SE515608C2 - En fläktenhet och ett värmeväxlingselement för kylning av elektriska komponenter - Google Patents

Description

25 30 35 . . . . . .1 . .U - 0 U' “_ , . n v v. 1 - .f .| v: I , . | ' -- -- ** ”ULI . --- . n. I » u . . J- n f . n I ß* * H ,, .i V» . . . . «- 2 alstrade luftflöden möts vid den tredje kanalöppningen för att åter lämna kanalen via denna.

Tack vare att de av fläktarna alstrade luftflödena leds genom en kanal utifrån kanalens båda ändar för att mötas vid och ledas ut genom en mellanliggande öppning, utnyttjas luftflödena effektivare än vid den kända lösningen, vid vilken ett visst läckage och en av detta orsakad kyleffektsnedsättning är svår att undvika. Dess- utom utnyttjas vid fläktenheten enligt uppfinningen även vid frånfall eller bortkoppling av en av fläktarna alltid den återstående fläkten på ett effektivare sätt än tidigare tack vare att det av denna fläkt alstrade luft- flödet då till stor del strömmar förbi den tredje kanal- öppningen för att lämna kanalen först efter passage av hela värmeväxlingselementet via kanalöppningen med den havererade eller frånslagna fläkten.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är kanalöppningarna är utformade i kanalväggen mittemot värmeväxlingselementet. Fördelen med denna lösning är att fläktarna då blåser rakt mot värmeväxlingselementet och att montering av fläktenheten i exempelvis ett apparat- skåp underlättas därigenom att de tre sammanhörande kanalöppningarna då kan mynna i tre motsvarande, i en och samma skåpvägg utformade ventilationsöppningar.

Vid en variant av uppfinningen är en första termo- stat är anordnad att koppla in den första fläkten, när en första temperaturnivå överstigs, och är en andra termo- stat är anordnad att koppla in även den andra fläkten, när en andra temperaturnivå, som är högre än den första temperaturnivån, överstigs. På så sätt blir det möjligt att på ett synnerligen enkelt sätt både spara energi när stor kyleffekt inte behövs och åstadkomma fortsatt drift med måttligt reducerad kyleffekt utan någon direkt över- vakning av själva fläktfunktionen. Dessutom kan på så sätt en automatisk, markant sänkning av fläktbullret åstadkommas nattetid, när kylbehovet normalt är mindre, vilket är till stor fördel inom bebyggda områden. Det har 10 l5 20 25 30 35 515 eos 3 för övrigt vid försök visat sig vara lämpligt att anordna termostaterna så att de avkänner temperaturnivåerna vid eftersom denna direkt berörs av de medelst fläktarna alstrade luftflödena.

Speciellt vid kylning av elektriska komponenter som den tredje kanalöppningen, är monterbara direkt mot en kyld vägg, är värmeväxlings- elementet lämpligen utformat som ett med kylflänsar för- sett kylelement. På detta kylelement är då på den från kylflänsarna vända sidan nämnda komponenter monterade, varvid kylelementets kylflänsar för bättre ledning av luftflödena inuti kanalen väsentligen sträcker sig så i kanalens längdriktning, att denna av kylflänsarna uppdelas i ett flertal parallella passager.

Vid en annan variant av uppfinningen är en första och en andra rörformig kanal med vardera en första, andra och tredje kanalöppning så anordnade parallellt med varandra, att värmeväxlingselementet bildar ett för båda kanaler gemensamt och kanalerna separerande väggelement, mot vilket per kanal vardera en första och vardera en andra fläkt är anordnade att blåsa luft. Denna variant är trots sin enkelhet tack vare de sammanlagt fyra fläktarna mycket effektiv och ytterst driftssäker, vilket avslöjas av mätningar som sökanden har utfört. Dessa mätningar har, under antagande att fläktenheten vid drift av samt- liga fyra fläktar ger en effekt på 100%, vid drift av tre fläktar påvisat en kvarvarande effekt på upp till 85%, vid drift av vardera en fläkt per kanal påvisat en kvar- varande effekt på upp till 72% när fläktarna arbetade diagonalt och på upp till 65% när fläktarna arbetade parallellt. Förklaringen till det goda utbytet speciellt vid drift av tre fläktar och av två diagonalt arbetande fläktar är det faktum, att luftflödena i de båda kanalerna vid sådan drift åtminstone delvis är riktade motströms varandra.

