DE2828068A1 - Kuehlungseinrichtung fuer elektronische bauteile hoher verlustleistungsdichte - Google Patents

Description

An;nelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

ar "X-J

Kühlungseinricntung für elektronische Bauteile, holier Verlustleistung sdichte

Dieua Erfindung betrifft eine iCühlungseinriahtung zur Wärmeableitung aus wenigstens einen in ein Gehäuse eingesetztes, ins jesondere elektronisches Bauteil hoher Verlustleistungsdichte. Bei einer solcaen Kühlung^einrichtung ist genäß dein Oberbegriff von ernten Patentanspruch im Gehäuse ein preßluftführendes Leitunasystcm vorgesaiicn, dan in Höhe des zu kühlenden Bauteiles, wenigstens eine zu diesem gerichtete Düse aufv/eiat, aus der ein öruckluftstrahl austritt, der die Umgebungsiaft im Gehäuse so lenkt, laf> diese nit einen großen Voluuen übe3: das zu kühlende Bauteil strömt, - v/elches in den meisten Fällen auch der Würmeerzeuger ist - und dadurch die v.är'ae von diesem zu kühlenden Bauteil ableitet. Eine solche Kühlungseinrichtunrr ist durch die US. PS. 3 626 bekanntgeworden.

Jie erfindungsgeaiciße Kühlungseinrichtung bezweckt eine verbesötirte Kühlwirkung mit einer einfacheren Konstruktion und die Beseitigung der Nachteile der bekannten Kühlungseinrichtung . Derartige Kühlungseinrichtungen werden vorteilhaft in elektronischen Schaltungsanordnungen verwendet, bei denen die wärmeerzeugenden Bauteile in großer Packungsdichte und Anzahl vorhanden sind, beispielsweise in elektronischen Rechnern, ProzeßSteuerungsanlagen oder Informationsverarbeitungsgeräten.

Durch den Trend zu einer Vergrößerung der Packungsdichte von elektronischen Schaltkreisen mit in Festkörpertechnik inte

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igrierten Halbleiterbaueleiaonton ergeben sich größere Geschwindigkeiten in der Signalverarbeitung und kompaktere Baugruppen, die dem Fachmann unter der Bezeichnung Chip und llodul bekannt sind. Durch diese stark?. Konzentration ider Bauelemente in diesen Chipο und Moduls ergibt sich der Nachteil einer honen Verlustleistungsdichte; oder in anderen Xiorten erläutert, trotz der sehr kleinen Ströme in den Schaltkreisen erzeugen diese in ihrer Gesamtheit jedes elektronischen !Bauteiles eine große Wärmemenge. Derartige elektronische Bausteine - Chips oder Moduls, - werden bevorzugt auf einer Oberflächenseite einer Trägerplatte mit geringen Abständen nebeneinander befestigt. Eine solche bestückte Trägerplatte ist: unter der Bezeichnung Schaltungskarte, Schalttafel odr-r 'Schaltungsplatte bekannt. Auf der einen Oberfläcaonseite ,einer solchen Trägerplatte können außer den Chips und Moduls jauch noch Leistungstransistoren oder Widerstandselemente ,befestigt sein, die ebenfalls starke Wärmeerzeuger sein !können.

j Weil die aus Halbleitermaterialien bestehenden ■- in der so-' genannten Festkorpertechnik - erzeugten elektronischen Bauteile* ,nur innerhalb eines engen zulässigen Temperaturbereiches I zuverlässig funktionieren und die geforderten Betriebsbedingungen für einen Langzeitbetrieb erfüllen, 13t es erforderlich, die überschüssige Wärme abzuleiten bzw. die

;Wärmeerzeuger zu kühlen, um sie vor einer Selbstbeschädiiung ^:

I zu schützen. Desgleichen ist auch dafür zu sorgen, daß andere i benachbarte wärmeempfindliche Bauteile nicht von den Bau- , I elementen hoher Verlustleistungsdichte nachteilig beeinflußt I oder beschädigt werden, z. B. durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung oder Konvektion. Ein solcnes vor übermäßiger Wärme- j !einwirkung zu schützendes Bauteil ist z. B. die Trägerplatte, [welche im bestückten Zustand auch als Schaltungskarte be-ι zeichnet wird. ι

