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Gehäuse für elektrotechnische Geräte
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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für elektrotechnische Geräte, insbesondere
für die elektrische Nachrichten- und Meßtechnik, mit wärmeerzeugende elektrische
Bauelemente enthaltenden Baugruppen und Mitteln zur Wärmeableitung.
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Gehäuse für elektrotechnische Geräte dienen zur Aufnahme meist steckbarer
Baugruppen, welche wärmeerzeugende elektrische Bauelemente enthalten. In zunehmendem
Maße treten bei solchen Geräten, z.B. bei Leistungsstufen oder Geräten für Stromversorgungen
hohe Verlustleistungen auf, die zu einer entsprechenden Erwärmung der Baugruppen
und damit des die Baugruppen enthaltenden Gehäuses führen. Es muß daher-bei derartigen
Gehäusen für eine wirksame Kühlung der elektrischen Bauelemente und eine ausreichende
Wärmeableitung gesorgt werden. Dies erfordert aber je nach thermischer Belastung
verschiedene Kühlprinzipien und damit unterschiedliche Gehäuseausführungen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse zu schaffen,
bei dem wahlweise je nach thermischer Belastung verschiedene Kühlprinzipien (Luft-
oder Flüssigkeitskühlung) anwendbar sind und trotzdem die Grundkonzeption des Gehäuses
und der Baugruppen unverändert beibehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einem Gehäuse der eingangs genannten Art gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mittel zur Wärmeableitung aus selbständigen,
nach verschiedenen Kühlprinzipien (Luft- oder Flüssigkeits-
Kühlung)
aufgebauten Kühl-Bausätzen (A-E) bestehen, die an der offenen Gehäusestirnseite
befestigbar sind und aus lediglich dem jeweiligen Kühlprinzip angepaßten mechanischen
Zusatzteilen für die Baugruppen und aus variablen Gehäuseabdeckungen bestehen.
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Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, durch mehrere nach verschiedenen
Kühlprinzipien aufgebaute selbständige Kühl-Bausätze einerseits eine gute Anpaßbarkeit
an die erforderliche oder gewünschte Kühlungsart zu erzielen und andererseits durch
die Verwendung verschiedener Kühl-Bausätze, die alle an ein und demselben Gehäuse
angebracht werden können, für verschiedene Kühlprinzipien unverändert die gleiche
Grundkonzeption des Gehäuses und der Baugruppen beibehalten zu können. Somit werden
für verschiedene Kühlprinzipien nicht mehr verschiedene Gehäuseausführungen benötigt
Es ist daher ein universell für verschiedene Kühlprinzipien verwendbares Standardgehäuse
einsetzbar, wobei lediglich noch dem jeweiligen Kühlprinzip angepaßte mechanische
Zusatzteile und variable Gehäuseabdeckungen für die einzelnen Kühl-Bausätze erforderlich
sind. Diese sind aber billiger und einfacher herzustellen als unterschiedliche Gehäuseausführungen.
Die Kühl-Bausätze bilden bei einem erfindungsgemäßen Gehäuse jeweils selbständige,
modulartige Baueinheiten, die jeweils für sich ohne Änderungen au der Grundkonzeption
des Gehäuses und der Baugruppen am Gehäuse befestigbar sind. Demzufolge kann ebenfalls
ohne Änderung an der Grundkonzeption des Gehäuses und der Baugruppen jeweils ein
Kühl-Bausatz gegen einen anderen Kühl-Bausatz mit einem unterschiedlichen Kuiilprinzip
ausgewechselt werden. Die einzelnen jeweils aus Gehäuseabdeckung und mechanischen
Zusatz teilen wie z.B. Baugruppen-Frontplatten und Befestigungsmitteln bestehenden
Kühl-Bausätze erstrecken sich dabei über die gesamte Breite der Gehäusestirnseite
Bei
einem erfindungsgemäßen Gehäuse ist es besonders vorteilhaft, wenn eine einen Gehäuseboden
bildende Gehäuseaußenwand und eine hierzu parallele weitere Gehäuseaußenwand an
der Innenseite als Hohlprofile mit einzelnen, sich in Gehäusetiefe erstreckenden
Kammern ausgebildet sind, welche je nach Kühlprinzip des verwendeten Ku~*-1-Bausatzes
entweder zur Kühlluftführung oder zur Aufnahme von Befestigungsmitteln dienen. Die
Hohlprofile sind im Hinblick auf die Stabilität der entsprechenden Gehäuseaußenwände
vorteilhaft und dienen entweder zur gehäuse internen Kuh#lluftführung oder zur Aufnahme
von Befestigungsmitteln, insbesondere bei Kühl-Bausätzen mit gehäuseexterner Kühlung.
