DE2635445B2 - Vorrichtung zur Wärmeabführung aus Geräten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 37 295 bekannt.

Die Beseitigung der Abfallwärme ist ein im Gerätebau nur unbefriedigend und von Fall zu Fall gelöstes Problem. Bei der ständig zunehmenden Dichte der Bauelemente und der Zusammenstellung immer größerer Anlagenkomplexe zu großen Gerätefronten treten verschiedene Nachteile und schädliche Einflüße für die Geräte, für die Güte der übertragenen elektrischen Information und für das Bedienungspersonal auf. Einer Verringerung der Zahl der Geräte pro Raumeinheif. steht oft eine Beschränkung des Raumes gegenüber; mangels einer für die Geräteindustrie verbindlichen Norm kommen in einem Geräteschrank oft sehr unterschiedliche Gerätetypen zusammen, die teils für Eigenbelüftung, teils für horizontale, teils für vertikale Fremdbelüftung eingerichtet sind. Eine Zusammenfassung gleichartiger Typen in speziellen Geräteschränken verbietet sich wegen der bedienungstechnisch und installationsmäßig ungünstigen Anordnung.

Die gezielte Kühlung eines Teilgerätes kann bei der eingangs erwähnten, bekannten Vorrichtung mit vertikalen und horizontalen Kanälen nur durch einen hohen Druckunterschied zwischen Einström- und Ausströmseite erreicht werden, was jedoch mit einer Geräuschbelästigung und eventuellen Störeffekten durch Vibration der Bauelemente verbunden ist. Die zu kühlenden Geräte müssen außerdem konstruktiv für dieses System eingerichtet sein, wodurch die Verwendung von serienmäßigen Geräten verschiedener Herstellung praktisch ausgeschlossen ist.

Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung zur Kühlung von elektrischen Geräten in Gestellen und dgl. anzugeben, welche, unter Ausnutzung des Umstandes, daß die Gerätebreite der meisten Fabrikate annähernd übereinstimmt, eine regelbare Anpassung des Luftdurchsatzes an den jeweiligen Kühlungsbedarf des Gerätes bei einer säulenförmigen Anordnung der Geräte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden im nachstehenden in Verbindung mit den Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren erläutert. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Zeichnungen zum Teil schematisch unter Fortlassung unwesentlicher Einzelheiten ausgeführt. Es zeigt

Fig. 1 einen Geräteschrank mit säulenartig zusammengestellten Einzelgeräten in der Vorderansicht,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Gerätesäule mit einer besonders einfachen Luftführung in perspektivischer Darstellung,

Fig.2a ein Konstruktionsdetail eines derartigen Luftzuführungssystems,

F i g. 3 eine gerasterte Lamellenplatte als Beispiel für eine Luftführungskontrolle in zwei Dimensionen,

F i g. 4 eine zur kontrollierbaren Luftführung dienende Wand aus einzelnen Leitfäden (Lamellen) in perspektivischer Darstellung,

Fig.4a eine Darstellung der Halterung einer einzelnen Lamelle,

Fig.5 eine konstruktive Einheit zur kontrollierten Luftführung für zwei übereinander angeordnete Einzelgeräte in perspektivischer Darstellung.

F i g. 1 zeigt in zum Teil vereinfachter Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus welchem deutlich erkennbar ist, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung an verschiedenartige Betriebsbedie nungen anpaßbar ist. Die zu kühlenden Geräte sind übereinander in drei sogenannten Säulen A, B, C angeordnet. Die einzelnen Geräte sind dabei von vorn in Gestelle eingeschoben, welche im wesentlichen aus vier in den Ecken jeder »Säule« befindlichen vertikalen Metallprofilen und entsprechenden Verbindungsstükken bestehen. Jedes der einzelnen übereinander angeordneten Geräte 11, 12, 13, 14, 15 enthält auf sogenannten Platinen angeordnete elektronische und elektrische Bauelemente. Diese Bauelemente geben während des Betriebes Wärme ab, welche durch Kühlluft abgeführt werden soll.