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Bai vielen bekannten elektronischen Gerriten, in denen die vorstehend erwähnten, auf Trägerulatten befestigter, elektronischen Bauteile verwendet werden, beispielsweise in Gestellen, Rahmen oder in EÜnscnubeinLeiten von Rechnern, Fernmeldeanlagen, Steuergeräten usw. wird die überschdssige Uürmc oder Ver lustin.in tun j nicht durch i/ämelcitung oder !konvektion alleine, sondern auch zwangsweise durch Lifter oder GeulMo«· aus aOF Gerrit entfernt, wobei neisten.s Ungeburicsluf t - 'lauin- ι luft - durcii uie in dun Geräten gebildeten Luftfdnrunggkan^la strömt. Die Tragerylatten oder sogenannten Schaltungükartrin sind in duu Gestellen, Rahmen oder Einschubeinhriiten ; so angeordnet, dai; sich karinartige I.uftführung:ikaruile bilden.; B»i eir.pr derartigen Kiihlurigseinx-icafcung bcr.teht der Nachteil darin, ö.aß ate von unten in daa Gerät einstr^nende Kühl- oder üngebungsluft dia i;.i unteren Bereich ^ngeorünetc;a Bauteile und l'rärferplatten besser laihlt als die ii.i oberen Dereich anrsoruneten, an denen axe bereita angewärmte Kühlluft vorbei- ,' strömt.

Ds siriu auch Kähleinrichtungen bekannt bei denen zur Beseiti - ; gung des vorgenannten ITachteiles von einen Hauptkanal in

verschiedenen Höhen seitliche Luftfuhrungskanäle abzweigen, ;

'die zu den jeweiligen Gestell-Einschubeinheiten führen. Ob- ;

wohl sich hierbei eine bessere Kühlv/irkung ergibt, besteht ! ein Nachteil darin, daß bei der Wartung des Gerätes, ins-

besondere uei der Fehlersucne zur Beseitigung von Störungen j durch abgenommene Verkleiaungsblecha die Kühlungsverhiltnisso verfälscht v/erden und sich dadurch unsichere Betriebszustände ergeben.

'< Eine ähnliche Kühlungseinrichtung für die elektronischen Bauteile, die in Gruppen zusammengefaßt in Binschubeinheiten ei-

,nes Gerätes angeordnet sind, wurde durch die US. PS. 3 626 251 !bekannt. Bei diesem Gerät wird die kühle ümgebungsluft an der Unterseite des Gerätes durch ein Gebläse angesaugt und beispiej-S-

!weise an der schwenkbaren Gehäuserückwand, die ein Bestandteil¹ YO 976 057

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des Hauptluftntromcs ist nach oben gedruckt. Das Gerätegehäuse enthält an seiner Oberseite und in seinen Seitenwänden jeweils in der Höhe einer Bauteil-Einschubeinheit AuslaG- ;schlitze, die den Austritt der erwärmten Kühlluft ermog-¹ liehen. In Gerätegehäuse ist auf der Rückwand in vertikaler Richtung ein Preßluft führendes Rohr befestigt, das entsprechend der Teilung der Bauteil-Einschubeinheiten reihenförmig angeordnete Düsen auf v/eist aus denen jeweils ein zu den kühlenden Bauteilen gerichteter Druckluftstrahl austritt. IJeder Druckluftstrahl stößt zunächst auf den aufsteigenden Kühlluftstrom und lenkt, bzw. zweigt von diesem einen Teil infolge Verwirbelung seitlich so ab, daß die Druckluft und

idie vom Haupt-Kühlluftstrom abgezweigte Kühlluft zu den !Bauteilen strömen und durch Wärmeaufnähme diese kühlen. Die ₍in den Einschubeinheiten erwärmte Luft strömt dann durch die jAuslaßschlitze in die Umgebung des Gerätes. Bei dieser be- !kannten Kühlungseinrichtung dient die von v.^Tenigstens einem !Gebläse angesaugte Umgsbungsluft hauptsächlich als Kühlmittel, während der Druckluftstrahl vorwiegend als Ablenknittel vorgesenen ist, wobei er jedoch auch zur Bauteilkühlung beiträgt und die Verv?irbelung fördert, so daß sich möglichst keine im Windschatten befindlichen ungckühlten heißen Stellen an den zu kühlenden Bauteilen bilden. Auch bei dieser bekannten Kühlungseinrichtung besteht der Nachteil, daß beim VJartungsdienst oder bei einer Störungssuche die Gehäusetüre j geöffnet werden muß, wodurch das Kühlungssystern unter falschen j Bedingungen arbeitet und die L'enlerberjeitiguny erschwert wird, i

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine neuere bessere Kühlungs- |

!einrichtung insbesondere für Trägerplatten mit darauf non- j tierten elektronischen Bauteilen zu schaffen, welche die

Nachteile der bekannten vorstehend kurz beschriebenen Kühl- |

lungneinrichtungen nicht auf v/eist. Bei der neuen Kühlungs- I

einrichtung bestehen die Forderungen, daß auch bei geöffnetem '