Zweckmäßigerweise bestehen diese Befestigungsmittel aus unterschiedlichen in die
Hohlprofile der Gehäuseaußenwände einsteckbaren Befestigungsschienen zur Befestigung
von Baugruppen-Frontplatten der verschiedenen Kühl-Bausätze.
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Zur Befestigung der Kühl-Bausätze ist es bei einem erfindungsgemäßen
Gehäuse in jedem Fall zweckmäßig, wenn eine einen Gehäuseboden bildende Gehäuseaußenwand
und eine hierzu parallele weitere Gehäuseaußenwand an der offenen Gehäusestirnseite
mit jeweils einem senkrecht nach außen abgewinkelten Flansch versehen sind und die
Gehäuseabdeckungen der Kühl-Bausätze mit entsprechenden Mitteln zur Befestigung
an diesen Flanschen ausgebildet sind.
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Bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses
mit einem Kühl-Bausatz einer z.B mit "A" bezeichenbaren Variante (Kühl-Bausatz A)
ist es vorteilhaft, wenn der Kühl-Bausatz aus einer Gehäuseabdeckung mit parallelen
Kühlrippen an der Außenseite und einer mit der Innenseite der Gehäuseabdeckung wärmeleitend
verbindbaren Baugnippen-Frontplatte besteht. hierbei kann eine gehäuseexterne Kühlung
wahlweise je nach thermischer Belastung in zwei Varianten vorgesenen wer-
den.
Bei geringer thermischer Belastung genügt es, lediglich die Gehäuseabdeckung und
die Baugruppen-Frontplatte des Kühl-Bausatzes A einzusetzen und über die Kühlrippen
eine freie Luftströmung herbeizuführen. Bei höherer thermischer Belastung ist es
vorteilhaft, wenn der Kühl-Bausatz A zusätzlich zur Gehäuseabdeckung und der Baugruppen-Frontplatte
noch mit einem Luftführungsblech zur Abdeckung eines Teiles der Kühlrippen an deren
Stirnseite und einem Lüfter ausgebildet ist. Damit wird eine zusätzliche erzwungene
Luftströmung herbeigeführt.
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Bei einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses
mit einem Kühl-Bausatz B ist es vorteilhaft, wenn der Kühl-Bausatz aus einer Gehäuseabdeckung
mit zu den Kammern in den Hohlprofilen fluchtenden, einen Luftansaugkanal bildenden
Öffnungen und aus einem zentralen Lüfter zwischen diesen Öffnungen zum Absaugen
der Warmluft besteht. Hierbei haben die Hohlprofile die Aufgabe, bei Bedarf Kühlluft
aus der Gehäuseumgebung durch die Öffnungen in der Gehäuseabdeckung zum Baugruppenraum
in das Innere des Gehäuses zu leiten. Um dabei die Kühlluftströmung ins Gehäuseinnere
zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn die Gehäuseabdeckung mit jeweils einer von
der Öffnung bis zu den Baugruppen reichenden Trennwand ausgebildet ist, welche die
Luftansaugkanäle vom Luftabsaugraum trennt. Bei Bauelementen mit höheren Verlustleistungen
ist es zweckmaß#ig, wenn die Hohlprofile an der Gehäuserückseite verschlossen und
im Bereich dieser Bauelemente mit Bohrungen versehen sind.
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Die Kühlluft strömt dann durch die Bohrungen in den Hohlprofilen direkt
zu den betreffenden Bauelementen.
