DE102005017770A1

DE102005017770A1 - Schrank für die Unterbringung von elektrischen Komponenten

Info

Publication number: DE102005017770A1
Application number: DE200510017770
Authority: DE
Inventors: Eugen Assel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2006-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schrank (1) mit einem Schrankinnenraum (2) für die Unterbringung von elektrischen Komponenten (8), insbesondere von elektrischen Bauelementen auf Befestigungsschienen sowie von Baugruppen und Bausteinen auf dafür vorgesehenen Trägern in Form von Leiterplatten, mit einer Tür (3) zum Verschließen des Schrankes (1), mit Schrankwänden (5), über deren Außenflächen die im Schrankinnenraum (2) entstehende Wärme an die Umgebung abgegeben wird, mit parallel zu den Innenseiten der Schrankwände (5) angeordneten Montageplatten (6), an denen zum Schrankinnenraum (2) hin die elektrischen Komponenten (8) angeordnet sind, mit Umwälzmitteln (9) für die im Schrankinnenraum (2) vorhandene Luft, welche die elektrischen Komponenten (8) zur Kühlung umströmt. Um die Erwärmung von geschlossenen Schränken mit elektrischen Komponenten zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass zu den Schrankwänden (5) hin an der Rückseite der Montageplatten (6) jeweils ein oben und unten offener Luftschacht ausgebildet ist und die umgewälzte Luft jeweils durch den Luftschacht strömt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrank gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Schrankinnenraum für die Unterbringung von elektrischen Komponenten, insbesondere von elektrischen Bauelementen auf Befestigungsschienen sowie von Baugruppen und Bausteinen auf dafür vorgesehenen Trägern in Form von Leiterplatten.

Schaltschränke oder Elektrogeräteschränke sind als Schränke für die Unterbringung von elektrischen Komponenten in Schienenfahrzeugen, in den Fahrgasträumen als auch im Führerraum als so genannte Fahrerrückwandschränke bekannt. Zu den Komponenten gehören elektrische Bauelemente z.B. auf Befestigungsschienen, aber auch Baugruppen und Bausteine auf dafür vorgesehen Trägern, beispielsweise Leiterplatten. Durch den zunehmenden Einsatz von Elektronikbausteinen (z. B. Ersatz von Schützen durch auf Leiterplatten angeordneten Relais') und hoch integrierten Bauelementen (z. B. CCTV-/PIS-Geräten), welche relativ Temperatur empfindlich reagieren, sind immer niedrigere Betriebstemperaturen sicher zu stellen. Die Schaltschränke sind bei Personenzügen als geschlossene Schränke ausgebildet, da sie als kostengünstige Lösung im Hinblick auf die hohen Brandschutzanforderungen in Personenzügen gelten. Die Entwärmung oder Kühlung erfolgt über die Eigenkonvektion an der Schrankaußenwand. Es ist aber auch bekannt, Wärmetauscher und Kühlgeräte zu verwenden. Ein Zentrallüfter und/oder mehrere kleinere Lüfter als Umwälzlüfter sorgt bzw. sorgen bei diesen Schränken meist dafür, dass es zu keinen „Wärmenestern" kommt. Parallel zu den Innenseiten der Schrankwände sind die Montageplatten angeordnet, welche die ins Schrankinnere ragenden elektrischen Komponenten tra gen. Die elektrischen Komponenten können auch an der Türinnenseite befestigt sein.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Entwärmung von geschlossenen Schränken für mit elektrischen Komponenten zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Lösung der Aufgabe sieht vor, dass an der Rückseite der Montageplatten zu den Schrankwänden hin jeweils ein oben und unten offener Luftschacht ausgebildet ist und die umgewälzte Luft jeweils durch den Luftschacht strömt.

Die Schrankkonstruktion vereinfacht sich, wenn die Rückseite der Montageplatten und die unmittelbar gegenüberliegende Schrankwand jeweils den Luftschacht bilden.

Eine verbesserte Entwärmung erreicht man, wenn jeder Luftschacht beidseitig geschlossen ist, indem jede Montageplatte seitlich mit der zugehörigen Schrankwand unter Belassung eines Zwischenraums verbunden ist.

