DE4416616A1 - Gehäuse - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Aus der DE 42 17 289 A1 ist ein Gehäuse bekannt, das zum Ein
bau vorbestimmbarer Komponenten in einem Aufnahmeraum vorge
sehen ist. Der Aufnahmeraum ist mittels einer Kontaktplatte
von einem Kühlraum getrennt, der von Kühlmedium durchströmt
und gegenüber dem Aufnahmeraum durch vorzugsweise elastisch
ausgebildete Schienen abgedichtet ist.
Bei einem derartigen Gehäuse besteht mit zunehmender Alterung
der dichtenden Leisten die Gefahr, daß Kühlmedium in den Auf
nahmeraum gelangt und dort zu einer Beschädigung oder gar
Zerstörung der eingebauten Komponenten führt. Außerdem ist, da
keine besonderen Vorkehrungen hinsichtlich des Strömungsver
lauf s getroffen sind, davon aus zugehen, daß die durch das
Kühlmedium herbeigeführte Kühlwirkung entlang seines Durch
flußweges durch den Kühlraum in etwa gleichbleibend ist, so
daß innerhalb des Gehäuses nicht mit größeren Temperaturun
terschieden zu rechnen sein wird. Ein derartiges Gehäuse ist
folglich nur dann geeignet, wenn alle eingebauten Komponenten
in etwa die gleichen Anforderungen hinsichtlich der Innen
raumtemperatur stellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse mit ei
nem zum Einbau vorbestimmbarer Komponenten vorgesehenen Auf
nahmeraum so auszubilden, daß der letztgenannte gegen ein un
beabsichtigtes Eindringen von Kühlmedium absolut dicht und
derart kühlbar ist, daß er unterschiedliche Kältezonen auf
weisen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch Integration der Strömungsführung in den Kühlraum ist
dieser, für sich gesehen, nach außen hin absolut dicht, so daß
eine zusätzliche Dichtvorrichtung zwischen dem Kühlraum und
dem Aufnahmeraum hinfällig wird. Auf diese Weise ist sicher
gestellt, daß kein Kühlmedium, das die Strömungsführung
durchläuft, diese verlassen kann und über den Kühlraum in den
Aufnahmeraum gelangt.
Ein besonderer Vorteil der Strömungsführung liegt darin, daß
sowohl der Weg des Kühlmediums innerhalb des Kühlraums als
auch Faktoren, die eine gute Kühlwirkung bedingen, innerhalb
des Kühlraums gewährleistet sind. So wird beispielsweise das
Kühlmedium vorzugsweise nach Aufnahme durch den Zulauf in ei
nen ersten Abschnitt der Strömungsführung geleitet, wo es mit
großer Temperaturdifferenz zu den in diesem Bereich angeord
neten Komponenten mit großflächiger Verteilung fließt und so
mit die Gelegenheit erhält, auf seinem Weg durch diesen ersten
Abschnitt der Strömungsführung den Komponenten so viel als
möglich Wärme zu entziehen. Bedingt durch die großflächige
Verteilung kann die Strömungsführung in diesem Abschnitt sehr
flach gehalten werden, wodurch nahezu die gesamte Gehäusehöhe
für die Aufnahme von Komponenten verfügbar ist. Nach Durchgang
durch den vorzugsweise ersten Abschnitt ist das Kühlmedium
bereits deutlich erwärmt, so daß dessen Fähigkeit zur Aufnahme
von Wärme nicht mehr so hoch ist wie unmittelbar hinter dem
Zulauf. Um dennoch auch im zweiten Abschnitt der Strömungs
führung eine gute Kühlwirkung sicherzustellen, ist in diesem
Abschnitt durch spezielle Ausgestaltung des Verlaufes die
Wärmeaustauschfläche gegenüber der zwischen dem Kühlraum und
dem Aufnahmeraum vorhandenen Kontaktfläche so groß als mög
lich, so daß trotz der in diesem Abschnitt geringeren
Temperaturdifferenz zwischen den Komponenten und dem Kühlme
dium ein hervorragender Wärmeaustausch besteht. Es bietet sich
somit an, dem ersten Abschnitt der Strömungsführung Kompo
nenten zuzuordnen, die einer besonders starken Kühlung bedür
fen, während im Bereich des zweiten Abschnittes des Kühlraumes
Komponenten angeordnet sein sollten, die in ihrer Betriebs
phase erheblich Wärme produzieren, die nach außen abgeführt
werden muß.
