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Beschreibung:
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Die Erfindung geht aus von einer Anordnung von Funktionseinheiten
von Richtfunksystemen in Gestellen mit genormeten Abmessungen, insbesondere in 19-Zoll-Gestellen
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Richtfunksysteme z.B. für sternförmige Verteilung von TV- und UKW-Signalen
sind überwiegend Mehrkanalsysteme (z.B. 28-Kanal-Systeme) mit relativ hoher Sendeleistung.
Die dabei erzeugte Verlustwärme muß durch Konvektionskühlung abgeführt werden können.
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Um die Betriebstemperatur an den Funktionseinheiten hinreichend niedrig
zu halten, sind entsprechende Kühlkörper an den Sendeeinheiten erforderlich.
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Obige Sendesysteme sind meist in Richtfunkstellen installiert, wo
auf engem Raum im Turm weitere Stellflächen von anderen Systemen belegt bzw. reserviert
sind. Die konstruktive Ausführung solcher Mehrkanalsysteme muß also die Forderung
nach möglichst kleiner Stellfläche berücksichtigen. Kleine Stellfläche bedeutet,
dass die erzeugte Verlustwärme auf engem Raum aus dem System abgeleitet werden muss.
Die dazu benötigten großen Kühlzonen erschweren bzw. schränken die Servicefreundlichkeit
solcher Anlagen erheblich ein.
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Die Post hat für derartige Richtfunksysteme gefordert, dass die Funktionseinheiten
der Richtfunksysteme in Einschüben in sogenannten 19-Zoll-Gestellen untergebracht
werden. Dies ist zum Teil schon heute der Fall, hat jedoch erhebliche Nachteile.
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Wegen der hohen Sendeleistungen einerseits und wegen des geringen
Raumangebots in den auf Türmen untergebrachten Richtfunkstationen andererseits und
der damit verbundenen Forderung nach kompakter Anordnung der Funktionseinheiten
ist die Abfuhr der Verlustwärme dieser Funktionseinheiten ein besonderes Problem.
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Es sind bereits Anordnungen der Funktionseinheiten von Richtfunksystemen
vollständig in 19-Zoll-Einschubtechnik bekannt, bei welchen die für die einzelnen
Sendekanäle vorgesehenen Einschübe großflächige Kühlkörper auf ihren Frontplatten
aufweisen. Die Kühlkörper belegen nahezu die gesamte Frontplatte und lassen somit
wenig Raum für Bedienelemente. Durch die vollständige Anordnung der Funktionseinheiten
in Einschubtechnik ist ferner die Konvektion im Inneren der Gestelle behindert.
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Dies liegt daran, daß ein Teil der Bauelemente so groß ist, dass er
nicht oder nur schwierig in senkrechter Ausrichtung eingebaut werden kann. Dies
gilt insbesondere für die Wanderfeldröhren, welche sich
samt ihren
Anschlüssen über ca. 10 Höheneinheiten der 19-Zoll-Einschübe erstrecken, wohingegen
die 19-Zoll-Einschübe selbst handelsüblich nur bis zu 4 Höheneinheiten verfügbar
sind. Wanderfeldröhren müssen daher in Einschüben auf jeden Fall liegend eingebaut
werden. Dadurch ist natürlich die Konvektion im Inneren des Gestells behindert und
der Zwang zur Ableitung der Wärme auf außen liegende Kühlkörper bedingt.
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Erfahrungsgemäß nimmt die Temperatur innerhalb eines Gestells von
unten nach oben deutlich zu,und zumindestens in den oberen Einschüben hat man bei
den bekannten, vollständig in 19-Zoll-Einschubtechnik ausgeführten Anordnungen Probleme,
die Temperatur hinreichend niedrig zu halten. Hinzu kommt, daß bei Halbleiter-Bauelementen
die Lebensdauer mit steigender Temperatur stark abfällt.
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Ein weiterer Nachteil der Einschubtechnik liegt darin, dass es schwierig
ist, mit relativ großen Bauelementen die vorgegebene Einschubtiefe voll auszunutzen.
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Ein weiterer Nachteil der Anordnung der Funktionseinheiten vollständig
in 19-Zoll-Einschubtechnik liegt in der mangelnden Bedien- und Wartungsfreundlichkeit;
es ist ein Nachteil, den man an sich bei Nutzung der Einschubtechnik nicht erwartet,
wegen der vor-
gegebenen Abmessungen der Baugruppen liegen der
Ausgang der Wanderfeldröhre und der Zirkulator, über welchen das Ausgangssignal
der Wanderfeldröhre in d#e Kanalweichenkette des Gestells eingekoppelt wird, in
unterschiedlichen Einschüben. Man hat deshalb das Problem zu lösen, wie man die
Sendeleistung möglichst verlustlos von dem einen in den anderen Einschub überträgt.