Gehäuse des Gerätes, in dem sich die zu kühlenden Objekte |

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befinden, keino VerfiilschuuT der Xuhluiujsvor ¹UiItF isso gegenüber «lon Xüiilverhältnioüou i,.i Betrirb nit e.tnoia normal geschlossenen Gehäuse auftritt, «er Zustand clos ei an Kühlungsobjekt unyebenuu i'Jßrüte-./ehäuise soll sor.iit keiner; EinrluG auf die wirkung des Kü-iiurKjSoystei.ies haben. Die neue Kiialuiiyoainrichtur.g soll x.ieciianisch und ärorjynamisch eine möglichst einfache Konstruktion sein und axe als Kühlmittel dienende Uu-jebuncjjluft in einen großen Volumen weniyutoiio mit Hilfe; eine? uruckluftstrahles zun kühlenden Objekt lenjcen, so daß uieae daa zu kahlence Objekt uwströmt und sich keine im Windschatten liegenden unzulässig heizen Stellen ergeben.

^: Oiese Aufgabe vnirde erfindunyüge]aäi3 durch die Kombination der im Kennzeichnung-steil des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmale aelöst. Zweck;aäiSije Ausgestaltungen der erf.indungayena.3en Kiihlungaeinrichtung sind in aen ünteran-S£'rächen gekennzeichnet.

Bei der erfinaungscjeuiäßen Kühlungseinrichtung ist das zu kühlend?. Objekt in einem Luftführungskanal angeordnet, der beispielsweise aus einer Trägerplatte mit einer in einem besti;mnten Abstand benachbarten Deckplatte gebildet wird, so uaii sich zwischen den beiden Platten ein relativ breiter ιflachenhafter Spalt in bezug zur Höhe des Spaltes bildet. L)as eine offene Ende des Luftführungskanals dient als Einlaß der relativ kühlen Raumumgebungsluft und das andere offene linde des Luftführungskanals als Auslaß der durch das

zu kühlende Objekt angewärmten Luft. Vorzugsweise im Bereich ■der Einlaßöffnung ist im Luftführunyskanal wenigstens eine, von einer Preßluftleitung gespeiste, Düse angeordnet, die einer IDruckluftstrahl liefert, der sich in Längsrichtung des Luftiführungskanals erstreckt. Dieser Druckluftstrahl bildet zu-Jsammen mit der Einlaßöffnung des Luftführungskanals einen Injektor, welcher die als Kühlmittel dienende Umgebungsluft in einem großen Volumen ansaugt und durch den Luftführungs-

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!kanal treibt, wobei diese kühle UmgebungsIuft zusammen mit der Druckluft über das zu kühlende. Objekt strömt, dabei idessen Wärme aufnimmt und zun Auslaß des Luftführungskanals !fordert.

Obwohl die erfindungsgemäße Kühlungseinrichtung die Uagebungsluft und zu deren Ablenkung einen Druckluftstrahl verwendet, ähnlich wie die durch die US. PS. 3 626 251 bekanntge-■ wordene Kühlungseinrichtung, besteht der wesentlichste Unterschied jedoch darin, daß die erfindungsgenäßo Kühlungseinrich-' tung auf dem Injektionsprinzip basiert, wobei die Düse für den j Druckluftstrahl vorzugsweise im Luftführungskanal angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der beachtliche Vorteil der neuen Kühlungselnricntung, daß die Kühlvirkung immer wirksam ist, auch wenn das Gerätegehäuse geöffnet ist. In Extremfällen, v/o das Gerategehäuse keine Schuczfunktion zu erfüllen hat, kann ein Gerätegehause somit entfallen. Die neue Kühlungseinrichtung ist in ihrer Konstruktion relativ einfach und nicht aufwendig, weil zur Bildung des Luftführungskanals beispielsweise die zu kühlenden Trägerplatten verwendbar sind, außerdem ist die Kühlwirkung intensiver.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Kühlungseinrichtung werden nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen (Fign. 1 bis 3) ausführlicher beschrieben. Von den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 die vereinfachte Ansicht eines Längsschnittes

durch ein erstes Ausführungsbeispiel der

neuen Kühlungseinrichtung,

I ι Fig. 2 die Draufsicht auf die Kühlungseinrichtunq

gemäß der Fig. 1,

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rig. 3 die Seitenansicht eines zweiten ähnlichen

Äusführungsbaispieles einer Kühluncrseinrichtung, mit Blick auf die Auslassöffnung des Luftfüiiruriyrii:anal3, um vorzugsweise die Struktur der Düsen zu zeigen.