Wenn das Kühlmedium auch den letztgenannten Abschnitt durch
laufen hat, wird es über den Ablauf aus dem Gehäuse geleitet
und gegebenenfalls einem Kühler zugeleitet.
In Anspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Strö
mungsführung angegeben. Diese ist entsprechend Anspruch 3 im
ersten Abschnitt so ausgebildet, daß sie nur wenig Bauhöhe für
sich benötigt und das Kühlmedium mit möglichst breiter Wirk
fläche die zu kühlenden Komponenten beaufschlagen kann. Durch
die Maßnahme nach Anspruch 4 wird dafür gesorgt, daß in diesem
Abschnitt eine vorwiegend laminare Strömung vorliegt. Im Ge
gensatz dazu ist die Strömungsführung nach Anspruch 5 im
zweiten Abschnitt so ausgebildet, daß aufgrund einer Vielzahl
von Strömungsumlenkungen die Bildung von Turbulenzen begün
stigt wird, wodurch der Wärmeaustausch erhöhbar ist.
Bei der Erhitzung des Kühlmediums können sich Luftblasen aus
diesem lösen, die erfahrungsgemäß nach oben entweichen. Diese
Luftblasen können durch das Kühlmedium besonders gut
transportiert werden, wenn die Strömungsführung innerhalb des
zweiten Abschnitts von einem relativ niedrigen Lageniveau auf
ein höheres führbar ist. Die Luftblasen entweichen dann näm
lich von sich aus in Richtung zum höheren Lageniveau vor dem
nachfolgenden Kühlmedium. Dieser Vorgang setzt sich solange
fort, bis nach Anspruch 7 bei Erreichen des Ablaufs die
höchstliegende Stelle der Strömungsführung erreicht ist, an
welcher die Luftblasen über einen separaten, nicht gezeigten
Auslauf aus dem Gehäuse abgeführt werden können.
Durch Verwendung der Trennplatte wird ein gleichmäßig hoher
Wärmeaustausch innerhalb des zugeordneten Abschnittes des Ge
häuses gewährleistet, da Temperaturunterschiede ausgeglichen
werden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines zur Aufnahme von Kompo
nenten vorgesehenen Gehäuses mit einem Aufnahme
raum und, unterhalb desselben, einem Kühlraum;
Fig. 2 den Kühlraum von der Unterseite des Gehäuses her.
In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Gehäuse 1 dargestellt, das
über einen Aufnahmeraum 2 (Fig. 1) für nicht gezeigte Kompo
nenten, vorzugsweise für elektronische Komponenten, und einen
darunter liegenden Kühlraum 3 verfügt. Dieser Kühlraum 3
weist, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, eine Strö
mungsführung 4 für Kühlmedium auf, das durch einen Zulauf 5 in
das Gehäuse 1 gelangt. Dieser Zulauf 5 ist vorzugsweise im
unteren Bereich des Gehäuses 1 vorgesehen und mündet in einen
ersten Abschnitt 7 der Strömungsführung 4, in welchem die
letztgenannte als Aufweitung 6 in Form einer flachen, aber
breiten Rinne 8 mit einmaliger Umlenkung um 180° verläuft,
bevor in einem zweiten Abschnitt 9 der Strömungsführung 4 eine
Verzweigung auf zwei unterschiedliche Kanäle 10, 11 erfolgt.
