SE512021C2 - Anordning och förfarande för att kyla och skydda elektronik - Google Patents

Description

15 20 25 kretskorten. En känd lösning på detta problem är att transportera värmen från elektroniken till uteluften via värmeväxlare eller värmepump och därigenom förhindra direktkontakt med den förorenade uteluften.

Ett problenx vid. en sådan lösning är att kylsystemet blir mera komplicerat och utrymmeskrävande och dessutom tenderar varje värmeöverföringssteg att öka temperaturskillnaden mellan. elektroniken och uteluften, vilket medför en sämre kyleffektivitet. För elektronik som placeras utomhus är kylning med uteluft enklast men påverkan av luftföroreningar och fukt är ett problem. Elektriska kontaktdon är särskilt utsatta och känsliga.

Mángpoliga kontaktdon är svåra att utforma, så att de blir så pass täta att de tål långvarig exponering av uteluft. Ett problem är nämligen att korrosionsskador uppstår på kontaktdonets metallstift och hylsor. Ett annat problem är att läckströmmar uppkommer mellan dessa då fuktig luft kondenseras. Således bör inte kontaktdon utsättas för uteluft.

Att lösa kylningsproblemet genonx att utnyttja uteluft som kylluft synes enkelt, billigt och effektivt, men medför att känslig elektronik med tillhörande kontaktdon utsätts för föroreningar och kondenserande luftfuktighet varför kostsamma driftstörningar och dyrt underhåll blir följden.

Det kan i vissa miljöer, till exempel i och i närheten av industrilokaler, förekomma gaser vilka är mycket aggressiva mot material i elektronik och kontaktdon. Dessa gaser kan komma i kontakt med känslig elektronik eller känsliga kontaktdon via luften. Det föreligger således ett stort 10 15 20 25 intresse för att skydda elektronik ock kontaktdon mot sådana gaser.

Med begreppet uteluft avses i första hand luft som inte filtrerats eller torkats eller på annat sätt behandlats för att rena luften från aggressiva gaser, fukt. föroreningar eller REnosöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Den föreliggande uppfinningen utgör en anordning och ett förfarande för att skydda elektronikutrustning som kyls med luft, företrädesvis uteluft, och ändamålet med uppfinningen är att lösa de ovan nämnda problemen som är förknippade med etablerad teknik.

Föreliggande uppfinning angriper problemet hur kylning med uteluft av elektronikutrustning med tillhörande kontaktdon ska anordnas för att utrustningen inte ska skadas av fukt, föroreningar eller gas.

Ett annat problem som föreliggande uppfinning angriper är att enkla och billiga kontaktdon är känsliga för luftfuktighet och föroreningar. Kontaktdon blir snabbt dyra och klumpiga om de ska konstrueras för att klara en aggressiv miljö en längre tid.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att skydda elektronikutrustning med tillhörande kontaktdon från fukt, gas och föroreningar i uteluften och därmed motverka korrosionsskador och läckströmmar, vilka uppkommer när uteluft används för kylning. 5 lO 15 20 25 (Il -_.\ FO (_ Ix) __~.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning för att skydda elektronikutrustning med tillhörande kontaktdon är att den ska vara billig, ta liten plats och erbjuda en effektiv kylning av elektroniken.

I korthet innebär det uppfunna förfarandet att uteluft förhindras att komma i direkt kontakt med elektronik och kontaktdon. Uppfinningen består av två höljen vilka samverkar för att skydda och kyla elektroniken och skydda kontaktdonet.

Mer i detalj består uppfinningen för skyddande av uteluftkyld elektronikutrustning dels av ett för omslutande av en elektronikkrets första hölje över vars yta en kylluftsström leds, dels ett andra hölje, vilket är anordnat att samverka med det första höljet, så att ett till elektronikkretsen hörande kontaktdon skyddas från kontakt med kylluftsströmmen i ett frán kylluftsströmmen avskilt utrymme. Mellan elektronikkretsen och det första höljet är anordnat hjälpmedel för att underlätta värmeledningen fràn kretsarna. innefattar en pa ett Elektronikutrustningen elektronikbärande organ anordnad elektronikkrets med tillhörande kontaktdon. Elektronikkretsen består av en eller flera elektriska komponenter och/eller delkretsar.

