DE2946226A1

DE2946226A1 - Kuehlsystem in einem geraete der elektrischen nachrichtentechnik und/oder messtechnik aufnehmenden gehaeuse

Info

Publication number: DE2946226A1
Application number: DE19792946226
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. 7151 Allmersbach Pivit
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2946226C2

Description

Kühlsystem in einem Geräte der elektrischen Nachrichten-
technik und/oder Meßtechnik aufnehmenden Gehäuse Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem in einem Geräte der elektrischen Nachrichten- und/oder Meßtechnik aufnehmenden Gehäuse, bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter und einem daran angeschlossenen, im Innern des Gehäuses verlaufenden Rohrsystem, durch welches die Flüssigkeit zirkuliert, die dabei von den Geräten erzeugte Wärme aufnimmt, und einem ebenfalls an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen, ausserhalb des Gehäuses befindlichen Wärmetauscher, der Flüssigkeitswärme an die Umgebung abgibt, wobei der Flüssi.gkeitskreislauf zwischen Rohrsystem, Behälter und Wärmetauscher aufgrund von Temperaturunterschieden allein zustandekommt.
Um Geräte der elektrischen Nachrichten- und/oder Meßtechnik vor extremen Aussentemperaturen, für die sie meistens nicht ausgelegt sind, zu schützen, werden sie in Gehäusen oder Sheltern mit Kühlsystemen untergebracht. Solche Kühlsysteme werden häufig mittels Aggregaten betrieben, die mit Strom, Treibstoff oder anderen Energieträgern gespeist werden. Wesentlich vorteilhafter ist es, bei extrem schwankenden Aussentemperaturen ein Kühlsystem zu verwenden, das energielas betrieben werden kann.
Aus der DE-AS 27 12 017 ist ein derartiges in einem Gehäuse untergebrachtes Kühlsystem bekannt, das ohne Kompressor- und Absorbersysteme arbeitet. Dieses Kühlsystem besteht aus einem Flüssigkeitstank, einem Wärmetauscher im Innern des Gehäuses und einem außerhalb des Gehäuses. Der Wärmetauscher im Innern des Gehäuses besitzt mehrere durch den Gehäuseraum geführte, mit Kühlrippen versehene Rohre. Die durch diese Rohre fliessende Flüssigkeit nimmt die durch die Geräte erzeugte Wärme aus der Luft im Gehäuse auf und gibt sie an die kühlere Flüssigkeit im Tank ab. Am Tag, bei hoher Aussentemperatur, wird also die Flüssigkeit im Tank aufgeheizt und bei Nacht, wenn die Aussentemperatur niedriger ist als sie Flu.ssigkeitstemperatur, gibt die Flüssigkeit die Wärme über den Wärmetauscher außerhalb des Gehäuses an die Umgebung ab. Die Wärmetauscher sind so an den Flüssigkeitstank angeschlossen, daß Luft- und Flüssigkeitskreislauf von selbst aufgrund von Temperaturunterschieden zustandekommen.
Bei diesem Kühlsystem wird die Flüssigkeit im Tank lediglich durch die Luft im Gehäuse aufgeheizt. Damit Flüssigkeitswärme an die Umgebung außerhalb des Gehäuses abgegeben werden kann, muß eine ausreichend große Differenz zwischen der FlOss keitstemperatur und der Umgebungstemperatur vorherrschen. Da aber die Luft im Gehäuse die Flüssigkeit nicht sehr stark erwärmt, kann die Flüssigkeit erst dann Wärme an die Umgebung abgeben, wenn diese eine ziemlich niedrige Temperatur in der Nacht erreicht hat. Dies bedeutet, daß ein recht großer Flüssigkei.tsvorrat vorhanden sein muß, damit über einen langen Zeitraum dem Gehäuseinnern Wärme entzogen werden kann, denn der Zeitraum der Wärmeabgabe des Wassers ist aufgrund der oben erläuterten Gegebenheiten verhältnismässig klein gegenüber dem der Wärmeaufnahme.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem zu schaffen, das mit einem geringeren Flüssigkeitsvorrat eine gute Kühlung der Geräte bewirkt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohrsystem sowohl aus Rohren besteht, die zwischen den Geräten angeordnete Kühlplatten durchlaufen, als auch aus Rohren, welche an Kühlrippen vorbeiführen, die sich an den Frontseiten der Geräte befinden, und daß die Rohre so an den Flüssigkeit.sbehälter angeschlossen sind, daß die kühlere Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zunächst durch die Kühlplatten und die danach etwas aufgeheizte Flüssigkeit anschließend an den Kühlrippen vorbeigeleitet wird. Zweckmäßige Ausführungen des erfindungsgemäßen Kühlsystems sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie len wird nun die Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1, 3 und 4 Ausführungsformen des Kühlsystems und Fig. 2 einen Querschnitt A-A durch die Geräte und das sie umgebende Kühlrohrsystem.
