DE9200134U1

DE9200134U1 - Kühlgerät für Schaltschränke

Info

Publication number: DE9200134U1
Application number: DE9200134U
Authority: DE
Original assignee: Schroff GmbH
Current assignee: Schroff GmbH
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1992-01-08
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2002-01-09

Description

S 3921/91-Gbm
30. Dezember 1991

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlgerät für Schaltschränke der Industrieelektronik, mit wenigstens einem elektrischen Lüfter, mit einem von der Kühlluft durchströmenden Luftkanal und mit einem im Kühlkanal angeordneten quaderförmigen Lamellenwärmetauscher, dessen vertikale Kühllamellen von einem Kühlmittelrohr schlangenförmig quer durchsetzt sind.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Kühlgeräten für Elektronikschränke, sie kann aber auch bei Luft-Luft-Wärmetauschern bzw. Luft-Wasser-Wärmetauschern benutzt werden.

Die von elektronischen Bauelementen abgegebene Verlustwärme wird insbesondere durch Konvektion an die sie umgebende Luft abgegeben. Sind die Bauelemente in geschlossenen Schaltschränken untergebracht, muß die erwärmte Luft gekühlt oder aus dem Schrank herausgeführt werden, sobald die erzeugte Verlustleistung ein gewisses Maß überschreitet und unzulässig hohe Temperaturen an den Bauelementen auftreten.

Kühlgeräte für geschlossene Schaltschränke der Industrieelektronik, in welchen Baugruppen von großer Packungsdichte und hoher elektrischer Belastung untergebracht werden, sind insbesondere als Anbaugeräte bekannt. Diese werden je nach Bedarf mit verschiedenen Leistungen installiert und an den Seitenwänden oder der Rückwand des zu kühlenden Schrankes angeordnet, welcher hierzu mit Abluft- und Zuluftöffnungen versehen ist. Das anzusetzende Kühlgerät weist korrespondierende Einlaßöff-

nungen für die Abluft und Auslaßöffnungen für die Kühlluft auf; in seinem Innern befindet sich ein Luftkanal, in welchem ein Lamellenwärmetauscher angeordnet ist, der von einem Kühlmittel durchströmt wird. Ein oder mehrere elektrische Lüfter treiben die Kühlluft durch den Lamellenwärmetauscher, an dessen Kühllamellen sich das in der Abluft enthaltene Wasser in Form von Tropfen niederschlägt. Dieser nachteilige Effekt tritt insbesondere nach jedem Öffnen der Schranktür auf, wenn neue Raumluft in das Schrankinnere eintreten kann. Werden keine geeigneten Maßnahmen getroffen, fallen die Kondenswassertropfen am unteren Rand der Kühllamellen ab, werden vom Strom der Kühlluft mitgerissen und von dieser in das Innere des Schrankes getragen, wo sie Kurzschlüsse und Korrosionsschäden hervorrufen können.

Es ist bekannt, das Eindringen von Kondenswasser aus den Kühlgeräten in das Innere von Schaltschränken durch Einbau von Prallblechen, durch Anordnung von Wasserauffangsystemen oder durch Umlenkung des Kühlluftstromes zu verhindern. Diese Methoden sind aber aufwendig und teuer, nur begrenzt wirksam, und sie bedingen Strömungsverluste und ziehen einen erhöhten Leistungsbedarf für das Kühlgerät nach sich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Konzeption eines Kühlgerätes für Elektronik-Schaltschränke, welches so konstruiert ist, daß das am Wärmetauscher sich niederschlagende Kondenswasser nicht in das Innere des Schrankes gelangen kann, sondern auf einfache Weise zuverlässig abgefangen und nach außen geleitet wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird von einem Kühlgerät der eingangs erwähnten Bauart mit wenigstens einem elektrischen Lüfter, einem von der Kühlluft durchströmenden Luftkanal sowie einem im Luftkanal angeordneten quaderförmigen Lamellenwärmetauscher, dessen vertikale Kühllamellen von einem Kühlmittelrohr schlangenförmig quer durchsetzt sind, ausgegangen. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die unte-

ren Ränder der Kühllamellen gegenüber der Horizontalen unter einem spitzen Winkel geneigt verlaufen, daß unter den tiefsten Stellen der unteren Ränder eine Auffangrinne für abtropfendes Kondenswasser vorgesehen ist, und daß die Auffangrinne rechtwinklig zu den Kühllamellen angeordnet ist.

Die an den Oberflächen der Kühllamellen sich niederschlagende Luftfeuchtigkeit bildet dort Kondenswassertropfen, die je nach ihrer Größe mehr oder weniger schnell senkrecht nach unten rinnen. Sobald sie die geneigten unteren Ränder der Kühllamellen erreichen, rutschen sie diesen entlang bis zu der jeweils tiefsten Randstelle. Da diese Randstellen eine Spitze bilden, lösen sich die hier hintereinander ankommenden Tropfen ab, und sie fallen in die Auffangrinne, von wo das dort gesammelte Kondenswasser nach außen zum Abdunsten geleitet wird.

