DE3325844C2

DE3325844C2 - Einrichtung zum Ableiten der Verlustwärme elektrischer Baugruppen

Info

Publication number: DE3325844C2
Application number: DE19833325844
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Grueber (FH), 8000 München; Wunibald Dipl.-Ing. Waidhas (Fh)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-07-18
Filing date: 1983-07-18
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3325844A1

Abstract

Einrichtung zum Ableiten der Verlustwärme elektrischer Baugruppen. Die wärmeerzeugenden Bauelemente (6) einer elektrischen Baugruppe sind an einem großflächigen, relativ zu einer Gehäuseaußenwand (21) bewegbar gelagerten Träger (25) angeordnet, der bei der Befestigung der Baugruppen-Frontplatte (8) gegen ein an der Innenfläche der Außenwand (21) befestigtes Kontaktteil (26) bzw. gegen die Außenwand (21) selbst gedrückt wird. Dadurch wird eine wärmeleitende Verbindung zwischen den Bauelementen und der kühlbaren Gehäuseaußenwand hergestellt. Die Erfindung ist zur Wärmeableitung von Baugruppen, z. B. für Stromversorgungen, geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ableiten der Verlustwärme elektrischer Baugruppen, die wärmeerzeugende Bauelemente enthalten und in Gehäusen oder Gestellen für elektrische Geräte, insbesondere der Nachrichten- und Meßtechnik, derart aufnehmbar sind, daß durch auf die Baugruppen einwirkende Druckmittel eine wärmeleitende Verbindung mit der Innenfläche einer Außenwand des Gehäuses oder Gestelles herstellbar ist, mit mindestens einer Baugruppen-Frontpiatte. Eine derartige Einrichtung geht aus der DE-OS 23 48 170 als bekannt hervor.

Bei dem aus der genannten Offenlegungsschrift bekannten Gehäuse erfolgt die Befestigung eines Einschubs im Gehäuse in der Endposition des Einschubs an den Stellen, an denen die maximal im Gerät erzeugte Wärme abgeführt werden soll. Als Befestigung ist wenigstens eine in einer Gehäuseaußenwand geführte Schraubverbindung vorgesehen, die aus e:ner Schraube mit in besonderer Weise gestalteter Hülse und Buchse sowie einer konischen Federscheibe und einer Gummidichtscheibe besteht. Ferner ist i.n Einschub an den entsprechenden Stellen, wobei in der Endposition des Einschubs Befestigungsschrauben und Gewindebohrungen des Einschubs zur Deckung gebracht werden müssen, bevor die wärmeleitende Verbindung zwischen dem Einschub und der Innenfläche der Gehäuseaußenwand herstellbar ist. Eine derartige Schraubbefestigung ist somit relativ aufwendig und umständlich in der Handhabung, muß eigens in die Gehäuseaußenwand eingebaut und dabei dicht ausgeführt werden und erfordert eine f.enaue Planparallelität aller Stellen in der Nähe der

so Befestigung. Außerdem müssen bei einer eventuellen Auswechslung von Einschüben stets alle der Herstellung der wärmeleitenden Verbindung dienenden Schraubverbindungen zwischen einem Einschub und einer Gehäuseaußenwand gelöst bzw. wieder festgezogen werden.

Aus der US-PS 41 93 444 ist ein U-förmiger großflächiger Träger mit Nuten für eine Leiterplatte bekannt, der mittels einer Feder so in einein ebenfalls U-förmigen Teil festgespannt wird, daß zwischen dem Träger

bo und dem U-förmigen, mit Kühlrippen versehenen Teil eine wärmeleitende Verbindung hergestellt ist.

Die DE-OS 23 36 878 betrifft ein Gerät mit auf Trägerplatten angeordneten wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen und Mitteln zur Wärmeableitung in Form einer wärmeleitenden Abdeckplatte und eines federnden Metallbandes, welche die wärmeleitende Verbindung zwischen der Abdeckplatte und dem Gerätegehäuse herstellt. Federnde Druckmittel zur Herstel-

lung einer wärmeleitenden Verbindung sind auch aus der DE-AS 19 65 851 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art feste Schraubverbindungen zwischen den elektrischen Baugruppen und einer Außenwand des Gehäuses oder Gesteiles für die Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung zu vermeiden und diese bei möglichst kurzem Wärmeleitweg und niedrigem Wärmawiderstand hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Handhabung zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die wärmeerzeugenden Bauelemente an mindestens einem großflächigen Träger angeordnet sind, der relativ zu der Außenwand des Gehäuses oder Gestelles bewegbar geführt ist, daß zur wärmeleitenden Verbindung des Trägers mit der Außenwand ein an deren Innenfläche befestigtes Kontaktteil vorgesehen ist. und daß der Träger mittels der an der Baugruppen-Frontplatte vorgesehenen Druckmittel bei der Befestigung der Baugruppen-Fror.tplatte gegen das Kontaktteil drückbar ist.