Mer i detalj vidtas följande steg i det uppfunna förfarandet för skyddande av uteluftkyld elektronikutrustning, vilken innefattar ett eller flera kontaktdon på ett elektronikbärande organ, pà vilket även en elektronikkrets bestående av elektriska komponenter och/eller delkretsar är anordnad: 10 15 20 25 512 021. - anordnande av elektronikkretsen i ett första hölje mot och över vars yta en kylluftsström leds; - anordnande av an: andra hölje till det första nöljar, aa att nämnda kontaktdon skyddas mot kylluftsströmmen i ett avskilt utrymme.

Fördelarna med det uppfunna förfarandet och den uppfunna anordningen är effektiv kylning med ett enkelt och kompakt kylsystem med korta ledningssträckor för värmen där förorenad och fuktig luft kan ledas fram till området där de heta kretsdelarna finns utan att skada desamma.

Genom att avskilja kontaktdonet på ovan angivna sätt skyddas kontaktdonet och ett mycket enklare elektriskt kontaktdon kan utnyttjas med god funktionssäkerhet som resultat, En annan fördel är att anordningen blir billig då komplicerade utformningar med kylflänsar, värmeväxlare eller värmepumpar ej utnyttjas eller att fläktar och luftfilter, vilka alla behöver regelbunden tillsyn och underhåll, ej är nödvändiga för effektiv kylning och rening.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritning.

FIGURBESKRIVNING FIGUR 1 visar ett tvärsnitt av en första utföringsform av uppfinningen, i vilken en elektronikkrets omsluts av ett första hölje och ett utanpåliggande andra hölje, mellan vilka en kylluftsström leds avskilt fràn kontaktdonet. 10 15 20 25 UT -_\ |\) ( D TO -..x FIGUR. 2 visar ett tvärsnitt av en andra utföringsform av uppfinningen, i vilken en elektronikkrets omsluts av ett första hölje och witanpå detta en del av ett apparatskáp, vilken del utformats som ett andra hölje och mellan vilka höljen en kylluftsström leds avskilt från kontaktdonet.

FIGUR 3 visar ett tvärsnitt av en tredje utföringsform av uppfinningen, i vilken en elektronikkrets omsluts av ett första andra hölje och ett utanpåliggande hölje, som omsluter ett kontaktdon och anslutningsdon med ett poröst och elastiskt fyllnadsmaterial.