Es kann von Vorteil sein, wenn die unteren Ränder der Kühllamellen S-förmig gekrümmt verlaufen. Damit kann die örtliche Geschwindigkeit des Entlangrutschens der Tropfen an den Rändern den gegebenen Strömungsverhältnissen angepaßt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die unteren Ränder der Kühllamellen wie Sägezähne ausgebildet, und unterhalb deren tiefsten Stellen ist jeweils eine Auffangrinne angeordnet. Diese Ausbildung der unteren Ränder wird bei Lamellenwärmetauschern größerer Bautiefe gewählt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten vier Zeichnungsblätter näher erläutert, welche verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen. Dabei zeigen

Figur 1 einen Teil eines Kühlgerätes zum Anbau an

Schaltschränke in einem Vertikalschnitt;

Figur 2 den Teil des Kühlgerätes nach Figur 1 mit

abgenommener Rückwand, von hinten gesehen;

Figur 3 einen Teil eines Kühlgerätes zum Anbau an

Schaltschränke in einer anderen Ausführungsform, in einem Vertikalschnitt;

Figur 4 einen Lamellenwärmetauscher in einer weite

ren Ausführungsform für ein Kühlgerät gemäß Figur 1, in einer Seitenansicht;

Figur 5 einen Lamellenwärmetauscher in einer drit

ten Ausführungsform für ein Kühlgerät nach Figur 1, ebenfalls in Seitenansicht;

Figur 6 einen Lamellenwärmetauscher in noch einer

anderen Ausführungsform für ein Kühlgerät nach Figur 1, wiederum in einer Seitenansicht.

Die in den Zeichnungen teilweise wiedergegebenen Kühlgeräte sind zum Anbau an Elektronikschaltschränke vorgesehen. Ein solches Kühlgerät besteht aus einem prismatischen Gehäuse 1 aus Stahlblech, welches mit seiner Rückwand 2 an einer Seitenwand oder an der Rückseite eines (nicht dargestellten) Schaltschrankes dicht angesetzt ist.

Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Ausschnitt eines Kühlgerätes weist einen elektrisch betriebenen Lüfter 3, einen Luftkanal 4 und einen Lamellenwärmetauscher 5 auf.

Das Gehäuse 1 trägt an seiner Rückwand 2 eine obere Einlaßöffnung 6 für aus dem Schaltschrank durch den Lüfter 3 abgesaugte, aufgeheizte Abluft 7 sowie eine untere Auslaßöffnung 8 für die in den Schaltschrank eingeblasene Kühlluft 9.

Bei dem unter der Einlaßöffnung 6 angeordneten Lüfter 3 handelt es sich um einen Radiallüfter, welcher die Abluft 7 nach unten in den Luftkanal 4 drückt, der vertikal verläuft und einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Wände des Luft-

kanals 4 tragen ebenso wie ein eingebauter Auslaßkrümmer 10 eine Wärmeisolation 11.

Etwa in der Mitte des Luftkanals 4 sitzt unterhalb des Lüfters 3 der Lamellenwärmetauscher 5. Es handelt sich bei diesem Lamellenwärmetauscher 5 um ein quaderförmiges, kompaktes Bauteil mit einer Vielzahl von in geringem Abstand parallel nebeneinanderstehenden, ebenen Kühllamellen 12 aus Metall, die vertikal und parallel zu den Seitenwänden 13 des Kühlgeräts angeordnet sind. Die Kühllamellen 12 werden von einem schlangenförmig gewundenen, abwechselnd hin und her geführten Kühlmittelrohr 14 quer durchsetzt, welches fest mit ihnen verbunden ist.

Die warme Abluft 7 durchströmt den Lamellenwärmetauscher 5 und wird dabei abgekühlt. Bei diesem Abkühlen entsteht auf den Oberflächen der Kühllamellen 12 ein Kondensat in Form von kleinen Wassertröpfchen, deren Durchmesser mit der Zeit anwächst.

Die unteren Ränder 15 der Kühllamellen 12 des Lamellenwärmetauschers 5 sind schräg abgeschnitten, und sie verlaufen deshalb gegenüber der Horizontalen 1 6 unter einem spitzen Winkel 17 von etwa dreißig Winkelgraden geneigt. Unter den tiefsten Stellen 18 der unteren Ränder 15 ist eine Auffangrinne 19 von rechteckigem Querschnitt vorgesehen, die rechtwinklig zu den Kühllamellen 12 angeordnet ist. Ein Rohrstutzen 20 führt nach außen zu einem (nicht dargestellten) Abfluß.