Särskilt användbar är den senare varianten för kylning av elektrisk utrustning inuti apparatskåp, som exempelvis kan vara avsedda för basstationer i mobil- 10 15 20 25 30 35 n. .u o v I' " 4 u. ua I' 'i I , n u 1- “fi "'.' .-., ~ u, u. n 1 ..| _ . l . 1 ø I ' __ ' . , . . - »f - 4 telefonnät, varvid enligt uppfinningen den andra kanalen (dvs i vilken nämnda värme- kommunicerar med en hermetiskt tillsluten kammare apparatskåpets innerutrymme), alstrande utrustning föreligger.

På ett sätt liknande det ovan beskrivna är vid den senare varianten en första termostat lämpligen anordnad att koppla in de första fläktarna, när en första tem- peraturnivà överstigs inuti kammaren, och en andra termo- stat anordnad att koppla in även de andra fläktarna, när en andra temperaturnivå, som är högre än den första tem- peraturnivån, överstigs inuti kammaren. Därvid är lämp- ligen termostaterna anordnade att avkänna temperatur- nivåerna inuti kammaren vid den andra kanalens tredje kanalöppning. Det blir på så sätt möjligt att med enkla medel tillförlitligt styra fläkteffekten och därmed kyleffekten vare sig varierande temperaturer inuti kam- maren beror på varierande omgivningstemperaturer eller frånfall av en fläkt.

Vid den senare varianten har det visat sig lämpligt att utforma värmeväxlingselementet som ett väsentligen meanderformigt veckat plåtelement, vars åsar och mellan- liggande dalar inuti kanalerna sträcker sig så i kanaler- nas längdriktning, att dessa vardera uppdelas i ett Detta gör att luftflödena inuti kanalerna på ömse sidor om plàtelementet erbjuds flertal parallella passager. för effektiv värmeväxling nödvändiga stora ytor och att de dessutom tack vare plåtelementets veckning inuti kanalerna riktas på ett gynnsamt sätt.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvisning till bifogade schematiska ritningar, på vilka: Fig 1 är en perspektivvy av en första fläktenhet enligt uppfinningen; Fig 2 är en sidovy av fläktenheten i fig 1; Fig 3 är en planvy av fläktenheten i fig 1; Fig 4 är en sidovy av en andra fläktenhet enligt uppfinningen, av vilken enhet endast ena änden visas jämte några normalt dolda detaljer; och 10 15 20 25 30 35 _ t. .. - - . i - ~ . -- -- ,_,1._, w oy~ ^ , | a I 4 _ .= .- ,i u- I '_ , . v I '* 2 » , .. f. n _, , . 1 1 'f ; , , rn.. fl 2 , , , . v -» '-= , - u: _ , | , a II ' _ , f. w M' 'f p z I I O 3* '5 5 Fig 5 är en tvärsektionsvy an enheten i fig 4 sedd längs linjen V-V i denna figur.

Fläktenheten 1 i fig 1-3 är avsedd att kyla elek- trisk utrustning i ett ej visat apparatskåp. Fläktenheten l är väsentligen làdformig och innefattar två nedan när- mare beskrivna rörformiga kanaler. Den första av dessa kanaler har tre i den lådformiga fläktenhetens 1 ena flatsida 2 utformade öppningar 4-6, medan den med den första kanalen parallella andra kanalen har tre i fläkt- enhetens l motstående flatsida 3 utformade öppningar 7-9.

Dessa öppningar 4-9 är för att underlätta beskrivningen och förståelsen av uppfinningen häri betecknade som första öppningar 4, 7 vid den tillhörande kanalens ena ände, andra öppningar 5, 8 vid den tillhörande kanalens motstående ände och tredje öppning 6, 9, företrädesvis mitt emellan respektive första och andra öppning 4 och 5 resp 7 och 8.