FIGUR 4 visar ett tvärsnitt av en fjärde utföringsform av uppfinningen, i vilken en elektronikkrets med tillhörande kontaktdon omsluts av ett första hölje, vilket hölje har en öppning och passform för att kunna tätande passa in i ett andra hölje som omsluter ett till kontaktdonet motsvarande anslutningsdon.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORl/IER FIGUR 1 visar ett tvärsnitt av en första föredragen utföringsform av vilken en pa ett uppfinningen, i elektronikbärande organ 1 anordnad elektronikkrets 8 omsluts av ett första hölje 2 och ett utanpåliggande andra hölje 6, vilka bildar ett utrymme 5, där en kylluftsströu1 30 leds avskilt från ett till elektronikkretsen 8 hörande kontaktdon 7. Det första höljet 2 består av ett diffusionstätt material, exempelvis metall eller metall-plastlaminat. Det första höljet 2 tätar mot det elektronikbärande organet 1 med en tätning 3. Den del av det elektronikbärande organet 1, där kontaktdonet 7 är anordnat befinner sig i denna 10 15 20 25 30 (N *L RJ (D BJ .A utföringsfornx utanför de båda höljena. Således täcker det första och andra höljet, endast delvis det 2 respektive 6, elektronikbärande organet 1. Kylluften 30 kommer därför ej i kontakt med kontaktdonet 7 eftersom detta är anordnat i ett avskilt utrymme 13, vilket kan hålla en högre temperatur än elektroniken i övrigt, varigenom kondensation av fuktig luft motverkas. En annan positiv effekt blir att luften i detta område kan hållas i huvudsak stilla. Det första höljet 2 är bringat i god termisk kontakt med elektronikkretsen 8 genom anliggning med ett mellanlägg 4, vilket har god värmeledningsförmàga och ringa tjocklek. Mellanlägget 4 kan vara vidhäftande. Runt det första höljet 2 strömmar kylluft 30 som på lämpligt sätt leds in i det andra höljet 6 genom ett luftintag (ej visat i figuren) och ut från detta genom ett utlopp (ej visat). Intag och utlopp ska vara så utformade att de tillåter tillräcklig mängd luft att passera genom höljet 6. De ska också vara så placerade att kylluften 30 passerar förbi hela det första höljet 2. I övrigt kan intag' och utlopp anpassas efter den konstruktion som den uppfunna anordningen är infäst i. Ett exempel på en sådan konstruktion är ett apparatskåp.

Kylluften 30 kan på detta sätt hämtas utomhus och innehålla hög luftfuktighet och höga halter luftföroreningar eftersom den avskiljs från elektronikkretsens 8 känsliga delar av det difussionstäta första höljet 2 och från kontaktdonet 7 eftersom det andra höljet 6 avskiljer kylluften 30 från kontaktdonet 7. Så som angivits tidigare är enkla och billiga kontaktdon mycket känsliga för hög luftfuktighet och föroreningar. Kontaktdon blir snabbt dyra och klumpiga om de ska konstrueras för att klara en aggressivmiljö en längre tid. Genonx att avskilja kontaktdonet på ovan angivna sätt lO 15 20 25 30 512 021 skyddas kontaktdonet och ett mycket enklare elektriskt kontaktdon kan utnyttjas med god funktionssäkerhet som resultat.

FIGUR 2 'visar ett tvärsnitt av en andra utföringsform av uppfinningen, där en pà ett elektronikbärande organ 1 anordnad elektronikkrets 8 omsluts av ett första hölje 2, vars samtliga sidor utom en täcks av ett andra hölje 6.

Mellan dessa höljen 2 och 6 bildas ett utrymme 5, i vilket en kylluftsström 30 leds avskilt från kontaktdonet 7. Det andra höljet 6 kan utgöra en del i ett skåp för elektrisk utrustning. Det elektronikbärande organet 1. med det första höljet 2 och kontaktdonet 7 bildar en insticksmodul, vilken kan skjutas in i en öppning i det andra höljet 6 på styrskenor (ej visade) som är anordnade i det andra höljets innerkant. Särskilda glidskenor kan därför sättas pà det första höljet 2. Utanpà det första höljet 2 finns en främre krage 11 som tätar med tätningen 3 mot det elektronikbärande organet 1, samt en bakre krage 9 anordnad på det första höljets bakkant. Kragarna är så anordnade att de tätar mot motsvarande flänsar 10 och 12, vilka är anordnade inuti det andra höljet 6, när insticksmodulen är fullt instucken. När den främre kragen 11 tätar mot den första flänsen 12 bildas ett skyddat utrymme 13 för kontaktdonet 7 och nwtsvarande anslutningsdon 15. Detta utrymme 13 kan även rymma annan känslig elektronik 14 som inte kräver lika effektiv kylning som elektroniken 8 på det elektronikbärande organet 1 i insticksmodulen. Eftersom den del av det elektronikbärande organet 1 där kontaktdonet 7 är anordnat befinner sig i utrymmet 13 så kan även denna del utnyttjas till att innehålla elektronik som inte är känslig för högre arbetstemperatur. Den högre temperaturen innebär en 10 15 20 25 30 gynnsammare miljö för kontakt- och anslutningsdonen 7 respektive 15, som därför ej behöver vara dyra, extremt tätade och därmed klumpiga. öppningen i det andra höljet, som bildas av den andra flänsen 10, är något större än öppningen som bildas av den första flänsen 12, detta för att den främre kragen ll ska kunna passera flänsen 10 fritt. Det första höljets 2 bakre krage 9 är större än den främre kragen ll för att denna ska kunna täta effektivt mot den andra flänsen 10. Fläns och krage är så anpassade att de går omlott och endera krage eller fläns kan vara bockad för att bättre tätning ska erhållas. Effektivare tätning kan också erhållas med hjälp av väl anpassade packningar.