In den Geräten 11, 12, 13 und 15 sind horizontale Platinen 20 vorgesehen, hingegen im Gerät 14 vertikale Platinen 21. Die Kühlluft wird jeweils in den zwischen benachbarten Säulen vorhandenen Zwischenraum 23 bzw. 24 von unten nach oben zugeführt, wie durch die Pfeile 25 angedeutet ist und aus demselben Zwischenraum oben abgeführt, wie durch die Pfeile 26 angedeutet ist. Zu diesem Zweck ist in jedem der vertikalen Kanäle 23 und 24 je eine schräge Trennwand 29 bzw. 30 angeordnet, welche bewirkt, daß der für die Zufuhr von Kühlluft zur Verfügung stehende Querschnitt in Richtung des Kühlluftstromes von unten nach oben abnimmt und gleichzeitig der für die Abfuhr des erwärmten Luftstromes zur Verfugung stehende Querschnitt in Richtung dieser Strömung von unten nach oben zunimmt.

Diese Trennwände 29 und 30 bestehen aus einem Stoffstreifen, welcher mittels entsprechend eingestellter drehbarer Bügel 32 gegen eine aus der Lamellenwand 34 bzw. 35 herausgebogenen Lamelle 34' bzw. 35' gedrückt wird. Der Bügel 32 erlaubt im Bedarfsfall ein Anlegen der Trennwand 29 zu der Lamellenwand 35.

Es sind insgesamt vier Lamellenwände 34, 35,36 und 37 in der Figur dargestellt. Die Lamellenwände enthalten zahlreiche übereinander angeordnete lamellenförmige Streifen aus geeignetem Materia;, welche zum Zwecke der Dosierung des den einzelnen Geräten 11 bis 15 zuzuführenden Luftstromes mehr oder weniger aus der Ebene der Lamellenwände herausgeschwenkt werden können.

Es wird also beispielsweise die Kühlluft für das Gerät 11 durch entsprechende herausgeklappte Lamellen 35' und die dadurch entstandenen öffnungen in der Lamellenwand 35 diesem Gerät zugeführt und zwischen den aus der Ebene der Lamellenwände 36 herausgeschwenkten Lamellen 36' durch die beim Herausschwenken entstandenen Öffnungen abgeführt. Pfeile 1Γ deuten den Verlauf des Kühlluftstromes durch das Gerät 11 an. Diese Art der Kühlung eignet sich im allgemeinen gut für Geräte mit horizontal angeordneten Platinen 20.

Für Geräte mit vertikal angeordneten Platinen, also beispielsweise für das Gerät 14, ist es zweckmäßig, die Kühlluft von unten zu- und oben abzuführen, wie durch die Pfeils 14' angedeutet ist. Siatt vieler einzelner schmaler Lamellen 36' können auch einzelne großflächige Lamellen 40 vorgesehen werden, welche den Geräten z. B. 13, die Kühlluft zuführen, deren Verlauf durch die Pfeile 13' angedeutet ist.

lü Wenn Bauelemente auf vertikalen Platten gekühlt werden sollen, wie beispielsweise die Elemente auf den Platinen 21 des Gerätes 14, dann empfiehlt es sich, die Kühlluft dem Geräte von unten zuzuführen. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kühlluft über geöffnete Lamellen 42 in einen horizonta len Zuluftkanal 43 geleitet und strömt von diesem nach aufwärts in die Zwischenräume zwischen den Platinen 21. Der horizontale Kanal 43 ist durch eine schräge Trennwand 45 in einen Zuführungskanal für die Kaltluft zur Kühlung des Gerätes 14 und in einen Abluftkanal für die Abfuhr der erwärmten Kühlluft aus dem Gerät 13 derart geteilt, daß in Strömungsrichtung der Querschnitt für die zugeführte kalte Luft abnimmt und für die abgeführte warme Luft zunimmt.

Die Lamelle 40 ist mit der schrägen Trennwand 45 und einer Lamelle 46 zu einer konstruktiven Einheit verbunden.

Der horizontale Luftkanal 43 wird unten durch die Lamellenwand 47 und oben durch die Lamellenwand 49

ei begrenzt. Die Ausführung dieser Lamellenwände wird später in Verbindung mit F i g. 3 näher beschrieben.