Bei der bekannten Anordnung bedient man sich dazu einer Hohlleiter-Verbindung, welche
ganz exakt ausgeführt sein muss. Da die Gestelle und die Einschübe selbst mit verhältnismäßig
großen Maßtoleranzen behaftet sind, muss eine relativ aufwendige, "schwimmende"
Lagerung des Hohl leiters verwirklicht werden, und bei jeder Reparatur und bei jeder
Wartungsarbeit an einem dieser Einschübe muss die Hohlleiterverbindung aufgetrennt
werden, was relativ aufwendig ist.
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Ausserdem sind die Einschübe, welche die Wanderfeldröhre enthalten,
sehr schwer; sie wiegen rund 22kg und sind deshalb sehr mühsam zu handhaben, weshalb
die Post vorschreibt, daß diese Einschübe nicht höher als ca. 1,45 m hoch angeordnet
werden sollen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Anordnungen von elektrischen
Funktionseinheiten von Richtfunksystemen in Gestellen mit genormten Abmessnungen
so zu gestalten, dass bei gleich guter oder besserer Raumausnutzung als beim Stand
der Technik die Kühlung
der Funktionseinheiten erleichtert und
in ihrer Wirkung verbessert und die Bedien- und Wartungsfreundlichkeit der so angeordneten
Richtfunksysteme erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Anordnung verwendet ebenso wie der Stand der
Technik Gestelle mit genormten Abmessungen für die Aufnahme der Funktionseinheiten
von Richtfunksystemen, verzichtet aber darauf, diese Gestelle ausschließlich in
Einschubtechnik zu bestücken. Vielmehr werden die Hauptwärmeerzeuger unter den elektrischen
Funktionseinheiten - und dabei handelt es sich vorallem um die Sendeverstärker mit
ihren Wanderfeldröhren und den dazu gehörigen Stromversorgungen - nicht in Einschüben
des Gestells, sondern auf einer gestellfesten, lotrechten, metallischen Wand des
Gestells befestigt, welche keine Frontplatte des Gestells ist und in großflächig
wärmeleitender Verbindung mit dem Grundrahmen des Gestells steht. Hieraus ergeben
sich eine ganze Reihe von Vorteilen. Zum einen ist man nicht mehr durch die begrenzte
Höhe der genormten Einschübe eingeschränkt, sondern kann die Hauptwärmeerzeuger
so einbauen, dass die Wärmeabfuhr optimal und die Montage besonders einfach ist.
Für die Wanderfeldröhren der Sendeverstärker heißt dies vollem, dass sie nicht mehr
liegend, sondern vertikal eingebaut werden, wodurch sich bereits im
Inneren
des Gestells günstigere Strömungs- und damit Kühlungsverhältnisse ergeben als beim
Stand der Technik Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Hauptwärmeerzeuger
unter den elektrischen Funktionseinheiten sehr bequem zugänglich sind. Dazu muss
nämlich nur die Frontplatte in jenem Bereich des Gestells, wo sich diese Funktionseinheiten
befinden, entfernt werden; dabei müssen jedoch anders als beim Stand der Technik
keinerlei Hohlleiterverbindungen auftrennt werden. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung
müssen nämlich keine Hohlleiterverbindungen zwischen benachbarten Einschüben des
Gestells hergestellt werden, vielmehr können die Hohlleiterverbindungen im Bereich
der Hauptwärmeerzeuger überwiegend starr ausgeführt und fest installiert werden.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin,
dass ein Austausch der Wanderfeldröhre sehr viel bequemer durchgeführt werden kann
als beim Stand der Technik. Während beim Stand der Technik zu diesem Zweck ein etwa
22 kg schwerer Einschub aus dem Gestell entnommen werden muss, ist es bei der erfindungsgemäßen
Anordnung lediglich erforderlich, eine ca. 2 kg schwere Frontplatte des Gestells
abzunehmen, hinter welcher die Wanderfeldröhre frei zugänglich ist,
und
anschließend die Röhre als Einzelteil mit einem Gewicht von nicht mehr als 1 kg
auszubauen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin,
dass wegen des Fortfalls von Hohileiterverbindungen zwischen benachbarten Einschüben,
welche beim Stand der Technik auf der Vorderseite der Einschübe angeordnet sind,
die Gefahr vermieden wird, dass bei in Betrieb befindlichem Sendeverstärker eine
Hohlleiterverbindung aufgetrennt wird, was zu einem Erblinden des Technikers führen
kann, dem dieses Mißgeschick passiert, wenn sich die Hohlleiterverbindung gerade
in Augenhöhe des Technikers befinden sollte.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin,
dass die Kühlungsmöglichkeiten und die Wirksamkeit der Kühlung der Hauptwärmeerzeuger
deutlich verbessert sind. Dies ist nicht nur eine Folge davon, dass die Hauptwärmeerzeuger
kühlungstechnisch günstiger angeordnet werden können, weil man auf die beschränkten
Platzverhältsnisse in einem Einschub keine Rücksicht mehr nehmen muss, sondern auch
dadurch, dass die Hauptwärmeerzeuger auf einer Wand befestigt werden, welche gestellfest
angeordnet ist und in wärmeleitender Verbindung mit dem Grundrahmen des Gestells
steht.