Eine einfach zu montierende Schrankkonstruktion ergibt sich, wenn jede mit der zugehörigen Schrankwand verbundene Montageplatte ein Wandelement bildet und die beiden Seitenwandelemente an einer Längsseite mit einer der beiden Längsseiten des Rückwandelements verbunden sind, insbesondere mittels entsprechend ausgebildeter Holme.

Um den Schrankinnenraum besser auszunutzen und gleichzeitig die Entwärmung zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass im Schrankinnenraum vor der Tür zum Verschließen des Schrankes ebenfalls eine Montageplatte angeordnet ist und beide zusammen ebenfalls einen oben und unten offenen Luftschacht bilden.

Die Entwärmung verbessert sich, wenn die Tür auf ihrer Innenseite mäander- und/oder winkelförmige Blechelemente aufweist.

Der Schrank ist gleichmäßig verschließbar, wenn die Tür z.B. mit einem Stangenschloss verschlossen wird.

Ein gleichmäßiger Luftdurchsatz durch den Luftschacht wird erreicht, wenn dieser einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

Im einfachsten Fall ist zur Luftumwälzung im Decken- und/oder Bodenbereich ein Lüfter vorgesehen.

Für eine bessere Luftführung sind zusätzlich Leitbleche und/oder Verwirbelungselemente vorgesehen.