Diese Kanäle sind um ein Vielfaches schmäler ausgebildet als
die Rinne 6 der Strömungsführung im ersten Abschnitt und ver
laufen derart, daß sie, ineinander geführt, eine Mehrzahl von
Umlenkungen erfahren. Durch die ineinandergreif ende Anordnung
der Kanäle 10, 11 verlaufen diese dicht gedrängt unterhalb ei
ner zur Aufnahme von Komponenten bestimmten Trennplatte 13, so
daß über die gesamte, die Trennplatte 13 aufnehmende Kontakt
fläche 14 eine nahezu lückenlose Kühlwirkung und damit ein
relativ großer Wärmeaustausch ermöglicht wird. Die beiden Ka
näle 10, 11 münden nach Durchgang durch den zweiten Abschnitt 9
der Strömungsführung 4 in einen gemeinsamen Ablauf 15, von dem
aus sie gegebenenfalls einem nicht gezeigten Kühler zugeleitet
werden.
Die Funktionsweise der Strömungsführung 4 des Gehäuses 1 ist
wie folgt:
Wenn durch den Zulauf 5 frisches Kühlmedium in das Gehäuse 1 eingeleitet wird, durchfließt dieses Kühlmedium die Rinne 8 und nimmt hierbei, aufgrund seiner großen Temperaturdifferenz zu den oberhalb der Rinne angeordneten Komponenten viel Wärme von den letztgenannten auf. Es bietet sich demnach an, in diesem Bereich des Aufnahmeraumes 2 Komponenten anzuordnen, die einer starken Kühlung bedürfen. Diese dürfen, wegen der flachen Bauweise der Rinne 8, ohne weiteres nahezu die gesamte Bauhöhe des Gehäuses 1 ausfüllen. Derart wirksam, ist das Kühlmedium bei Erreichen des Übergangs zum zweiten Abschnitt der Strömungsführung 4 bereits angewärmt, so daß dessen Tem peraturdifferenz gegenüber Komponenten, die oberhalb der Kon taktfläche 14 zum Aufnahmeraum 2 angeordnet sind, wesentlich geringer ist als zuvor im ersten Abschnitt. Durch die inein andergreifende Anordnung der Kanäle 10, 11 wird dennoch dafür gesorgt, daß eine große Wärmeaustauschfläche zur Verfügung steht, so daß oberhalb dieser Kanäle 10, 11 vorzugsweise Kom ponenten angeordnet sein sollten, die relativ viel abzufüh rende Wärme erzeugen, die aber letztendlich keiner allzu tiefen Betriebstemperaturen bedürfen. Insbesondere im zweiten Abschnitt 9 der Strömungsführung 4, in dem das Kühlmedium be reits erwärmt ist, können sich Luftblasen bilden, die vor dem Kühlmedium hergeschoben werden. Um dieses Problem zu reduzie ren, können die Kanäle 10, 11 innerhalb des zweiten Ab schnittes 9 so geführt sein, daß sie beginnend vom Übergang des ersten Abschnittes 7 zum zweiten hin bis zum Erreichen des Ablaufs 15 kontinuierlich ansteigen, so daß nach oben weg drängende Luftblasen besonders gut vor dem Kühlmedium her schiebbar sind. Im Bereich des Ablaufs 15 können die Luftblasen auf nicht gezeigte Weise aus dem Gehäuse 1 geleitet werden.