Die i.''i<,;n. 1,2 unc 3 zeigen als zu Kühlendes Objekt eine elektronische ücnaltun-jokarte 10, die für dieso Betrachtung eine Tr-'i'jeivlattt- 11 enthalt, auf deren Oberseite ein oder mehrere elektronische Bauteile 12 montiert sind, welche, wies bereits einc/anga erwähnt wurde, iVarinearzeuger hoher Verlustleistunrfsdichte sind und die beispielsweise Chips, Moduls, Leistungstransforxiiatoren, Widerstände oder sonstige Bauelemente sein können. Die Trägerplatte 11 kann beis^-ielsweise eine Schaltungskart« 10 nain, welche in den Joduls 12 logische Schaltkreise enthält. Es ist zv/eckmäuig, außer de.a die v/ärneerzcu'jenden Bauteilen auch die Oberflächen der ^ri'r-"l-jerjjlatte 11 3U kahlen, inabt;sondere weil diese eine relativ grob·j liünlfläche bildet. ^!)aa zu kühlende Objekt kann anstelle der dargestellten Schaltungakarte 10 auch eine anaere Form aufweisen.

t.^Tie aus den Figuren 1 bis 3 gut ersichtlich ist, ist die SchaltunjGkartc: 12 riit eineia i'antelteil ungeben, der beispielsweise aus einer über der Trägerplatte 11 auf Abstandsbolzen befestigten Deckplatte 14 besteht. Die Deckplatte '14 kann auch U-furiuig geformt sein, wobei die U-Schenkel Seitenv.'ände 1b bilden, die an der Trägerplatte 11 anliegen. DYese Trägerplatte 11 unü die Deckplatte 14 mit inren Seitenv/änden 16 als I-lantelteil bilden somit einen länglichen Hohlrauia welcher als Luftfdurungskanal dient, der zwei offene Enden enthält. Dieser Luftfünrungskanal weist einen vorbestimmten Querschnitt auf und er hat eine lichte Hohe, welche wesentlich kleiner ist als seine Breite, wobei diese Breite kleiner ist als seine Länge. In den Hohlraum

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dieses Luftführungskanals ragen die auf der Trägerplatte 11 montierten zu kühlenden Bauteile 12. VJie die Figuren 1 und 3 zeigen, ist der lichte Abstand zwischen Trägerplatte ^: 11 und Deckplatte 14 grüßer als die Gesamtbauhöhe der zu kühlenden Bauteile 12.
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!Der Luftführungskanal hat zwei offene Endseiten, welche !einerseits als Einlaßöffnung 18 für die Kühlluft und andejrerseits als Auslaß für die den Luftführun<jskanal durchströmende Luft dienen. Die Fig. 1 zeigt am linken Ende des Luftführungskanals die Hinlaßöffnuny 1G an der die als Kühlmittel dienende ümgebungsluft in den Kanal eintritt. Die Auslaßöffnung 20 des Luftführungskanals ist auf der rechten Seite in Fig. 1 abgebildet. Mit Ausnahme eines Bereiches in der Nähe der Düse, aie im Luftführungskanal auf der Seite angeordnet ist, wo sich die Einlaßöffnung 18 befindet, besteht ein annähernd gleicher Luftdruck an der Einlaßöffnung 18 als auch an der Auslaßüffnung 20. Dieser gleiche Luftdruck entspricht dem der Umgebungsluft, welche als Kühlmittel dient.

Innernalb des Luftführungskanals ist im Bereich der Einlaßöffnung 18 wenigstens eine Düse 22 angeordnet, die so gerichtet ist, da_;3 sie in Längsrichtung aes Luftführungskanals einen Druckluftstrahl hoher Luftgeschwindigkeit bläst. Dieser Druckluftstrahl bewirkt, daß von der Umgsbungsluft ein größerer Luftstrom angesaugt und durch den Liiftführungskanal mitgerissen oder getrieben wird. Diese voluminöse Luftströmung streicht auch über die zu kühlende Oberfläche der Trägerplatte 11 und die wärmeerzeugenden Bauteile 12 der Schaltungskarte 10"und bewirkt somit den Abtransport der Wärme und eine Kühlung der Elemente 11 und 12. Der von der Düse 22 ausgehende Druckluftstrahl erzeugt in bezug zu Umgebungsluft eine Durckdifferenz und somit einen Sog im Bereich der Düse 22 und der Einlaßöffnung 18, so daß