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Auf diese Weise erreicht man, dass die Verlustwärme der Hauptwärmeerzeuger
von dem Gestell als Ganzem aufgenommen und abgegeben werden kann. Beim Stand der
Technik musste hingegen die Verlustwärme der
Hauptwärmeerzeuger
zu einem ganz wesentlichen Teil über die Frontplatte der Einschübe, in denen die
Hauptwärmeerzeuger untergebracht sind, abgUrührt werden, wozu diese Frontplatten
mit Kuhlkörpern bestückt wurden. Dabei erhitzen sich beim Stand der Technik die
Kühlkörper infolge der hohen Wärmestromdichte so stark, dass man sich an ihnen die
Finger verbrennen kann, was nicht auszuschließen ist, nachdem sich die Kühikörper
auf der Vorderseite der Gestelle befinden. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann
sich die Verlustwärme hingegen auf die gesamte Gestellmasse verteilen und über eine
große Fläche abgegeben werden. Die Erwärmung des Gestells hält sich dabei in annehmbaren
Grenzen.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird es verständlicherweise bevorzugt,
dass jene Wand des Gestells, auf welcher die Hauptwärmeerzeuger befestigt sind,
sich über die volle Höhe des Gestells erstreckt, denn dadurch wird zum einen die
Fläche, über welche die Verlustwärme an die Umgebrngsluft abgegeben werden kann,
vergrößert, zum anderen wird eine gezielte Konventionsströmung im und am Gestell
entlang dieser Wand dadurch verbessert.
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Ebenso ist es verständlich, dass diese Wand, auf welcher die Hauptwärmeerzeuger
befestigt sind, eine Aussenwand des Gestells ist, damit die Wärme, welche auf diese
Wand übertragen wird, möglichst ungehindert an die Umgeburgcluft abgegeben werden
kann. Wenn nötig, verbessert
man die Kühlwirkung durch Kühlkörper,
welche auf der Aussenseite dieser Wand befestigt werden.
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Die Sendeverstärker mit ihren zugehörigen Stromversorgungen besitzen
üblicherweise solche Abmessungen, dass es möglich ist, in einem handelsüblichen
19-Zoll-Gestell zwei solcher Sendeverstärker nebeneinander anzuordnen, sofern man
die Wanderfeldröhren nicht liegend, sondern vertikal einbaut.
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Die Anordnung der Hauptwärmeerzeuger nebeneinander auf gleicher Höhe
wird bevorzugt, denn dadurch wird erreicht, dass sich beide ohne weiteres auf übereinstimmenden
Temperaturen halten lassen, was nicht möglich wäre, wenn man sie übereinander einbauen
würde.
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Die Hauptwärmeerzeuger kann man auf der Rückwand des Gestells anordnen,
wobei man in 19-Zoll-Gestellen nicht die volle Einbautiefe benötigt und deshalb
die Rückwand ein stückweit nach vorn verlegen kann, sodaß die Montage bequemer wird
und auf der Rückseite der Rückwand Kabel verlegt werden können. Besonders bevorzugt
ist jedoch eine Anordnung, in welcher das Gestelle im Grundriß in vier spiegelbildlich
gleiche Quadranten unterteilt ist, von denen zwei Quadranten von der Vorderseite
des Gestells und zwei Quadranten von der Rückseite des Gestells aus zugänglich und
bestückt sind (Anspruch 5). Bei dieser Anordnung sollen die beiden Seitenwände des
Gestells zur Bildung je eines oben, unten und zur Aussenseite offenen, im Grundriß
im wesentlichen rechteckigen Lüftungsschachtes in der Mitte zwischen der Vorderseite
und der Rückseite des Gestells eingebuchtet sein, wodurch es ermöglicht
wird,
die Hauptwärmeerzeuger unter den Funktionseinheiten des Richtfunksystems auf den
durch die Einbuchtung entstandenen, zur Vorder- und Rückseite des Gestells parallelen
Abschnitten der SeiLenwände zu befestigen. Eine solche Anordnung bringt gegenüber
dem Stand der Technik eine Verdoppelung der Raumausnutzung, weil das Gestell sowohl
von der Vorderseite als auch von der Rückseite aus bestückt werden kann und bei
dem bereits erwähnten senkrechten Einbau der Wanderfeldröhre vier Sendeverstärker
- in jedem Quadranten einen - auf gleicher Höhe aufzunehmen in der Lage ist. Die
doppelte Belegung mit Leistungsbauelementen verdoppelt natürlich auch die Erzeugung
von Verlustwärme, doch verhält sich die erfindungsgemaße Anordnung in kühltechnischer
Hinsicht derart günstig, dass die Verdoppelung der VerlusLwärrneerzeugung nicht
zu einer unzulässig hohen Erwärmung führt. Hierzu trägt wesentlich die Einbuchtung
der beiden Seitewände des Gestells bei, denn in dem hierdurch gebildeten Lüftungsschacht
kann sich eine ungehinderte Konvektionsströmung ausbilden, durch welche die Verlustwärme,
welche unmittelbar auf die den Lüftungsschacht begrenzende Wand geleitet wird, hochwirksam
abgeführt werden kann. Natürlich kann die Wirkung dieser Lüftungsschächte noch verbessert
werden durch Kühlkörper, die in den Lüftungsschächten auf dessen Wänden befestigt
werden.