Die das Kondensat bildenden Wassertröpfchen fließen, sich zunehmend vergrößernd, aufgrund der Schwerkraft und unterstützt durch die strömende Luft auf den Kühllamellen 12 - die hydrophil beschichtet sind - senkrecht nach unten, bis sie die geneigten unteren Ränder 15 der Kühllamellen 12 erreichen. Sind die Tropfen dort groß und schwer genug geworden, rutschen sie an den schiefen Rändern 15 entlang bis zu den

tiefsten Stellen 18, von wo sie in die Auffangrinne 19 abtropfen. Der Rohrstutzen 20 leitet das abgetropfte, gesammelte Kondenswasser zum Abfluß.

Das in Figur 3 teilweise dargestellte Kühlgerät entspricht weitgehend dem Gerät nach den Figuren 1 und 2, jedoch ist hier der quaderförmige Lamellenwärmetauscher 5 in den Luftkanal 4 schräg eingebaut, wodurch die unteren Ränder 15 der Kühllamellen 12 unter einem spitzen Winkel 17 von etwa zehn Winkelgraden gegen die Horizontale 16 geneigt verlaufen. Auch hier ist unterhalb der tiefsten Stellen 18 eine Auffangrinne 1 9 angeordnet. Ein verlängerter Rohrstutzen 20 leitet das aufgefangene Kondenswasser zum Abfluß. Zwei Luftleitbleche 21 führen die Luft durch den Lamellenwärmetauscher 5.

Der Lamellenwärmetauscher 5, der in Figur 4 skizziert ist, weist ein Paket von Kühllamellen 12 auf, deren untere Ränder 15 S-förmig gekrümmt verlaufen. Dadurch wird im Bereich der beiden Seiten des Lamellenwärmetauschers 5 die Neigung der unteren Ränder 15 örtlich größer als in der Mitte, was auf der einen Seite das Entlangrutschen der Tropfen zu den tiefsten Stellen 18 begünstigt und andererseits dort, wo die Strömungsgeschwindigkeit am größten und deshalb die Gefahr ihres Abreißens am größten ist, die Fließgeschwindigkeit verringert.

Die beiden in den Figuren 5 und 6 abgebildeten Lamellenwärmetauscher weisen geneigt verlaufende, untere Ränder 15 auf, die wie zwei Sägezähne ausgebildet sind. Unterhalb der Spitzen dieser Sägezähne - den tiefsten Stellen 18 der unteren Ränder 15 - ist jeweils eine Auffangrinne 19 vorgesehen. Diese beiden Auffangrinnen 19 sind durch Rohrstücke 22 miteinander verbunden.

S 3921/91-Gbm 30. Dezember 1991

Zusammenstellung der verwendeten Bezugsziffern

1	Gehäuse
2	Rückwand
3	Lüfter
4	Luftkanal
5	Lamellenwärmetauscher
6	Einlaßöffnung
7	Abluft
8	Auslaßöffnung
9	Kühlluft
10	Auslaßkrümmer
11	Wärmeisolation
12	Kühllamellen
13	Seitenwände
14	Kühlmittelrohr
15	untere Ränder
16	Horizontale
17	Winkel
18	tiefste Stellen
19	Auffangrinne
20	Rohrstutzen
21	Luftleitbleche
22	Rohrstücke

Claims

PATENTANWÄLTE DURM & DURM DR.-1N3. KLAUS DURM DIPL.-ING. FRANK DURM FELIX-MOTTL-STRASSE 1 A D-7500 KARLSRUHE 21 TELEFON (0721) 8533 55 S 3921/91-Gbm 30. Dezember 1991 Schroff GmbH Kühlgerät für Schaltschränke Ansprüche

1. Kühlgerät für Schaltschränke der Industrieelektronik, mit

- wenigstens einem elektrischen Lüfter,

- einem von der Kühlluft durchströmten Luftkanal,

- einem im Kühlkanal angeordneten quaderförmigen Lamellenwärmetauscher, dessen vertikale Kühllamellen von einem Kühlmittelrohr schlangenförmig quer durchsetzt sind,

dadurch gekennzeichnet , daß

- die unteren Ränder (15) der Kühllamellen (12) gegenüber der Horizontalen (16) unter einem spitzen Winkel (17) geneigt verlaufen,

- unter den tiefsten Stellen (18) der unteren Ränder (15) eine Auffangrinne (19) für abtropfendes Kondenswasser vorgesehen ist, und

- die Auffangrinne (19) rechtwinklig zu den Kühllamellen (12) angeordnet ist.

2. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Ränder (15) der Kühllamellen (12) S-förmig gekrümmt verlaufen.

3. Kühlgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Ränder (15) der Kühllamellen (12) wie Sägezähne ausgebildet sind und unterhalb deren tiefsten Stellen (18) jeweils eine Auffangrinne (19) angeordnet ist.