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ein volu'iinuscr FIuj: a&r iJngebungsluft in don Luftfuhrung.skanal eins tr ο. .it. J'in ahnlichtto Prinzij. einer Ciay,. umpe ist ' als Injektor bc-I.anut und wird bei Gasstrahlverstr-rkern und Luftstrahlpur.i}if'ii verwendet. Bei diesem Ausführungsoeispiei der erfinuungsaepu^en KünlungGeinricutung wird als Treibgas Jruck-- bzw. Preßluft benutzt und als angp; tr iebenes Gas, aas qleicnzeitig als Kühlmittel dient v/ird die Ramn-Umgebungs-i luft verwendet. Der aus der Düse 22 austretende Druckluft- ! stahl reiiJt .oei seiner Entspannung die ihn umgebende Luft {"it., wobei eine Anderun-j de^ Energiezustandes stattfindet. j)ie Potentialenorgie des Druckluftstrahles, welcher ein verhältnismäßig kleines Raunvolumen aufv/eist, ändert sich bei .der Ent3uannung in. eine kinetische Energie eines voluminösen LuftGtrcuie;;, \/obei dieser Luftstrom einen großen Bestandteil der UmgebungοIuft durcn Ansaugung aufniomt. Dieser große Luftstrom zv/üngt sich durch den Luftführungskanal über die zu j kühlende Oberfläche der Trägerplatte 11 und er strömt über die überfläcne der zu kühlenden Bauteile 12 hoher Verlust-

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leistung, wobei er die abzuführende Wärme aufnimmt. j

i Die Düse 22 kann bei beiden Ausführungsbeispielen in einem geraden Rohrstück 24 angeordnet sein, wie dies die Figuren 1, 2 und 3 scnematisch zeigen. Alternativ und an die je-I weiligen 3etriebsverhältnisse angepaßt, kann ein solches j preßluftführendes Üüsenrohr aucn eine Anzahl in Reihe angejordneter Düsen 22 enthalten, deren Bohrungen 31 alle I gleich oder verschieden groß sein können. Im ersten Ausführungsneispiel besteht die Düse 22 aus einem Längsschlitz 26, der sich in einem dünnen, stabilen Rohr 24 befindet, ι Diese Schlitz-Düse 22 erzeugt einen dünnen, breiten Druckluftstrahl im Luftführungskanal, wie dies aus der Fig. 1 zu erkennen ist. Zur Verstärkung der Injektorwirkung bzw. um die Ansaugung der Umgebungsluft nocn weiter zu steigern, kann die Düse 22 und der Luftführungskanal noch mit , Ventüri-Leitflachen 30 bestückt sein, wie die in Fig. 1 angedeutet ist. Die Gestaltung der Düse 22 kann den Er-

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foraernis3en angepaßt, versciiio^enartiw gestaltet sein. Beispielsweise kann an-3teile· ei ^s L-j.ngo.-ol litzen 2Γ il:; iDüse 22 das Ddöourohr 2-i ein^ Anzahl von r^L.i^nZϋπ.·.ί g 'abgeordneten Bohrungt-n 31 ouer öffnungen als Düsen δ2 enthalten, vrie di^s im z-veiten Aur.führuPT.-.j'joi·::; ioi ΓΪ > 3 vorgesenein ist. Cs ist r.vacxianincii einfacli, iu einet üüsen-ronr 24 eine Reine von offnun-ien - vorzuaswi st- Pourm.'gciii |31 - als Düsen 22 herzustellen, -jleöhall· vurdo auch .-.uieöcr Dd.seaj.rt bei eineia Huster eii.es VorzugdT?eiSrtri Ausf.ihrunja-

sispieloti gev/anlt. Die Ddseustruktur \in^ die \7anlveif3e aaiait zu verwendeten Venturi-Leitfläciicn 30 können ent-- !weder auf der Trägerkarto 11 und/odur auf der Deckplatte kontiert sein v/ie dian aus cien Figuren 1 bis 3 ersichtlich ist." ,Die Düsen 22 oder 31 bzw. der aus diesen austretende Druck- !luftstrahl kann im Län-isuereiCii de-j KaLlluftkanals erzeugt !werden, sogar unmittelbar außerhalb des Luftfünrun>.";kanal:;, iwsnn der Spalt für die angesaugte ümgeLungsluft nalie bei uer !Einlaßöffnung 13 oder aer AuslaßciffKung 20 liegt und die Gewähr gegeben ist, daß auca bei einer solchen Ausfdhruu.jsart _t ein kräftiger Injektion-Luftstroia entsteht. Der von aen üiisan ; 22 bzw. 31 ausgehende Druc/duftstrahl braucht nicht so ausgerichtet sein, daji er genau im Zentrum dos Luftführungcicanals sich in dessen Längsrichtung erstreckt oder speziell auf ein zu kühlendes Bauteil zielt.