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Fügt man zwei solche Gestelle aneinander, dann ergänzen sich zwei
seitlich offene Lüftungsschächte
zu einem gemeinsamen, am Umfang
i.w. geschlossenen Lüftungsschacht mit doppelter Querschnittsfläche; obwohl ein
solcher durch Zusammenstellen zweier Gestelle gebildeter Lüftungsschacht innenliegend
angeordnet ist, ist die Wärmeabfuhr durch ihn hindurch doch sehr gut wegen der Kaminwirkung
eines solchen Schachtes. Es ist lediglich erforderlich, dass man für einen möglichst
freien Luftzutritt an der Gestellunterseite und einen möglichst ungehinderten Luftaustritt
an der Gestelloberseite sorgt. Beides ist aber kein Problem, vodallem nicht in den
Richtfunkstationen der Deutschen Bundespost, in welchen die Gestelle mit den Richtfunksystemen
üblicherweise auf Metallrosten stehend angeordnet sind.
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Infolge der guten Kühlwirkung der kaminähnlichen Lüftungsschächte
kann man grundsätzlich allein durch Konvektion die anfallende Verlustwärme abführen.
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Die Lüftungsschächte ermöglichen aber in besonders vorteilhafter Weise
auch die Anwendung des Prinzips der Kühlung mit Fremdbelüftung, denn es bereitet
keinerlei Schwierigkeiten, im Bereich der Lüftungsschächte elektrische Ventilatoren
anzuordnen. Es kann sich hierbei um einfacheVentilatoren ohne jegliche Filtereinrichtungen
handeln, denn da die Lüftungsschächte vom Inneren der Gestelle vollständig getrennt
sind, besteht keinerlei Gefahr, dass durch die Fremdbelüftung Staub und anderer
Schmutz in das Innere der Gestelle auf die dort angeordneten Funktionseinheiten
gelangt. Die Fremdbelüftung führt nochmals
zu einer Senkung der
Betriebstemperatur in den Funktionseinheiten und erhöht dadurch deren Lebensdâuer.
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Nicht zu unterschätzen ist bei der Anordnung der Funktionseinheiten
in vier Quadranten des Gestells auch die dadurch erzielte drastische Einsparung
an Stellfläche für die Richtfunksysteme, da in den auf Türmen angeordneten Richtfunkstationen
der verfügbare Raum ohnehin sehr knapp bemessen ist.
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Vorzugsweise besitzen die beiden Lüftungsschächte eines Gestells einen
Abstand voneinander, sodaß in dem Zwischenraum zwischen den beiden Lüftungsschächten
Platz geschaffen ist für die vertikale Anordnung von vier Kanalweichenketten, von
denen je eine in einem der Quadranten liegt.
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Die bevorzugte Aufteilung der Gestelle in vier Quadranten soll nicht
nur stattfinden im Bereich , wo die Hauptwärmeerzeuger angeordnet sind, sondern
auch im Bereich der übrigen Funktionseinheiten eines Richtfunksystems, welche in
üblicherweise in Einschüben untergebracht sind. Diese Einschübe werden bei der bevorzugten
Anordnung sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite in die Gestelle
eingeschoben, wobei ihre Länge natürlich durch die Anordnung der Lüftungsschächte
begrenzt ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese verkürzte Länge der Einschübe
ausreicht zur Aufnahme der nötigen Funktionseinheiten.
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Bei der bevorzugten Anordnung der Funktionseinheiten in vier Quadranten
der Gestelle ist die sonst übliche Rückwand der Gestelle , auf welcher man die Kabelbäume
für die Verdrahtung der Funktionseinheiten verlegen könnte, natürlich entfallen
und man muss nach anderen Möglichkeiten der Anordnung der Kabelbäume schauen. Im
Rahmen der Erfindung wird bevorzugt, die Kabelbäume auf der Aussenseite der Seitenwände
des Gestells zu verlegen und diese zu diesem Zweck aus der Flucht der Aussenseiten
der Pfosten des Grundrahmens ein Stück weit in Richtung zur Gestellmitte hin zu
verlegen. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass die Seitenwände nicht an der Aussenseite
der Pfosten, sondern an der Innenseite der Pfosten befestigt werden. Die Kabelbäume
sollten jedoch nicht in den Lüftungsschächten der Seitenwände verlegt werden. Die
Zuführung der Kabel in das Innere der Gestelle kann durch Kabeldurchbrüche in den
Seitenwänden der Gestelle erfolgen, wobei diese Kabeldurchbrüche vorzugsweise abgedichtet
werden, z.B. durch gummielastische Membranen, durch welche die Kabel hindurchführen,
sodass trotz der Kabeldurchbrüche eine Fremdbelüftung der Lüftungsschächte ohne
Filtermaßnahmen möglich ist.