In dem oberhalb des Gerätes 14 befindlichen horizontalen Kanal 50 ist die schräge Trennwand 51, welche die dem Gerät 15 zugeführte Kühlluft von der

Ji aus dem Gerät 14 abströmenden erwärmten Luft trennt, mit Lamellenwänden 52 und 53 zu einer konstruktiven Einheit verbunden, wie später noch näher ausgeführt wird. In den Lamellenwänden 52 und 53 sind — wie in der Figur angedeutet — einige Lamellen mehr oder

ίο weniger stark aus der Ebene der Lamellenwand herausgeschwenkt, um die Verteilung des Kühlluftstromes an die unterschiedliche Wärmeabgabe der an den einzelnen Platinen der Geräte 14 und 15 befindlichen Bauelemente anzupassen.

ι -. Die Führung der Kühlluft durch das Gerät 15 ist durch die Pfeile 15' angedeutet. Daraus ist ersichtlich, daß die Platinen dieses Gerätes sowohl durch von der Seite her als auch von unten her zugeführte Luft gekühlt werden.

Nachstehend wird nun der in F i g. 1 schematisch

vi angedeutete, aus der Lamelle 40, der schrägen Trennwand 45 und der weiteren Lamelle 46 bestehende Bauteil anhand der F i g. 2 erläutert. Diese Konstruktion ermöglicht eine Verstellung der Lamellen 40 und 46 von außen ohne konstruktive Änderung serienmäßiger

ι > Geräte, so daß die Menge der den Geräten 13 und 14 zu- bzw. abgeführten Luftstromes einstellbar ist. Zu dem Zweck ist an je einem Bohrloch 60 zur Befestigung der Geräte 13 und 14 an den — gestrichelt gezeichneten — vorderen Holmen 61 sowie an je einem Bohrloch an den

ι hinteren Holmen 62 des Gestelles ein Drahtbügel 63 mittels eingepaßter Schrauben befestigt, wie im einzelnen in der Hilfsfigur 2a dargestellt ist. Die Drahtbügel 63 sind an beiden Enden in je einer Bohrung einer Gewindehülse 64 mittels einer Imbusschraube 65 festgeklemmt und dienen zum Spannen der die Flächen 40,45 und 46 bildenden Bahnen.

Die Imbusschraube 65 ragt durch das Befestigungsloch des vertikalen Holmes 61 und die FrontDlatte der

Geräte 13 bzw. 14 hindurch und wird mit Hilfe einer Mutter 66 gekontert. Die Winkelstellung der Lamellen 40 und 46 kann mit Hilfe der Imbusschraube in gewünschter Weise eingestellt werden, wobei gleichzeitig die über die Querteile der Bügel 63 gespannte Stoffbahn straffgezogen wird.

Die Ecken der Bahn liegen bei 40a und 46b an den Kanten der übereinander angeordneten Geräte 13 und 14 auf. Dadurch wird eine sichere Trennung zwischen Kühlluft und Abluft erreicht.

Die Luftverteilung im Gerät 14 kann durch Verwendung einer gerasterten Lamellenplatte, wie sie in Fig.3 gezeigt ist, so beeinflußt werden, daß besonders stark belastete Bauelemente bevorzugt mit Kühlluft versorgt werden. Die gerasterte Lamellenplatte 49 kann z. B. aus einem Netz 67 aus starren Metallstäben mit aufgeklebter Metallfolie 69 bestehen und an das Gerät 14 unten angeschraubt werden.

Mit einem einfachen Werkzeug lassen sich dann an gewünschten Stellen Öffnungen in die Metallfolie drücken und die stehenbleibenden Metallfahnen lamellenartig ausstellen. Die öffnungen sind in F i g. 3 mit 71 bezeichnet.

Eine in F i g. 1 dargestellte schräge Wand, z. B. 29, und eine Lamellenwand, z. B. 35, sind konstruktiv zu einer Einheit zusammengefaßt, die bei dem drehbaren Bügel 32 beginnt, über den federnden Umlenkpunkt 33 geführt ist und in Form der Lamellenwand 35 gegen die Gerätesäule gepreßt wird. Die Ausführung der Lamellen ist in F i g. 4 perspektivisch dargestellt, während F i g. 4a ein Detail der Lagerung der einzelnen Lamellen zeigt.

