoliert gehaltert und zwecks Messung der Ablufttemperatur von außen für eine Meßvorrichtung zugänglich ist.

12. Trägergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang eines Querkanals (12) ein vorzugsweise als Bimetallstreifen ausgebildeter Temperaturfühler (20) angebracht ist, der mit einer den Kühlluftstrom dieses Querkanals beeinflussenden Drosselklappe (-13) derart verbunden ist, daß bei zunehmender Temperatur der Abluft die durchströmende Luftmenge erhöht wird.

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