Zur Gestaltung des Luftführungskanals kann der mit der [Prägerplatte 11 verbundene U-fürinige Mantel bzw. die Deckplatte 14 ein Bestandteil der Schaltungskarte 10 3der eines anderen zu kühlenden Objektes sein. Die Deckplatte 14 kann aber auch eine zweite Trägerplatte 11 einer anderen Schaltuncrskarte 10 sein, die sich im bestimmten Abstand über oder neben der Oberfläche der ersten Trägerplatte 11 befindet und entsprechend befestigt ist, aeispielsweise durch eine Steckverbindung. Als Deckplatte

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14 bzv,^T. Mantel zur Tracer;-Int to 11 kann auch eine benachbarte SCi.ialturi'jsk'irto, eine Schaltung;., tafel, ein VorKleidung feinen, oir..i ^en'ms^/and oder -tfinliches dienen. Zur fjililuiu, e.inas LuftfÜhrun4:3..;.anals fir eine zu klhlenae Schaltungskarte 10, braucht der -Iantel bz»v. die Deckplatte 14 nicht unuodinit geschlossene CeitenvrLricie 16 autv/eisen. Diese freizügigere Konstruktionsart eirec LufTzf linrungakannls Iiiln rt von ucr CJrö'-ie der zu IcüblfoiKicn rl\cMe, den ■-ftiOiuetri.-ic·"! ?r. ALi"U-:-ioai'-MCii,- vor der lufttectiiiiöciien Gestaltun·;/ und der htrui-cur clrr iid^eii 22 al/, 3owie ν >n dein Forn-3-runc/Gji, die ;>ian an di.i i^xhlunquciuriciitUiK; Gtollt. '.feil di.. .jeoai.ite ICuhlurrfseJnriaiitUi.··-,) - mit A'atjnahue loc Preßluft jr~ zou./era - au if Cmr Oiiartlücic o.t-,r ^a ^.uaieiiUon LJcnaltunyakarfcu 1O monti.art werfen kani:, in Hhnlicher '/'eise v/ie axe zu Küiilenden Bauteile 12, verringert sicu nur unwe:jentlica die für die Bauteile 12 zur Verf-Ufuny steiiencie Wutsun.jofläclie auf der Trägerplatte 11; bz'.i. aaacr.i erläutert, die Tr.itfiiricarLe 11 braucht in ihrer Flhc^e nur inv-'cieat lieh cfroßer serin, uia die X^niunyneinricr.tuiiu aulzunoxuaen. Es X3t zu bcaciicfeii, aa;! beisi i^l.s.vai.-ie iJchaltun jsKartan 10, waicne mehr Küriluacr be-notijen als emder«; Sc.'ialtunyskartsn, einen ;.jrö/Jeren Luftr^:ihruii.j3Kanal erfordern, da·! dt';r Luft^ritroui größnr sein Mui- und clfi3 aonzufül^r/e auch crroeei'o und ■3Vt. r.ehr Dü?;cn 22 erforderlich sind zur 'des großen Luftstrones i..i Luf Lfah

üa.ii Ddsenrohr 24 Xr₁₁ ersten Ausf JurunaRbeiSi'-iel erstreckt aicn rechtwinklig aber die Breitseite der Gchaltuivjskarte 10 unu let an Geinca Ende 32 verschlo&cen, wie dies (αχό Figur-3a 1,2 un<i 3 zeilen. Das andere Ende de3 Düsemiroxirs 24 ragt etwas seitlich über die Trägerplatte 11 ninaus und ist dort mittels einer Verbindungsr.iuffe 34 als Anschlußstück i.iit einem flexiblen Rohr 35 verbunden, den über ein nicht abgebildete Leitung Druck- bzw. Preßluft zugeführt wird. | In Abhängigkeit von den Anforderungen, die man an die Leistung

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der neuen Kühlungseinrichtuncr stellt, braucht die Preß- bzw. Druckluft nur einen verhältnismäßig geringen überdruck in ,bezug zur UmgebungB-Raumluft aufweisen. Demzufolge ist nie Verteilung der Preß - oder Druckluft von einem gemeinsamen !Drucklufterzeuger über ein Leitungssystem und uie flexiblen ; Anschlußrohre 35 zu den Düsenieitungen 24 auf einfache !Weise herstellbar, wobei keine aufwendigen Jlaünahnten zur jLeitungsabdichtung erforderlich sind. Geräte zur Erzeugung von iPreß- bzw. Druckluft sinu allgemein bekannt und sehr einfach in ihrer Konstruktion.

|Die zu kühlenden Schaltungskarten 10 des ersten und zweiten 'Ausführungsbeispielas sind, wie die Figuren 1,2 und 3 zeigen, iauf übliche Weise elektriscn über mehrpolige Steckverbindungen |36 entweder direkt mit dem Gerät oder mit elektrischen Leitungen 37 bzw. Flachkabeln verbunden. Die Verbindungsmuffe 34 dient als Verbindung zur flexiblen Rohrleitung 35, welche die zur Kühlung der Schaltungskarte 10 erforderliche Antriebsenergie liefert, während die elektrische Steckverbindung 36 an die Schaltungskarte die elektrische Versorgungsenergieund die elektriscnen Signale liefert.