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Vorzugsweise ist die Anordnung der Funktionseinheiten des Richtfunksystems
so getroffen, daß in dem Gestell alle Funktionseinheiten mit Ausnahme der Sende-verstärker
und der Hohlleiterverbindungen (dazu zählen die Kanalweichenkette sowie die zugehörigen
Zusammenführ- und Verteilnetzwerke) in Einschüben, insbesondere
in
19-Zoll-Einschüben angeordnet sind. Die Hauptwärmeerzeuger unter den Funktionseinheiten
eines Richtfunksystems sollen nicht nur derart angeordnet in, dass die Verlustwärme
von ihnen besonders gut abgeführt werden kann, es wäre darüberhinaus von Vorteil,
wenn die Anordnung so getroffen wäre, dass man die Hauptwärmeerzeuger auch besonders
bequem ein- und ausbauen könnte, denn das erhöht die Wartungsfreundlichkeit des
Systems und senkt gleichzeitig die Herstellungskosten. Besonders günstig verhält
sich in dieser Hinsicht die Anordnung, welche Gegenstand des Anspruchs 11 ist.
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Gemäß diesem Vorschlag werden die Hauptwärmeerzeuger nicht unmittelbar
auf einer Wand des Gestells befestigt, sondern mit Hilfe zweier Montageplatten aus
einem die Wärme gut leitenden Werkstoff. Von diesen beiden Montageplatten liegt
die eine an der Innenseite der Wand des Gestells an, an welcher die Hauptwärmeerzeuger
angeordnet werden sollen, und ist an dieser Wand auf geeignete Weise, insbesondere
durch Verschrauben befestigt. Die andere Montageplatte wird an der Rückseite der
jeweiligen Wärme erzeugenden Funktionseinheit befestigt und beide Montageplatten
sind mit Einrichtungen ausgestattet, mittels derer sie vollflächig aneinanderliegend
lösbar miteinander verbunden werden können.
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Dabei soll darauf geachtet werden, dass der Wärmeübergang von der
Funktionseinheit auf die eine Montageplatte, von der einen Montageplatte auf die
andere Montageplatte, und von der anderen Montageplatte auf die Wand des Gestells
möglichst großflächig erfolgt. Diese beiden Montageplatten stellen eine Art Adapter
dar,welcher
unabhängig von der besonderen Ausführungsform der jeweiligen
Funktionseinheit deren bequeme Befestigung im Gestell erlaubt, da die Funktionseinheit
zunächst ausserhalb des Gestells auf die eine Montageplatte und dann mit dieser
Montageplatte in das Gestell eingesetzt wird. Um das Arbeiten im Innern des Gestells
zu erleichtern, wird bevorzugt, die an der Wand des Gestells befestigte Montageplatte
mit Paßstiften zu versehen, welche in entsprechend angeordnete Bohrungen in der
anderen Montageplatte passen. Dadurch wird einmal das paßgenaue Anordnen der Funktionseinheit
erleichtert, zum anderen können die Paßstifte die Funktionseinheit beim Ein- und
Ausbauen provisorisch halten, solange die beiden Montageplatten noch nicht oder
nicht mehr fest miteinander verbunden sind.
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Der Wartungsfreundlichkeit dient es auch,die beiden Montageplatten
durch Schrauben miteinander zu verbinden, welche unverlierbar in der jeweils vorderen
Montageplatte gehalten und in Gewindebohrungen in der jeweils hinteren Montageplatte
eingedreht werden. Der Techniker, der Wartungsarbeiten am System durchführt, braucht
sich beim Austausch von Funktionseinheiten, welche mittels zweier solcher Montageplatten
montiert sind, deshalb keine Gedanken zulinachen, wie er die Befestigungsschrauben
sichert.
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Die Montageplatte, welche unmittelbar der Wand des Gestells anliegt,
wird zweckmäßigerweise von der Aussenseite der Wand her mit dieser verschraubt,
und zwar durch Schrauben, welche in Gewindebohrungen der Montageplatte
eingedreht
werden; die Bohrungen in der Wand des Gestells, durch welche die Schrauben hindurch#führen,
sollen hingegen kein Gewinde haben, sodaß lurch festes Anziehen dieser Schrauben
die Montageplatte in innigen Kontakt mit der Wand des Gestells gebracht werden kann.
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Der Wärmeübergang zwischen der Wand des Gestells und den Montageplatten
und zwischen den Montageplatten und den Funktionseinheiten kann man dadurch verbessern,
dass diese Flächen plan geschliffen werden und dass man vor der Montage die Wärmeübergangsflächen
mit einer Wärmeleitpaste bestreicht.
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Mit den Schrauben, mit welchen man die Montageplatten mit der Wand
des Gestells verschraubt, kann man zugleich auf der Aussenseite der Wand des Gestells
Kühlkörper befestigen, welche die Wärmeabfuhr begünstigen. Jene Bauteile der Gestelle,
welche in erster Linie für die Wärmeableitung in Frage kommen, fertigt man vorzugsweise
aus einem die Wärme gut leitenden Metall, insbes.