FIGUR 3 visar ett tvärsnitt av en tredje utföringsform av uppfinningen, i vilken en på ett elektronikbärande organ l anordnad elektronikkrets 8 omsluts av ett första hölje 2 och ett utanpåliggande andra hölje 6, som omsluter ett kontaktdon 7 och ett anslutningsdon 15 med ett poröst och elastiskt fyllnadsmaterial 16. Materialet 16 är ej helt tätt, men det förhindrar att en omsättning av kylluft sker och bidrar genom sin termiska isolation till en förhöjning av temperaturen hos kontaktdonet 7. Ett urtag i det porösa materialet 16 ger ett stabilt stöd åt kontaktdonet 7 och det elektronikbärande organet 1. Denna utföringsform eliminerar behovet av att anordna en främre fläns ll på det första höljet 2 och motsvarande krage 12 på det andra höljet 6, såsom framgick FIGUR 2. Det av ut förings formen enligt elektronikbärande organet 1 med det första höljet 2 och kontaktdonet 7 bildar en insticksmodul, vilken kan skjutas in i en öppning i det andra höljet 6 på styrskenor (ej visade) som är anordnade i det andra höljets innerkant.

Motsvarande glidskenor kan därför sättas på det första ~ 10 15 20 25 30 512 021. 10 höljet 2. I övriga detaljer överensstämmer denna utföringsform med beskrivningen av FIGUR 2.

FIGUR 4 visar ett tvärsnitt av en fjärde utföringsform av uppfinningen, i vilken en på ett elektronikbärande organ 1 anordnad elektronikkrets 8 omsluts av ett första hölje 2, vilket hölje har passform för att kunna tätande passa in i ett andra hölje 18 son1 omsluter ett anslutningsdon 15. I figuren visas ej något yttre hölje. Denna utföringsform kan liksom de tidigare utföringsformerna enligt figurerna 2 och 3 anordnas så att det första höljet 2 kan med ett enkelt handgrepp separeras från det andra höljet 17. Det andra höljet 17 kan anordnas fixt i en konstruktion av typen skåp, rack etc. Elektronikkretsen 8 på det kretsbärande organet 1 är liksom i föregående figurer 2 och 3 ansluten till den elektriska kretsen 14 via kontaktdonet 7 och anslutningsdonet 15. Det första höljet 2 har förlängts med en kontaktskyddsdel 17 som är öppen i inskjutningsriktningen. Kontaktskyddsdelen 17 sträcker sig så långt i inskjutningsriktningen att den täcker kontaktdonet 7. På ett bärande organ för anslutningskretsen 14 sitter ett andra hölje 18, vilket är tätat i fogen 20 mellan höljet 18 och det bärande organet till kretsen 14. I höljets 18 öppning är anslutningsdonet 15 anordnat. Höljets 18 kant är formad till en fläns, som tillsammans med kontaktskyddsdelens 17 öppningskant bildar' en överlappande skarv 19, som är tät när kontaktdonet 7 och anslutningsdonet 15 ansluter tätt mot varandra. Genom att kontaktskyddsdelens kant täcker höljets fläns förhindras kylluften 30, som passerar hela anordningen huvudsakligen i inskjutningsriktningen, att komma in i det avskilda utrymmet 13 via skarven 19 eftersom skarvkanten inte direktexponeras 10 15 20 512 021 ll av kylluften 30. De känsliga elektriska komponenterna skyddas således effektivt mot föroreningar och fukt. En för kretsarna 8 och 14 samt kontaktdonet 7 och anslutningsdonet 15 gynnsam arbetstemperatur kan nu enkelt uppnås med hjälp av temperaturavkänning och reglering av kylluftens hastighet.