Bei einer derartigen Einrichtung sind die wärmeerzeugenden Bauelemente an einem großflächigen Träger angeordnet, der bei der Befestigung der Baugruppen-FrontDlatte gegen ein Kontaktteil gedrückt wird, welches an mindestens einer zu kühlenden Außenwand des Gehäuses oder Gestelles angeordnet ist. Damit wird die Wärme über das Kontaktteil an die Außenwand geleitet und zwischen den wärmeerzeugenden Bauelementen und der zu kühlenden Außenwand auf kurzem Wege eine wärmeleitende Verbindung bei niedrigem Gesamtwärmewiderstand erreicht. Es kann somit mit einer raumsparend ausführbaren Konstruktion eine einfach aufgebaute, leicht zu handhabende wirksame Ableitung der von den Bauelementen erzeugten Verlustwärme über die Außenwand des Gehäuses oder Gestelles realisiert werden. Die sich dabei erwärmende Außenwand kann dann in herkömmlicher Weise mittels Luft oder Wasser gekeilt werden.

Um bei einer derartigen Einrichtung die Kontaktfiäche zur Wärmeübertragung zu vergrößern, den Wärmeleitweg weiter zu verkürzen und den Wärmewiderstand noch mehr zu reduzieren, ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß zwischen dem Träger und den Druckmitteln der Baugruppen-Frontplatte ein parallel zur Außenwand bewegliches Zwischenstück vorgesehen ist, wobei der Träger sowohl an der dem Kontaktteil als auch der dem Zwischenstück zugewandten Seite keilförmig derar; abgeschrägt ist. daß sich der Träger von der der Außenwand zugekehrten Fläche weg zu dei die wärmeerzeugenden Bauelemente tragenden Fläche hin verjüngt, und außerdem sowohl das Kontaktteil als auch das Zwischenstück jeweils an der dem Träger zugewandten Seite in korrespondierender Weise keilförmig abgeschrägt sind. Bei einer derartigen Einrichtung wird der Träger der wärmeerzeugenden Bauelemente mit der von den Druckmitteln der Baugruppen-Frontplatte erzeugten Kraft im wesentlichen senkrecht zur Außenwand gegen dieser lest angepreßt. Auf diese Weise bildet die gesamte Trägerfläche eine relativ große, die Wärme auf die Außenwand überleitende Kontaktfläche, wobei der Wärmeleitweg von den Bauelementen auf die Außenwand lediglich über den Träger führt und somit besonders kurz ausgebildet werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs I sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Einrichtung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die F i g. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt einer Aufnahmeeinrichtung für elektrische Baugruppen mit einer ersten Einrichtung zum Ableiten der von den Bauelementen der Baugruppe erzeugten Verlustwärme,

ίο Fig. 2 zeigt in entsprechender Darstellung eine vorteilhafte Weiterbildung einer Einrichtung zur Wärmeableitung.

In Fig. 1 ist als Aufnahmeeinrichtung für elektrische Baugruppen ein Gehäuse 1 vorgesehen, von dem hier eine obere und eine untere Außenwand 2 bzw. 2 sowie zwei hierzu senkrechte Wände 4 und 5 sichtbar sind. In das Gehäuse 1 ist eine elektrische Beugruppe mit wärmeerzeugenden Bauelementen 6 eingesetzt, die an einem großflächigen, plattenförmigen Träger 7 angeordnet sind, der nahe der oberen Außer^i-and 2 relativ zur Außenwand bewegbar ^aeia^cTert ist. Ar* der Oehänsevorderseite ist eine Baugruppen-Frontplatte 8 befestigt, in deren dem Träger 7 zugewandte Seite Druckmittel in Form von zwei Druckfedern 9 eingesetzt sind. An der der Baugruppen-Frontplatte 8 abgekehrten Seite des Trägers ist an der Innenfläche der oberen Außenwand 2 ein leistenförmiges Kontaktteil IO befestigt. Zur Lagerung des Trägers 7 ist dieser an zwei einander gegen überliegenden, den Wänden 4, 5 zugekehrten Seiten 11, 12 mit jeweils zwei seitlich abragenden Lagerstiften !3 ausgebildet, während zur Führung dieser Lagerstifte die senkrechten Wände 4, 5 im Bereich ihres oberen, der Außenwand 2 benachbarten Randes mit jeweils zwei Langlöchern 14 versehen sind, die sich mit ihrer Längsrichtung parallel zur Außenwand 2 erstrecken. Der Träger 7 ist dadurch parallel zur Außenwand 2 in Richtung des Pfeiles 15 bewegbar geführt. Zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung zwischen den Bauelementen 6 bzw. deren Träger 7 und der Gehäuseaußenwand