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aus Aluminium; dies trifft insbes. zu auf den Grundrahmen des Gestells,
auf die Wände, auf welchen die Hauptwärmeerzeuger unter den Funktionseinheiten befestigt
werden sollen, und auf die Montageplatten, mit welchen diese Befestigung erfolgt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Figur 1 zeigt die Ansicht eines Richtfunksystems, dessen Funktionseinheiten
in drei 19-Zoll-Gestellen untergebracht sind, Figur 2 zeigt die Anordnung dieser
drei Gestelle aus Fig. 1 im Grundriß ohne die Funktionseinheiten, Figur 3 zeigt
einen entlang der Linie III durch eines dieser Gestelle gelegten Horizontalschnitt,
Figur 4 zeigt schematisch einen Horizontalschnitt durch ein abgewandeltes Gestell,
welches nicht in vier Quadranten unterteilt ist, sondern nur zwei Sendeverstärker
auf gleicher Höhe angeordnet enthält, Figur 5 zeigt die Vorderansicht des oberen
Abschnitts eines Gestells wie in Fig.
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4 dargestellt, wobei die Frontplatte vor den Sendeverstärkern abgenommen
ist, Figur 6 zeigt teilweise ge .ilnitten in der Seitenansicht die Befestigung einer
wärmeerzeugenden Funktionseinheit mittels zweier Montageplatten auf einer Wand eines
Gestells,
Figur 7 zeigt die Anordnung aus Fig. 6 in der Vorderansicht,
und Figur 8 zeigt die Anordnung aus Fig. 6 und 7 in der Draufsicht, jedoch zusätzlich
mit rückseitig angebrachtem Kühlkörper.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Anordnung umfaßt drei auf
einem gemeinsamen Sockel 1 angeordnete 19-Zoll-Gestelle 2a, 2b, 2c, in welchen die
Funktionseinheiten eines Richtfunksystems untergebracht sind. Hinter abnehmbaren
Frontplatten 3a bis 3h sind die Hauptwärmeerzeuger unter den Funktionseinheiten
des Richtfunksystems angeordnet. Am oberen Ende der Gestelle sind hinter kleineren
abnehmbaren Frontplatten 5a bis 5c die Zusammenführ- und Verteilnetzwerke des Richtfunksystems
angeordnet. Die übrigen Funktionseinheiten des Richtfunksystems sind in üblicher
Weisein 19-Zoll-Einschüben 4 angeordnet.
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Die dargestellten- Gestelle sind jeweils in vier spiegelbildlich gleiche
Quadranten 6a bis 6d unterteilt und können sowohl von der Vorderseite als auch von
der Rückseite her bestückt werden. Auf diese Weise ist eine ausserordentlich kompakte
Anordnung der Funktionseinheiten möglich. Beispielsweise kann man in der dargestellten
Anordnung aus drei Gestellen insgesamt 24-TV-Kanäle und zwei UKW-Breitbandkanäle
unterbringen. Um dieses zu erreichen, kann die Anordnung z.B. folgendermaßen getroffen
werden: In den Gestellen 2a und 2b befinden sich die Fernsehkanäle, und zwar sind
hinter den Frontplatten
3a-3f je zwei Sendeverstärker angeordnet,
und in den Einschüben 4, welche zwischen den Frontplatten 3a-3f angeordnet sind,
befinden sich die zugehörigen 12 ZF/RF-Umsetzer. Oberhalb der Einschübe 4 befindet
sich noch ein schmales DC-Anschlußfeld 7, und unterhalb der Einschübe 4 jeweils
ein HF-Anschlußfeld 8. Unterhalb der kleinen Frontplatten 5a-5c ist noch jeweils
ein schmales Alarmfeld 9 angeordnet.
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In den Gestellen 2a und 2b sind rückseitig die Funktionseinheiten
von 12 weiteren TV-Kanälen in gleicher Weise wie auf der Vorderseite untergebracht.
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Im linken Gestell 2c befinden sich hinter der Frontplatte 3h die Sendeverstärker
für zwei UKW-Breitbandkanäle, in den darunterliegenden Einschüben die zugehörigen
ZF/RS-Umsetzer, der oder die Ozillatoren des Richtfunksystems und die Baugruppen
für die Erzeugung von Pilotsignalen. Hinter der unten links angeordneten Frontplatte
39 ist Platz zum Unterbringen der nötigen Bedienungs- und Wartungsunterlagen für
das Richtfunksystem.
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Natürlich sind abweichende Anordnungen möglich.
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Die Gestellhöhe hält sich bei der gewählten Anordnung in üblichen
Grenzen, sie beträgt für ein 19-Zoll-Gestell nicht mehr als 50 Höheneinheiten
Die
Grundrißaufteilung der Gestelle in vier Quadranten 6a-6d ist bereits in Fig. 2 angedeutet
und in Fig. 3 detaillierter gezeichnet. In Fig. 3 sind vom Grundrahmen des Gestells
vier Pfosten 10 dargestellt, welche in den vier Eckpunkten des Gestells angeordnet
sind.