I beskrivningen av uppfinningen har begreppet hölje använts, vilket även innefattar skalformiga konstruktioner av typen låda, box, tub, rör, flaska, etc.

Höljena kan i sina respektive_ utförande vara konstruktionsmässigt enkla, vilket gör dem enkla och billiga att tillverka. Det första och andra höljet kan båda vara släta skal som tillverkats genom pressning eller gjutning.

Elektronikutrustningen kan med lätthet föras in och anordnas i det första höljet, varefter det första höljet antingen försluts med tätningar, såsom det framgår av figurerna 1-3, eller genom att det andra höljet fogas samman med det första höljet, såsom visas i figur 4.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till de ovan beskrivna och pà ritningen visade utföringsformerna, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (16)

10 15 20 25 30 12 PATENTKRAV

1. Förfarande för skyddande av luftkyld, företrädesvis med uteluft, elektronikutrustning som innefattar ett elektronik- bärande organ (1) pà vilket är anordnat en elektronikkrets (7), bestàr av elektriska komponenter (8) och ett till elektronikkretsen hörande kontaktdon vilken elektronikkrets (8) och/eller elektronikkretsen (8) delkretsar, k ä n n e t e c k n a t av, att anordnas i ett första hölje (2), mot och över vars yta en kylluftsström (30) leds, samt att ett andra hölje (6,18) anordnas i anslutning till det första höljet (2), sà att ett fran kylluftsströmmen (30) avskilt utrymme (13, 16) för kontaktdonet (7) bildas.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att det första höljet (2) bringas i god termisk kontakt med elektronikkretsen (8) (4)I ledningssträcka. genom anliggning med ett mellanlägg vilket har god värmeledningsförmága och kort k ä n n e t e c k n a t av, att (6), vilket utformas för att leda kylluftsströmmen (30) i kontakt

3. Förfarande enligt krav 2, det första höljet (2) anordnas i det andra höljet med det första höljet (2) för effektiv kylning. k ä n n e t e c k n a t av, att det andra

4. Förfarande enligt krav 3, det första höljet (2) anordnas höljet (6). separerbart i k ä n n e t e c k n a t av, att (2), anordnas pá det

5. Förfarande enligt krav 4, kragar anordnas varvid en (ll) utanpà det första höljet främre krage samt en bakre krage (9) första höljets fram- respektive bakkant sá att de tätar mot motsvarande flänsar, vilka anordnas inuti det andra höljet (6), (12) (11) sà att ett skyddat utrymme varvid en första fläns tätar mot den främre kragen (13) för kontaktdonet (7) (15) bildas samt en andra fläns (10) och ett motsvarande anslutningsdon inuti det andra höljet (6), tätar mot den 10 15 20 25 30 UÛ __; ND CU RD »Å 13 sà att att leda kylluftsströmmen (30) bildas. bakre kragen (9) ett utrymme (5) för

6. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av, att det andra höljet (6) omsluter ett anslutningsdon (15) till kontaktdonet (7), att ett poröst och elastiskt fyllnadsmaterial (16) anordnas inuti det andra höljet (6)samt att ett urtag för införande av kontaktdonet (7) och fixering av det elektronikbärande organet (1) anordnas i fyllnadsmaterialet.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av, att (10) pá det andra höljet (6) mot en krage (9) pà det första höljet (2) (5) för att leda kylluftsströmmen (30) bildas. en fläns anordnas för att täta så att ett utrymme

8. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av, att (2), övertäcker det pà det (7), vilket omsluter ett till kontaktdonet (7) när' det första höljet vilket även helt eller delvis elektronikbärande organet (1) anordnade kontaktdonet sammanförs med det andra höljet (18), motsvarande anslutningsdon (15), sà att en överlappande fog (19) bildas, bildas ett mot kylluftströmmen (30) skyddande gemensamt diffusionstätt hölje (2,l8) för elektronikkretsen (8), kontaktdonet (7) samt anslutningsdonet (15).