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Diese hierbei zusätzlichen i#'#aßnahmen# n# lich das Verschließen
der Hohlprofile an der Gehäuserückseite und die Anordnung von Bohrungen in den Mohiprofilen,
lassen sich jeweils ohne Veränderung an der Grundkonzeption
des
Gehäuses realisieren. Bei dem Kühl-Bausatz B werden die Hohlprofile ausschließlich
zur gehäuseinternen Kühlluftführung benutzt. Die Befestigung der Gehäuseabdeckung
erfolgt daher nur über deren Befestigungsmittel an den Flanschen der Gehäusestirnseite.
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Bei einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemaßen Gehäuses
mit einem Kühl-Bausatz C ist in vorteilhafter Weise eine Luftkühlung zwischen der
Innenfläche der Gehäuseabdeckung und der Baugruppenstirnseite vorgesehen. Hierzu
besteht der Eiih1-Bausatz außer der Gehäuseabdeckung und dem zentralen Lüfter aus
einer Baugruppen-Frontplatte, die an der der Gehäuseabdeckung zugewandten Seite
mit parallelen Kühlrippen versehen ist.
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Ein weiteres Kühlprinzip, welches bei einer vierten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einem Kühl-Bausatz D verwirklicht ist, besteht
darin, die Baugruppen-Frontplatte direkt mit einer Flüssigkeit zu kühlen. Hierzu
besteht der Kühl-Bausatz aus einem gleichzeitig eine Frontplatte für die Baugruppen
bildenden Kühlkörper mit Flüssigkeitskanälen und jeweils einem nach außen führenden
Einström- und einem Ausströmventii und aus einer Gehäuseabdeckung, welche im Bereich
dieser Ventile jeweils mit einer Aussparung ausgebildet ist. Diese Ausführungsform
ist für höhere thermische Belastungen besonders geeignet.
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Schließlich ist bei einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Gehäuses mit einem Kühl-Bausatz E ebenfalls eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen,
bei der die beiden Befestigungsschienen jeweils mit einem Flüssigkeitskanal und
an beiden Enden mit jeweils einem Ein- und einem Ausströmventil versehen sind und
der Kühl-Bausatz aus einer mit den flüssigkeits-
durchströmten
Befestigungsschienen wärmeleitend verbindbaren, gleichzeitig als Kühlkörper dienenden
plattenförmigen Baugruppen-Frontplatte und aus einer Gehäuseabdeckung besteht, welche
im Bereich der Ventile mit jeweils einer Aussparung ausgebildet ist. Hierbei ergeben
sich gegenüber einer Flüssigkeitskühlung über die Baugruppen-Frontplatte hinsichtlich
Zugänglichkeit der Baugruppen und Demontage von Gehäuseabdeckung und Kühlkörper
gewisse Vorteile, da die Flüssigkeitskanäle in den Befestigungsschienen vorgesehen
sind, welche in einem solchen Fall am Gehäuse verbleiben können.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit verschiedenen
Kühl-Bausätzen wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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In der einzigen Figur ist in perspektivischer Darstellung ein Gehäuse
1 gezeigt, das aus mindestens vier Gehäuseaußenwänden, nämlich aus zwei Seitenwänden
2 und 3, einem Gehäuseboden 4 und einer hierzu parallelen weiteren Gehäuseaußenwand
5 sowie ggf. aus einer Gehäuserückwand besteht Das Gehäuse 1 ist zu einer Seite
hin, nämlich zu der Stirnseite hin zum Zwecke des Einführens von Baugruppen, die
wärmeerzeugende elektrische Bauelemente enthalten, offen. Der Gehäuseboden 4 und
die obere Gehäuseaußenwand 5 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der
Innenseite als Hohlprofile mit einzelnen, sich in Gehäusetiefe erstreckenden Kammern
6 ausgebildet. Ferner weisen diese beiden Gehäuseaußenwände 4 und 5 an der offenen
Gehäusestirnseite jeweils einen senkrecht nach außen abgewinkelten Flansch 7 und
8 auf.