2. welche in herkömmlicher Weise mittels Wasser oder LuP kühlbar ist. wird nun bei der Befestigung der Baugruppen-Frontplatte 8 an der Vorderseite des Gehäuses der mit den wärmeerzeugenden Bauelementen 6 bestückte, parallel zur Außenwand 2 verschiebbare Träger 7 über die Druckfedern 9 an das Kontaktteil 10 gedrückt, welches fest an der Außenwand 2 angebracht ist und die aufgenommene Wärme zu dieser Wand leitet. Auf diese Weise wird zusätzlich zur Wärmeableitung über die am Träger anliegende Baugruppen-Frontplatte ein mittelbarer Wärmekontakt von den wärmeerzeugenden Bauelementen zu der kühlbaren Gehäuseaußenwand hergestellt. In gleicher Weise kann auch an der unteren Gehäusewand 3 eine derartige Einrichtung zur Wärmeableitung vorgesehen werden.

Bei cer Ausführ'ingsform nach F i g. 2 sind von der ebenfalls als Gehäuse 20 ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung wieder eine obere Außenwand 21. eine untere Außenwand 22 und zwei hierzu senkrechte Wände 23. 24 sichtbar. Auch '.ei dieser Einrichtung zur Ableitung

wi der Verlusnviirme sind die wärmeerzeugenden Bauelemente 6 der in das Gehäuse 20 eingesetzten elektrischen Baugruppe an einem großflächigen plattenförmigen Träger 25 angeordnet, der nahe der oberen Außenwand 21 relativ zur Außenwand bewegbar gelagert ist. Die an

b5 der Gehäusevordersi'ie befestigte, mit Druckfedern 9 ausgebildete Baugruppen-Frontplatte entspricht der Frontplatte 8 in F i g. 1. An der der Baugruppen-Frontphittc 8 abgekehrten Seite des Tragers 25 ist an der

oberen Außenwand 21 wieder ein leistenförmiges Kontaktteil 26 befestigt. Außerdem ist zwischen dem Träger 25 und der Baugruppen-Frontplatte 8 bzw. deren Druckmitteln 9 ein Zwischenstück 27 gelagert, welches an zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit jeweils > einem seitlich abragenden Lagerstift 28 ausgebildet ist. Zur Führung der Lagerstifte in den beiden senkrechten Wänden 23, 24 sind diese mit zwei Langlöchern 29 versehen, die sich mit ihrer Längsrichtung parallel zur Außenwand 21 erstrecken. Das Zwischenstück ist somit parallel zur Außenwand in Richtung des Pfeiles 30 bewegbar gelagert. Die Lagerung des Trägers 25 erfolgt in ähnlicher Weise wie bei dem Träger 7 in Fig. I. Der Träger 25 ist an zwei einander gegenüberliegenden, den senkrechten Wänden 23, 24 zugekehrten Seiten 31, 32 wieder mit jeweils zwei seitlich abragenden Lagerstiften

33 ausgebildet, während zur Führung dieser Lagerstifte die senkrechten Wände 23. 24 im Bereich ihres oberen, der Außenwand 21 benachbarten Randes wieder mi', jeweils zwei zum Rand hin geschlossenen Langiöchcrn

34 versehen sind, die sich allerdings mit ihrer Längsrichtung schräg zur Außenwand 21 und von der Baugruppen-Frontplatte 8 weg geneigt erstrecken. Der Träger 25 ist somit also schräg zur Innenfläche der Außenwand verschiebbar geführt. Zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung zwischen den elektrischen Bauelementen 6 bzw. deren Träger 25 und der Gehäuseaußenwand 21, welche auch hier in herkömmlicher Weise mittels Wasser oder Luft kühlbar ist, sind nun im Unterschied zur Ausführung nach Fig. 1 bei der Einrichtung nach F i g. 2 der Träger 25, das Kontaktteil 26 und das Zwischenstück 27 derartig keilförmig abgeschrägt, daß der Träger 25 bei der Befestigung der Baugruppen-Frontplatte 8 an der Vorderseite des Gehäuses angehoben und in Richtung auf die Innenfläche der Außenwand 21 bewegt wird. Hierzu ist der Träger 25 an der dem Kontaktteil 26 ind an der der Baugruppeii-Früntpiaue 8 zugewandten Seite derart keilförmig abgeschrägt, daß sich der Träger von der der Außenwand 21 zugewandten Fläche weg zu der die Bauelemente 6 tragenden Fläche hin verjüngt. Außerdem sind das Kontaktteil 26 und das Zwischenstück 27 in korrespondierender Weise keilförmig abgeschrägt, also derart mit Abschrägungen