9. Anordning för skyddande av luftkyld, företrädesvis med uteluft, elektronikutrustning som innefattar ett elektronik- bärande organ (1) pà vilket är anordnat en elektronikkrets (7), består av elektriska komponenter (8) och ett till elektronikkretsen hörande kontaktdon vilken elektronikkrets (8) k ä n n e t e c k n a d av, att (2), mot och över vars yta en och/eller delkretsar, anordningen innefattar dels ett första hölje vilket (3), dels ett andra hölje (6) (2), omsluter elektronikkretsen (30) leds, anordnat i anslutning till det första höljet vilket är sa att kylluftsström 10 15 20 25 30 (F ...\ ßO (3 KD u-Ä 14 kontaktdonet (7) skyddas mot kylluftsströmmen (30) i fràn kylluftsströmmen (30) avskilt utrymme (13, 16). ett

10. Anordning enligt krav 9, höljet (2) elektronikkretsen (8) (4), ledningssträcka. k ä n n e t e c k n a d av, att det första har god termisk kontakt med genom anliggning med ett mellanlägg vilket har och kort god värmeledningsförmága

11. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av, att det första höljet (2) är omslutet av det andra höljet (6), vilket är utformat för att leda kylluftsströmmen (30) i kontakt med det första höljet (2) för effektiv kylning.

12. Anordning enligt krav 11, att det första höljet (2) (6). k ä n n e t e c k n a d av, är separerbart anordnat i det andra höljet

13. Anordning enligt krav' 12, k ä n n e t e c k n a d av, att kragar är infästade utanpà det första höljet (2), varvid en främre krage (11) samt en bakre krage (9) är anordnade pà det första höljets fram- respektive bakkant, sà att de tätar mot motsvarande flänsar, vilka är anordnade inuti det andra höljet (6), varvid en första fläns (12) är anordnad att täta (11) (13) (7) och ett motsvarande anslutningsdon (15) (10) sa att ett mot den främre kragen sa att ett skyddat utrymme för kontaktdonet bildats inuti det andra höljet (6), samt en andra fläns är anordnad att täta mot den bakre kragen (9) utrymme (5) för att leda kylluftsströmmen (30) är bildat.

14. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av, (15) elastiskt att det andra höljet (6) till fyllnadsmaterial (16) omsluter~ ett anslutningsdon kontaktdonet (7), att ett poröst och är anordnat inuti det andra höljet (6) samt att ett urtag för införande av' kontaktdonet (7) och fixering av det elektronikbärande organet (1) är anordnat i fyllnadsmaterialet (16). 10 15 51.2 021 15

15. Anordning enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av, att en fläns (10) pà det andra höljet (6) är anordnad för att täta mot en krage (9) pà det första höljet (2) sà att ett utrymme (5) för att leda kylluftsströmmen (30) är bildat.

16. Anordning enligt krav 10, (2), delvis övertäcker det pà det elektronikbärande organet (1) (7), vilket omsluter ett k ä n n e t e c k n a d av, att när det första höljet vilket även helt eller är sammanfört med det andra till kontaktdonet (7) anordnade kontaktdonet höljet (18), motsvarande anslutningsdon (15), varvid en överlappande fog (19) är bildad, utgör bada (30) skyddande för elektronikkretsen höljena (2) ett mot kylluftströmmen diffusionstätt hölje (2,18) samt anslutningsdonet (15). gemensamt (8), kontaktdonet (7)