Wenn durch den Zulauf 5 frisches Kühlmedium in das Gehäuse 1 eingeleitet wird, durchfließt dieses Kühlmedium die Rinne 8 und nimmt hierbei, aufgrund seiner großen Temperaturdifferenz zu den oberhalb der Rinne angeordneten Komponenten viel Wärme von den letztgenannten auf. Es bietet sich demnach an, in diesem Bereich des Aufnahmeraumes 2 Komponenten anzuordnen, die einer starken Kühlung bedürfen. Diese dürfen, wegen der flachen Bauweise der Rinne 8, ohne weiteres nahezu die gesamte Bauhöhe des Gehäuses 1 ausfüllen. Derart wirksam, ist das Kühlmedium bei Erreichen des Übergangs zum zweiten Abschnitt der Strömungsführung 4 bereits angewärmt, so daß dessen Tem peraturdifferenz gegenüber Komponenten, die oberhalb der Kon taktfläche 14 zum Aufnahmeraum 2 angeordnet sind, wesentlich geringer ist als zuvor im ersten Abschnitt. Durch die inein andergreifende Anordnung der Kanäle 10, 11 wird dennoch dafür gesorgt, daß eine große Wärmeaustauschfläche zur Verfügung steht, so daß oberhalb dieser Kanäle 10, 11 vorzugsweise Kom ponenten angeordnet sein sollten, die relativ viel abzufüh rende Wärme erzeugen, die aber letztendlich keiner allzu tiefen Betriebstemperaturen bedürfen. Insbesondere im zweiten Abschnitt 9 der Strömungsführung 4, in dem das Kühlmedium be reits erwärmt ist, können sich Luftblasen bilden, die vor dem Kühlmedium hergeschoben werden. Um dieses Problem zu reduzie ren, können die Kanäle 10, 11 innerhalb des zweiten Ab schnittes 9 so geführt sein, daß sie beginnend vom Übergang des ersten Abschnittes 7 zum zweiten hin bis zum Erreichen des Ablaufs 15 kontinuierlich ansteigen, so daß nach oben weg drängende Luftblasen besonders gut vor dem Kühlmedium her schiebbar sind. Im Bereich des Ablaufs 15 können die Luftblasen auf nicht gezeigte Weise aus dem Gehäuse 1 geleitet werden.
Wie in Fig. 2 zu sehen, ist das Gehäuse 1 entlang des Umfangs
mit einer Nut 17 zur Aufnahme einer Dichtung 18, vorzugsweise
eines Rundschnurrings, vorgesehen, so daß der Aufnahmeraum 2
gegenüber der Umgebung des Gehäuses 1 druckfest abgedichtet
ist. Um dennoch für eine staubfreie Entlüftung zu sorgen, ist
der Aufnahmeraum 2 über eine nicht gezeigte Verbindung an ei
nen Ausgleichsraum 20 angeschlossen, der zwar staubdicht, aber
nicht druckdicht ausgebildet ist. Dieser nimmt im Aufnahme
raum 2 auftretende Druckschwankungen auf und baut sie gegen
über der Gehäuseumgebung langsam wieder ab.
Claims (8)
1. Gehäuse mit einem zum Einbau vorstimmbarer Komponenten
vorgesehenen Aufnahmeraum und mit einem gegenüber dem
letztgenannten abgedichteten, angrenzend an diesen aus
gebildeten Kühlraum, der mit einem Zulauf für Kühlmedium
und mit einem Ablauf für dasselbe verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kühlraum (3) mit einer inte
grierten Strömungsführung (4) für das Kühlmedium versehen
ist, die in einem Abschnitt (7) eine für eine
großflächige Verteilung des Kühlmediums sorgende Aufwei
tung (6) aufweist und in einem anderen Abschnitt (9)
derart verläuft, daß, bezogen auf eine vorbestimmbare
Gesamtlänge der Strömungsführung (4), deren Wärmeaus
tauschfläche gegenüber der in diesem Abschnitt (9) zwi
schen dem Kühlraum (3) und dem Aufnahmeraum (2) vorhan
denen Kontaktfläche (14) ein Maximum annimmt.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
für eine großflächige Verteilung des Kühlmediums sorgende
Abschnitt (7) an den Zulauf (5) angrenzt und der andere
Abschnitt (9) in den Ablauf (15) mündet.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsführung (4) im ersten Abschnitt (7)
durch eine breite Rinne (8) geringer Höhe gebildet ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rinne (8) eine geringstmögliche Anzahl an Strömungsum
lenkungen aufweist.
5. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsführung (4) im zweiten Abschnitt (9)
durch zumindest einen über eine Vielzahl von Strömungs
umlenkungen zum Ablauf (15) führenden Kanal (10, 11) ge
bildet wird.
6. Gehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Strömungsführung (4) im zweiten Ab
schnitt (9) mit zunehmender Entfernung vom ersten Ab
schnitt (7) auf höheres Lageniveau führbar ist.
7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strömungsführung (4) bei Erreichen des Ablaufs (15) ihr
höchstliegendes Lageniveau einnimmt.
8. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu
mindest der zweite Abschnitt durch eine Trennplatte (13)
vom Aufnahmeraum (2) abgeteilt ist.
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