I nämnda första och andra öppningar 4,5,7,8 är var- dera en axialfläkt monterad. Av dessa syns i fig l och 3 endast fläktarna 10 och ll i de båda öppningarna 4, 5, men det inses att motsvarande arrangemang är användbart även för de båda andra öppningarna 7 och 8. Samtliga fläktar är anordnade att alstra in i den tillhörande kanalen riktade luftflöden, vilka illustreras av pilarna 4', 5', 7', 8' i fig 2. Inuti kanalerna avböjs luft- flödena av kanalväggarna i riktning mot varandra och möts vid respektive tredje öppning 6, 9 för att vid denna åter lämna kanalen, vilket i fig 2 illustreras av pilarna 6', 9'. och 9' hörande vågformiga symbol att det luftflöde de represen- Pilarna 6' illustrerar även med sin till- terar har annan temperatur än luftflödena på väg in i fläktenheten 1. För den i fig 1-3 visade enheten l, vars flatsida 2 är avsedd att vara vänd mot nämnda apparatskåp och vars öppningar 4-6 därför kommunicerar med skåpets gäller således att de in i öppningarna 4 och 5 riktade luftflödena 4' och 5' insida, har högre temperatur än det 10 15 20 25 30 35 n. .H u n f. n | nu , ,, .. .. o. n | n - n. v. »» v. n u n. u. n o n. 1 n . n _' 1 . » . a 1 P - - . . -. 6 bort från öppningen 6 riktade luftflödet 6', medan det för öppningarna 7-9 i enhetens 1 motstående flatsida 3, vilka öppningar kommunicerar med skåpets utsida, gäller att de in i öppningarna 7 och 8 riktade luftflödena 7' och 8' har lägre temperatur än det bort från öppningen 9 riktade luftflödet 9'. Orsaken till detta är att mellan enhetens 1 båda kanaler värmeväxling åstadkommes medelst ett för båda kanaler gemensamt värmeväxlingselement 13.

Detta beskrivs närmare i det följande med hjälp av en andra utföringsform av fläktenheten och under hänvisning till fig 4 och 5, formen svarade hänvisningsbeteckningar används för mot- i vilka mot den föregående utförings- svarande delar.

Av fig 4 och 5 framgår tydligt att en fläkt 10 är monterad i öppningen 4 och dessutom att en fläkt 12 är monterad i den motstående öppningen 7. Mellan dessa 15 ut- som i enhetens 1 längdriktning sträcker sig ända fläktar 10 och 12 är två separata kanaler 14, formade, bort till fläktparet vid enhetens 1 motstående ände. De två kanalerna 14, 15 skiljs åt av nämnda värmeväxlings- element 13, som i de båda visade utföringsformerna består av en tunn, meanderformigt bockad aluminiumplåt. Denna bildar ett flertal i enhetens 1 längdriktning sig sträckande åsar med mellanliggande dalar och delar upp de två kanalerna 14, 15 i ett flertal parallella passager, som tillsammans har en mycket stor och för värmeväxling gynnsam yta.

I fig 4 visas också hur den elektriska kopplingen av fläktenheten 1 enligt uppfinningen kan vara utformad.

Till vänster i denna figur visas en kopplingsdosa 16, från vilken ledningar 17-20 utgår för anslutning till de fyra fläktarna 10-12. Dessutom utgår från kopplingsdosan 16 två ledningar 21, 22, reglerbara termostater som förbinder två individuellt (ej visade) inuti kopplingsdosan med tillhörande temperaturgivare, som är placerade i fläktenhetens 1 tredje öppning 6, vilken mynnar inuti nämnda apparatskåp. De olika driftsförhållanden som är 10 15 . . . . .u s1sgsns 7 möjliga med ett sådant termostat- och fläktarrangemang beskrevs utförligt ovan och behöver här inte upprepas.

Fackmannen inser att fläktenheten enligt uppfin- ningen kan utformas på många olika sätt inom ramen för patentkraven och speciellt att det inom denna ram mycket väl är möjligt att, utöver nämnda första och andra kanal- öppning med den mellanliggande tredje kanalöppningen, utforma ytterligare fläktförsedda öppningar med mellan- liggande utloppsöppningar för att på så sätt antingen erhålla högre kyleffekt eller ännu större driftssäkerhet.