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An der Aussenseite der Pfosten 10 werden an der Vorderseite und an
der Rückseite des Gestells die Frontplatten 3 befestigt, hinter welchen die Hauptwärmeerzeuger
angeordnet sind. Die Seitenwände 11 des Gestells werden an den Innenseiten der Pfosten
10 befestigt und sind deshalb um die Breite b der Pfosten zur Mitte des Gestells
hin verlegt; darüberhinaus weist jede der Seitenwände 11 eine in der Mitte zwischen
der Vorderseite und der Rückseite des Gestells angeordnete Einbuchtung mit rechteckigem
Grundriß auf. Diese Einbuchtung bildet einen Lüftungsschacht 12, welcher sich mit
den Seitenwänden 11 über die volle Höhe der Gestelle erstreckt.
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Die Lüftungsschächte 12 in den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden
11 erstrecken sich nicht bis in die Mitte des Gestells, sondern weisen einen Abstand
voneinander auf, der hinreichend groß bemessen ist, um in den Zwischenraum zwischen
diesen beiden Lüftungsschächten 12 vier von unten nach oben verlaufende Kanalweichenketten
13 anzuordnen, von denen je eine in einem der Quadranten 6a-6d liegt.
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Auf den abgeknickten Abschnitten 11a der Seitenwände 11, welche parallel
zu den Frontplatten 3 verlaufen, sind die Hauptwärmeerzeuger unter den Funktionseinheiten
des Richtfunksystems angeordnet. Diese Anordnung ist nur in einem der Quadranten
in Fig. 3 dargestellt,
in den übrigen Quadranten ist eine entsprechend
spiegelbildliche Anordnung vorgesehen. Bei den Hauptwärmeerzeugern handelt es sich
um die Sendeverstärker für jeden Kanal des Richtfunksystems, im wesentlichen bestehend
aus einer Wanderfeldröhre (TWT) 14 mit der zugehörigen Stromversorgungseinheit 15
und den zugehörigen Leitungsverbindungen.
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Die Wanderfeldröhre 14 und die Stromversorgungseinheit 15 sind mit
Hilfe von Montageplatten 16, 17, 18 und 19, deren Aufbau im Einzelnen in den Fig.
6 -8 dargestellt ist, unter Bildung großer Wärmeübergangsflächen auf der Innenseite
des Abschnitts 11a der Seitenwände 11 befestigt, und zwar in vertikaler Anordnung,
um auch im Inneren der Gestelle eine möglichst ungehinderte Konvektion zu ermöglichen.
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In den vier Quadranten 6a-6d sind jeweils vier Sendeverstärker auf
gleicher Höhe nebeneinander angeordnet, d.h., sie werden ungefähr übereinstimmende
Betriebstemperaturen aufweisen, was bei einer Anordnung übereinander nicht der Fall
wäre. Der Ausgang der Wanderfeldröhre 14 ist durch eine biegsame, einige Zentimeter
lange Koaxialleitung 21 über einen Zirkulator 22 mit einer abgewinkelten Hohl leitung
23 verbunden, welche zum Kanalweichenfilter 24 führt. Das Kanalweichenfilter 24
ist einerseits starr mit dieser Hohl leitung 23 und andererseits starr mit einem
Zirkulator 25 verbunden, welcher in der Kanaiweichekette liegt und das Ausgangssignal
des Sendeverstärkers in die Kanalweichenkette einkoppelt.
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Die Wanderfeldröhre 14 und die Stromversorgungseinheit 15 übertragen
den größten Teil ihrer Verlustwärme über die Montageplatten 16 und 17 bzw. 18 und
19 auf die Seitenwand 11 und damit auf den gesamten Grundrahmen des Gestells. Die
Verlustwärme kann also von einer verhältnismäßig großen Masse aufgenommen und über
eine große Fläche abgegeben werden. Zur Verbesserung der Wärmeabgabe an die Umgebungsluft
können in den Lüftungsschächten 12 in an sich bekannter Weise Kühlkörper 26 angeordnet
sein, welche an dem zur Frontplatte 3 parallelen Abschnitt 11a der Seitenwand befestigt
sind, und zwar möglichst unmittelbar hinter den Montageplatten 16 bis 19; diese
Kühlkörper vergrößern die Oberfläche , über welche die Wärme an die Umgebungsluft
abgegeben werden kann.
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Die Kabelbäume für die Verdrahtung der Funktionseinheiten des Richtfunksystems
werden bei der dargestellten Anordnung auf der Aussenseite der Seitenflächen 11
verlegt, denn durch die Anordnung der Seitenflächen auf der Innenseite der Pfosten
10 ist für die Kabelbäume 27 auf der Aussenseite der Seitenflächen 11 hinreichend
Raum vorhanden. Um die Kabel an den dazu nötigen Stellen in das Innere des Gestells
hinein führen zu können, sieht man in der Seitenfläche 11 Kabeldurchbrüche vor,
welche man z.B. durch eine gummielastische Folie einigermaßen dicht wieder verschließen
kann.