Als Ausführungsbeispiel wurde in Anlehnung an die Figuren 1 bis 3 ein Muster zur Durchführung von Experimenten geschaffen, wobei jedoch die Venturi-Leitflachen 30 nicht vornanden waren. Bei diesem Muster hatte der LuftführungsKanal für eine zu kühlende Schaltungskarte 10 die Abmessungen: lichte Höhe (Abstand) 13 mm, lichte Breite 152 rom und eine Kanallänge von 400 mm. Das üüsenrohr .24 hatte einen lichten Durchmesser von 3,2 mm (1/8"). In der Wand dieses Düsenrohres 24 wurden als Düsen 22 in einer Reihe in bestimmten Abständen von 13 mm insgesamt 12 Bohrungen 31 angebracht, deren Durchmesser 0,25 mm betrug. Am Luft-Austrittsende 20 wurden die Luftgeschwindigkeiten gemessen. Dabei wurde festgestellt, daß über die gesamte Breite der Luftaustrittsoff-

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nung 20 im \7e3entlichen die Luftgeschwindigkeiten an den verschiedenen ließstellen gleich groß waren. Im Zentrum äer ■Luftaustrittsoffnung 20 v/urde eine Geschwindigkeit von 1ü3 γλ/ϊλϊιι. der erwärmten Luft gemessen, wobei im Düsenrohr 24 TTiit etwa 3,2 rom lichtem Durchmesser die Preßluft einen

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: überdruck von 0,176 kg/cm (atii) hatte, in bezug zur Urageoung£ ■Rauuluft. Beiw 3etrieb das vorstehend kurz beschriebenen • Ex^eriiaentieruusters erzeugte diese." überraschenderweise I !..raktiscli keinen Lärm oder eiin störendes Geräusch.

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Claims (1)

1. 2820CS8

   £L UJ¹LA JLlLA ß- .JLJELJL. ϋ _c jijz

   Kühlungseinrichtung zur Wärmeableitung· aus einem in ein 'lehause eingesetzten elektronisches Bauteil hoher Verlustleistungsdicnte oei dem auf einer Trägerplatte mindestens ein die Käme erzeugendes Bauelement so angeordnet int, daß ein zuii ];ilalonden Bauteil gericiiteter Druckluftstrahi, der aus wenigstens einer Düse einer preüluftfünrenden Leitung- austritt die Umgebungsluft im Gehäuse so lenht, dan diese mit einem großen Volumen iiJ;er das zu kühlende Bauteil strömt, dadurch ^'i]'3r,ri7,e±ci\net, da.G die Trä-jeri.'latto (11) durcii ein Maiiteltail (14, 15) zu eine.a Luftführunqskanal er.j'inzt iat, in ce.isen Hohlraum das zu kühlende Bauelement (12) einragt, daß diener Luft-führunnsKanal an einem Fnae eine Sinla^offnuncr (10) für die Umgebunysluft und aia anderen linde eine Auslassöffnung (20) für das erv/ärntte Geminch aus Umcieiaingsluft und Druckluft aufweist und daß in Luftfünrunqskanal vorzugsweise im üereicu der Einlaßöffnunj (1v") wenigstens eine Düse (22) angeordnet ist, deren Druckluftstrahl durch Injektorwirkung die U:ngebun-TS-luft ansaugt und die&e als Kühlmittel durch den Luftführungskanal und die Ouerflache aes zu kühlenden Bauteiles (10, 11, 12) treibt.

   Kühlungssinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daü die lichte Hüne des Luftführungskanals wesentlich kleiner iot als seine Breite, wobei diese Breite kleiner ist als seine Länge, daß in Bereich der Einlaßöffnung (13) für die üragebungsluft und der Düse (22) sich in Längsrichtung des Luftführungskanals erstreckende, trichterförmige Venturi-Leitflachen (30) angeordnet sind und daß diese Venturi-Leitflächen

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   ..'cnicj.'Jt^ns au der Tr:'-.;or,dattG (11) odor a:a :'antcl (14) >e£c3ti'.~t sind (Fig. 1).