Fackmannen inser dessutom att det är möjligt att det inom ramen för patentkraven inrätta fler än två termo- stater för styrning av exempelvis fyra fläktar i flera kyleffektssteg.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 « . - . m 515 508, , nu o 8 PATENTKRAV

1. l. Fläktenhet för kylning av värmealstrande utrust- såsom elektriska komponenter, vilken enhet inne- (13), är anordnat att leda bort värme från nämnda utrustning, (10, ll), att blåsa luft mot värmeväxlingselementet ning, fattar dels ett luftkylt värmeväxlingselement som dels åtminstone två fläktar som är anordnade (13) k ä n n e t e c k n a d (13) utgör ett väggelement (14), (4), vilken är utformad i kanalväggen vid för ökning av dess värmeavledningseffekt, av att värmeväxlingselementet av åtminstone en rörformig kanal som har en första kanalöppning (14) är anordnad att blåsa luft mot värmeväxlings- (13), (5), utformad i kanalväggen vid kanalens (14) (ll) är anordnad att blåsa luft mot värmeväxlingselementet(13), (6), och den andra kanalöppningen (4, 5), (10, ll) vid den tredje kanalöppningen (6) kanalen (14)

2. Fläktenhet enligt krav l, k ä n n e t e c k - (4-6) (2) mittemot värmeväxlingselementet

3. Fläktenhet enligt krav 1 eller 2, t e c k n a d kanalens (10) elementet ena ände och genom vilken en första fläkt en andra kanalöppning vilken är motstående ände och genom vilken en andra fläkt och en tredje kanalöppning vilken är utformad mellan den första så att av den första och den andra fläkten alstrade luftflöden möts för att åter lämna via denna. n a d är utformade i (13). k ä n n e - av att kanalöppningarna kanalväggen av att en första termostat är anordnad att koppla in den första fläkten (lO), när en första tempera- och att en andra termostat är anordnad (ll), som är högre än den första temperatur- turnivå överstigs, att koppla in även den andra fläkten när en andra temperaturnivå, nivån,

4. Fläktenhet enligt krav 3, överstigs. k ä n n e t e c k - n a d av att termostaterna är anordnade att avkänna temperaturnivåerna vid den tredje kanalöppningen (6). 10 15 20 25 30 35 . . = . 1» 51s(e03 9 k ä n - (13) är vilka kylflänsar (14)

5. Fläktenhet enligt något av kraven 1-4, n e t e c k n a d av att värmeväxlingselementet ett med kylflänsar försett kylelement, inuti kanalen väsentligen sträcker sig så i kanalens längdriktning, att denna uppdelas i ett flertal parallella passager.

6. Fläktenhet enligt krav 1 eller 2, t e c k n a d (14, 15) (4-9) att värmeväxlingselementet k ä n n e - av att en första och en andra rörformig kanal med vardera en första, andra och tredje kanalöppning är så anordnade parallellt med varan- (l3) bildar ett för båda kanaler gemensamt och kanalerna separerande väggelement, dra, mot vilket per kanal vardera en första och vardera en andra fläkt (lO.l2) är anordnade att blåsa luft.

7. Fläktenhet enligt krav 6, k ä n n e t e c k - (15) i vilken nämnda värme- n a d av att den andra kanalen kommunicerar med en hermetiskt tillsluten kammare, alstrande utrustning föreligger.

8. Fläktenhet enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d av att en första termostat är anordnad att koppla (10, 12), turnivå överstigs inuti kammaren, in de första fläktarna när en första tempera- och att en andra termo- stat är anordnad att koppla in även de andra fläktarna (ll), första temperaturnivàn, när en andra temperaturnivå, som är högre än den överstigs inuti kammaren.

9. Fläktenhet enligt krav 7, av att termostaterna är anordnade att avkänna tem- k ä n n e t e c k - n a d peraturnivåerna inuti kammaren vid den andra kanalens (15) tredje kanalöppning (9).

10. Fläktenhet enligt något av kraven 6-9, k ä n - (13) är ett väsentligen meanderformigt veckat plåtelement, n e t e c k n a d av att värmeväxlingselementet vars (14, 15) sträcker sig så i kanalernas längdriktning, att dessa àsar och mellanliggande dalar inuti kanalerna vardera uppdelas i ett flertal parallella passager.