35 bzw. 36 versehen, daß sie an der der Außenseite abgekehrten Seite breiter sind als an der der Außenwand zugekehrten Seite. Somit wird beim Einschieben der Baugruppe in das Gehäuse 20 und beim Befestigen der Baugruppen-Frontplatte 8 z. B. mittels nur angedeuteter Schrauben 37 über das feststehende Kontaktteil 26 und das bewegliche Zwischenstück 27 der Träger 25 mit der von den Druckfedern 9 erzeugten Kraft fest gegen die Gehäuseaußenwand 21 angepreßt. Dadurch wird zusätzlich zur Wärmeableitung über die am Träger anliegende Baugruppen-Frontplatte ein direkter Wärmekontakt von den wärmeerzeugenden Bauelementen bzw. deren Träger zu der kühlbaren Gehäuseaußenwand hergestellt. Dabei entsteht eine relativ große Kontaktfläche bei kurzem Wärmeleitweg und entsprechend niedrigem Wärmewiderstand.

Bei der in F i g. 2 vorgesehenen Einrichtung zur Warmeableitung kann auch mit der unteren Gehäuseaußenwand 22 eine wärmeleitende Verbindung hergestellt werden, z. B. dadurch, daß die senkrechten Wände 23,24 durch die vier Lagersteilen des Trägers 25 und über die schrägen Langlöcher 34 bei der Befestigung der Baugruppen-Frontplatte nach unten gegen die untere Außenwand 22 des Gehäuses gedrückt werden. Außerdem oder anstelle dieser Anordnung kann die in F i g. 2 vorgesehene Einrichtung zur Wärmeableitung in gleicher Weise auch an der unteren Gehäuseaußenwand 22 vorgesehen werden.

Hier/u 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ableiten der Verlustwärme elektrischer Baugruppen, die wärmeerzeugende Bauelemente enthalten und in Gehäusen oder Gestellen für elektrische Geräte, insbesondere der Nachrichten- und Meßtechnik, derart aufnehmbar sind, daß durch auf die Baugruppen einwirkende Druckmittel eine wärmeleitende Verbindung mit der Innenfläche einer Außenwand des Gehäuses oder Gestelles herstellbar ist, mit mindestens einer Baugruppen-Frontplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeerzeugenden Bauelemente (6) an mindestens einem großflächigen Träger (7) angeordnet sind, der relativ zu der Außenwand (2) des Gehäuses (1) oder Gestelles bewegbar geführt ist, daß zur wärmeleitenden Verbindung des Trägers (7) mit der Außenwand (2) ein an deren Innenfläche befestigtes Kontaktteil (10) vorgesehen ist, und daß der Träger (7) mittels der an der Baugruppen-Frontplatte (8) vorgesehenen Druckmittel (9) bei der Befestigung der Baugruppen-Frontplatte gegen das Kontaktteil (10) drückbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7, 23} an zwei einander gegenüberliegenden Seiten (11, 12 bzw. 31, 32) mit jeweils zwei seitlich abragenden Lagerstiften (13 bzw. 33) ausgebildet ist, und daß zur Führung der Lagerstifte an zwei einander gegenüberliegenden, zu der Außenw _und (2 bzw. 21) senkrechten weiteren Wänden (4, 5 bzw. 23, 24^X des G/häuses (1 bzw. 20) oder Gestelles Langlöcher (14 bzw. 34) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Langiücher (14) in den senkrechten Wänden (4,5) mit ihrer Längsrichtung parallel zur Außenwand (2) erstrecken.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Langlöcher (34) in den senkrechten Wänden (23, 24) mit ihrer Längsrichtung schräg zur Außenwand (21) und von der Baugruppen-Frontplatte (8) weg geneigt erstrecken.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Träger (25) und den Druckmitteln (9) der Baugruppen-Frontplatte (8) ein parallel zur Außenwand (21) bewegliches Zwischenstück (27) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (27) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einem seitlich abragenden Lagerstift (28) ausgebildet ist, und daß zur Führung der Lagerstifte an zwei einander gegenüberliegenden, zu der Außenwand (21) senkrechten weiteren Wänden (23, 24) des Gehäuses (20) oder Gestelles Langlöcher (29) vorgesehen sind, die sich mit ihrer Längsrichtung parallel zur Außenwand (21) erstrecken.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) an der dem Kontaktteil (26) und an der der Baugruppen-Frontplatte (8) zugewandten Seite keilförmig derart abgeschrägt ist, daß sich der Träger von der der Außenwand (21) zugekehrten Fläche weg zu der die wärmeerzeugenden Bauelemente (6) tragenden Fläche hin verjüngt, und daß das Kontaktteil (26) an seiner dem Träger (25) zugewandten Seite in korrespondierender Weise keilförmig abge-

schrägt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (27) an seiner dem Träger (25) zugewandten Seite in korrespondierender Weise keilförmig abgeschrägt ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel aus in die Baugruppen-Frontplatte (8) eingesetzten Druckfedern (9) bestehen.

!0. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (10,26) leistenförmig ausgebildet ist.