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Stellt man zwei solche Gestelle, wie sie in Fig. 3 gezeichnet sind,
nebeneinander auf, wie es in Fig. 1 und 2 gezeichnet ist, dann bilden die im einzelnen
Gestell seitlich offenen Lüftungsschächte paarweise gemeinsam
einen
innenliegenden, seitlich geschlossenen Lüftungsschacht mit doppelter Querschnittsfläche.
Die Lüftungsschächte zeigen eine kaminähnliche Wirkung und können obendrein durch
Ventilatoren fremdbelüftet werden.
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Wo sich an ein Gestell seitlich kein weiteres Gestell anschließt,
kann der hier liegende Lüftungsschacht 12 grundsätzlich seitlich offen bleiben;
es ist jedoch auch möglich, die Seitenwand 11 samt Lüftungsschacht 12 durch eine
weitere Wand 28 zu verkleiden, wodurch auch die dort liegenden Kabelbäume 27 abgedeckt
werden; eine solche zusätzliche Wand 28 ist in Fig. 3 an einer Seite durch eine
strichpunktierte Linie angedeutet.
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Wenn es auf eine derart kompakte Anordnung, wie sie in den Fig. 1
bis 3 dargestellt ist, nicht ankommt, dann kann man auf die Unterteilung der Gestelle
2a bis 2c in vier Quadranten verzichten und ordnet statt dessen im Gestell auf gleicher
Höhe nur noch zwei statt vier Sendeverstärker an. Eine solche Anordnung ist in Fig.
4 dargestellt, wobei die Darstellungsweise der Darstellung in Fig. 3 entspricht.
In beiden Ausführungsbeispielen sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile
mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.
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Der Grundrahmen des Gestells 2 ist in Fig. 4 und Fig. 5 nur schematisch
dargestellt, da es auf dessen Aufbau im Einzelnen nicht ankommt. Das zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel i.w. dadurch, daß die seitlich
angeordneten Lüftungsschächte entfallen sind. Die gestellfeste Wand 11,
auf
welcher die Sendeverstärker, repräsentiert durch die Wanderfeldröhren 14 und deren
Stromversorgungseinheiten 15, befestigt sind, verläuft parallel zur Vorderseite
des Gestells in einigem Abstand von der Rückseite des Gestells. Wie beim ersten
Ausführungsbeispiel sind die Wanderfeldröhren 14 und ihre Stromversorgungseinheiten
15.
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Die Figuren 6 bis 8 zeigen als Detail den Aufbau eines Montagesystems,
mit welchem die Hauptwärmeerzeuger eines Richtfunksystems auf der gestellfesten
Wand 11 (Fig. 3) oder 31 (Fig. 4) befestigt werden können. Der Hauptwärmeverbraucher
32 ist in den Fig.
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6 bis 8 nur schematisch dargestellt, es kann sich dabei um eine Wanderfeldröhre
oder um eine Stromversorgungseinheit handeln. Das Montagesystem besteht aus zwei
Montageplatten 16 und 17 , von denen die hintere auf der Innenseite des Abschnitts
11a der Wand 11 eines Gestells verschraubt ist, und zwar durch Schrauben 33, welche
von der Rückseite der Wand 11 her in Gewindebohrungen 34 der Montageplatte 17 eingedreht
sind. Durch dieselben Schrauben 33 kann zugleich auf der Aussenseite der Wand 11
ein Kühlkörper 26 befestigt werden. Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs sind
die Wärmedurchgangsflächen plan geschliffen und vor dem Befestigen auf der Wand
11 vorzugsweise mit einer Wärmeleitpaste bestrichen.
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Am oberen und unteren Ende der Montageplatte 17 sind in dieser übereinander
zwei Paßstifte 35 befestigt, welche nach vorn vorstehen und in zwei entsprechende
Bohrungen 36 der vorderen Montageplatte 16 passen.
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Auf diese Paßstifte 35 wird die vordere Montageplatte 16 aufgeschoben
, bevor sie mit vier Schrauben 37, welche an den Ecken der Montageplatte 16 angeordnet
sind, mit der hinteren Montageplatte 17 verschraubt wird. Die hintere Montageplatte
17 besitzt zu diesem Zweck an den entsprechenden Stellen Gewindebohrungen 38, in
welche die Schrauben 37 eingedreht werden. Die Schrauben 37 sind als unverlierbare
Schrauben ausgeführt und können deshalb bei der Montage aus den Durchgangsbohrungen
39 in der vorderen Montageplatte 16 nicht herausgleiten.
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Die Art der Befestigung des Wärmeerzeugers 32 auf der Montageplatte
16 hängt von dessen konkreter Gestalt ab. Im vorliegenden Fall ist der Wärmeerzeuger
32 durch versenkte Schrauben 40 von der Rückseite her mit der Montageplatte 16 verschraubt.
Diese Verschraubung kann ausserhalb des Gestells erfolgen, sodaß im Gestell selbst
nur noch die Schrauben 37 eingedreht werden müssen.
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Die Wand 11, die Montageplatten 16 und 17 sowie der Grundrahmen des
Gestells bestehen zweckmäßigerweise aus Aluminium, weil dieses eine ausgezeichnete
Wärmeleitfähigkeit besitzt.