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An der offenen Gehäusestirnseite sind Mittel zur Wärmeableitung befestigbar
e Diese bestehen aus selbständigen, nach verschiedenen Kühlprinzipien (Luft- oder
Flüssigkeitskühlung) aufgebauten Kühl-Bausätzen A, ß, C, D und E, welche je nach
thermischer Belastung wahlweise an die Gehäusestirnseite ansetzbar sind. Die verschiedenen
Kühl-Bausätze
A bis E bestehen aus lediglich dem jeweiligen Kühlprinzip angepaßten mechanischen
Zusatzteilen für die Baugruppen und aus variablen Gehäuseabdeckungen.
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Dabei werden als mechanische Zusatzteile verschiedene Baugruppen-Frontplatten
verstanden, die später noch erläutert und an verschiedene in die Hohlprofile der
beiden Gehäuse außenwände 4 :und 5 einsteckbare Befestigungsschienen 9, 10, 11 und
12 geschraubt sind. Die Halterung der Befestigungsschienen selbst in den Hohlprofilen
kann über Schraubbefestigungen am Gehäuseboden 4 und an der oberen Gehäuseaußenwand
5 erfolgen. Die ebenfalls später noch im einzelnen erläuterten variablen Gehäuseabdeckungen
der Kühl-Bausätze A bis E sind im wesentlichen plattenförmig ausgebildet und mit
senkrecht in Richtung auf die Gehäusestirnseite -abgewinkelten Randleisten 13, 14
versehen, welche an-der an der Gehäusestirnseite, d.h. an den Flanschen 7 und 8
anliegenden Stirnfläche mit einer eingelegten Dichtung 15 ausgebildet sind.
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Außerdem weisen die variablen Gehäuseabdeckungen an der oberen und
unteren Randleiste 13 bzw. 14 noch Flansche 16 auf, über welche die Gehäuseabdeckungen
an den Flanschen 7 und 8 der Hohlprofile befestigt werden.
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Im folgenden werden nun die einzelnen Kühl-Bausätze A bis E erläutert.
Der Kühl-Bausatz A umfaßt hier eine Gehäuseabdeckung 20 mit parallelen senkrecht
zu den Gehäuseaußenwänden 4 und 5 verlaufenden Kühlrippen 21 an der Außenseite,
eine mit der Innenseite der Gehäuseabdeckung wärmeleitend verbindbare an den Längsseiten
abgewinkelte Baugruppen-Frontplatte 22, ein Luftführungsblech 23 zur Abdeckung eines
Teiles der Kühlrippen 21 an ihren Stirnseiten, sowie einen zentral im Bereich der
abgedeckten Kühlrippen angeordneten Lüfter 24. Die wärmeleitende Verbindung zwischen
der Gehäuse-
abdeckung 20 und der Baugruppen-Abdeckplatte 22 erfolgt
über Schrauben oder mehrere als Bolzen ausgebildete Wärmeleitelemente 25, welche
federnd an der Innenseite der Gehäuseabdeckung angebracht und in geeigneten Bechern
26 aufgenommen sind. Mit der freien Stirnseite liegen diese Wärmeleitelemente unter
dem Druck der Federn 27 an der Baugruppen-Frontplatte 22 an. Diese ist an die Befestigungsschienen
9 geschraubt. Dadurch wird eine zeitraubende wasserdichte Schraubbefestigung an
der Gehäuseabdeckung, die auch noch eine erhebliche Toleranz ausgleichen muß, vermieden.
Der Kühl-Bausatz A wird entweder mit freier und/oder erzwungener Luftkühlung mittels
Lüfter und der abgedeckten Kühlrippen angewandt.
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Der Kühl-Bausatz B besteht aus einer Gehäuseabdeckung 30 mit zu den
Kammern 6 in den Hohlprofilen fluchtenden, also zu den Gehäuseaußenwänden 4 und
5 parallelen schlitzförmigen Öffnungen 31, 32 und aus einem zentralen Lüfter 33
zwischen diesen Öffnungen,Die Öffnungen bilden einen Luftansaugkanal, während der
Lüfter zum Absaugen der Warmluft vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform haben
die Hohlprofile die Aufgabe, bei Bedarf Kühlluft aus der Gehäuseumgebung durch die
Öffnungen 31, 32 in der Gehäuseabdeckung 30 zum Baugruppenraum 34 zu leiten. Bei
Bauelementen 35 mit höheren Verlustleistungen sind die Hohlprofile an der Gehäuserückseite
z.B. mit Befestigungsschienen 9 verschlossen und im Bereich der Bauelemente 35 mit
Bohrungen 36 versehen. Außerdem ist der Ansaugkanal vom Absaugraum durch jeweils
eine Trennwand 37 getrennt, welche von den Öffnungen 31, 32 bis zu den Baugruppen
38 reicht und als.