Die Fig. 1 zeigt ein wärmeisoliertes Gehäuse 1, in dem Geräte 2 der elektrischen Nachrichten- und/oder Meßtechnik nebst einem selbsttätig funktionierenden Kühlsystem untergebracht sind. Das Kühlsystem besteht aus einem hinter der Rückseite der Geräte angeordneten Behälter 3, der mit einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, gefüllt ist. Um eine wirksame Kühlung der Geräte zu erreichen, wird die Flüssigkeit durch ein Rohrsystem dicht an den Geräten vorbeigeführt.
In Fig. 2 sind das Rohrsystem und die Geräte im Querschnitt dargestellt. Zwischen den nebeneinander angeordneten Geräten 2 befinden sich Kühlplatten 4, die von Rohren 5, z.B. mäanderförmig, durchlaufen werden. Weiterhin führen Rohre 6 direkt an Kühlrippen 7 vorbei, die an der Frontseite der Geräte angebracht sind. Wie Fig. 1 zeigt, wird zunächst die kühlere Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Behälters 3 durch ein Rohr 8 an die erste Kühlplatte geleitet, durchfließt nacheinander die Rohre 5 in sämtlichen Kühlplatten 4 und gelangt dann durch ein Rohr 9 an die Kühlrippen des ersten Gerätes.
Nachdem die Flüssigkeit auch alle Rohre 6 an sämtlichen Kühlrippen 7 durchflossen hat, läuft sie durch ein Rohr 10 in den oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters zurück. Beim Durchlaufen der Kühlplatten ii wird die Flüssigkeit nicht sehr stark aufgeheizt, da die Kühlplatten keinen direkten Kontakt mit den Geräten haben. Die FlüssigKeit ist also anschließend noch in der lage, beim Durchfließen der Rohre an den Kühlrippen Wärme aufzunehmen, da die Kühlrippen einen direkten Kontakt mit der Vorderfront der Geräte bilden, hinter der sich zweckmässigerweise Schaltungseinheiten, wie ?#tromversorgungsschaltun gen, die sehr viel Wärme erzeugen, befinden, und die daher im Vergleich zu den Kühlplatten stärker aufgeheizt sind.
Im oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters ist ein Wärmetauscher angeordnet, der, sobald die Flüssigkeitstemperatur im Behälter größer ist als die Außentemperatur, Wärme an die Umgebung des Gehäuses abgibt. Der Wärmetauscher besteht aus einem Siedekessel 11, der zum Teil mit einem Kühlmittel 12, z.B. dem unter dem Handelsnamen bekannten Freon, gefüllt ist, und einem Kondensator 13, der sich außerhalb des Gehäuses befindet. Durch ein Steigrohr 14 gelangt Kühlmitteldampf aus dem Siedekessel in den Kondensator, kondensiert dort bei. Wärmeabgabe und läuft in flüssiger Form durch das Fallrohr 15 wieder in den Siedekessel zurück. Da der Siedekessel in die Flüssigkeit des Behälters eingetaucht ist, ist ein Wärmetausch zwischen der Flüssigkeit im Behälter und dem Kühlmittel im Siedekessel möglich.
Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung des Kühlsystems. Hierbei fließt wiederum durch ein Rohr 16 kühlere Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Behälters 3 zunächst an die Kühlplatten 4, gelangt danach aber über ein Rohr 17 wieder zurück in den Behälter, und zwar in dessen mittleren Bereich. Ein Stück unterhalb dieses Bereichs, wo eine etwas kühlere Flüssigkeitsschicht vorhanden ist, wird über ein Rohr 18 Flüssigkeit den Kühlrippen 7 zugeführt. Nach Durchfließen der an den Kühlrippen entlanggeführten Rohren 6 wird die Flüssigkeit durch ein Rohr 19 wieder in den oberen Teil des Behälters, in dem sich die wärmste Flüssigkeit befindet, zurückgeleitet. Diese Ausführung bringt gegenüber der zuerst beschriebenen den Vorteil, daß an den Kühlrippen nicht die durch die Kühlplatten aufgeheizte Flüssigkeit vorbeigeführt wird, sondern eine gegenüber der etwas abgekühlten Flüssigkeit, so daß die an den Kühlrippen vorbeigeleitete Flüssigkeit eine größere Wärmemenge aufnehmen kann.
Eine weitere Verbesserung bringt die in der Fig. 4 dargestellte Ausführung des Kühlsystems. Hier ist der Flüssigkeitsbehäl- ter in zwei Teilbehälter 20 und 21 aufgeteilt, wobei der Teilbehälter 20 mit den Rohren 5 in den Kühlplatten 4 und der Teilbehälter 21 mit den Rohren 6 an den Kühlrippen 7 je einen Flüssigkeitskreislauf bildet. Aus dem unteren Teil der Behälter wird über Rohre 22 bzw. 23 den Kühlplatten 4 bzw. den Kühlrippen 7 Flüssigkeit zugeführt, die über die Rohre 24 bzw. 25 wieder in den oberen Teil der Behälter 20 bzw. 21 zurückfließt. Jeder Teilbehälter ist mit einem oben beschriebenen Wärmetauscher ausgestattet. Der Teilbehälter 21, der die am stärksten aufgeheizte Flüssigkeit enthält, ist zusätzlich noch mit einer Wärmeisolationsschicht 26 umgeben.
Durch die erfindungsgemäße direkte Wärmeabfuhr von den Geräten an die Flüssigkeit, wird die Flüssigkeit auf eine sehr hohe Temperatur gebracht. Das bedeutet, daß die Flüssigkeit schon bei. höheren Außentemperaturen Wärme an die Umgebung abgibt. Die Zeitspanne, in der die Flüssigkeit nur Wärme aufnimmt, aber keine abgibt, wird dadurch verkürzt, was zur Folge hat, daß man mit einer geringeren Flüssigkeitsmenge auskommt und trotzdem eine gute Kühlung der Geräte erreicht.