Die perspektivische Darstellung der Fig. 4 umfaßt lediglich die eine Hälfte der Lamellenwand und ihrer Aufhängung, während die andere Hälfte auf der linken Seite spiegelbildlich dazu zu denken ist. Zu einer Befestigung der Lamellen 35 in der Weise, daß ihr Winkel nachträglich verstellt werden kann, sind die einzelnen Lamellenstücke an ihrem Ende je in einem Blechstreifen 75 gefaßt, welcher auf der Innenseite der jeweils benachbarten Schiene festgeschraubt ist. Es ist möglich, diesen Blechstreifen in einem Stanzprozeß so zu gestalten, daß die einzelnen Bahnen der Lamellen gewölbt sind, so daß eine strömungstechnisch günstige Form erhalten wird.

Wie aus F i g. 4a zu ersehen ist, sind die Verbindungsstücke 76 zwischen dem Blechstreifen 75 und der Halterung 77 der Lamelle so dünn und aus solchem Material gewählt, daß die Winkelstellung der einzelnen Lamellenenden durch Verschränken der Verbindungsstücke 76 eingestellt werden kann. Ein geeignet geformtes Werkzeug ermöglicht es. diese Verbindungsstücke zwischen den Gerätesäulen zu erreichen und reproduzierbar zu verschränken.

F i g. 4a zeigt ein Stück des in vertikaler Richtung sich erstreckenden Blechstreifens 75, welcher bei 90 abgewinkelt und bei 91 so gefalzt ist, daß die Bahn 92 der Lamelle darin eingeklemmt ist. Die Klemmstelle 91 des Blechstreifens ist gewölbt, was sich durch Verwen dung einer geeigneten Preßform für das Einklemmer erreichen läßt.

Nicht dargestellt ist die Möglichkeit, nur ein Ende einer Lamelle zu verschränken; durch sie läßt sich de: Kühlluftstrom an den Luftbedarf auch in der Gerätetiefe anpassen.

Zwischen den in F i g. 1 gezeigten Geräten 14 und 1£ ist eine Z-förmige Konstruktion angeordnet, die nur anhand von Fig. 5 näher erläutert werden soll. Di« Trennwand 51 und die beiden Lamellenwände 52 und 52 werden von einem Z-förmigen Stoffstreifen gebildet der von vier haarnadelartig gebogenen Federn 92 gespannt wird. Durch diese Spannung werden gleichzei tig die Lamellenwand 52 an das unterhalb befindliche Gerät 14 und die Lamellenwand 53 an das oberhalt befindliche Gerät 15 (s. F i g. 1) gedrückt. Die Enden dei Federn 93 sind jeweils paarweise durch Hülsen 9<i verbunden, welche von der betreffenden Zone de; genannten Stoffstreifens umfaßt werden. Die Enden de: Federn 93 sind abgekröpft, so daß jeweils die Ender benachbarter Federn zueinander gerichtet sind. Jeweil; zwei einander zugewendete Enden sind in eine Hülse 94 gesteckt. Die Enden der Stoffstreifen bilden einen Saum in den die Hülse 94 eingeschoben ist.

Im Bereich der beiden Lamellenwände 52 und 53 sine auf den Stoffstreifen schmale Blechstreifen 96 aufge klemmt, die ähnlich ausgebildet sind und eine ähnliche Funktion haben wie der in Verbindung mit Fig. ^ί beschriebene Blechstreifen 75. Diese in Fig. 5 nui angedeuteten Blechstreifen haben Fortsätze, welch« abgewinkelt werden, wenn die in ihrem Bereicl befindlichen Lamellen aus der Ebene der Lamellenwanc herausgeschwenkt werden sollen.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß be verhältnismäßig geringem Aufwand für die Steuerung des Kühlluftstromes eine besonders einfache unc vielseitige Anpassung an die verschiedenen Bauformer und Abmessungen der zu kühlenden elektrischen unc elektronischen Geräte möglich ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Kühlluft nur einer geringen Pressung bzw. Saugwirkung vor Ventilatoren bedarf, da die Lamellen eine praktisch wirbelfreie Lenkung des Luftstromes bewirken. Die Luftströmungsgeräusche sind dadurch auf ein Minimun beschränkt.