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zusätzliches mechanisches Teil in der Gehäuse abdeckung 30 eingesetzt
ist. Die Befestigung des Kühl-Bausatzes B erfolgt über die oberen und unteren Flansche
16 bzw.
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7 und 8.
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Mit einem anderen Kühl-Bausatz C ist eine Luftkühlung zwischen Baugruppenfront
40 und der Innenfläche der Gehäuseabdeckung 30a möglich. Hierbei besteht die Gehäuseabdeckung
30a aus einer der Gehäuseabdeckung 30 entsprechenden Abdeckung mit Lüfter 33 und
Öffnungen 31 und 321 jedoch ohne Trennwand 37. Außerdem besteht der KüL-Bausatz
C noch aus einer Baugruppen-Frontplatte 41, welche zusammen mit den Baugruppen an
die in die Hohlprofile steckbaren Befestigunsschienen 10 geschraubt ist und an der
der Gehäuseabdeckung 30a zugewandten Seite mit parallelen hier z.B. senkrecht zu
den Gehäuseaußenwänden 4 und 5 verlaufenden Kühlrippen 42 versehen ist. Die Gehäuseabdeckung
30a ist über die hier nicht eingezeichnetenoberenund unteren Flansche 16 am Gehäuse
befestigt.
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Der Kiihl-Bausatz D besteht aus einer Gehäuseabdeckung 50 und einem
Kühlkörper 51. Der plattenförmige gleichzeitig eine Frontplatte für die Baugruppen
52 bildende Kühlkörper ist zusammen mit diesen an den Befestigungsschienen 11 gehalten.
Als Kühlmedium it z.B. Wasser vorgesehen. Der Kühlkörper 51 ist deshalb mit mehreren
Flüssigkeitskanälen 53, die mäanderförmig veiaufen können und jeweils einem nach
außen führenden Einström-und einem Ausströmventil 54 bzw. 55 zum Anschluß von Wasserleitungen
versehen. Die plattenförmige Gehäuseabdeckung 50 des Kühl-Bausatzes D ist außer
mit den Randleisten 13, 14 und den nicht eingezeichneten oberen und unteren Flanschen
16 lediglich noch im Bereich der Ventile 54, 55 jeweils mit einer Aussparung 56
ausgebildet.
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Bei dem Kühl-Bausatz D wird also die Baugruppen-Frontplatte 51 direkt
mit Flüssigkeit gekühlt.
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Schließlich ist bei einem erfindungsgemäßen Gehäuse noch ein weiterer
Kühl-Bausatz E anstelle der Kühl-Bausätze
A bis D verwendbar. Hierbei
sind die obere und die untere Befestigungsschiene 12 mit Flüssigkeitskanälen 62
und an beiden Enden mit jeweils einem Ein- und einem Ausströmventil versehen, von
denen in der Figur jeweils nur die Einströmventile 63, die am rechten Ende der Befestigungsschienen
liegenden Ausströmventile aber nicht eingezeichnet sind. Ferner besteht der Kühl-Bausatz
E noch aus einer Gehäuseabdeckung 60, welche im Bereich der Ventile mit jeweils
einer Aussparung 64 ausgebildet ist, sowie aus einem plattenförmigen Kühlkörper
61, der mit den Befestigungsschienen 12 wärmeleitend verbindbar ist und gleichzeitig
als Baugruppen-Frontplatte dient. Auch die Gehäuseabdeckung 60 ist über nicht eingezeichnete
obere und untere Flansche 16 am Gehause befestigt.
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14 Patentansprüche 1 Figur