Claims

Patentansprüche 1. Kühlsystem in einem Geräte der elektrischen Nachrechten-und/oder Meßtechnik aufnehmenden Gehäuse, bestehend aus einem Fltissigkeitsbehälter, einem daran alngeschlossenen, im Innern des Gehäuses verlaufenden Rohrsystem, durch welches die Flüssigkeit zirkultert, die dabei von den Geräten erzeugte Wärme aufnimmt, und einem ebenfalls an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen, außerhalb des Gehäuses befindlichen Wärmetauscher, der Flüssigkeitswärme an die Umgebung abgibt, wobei der Flüssigkeitskreis lauf zwischen Rohrsystem, Behälter und Wärmetauscher aufgrund von Temperaturunterschieden allein zustandekommt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem sowohl aus Rohren (5) besteht, die zwischen den Geräten (2) angeordnete Kühlplatten (4) durchlaufen, als auch aus Rohren (6), welche an Kühlrippen (7) vorbeiführen, die sich an den Frontseiten der Geräte befinden, und daß die Rohre (5, 6) so an den Flüssigkeitsbehälter (3) angeschlossen sind, daß die kühlere Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zunächst durch die Kühlplatten (4) und die danach etwas aufgeheizte Flüssigkeit anschließend an den Kühlrippen (7) vorbeigeleitet wird.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem so aufgebaut ist, daß Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Behälters (3) in die durch die Kühlplatten (~4) verlaufenden Rohre (5) gelangt, dann nach Durchlaufen sämtlicher Kühlplatten in die Rohre (6) an den Kühlrippen (7) fließt und danach in den oberen Teil des Behälters zurückläuft.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem so aufgebaut ist, daß Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Behälters (3) in die durch die Kühlplatten (~4) verlaufenden Rohre (5) gelangt und anschließend nach Durchlaufen sämtlicher Kühlplatten wieder in den mittleren Bereich des Behälters zurückfließt und daß unterhalb dieser Flüssigkeitszuführungsstelle aus dem Behälter Flüssigkeit in die Rohre (6) an den Kühlrippen (7) gelangt und nach Durchlaufen dieser Rohre in den oberen Teil des Behälters zurückfließt.
4. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daR der Flüssigkeitsbehälter in zwei Teilbehälter (15, 16) aufgeteilt ist, daß der eine Teilbehälter (15) zusammen mit den durch die Kühlplatten (4) verlaufenden Rohren (5) und der andere Teilbehälter (16) zusammen mit den an den Kühlrippen (7) vorbeigeführten Rohren (6) einen Flüssigkeitskreislauf bildet.
5. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilbehälter (15, 16) an einen Wärmetauscher angeschlossen ist und daß der Teilbehälter (16), der mit den an den Kühlrippen (7) vorbeiführenden Hohren (6) einen Flüssigkeitskreislauf bildet, mit einer Wärmeisolationsschicht (21) umgeben ist.