   3. Kühlun ^einrichtung ru'.c-i Ausbruch 1 oder λ dadurch

   jt-ixiinzaxenucc, Λ.\·: uvir Lu^'tiJlirunu .-',kanal so aunrjele.'it i:₃t, ua3 die an .X;::.;:n Ilinleuiöf fnun j (10) anqosaugte: lhuiehuii^aluft e^in viel grojcsrcr. Volumen hat alc ücr ^:)ruc::laf t;-itra;.l, dor zusainnen :nit .-!.er Ur^-1.--gsi^un-.f.^luft '.iurcii dtr. Lufcfahrur.^skanal ncrorat, \-ia~ hoi letztere -jri; iär den Käbloffekt bev/irkt urd ciaß dar Druc-ilui'tstralil ^ri/a.Ir al.3 Be-./eyunqskraft r-ir uie "äncföhurii/oluft vor-jescnt.n ist.

   4. Kulilun-jooinrichtuacj iiacn Ann^ruck 1 ;ladurch aekcnuaeicluiut _r ariii das zti kü^ilendo nautoil (12) hoker Verluf3tlei3tunqsdichte -/rrni nitons ein el "'.Oilul mit integx'ierten oCialtrireisea, ein tran^istor, ein ilalLleitercle.ient odar ein VJidcrstanar,clonoat ist und da;l als T'rv'.'Ter^.latte (11) oino EchaltuiKjS.'latte jjzx/. Sciialtunyokartc (10) vorgesehen ii?t.

   5. KuhlurKiseinrichtuiw nacii einen der Ansprüche 1 bis 4 dadurcxi gekonnzeichnp.t, άεί? der LuftführungoiLanal aus einer ersten, das zu kiinlendo Bauelement (12) auf der Oberseite tragende Trägerplatte (11) und einer zv/eiten - als Mantelteil (14) dienenden zweiten Trägerplatte derart gebildet ist, da-^r5 die zweite Trägerplatte mit ihrer Unterseite in einem parallelen Abstand, der größer ist als die Höhe des zu kühlenden Bauelementes (12), deckungsgleich über dar ersten Tragerplatte (11) angeordnet ist. :

   6. Kühlungseinrichtung nach einen aar Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelteil (14) aus ί

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   eirier iiu parallelen Abstand zur Oberfläche der Träger-

   (11) angeordneten, aus Blech oder einem Kunststoff l gebildeten Jeckjlatte herstellt, die yiittela Abstandsbolzen oder u-j;ornia abgc¹ vinkalten Seit^.n·- leisten der Deckplatte; (14) an uer Tra.jar ;-latt,5 (11) befestigt iut.

   7. liiinlunaseinricJitung nach eine.,i der Ansprüche 1 bis

   dadurch, gel-ennzeichnet, daß ein e'en Luftfür.rungs];anal in 3-.i-i.ner Breitseite recLt\/inkli'^T ilurc'idrin-jendcs, vreßluftführeiules, relativ cannc·; ",ohr (24) naeordnet ist, das wenigstens eine Düse (22) aufweist, die einen Luf tdruc3..3traiil holier Luftfj^.och-v.-indi-jkeit in Länvsricj'.tunq in ilen Luitfünruxi^fT3J:tinal bl-'ist.

   3. Kühlungseinrichtum«- nach Ans/jruch 7 dadurch c;e!:enn-

   zeichnet, daii ein dünnes an üiide (32) vsrschlosisenos Düsenrohr (24) auf aer Träjer.>latte (11) br-Dfür-tic, t ist und an seinem anderen offenen läiup. eine AnschlußeinricIitun-T (34) auf'/eist, die eine lüsbaro verbinduiiij zu einem System einer Preßltiftverteilungsleitung ermöglicht.

   9. Kühlungseinriciitung nach Anspruch 8 dadurch qekenn-

   '! zeichnet, daß zwischen der Jmschlußeinrichtung (34)

   ; und dem die preßluftliefernden Leitungssystem zun-lcnst

   j ein flexibles Preßluft-Leitungsrohr (35) angeordnet

   j ist. ^:

   J1O. Kühlungseinrichtung nac-i einem der Ansprüche 7 oder ! dadurch gekennzeichnet, da/i das Düsenrohr (24) in seinarl

   Längsrichtung in Reihe, eine Anzahl in bestimmten Ab- ^: ständen nebeneinander angeordneter Düsenbohrungen (31), j oder einen dünnen Längsschlitz (26) aufv;eist und daß

   die Düsenoffnunaen (22, 26, 31) alle in die gleiche j Richtung weisen und in etv7a der halben Abstandshöhe des Luftführungskanals angeordnet sind.

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