Die Regelung auf der Zu- und Abluftseite ermöglich auch den Einbau von Geräten mit eigenem Lüfter welcher sonst die Kühlung der anderen Geräte beeinträchtigen würde.

Ein weiterer Vorteil ist die Anpaßbarkeit de; relativen Kanalquerschnitts an den lokalen Kühlungsbe darf und ferner die Anpaßbarkeit des Gesamtquer Schnitts der horizontalen und vertikalen Kanäle durcr Variation des Abstandes der Geräte bzw. Gerätesäuler ohne konstruktive Änderungen der Hilfsvorrichtungen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmeabführung aus an zwei einander gegenüber liegenden Seiten mit Öffnungen für Luftdurchtritt versehenen, übereinander als sogenannte Gerätesäulen angeordnete, mit wärmeerzeugenden Bauelementen versehenen einzelnen Geräten, die von einem gemeinsamen Lüfter mit Kühlluft versorgt werden, welche auf der einen Seite der Gerätesäule in vertikaler Richtung zugeführt und auf der anderen Seite der Gerätesäule in vertikaler Richtung abgeführt wird, bei der ein von nebeneinander angeordneten Gerätesäulen seitlich begrenzter Luftkanal mit einer schrägen Trennwand versehen ist, welche die Abluft der einen Gerätesäu-Ie von der Zuluft der anderen Gerätesäule derart trennt, daß der Querschnitt des Zuluftkanals in Strömungsrichtung abnimmt und der Querschnitt des Abluftkanals in Strömungsrichtung zunimmt, und bei der an beiden, den Lüftungskanälen zugewendeten Seiten der Geräte verstellbare Schlitze vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (29, 30) in ihrem oberen und unteren Bereich seitenverschieblich gehaltert sind und an beiden den Lüftungskanälen zugewendeten Seiten der Geräte verschwenkbare, gebogene Lamellen (35, 35', 36, 36'. 40, 40', 42, 46) vorgesehen sind, die in an sich bekannter Weise derart schräg in den zugeordneten Kanal (23 bzw. 24) zur Führung des Kühlluftstromes hineinragen und zwar auf der Zuluftseite entgegen der Strömungsrichtung und vorzugsweise auf der Abluftseite in Strömungsrichtung, daß sie ihre hohle Seite dem jeweils auf sie zukommenden Luftstrom zuwenden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen an zwei gegenüberliegenden Seiten, vorzugsweise den Schmalseiten, verschwenkbar gelagert sind (F i g. 4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbare Lagerung der einzelnen Lamellen als deformierbare Fortsätze eines Streifens (75) aus Blech oder Kunststoff ausgebildet ist (F i g. 4A).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen durch Streifen gebildet sind, die aus einer mit Schlitzen versehenen Blechplatte herausgehoben sind (F i g. 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Lamellen (35,36 bzw. 40, 46) auf der Zuluftseite und auf der Abluftseite über eine Trennwand (45 bzw. 51) verbunden sind, welche in einem horizontal verlaufenden Kanal (43 bzw. 50) schräg angebracht ist, derart daß beim vollen Herausschwenken der am Ende des Zuluftkanals befindlichen Lamellen des oberen Gerätes die zugeordnete Trennwand nach unten gedrückt bzw. bei vollem Herausschwenken der am Anfang des Abluftkanals befindlichen Lamelle die Trennwand nach oben verschoben wird (Fi g. 1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (45) und die damit verbundenen Lamellen (40, 46) im wesentlichen aus mit Folie und/oder Kunststoff bespannten Drahtbügeln (63) bestehen, die in einer von außen verstellbaren Schwenkvorrichtung (64, 65) befestigt sind, welche vorzugsweise mittels Kontermuttern (66) in der gewählten Schwenkstellung feststellbar

ist (F ig. 2,2A).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß außen eine Einstellskala zur Anzeige der jeweiligen Schwenkstellung vorgesehen ist, wobei das Werkzeug zum Einstellen der gewünschten Schwenkstellung vorzugsweise als Zeiger dient.