Eine alternative Lösung sieht vor, dass die Montageplatten doppelwandig unter Belassung eines Zwischenraums ausgebildet sind, wobei die beiden Wände jeder Montageplatte den Luftschacht bilden und eine Wand der Montageplatte an der Innenseite der Schrankwand anliegend befestigt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Darstellung eines geöffneten Schranks,
2 den Schrank gemäß 1 von schräg oben gesehen,
3 den oberen Teil des Schrankes gemäß 1 in einer Vorderansicht,
4 einen Querschnitt des Schranks gemäß 1,
5 ein Querschnitt der Tür des Schranks und
6 die Innenseite der Tür gemäß 5.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Schrank 1 mit einem Schrankinnenraum 2, der mittels einer Tür 3 verschließbar ist (Pfeil 4). Parallel zu den Innenseiten der Schrankwände 5 sind Montageplatten 6 angeordnet. Die Montageplatten 6 in 1 sind doppelwandig mit einer innen liegenden und einer außen liegenden Wand 6a, 6b. Die beiden Wände 6a, 6b weisen einen konstanten Abstand voneinander auf und sind auf beiden Längsseiten miteinander verbunden. Beide Wände 6a, 6b bilden zusammen einen Luftschacht. Die außen liegende Wand 6b ist jeweils an der Innenseite der Schrankwand 5 befestigt. Oben sind die Montageplatten 6 offen und unten sind an den Montageplatten Luftschlitze 7 zum Schrankinnenraum 2 hin vorgesehen. Anstelle der Luftschlitze 7 können die Montageplatten 6 unten auch offen ausgeführt sein.
Die Innenwände 6a der Montageplatten 6 sind die eigentliche Montageplatten, da sie als Träger von elektrischen Komponenten 8 dienen, die zum Schrankinnenraum 2 hin angeordnet sind. Bei den Komponenten 8 kann es sich um beliebige elektrische Bauelemente handeln, welche z.B. auf Schienen befestigt sind, aber auch um Baugruppen und Bausteine auf elektrischen Leiterplatten.
Der geschlossene Schrank 1 gibt die im Schrankinnenraum entstehende Wärme – vorwiegend die Verlustwärme der elektrischen Komponenten 8 – nur über die Außenwände 5 an die Umgebung ab.
Zur Umwälzung der Luft ist in 1 im Deckenbereich ein Lüfter 9 angeordnet. Der Lüfter 9 zieht die Luft im Schrankinnenraum nach oben in den Deckenbereich (Pfeil 10), wobei die Luft die elektrischen Komponenten 8 umströmt und kühlt. Der Lüfter 9 drückt die Luft dann in die oberen Öffnungen der von den Montageplatten 6 gebildeten Luftschächte (Pfeil 11) nach unten. Die durch den Luftschacht strömende Luft gibt ihre Wärme an die Montageplatten 6 ab, welche über die Außenwände 5 wärmetechnisch mit der Umgebung verbunden sind. Die Luft verlässt den Luftschacht (die Montageplatten 6) in 1 durch die Luftschlitze 7, von wo sie sich wieder nach oben bewegt (Pfeile 12).
Wie 1 ebenfalls zeigt, ist auch an der Tür 3 innenseitig eine Montageplatte 6 angeordnet, so dass bei geschlossener Tür 3 auch diese Montageplatte 6 einen Luftschacht zur verbesserten Entwärmung analog zu den drei anderen Montageplatten 6 bildet.
2 zeigt den Deckenbereich des Schranks 1, der zur besseren Luftführung mit entsprechenden Leitblechen 13 versehen ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Deckenbereichs gemäß 2 in einem Querschnitt.
4 zeigt einen Querschnitt eines Schranks gemäß 1, wobei für den Schrank 1 eine spezielle Konstruktion gewählt ist. So zeigt 1, dass die Schrankwände 5 als Wandelemente 14 ausgebildet sind, welche an den Längsseiten mittels Holmen 15 miteinander verbunden sind. In 4 ist jeweils ein Wandelement 14 (Seitenwandelement) mit dem die Rückwand bildenden Wandelemente 14 über einen Holm 15 verbunden. Die Verbindung der Wandelemente 14 mit den Holmen 15 erfolgt in 4 z.B. mittels Schrauben 16.
Anders als in 1, wo die innen liegenden Wände 6a die eigentlichen Montageplatten sind und die außen liegenden Wände 6b vor allem zur Bildung der Luftschächte dienen, sind in 4 die Wandelemente 14 so aufgebaut, dass jede Montageplatte 6 jeweils nur noch aus der Innenwand 6a, d.h. der eigentliche Montageplatte, besteht und seitlich fest mit der Schrankwand 5 verbunden ist und so mit der Schrankwand 5 den Luftschacht bildet. Die aus Blechen hergestellten Wände 6a sind dazu seitlich entsprechend gebogen.
4 zeigt weiter, dass auch an der Tür 3 eine Innenwand 6a (als Montageplatte 6) vorgesehen ist, die auf der einen – in 4 linken – Seite mittels eines Scharniers 17 verschwenkbar am Holm 15 und auf der anderen Seite mittels Schrauben 18 mit dem zugehörigen Holm 15 fest verbunden ist. Die verschwenkbare Innenwand 6a fungiert hier als sekundäre Tür, die nach Öffnen der Tür 3 von außen zugängliche Schaltelemente und dergleichen trägt, insbesondere von auf der Schrankinnenseite angeordneten Komponenten 8. Die Tür 3 bildet zusammen mit der Innenwand 6a einen Luftschacht entsprechend dem der Seitenwände und der Rückwand 5, 5. Die Kreise 20 mit dem Kreuz in 4 zeigen jeweils an, dass sich die Luft im Betrieb durch die Luftschächte von oben nach unten bewegt.
Das Scharnier 19 der Tür 3 ist in 4 ebenfalls gezeigt. Verschließbar ist die Tür 3 z.B. mittels eines nicht gezeigten Stangenschlosses.
Selbstverständlich kann die Montageplatte (6a) auch an der Türinnenseite befestigt sein, so dass beide zusammen ein Tür-Wandelement (14) mit einem oben und unten offenen Luftschacht bilden, also ein nach Art einer Tür schließbares Wandelement (14).
5 zeigt die Tür gemäß 4 mit zusätzlich vorgesehenen Leitblechen 21. Diese sind, wie 6 zeigt, versetzt zueinander angeordnet, so dass sich die von oben nach unten strömende Luft in diesem Bereich Verwirbelungen 22 erfährt. Die Leitbleche 21 wirken auf diese Weise gleichzeitig als Verwirbelungselemente.

Claims

Schrank (1) mit einem Schrankinnenraum (2) für die Unterbringung von elektrischen Komponenten (8), insbesondere von elektrischen Bauelementen auf Befestigungsschienen sowie von Baugruppen und Bausteinen auf dafür vorgesehenen Trägern in Form von Leiterplatten, mit einer Tür (3) zum Verschließen des Schrankes (1), mit Schrankwänden (5), über deren Außenflächen die im Schrankinnenraum (2) entstehende Wärme an die Umgebung abgegeben wird, mit parallel zu den Innenseiten der Schrankwände (5) angeordneten Montageplatten (6), an denen zum Schrankinnenraum (2) hin die elektrischen Komponenten (8) angeordnet sind, mit Umwälzmitteln (9) für die im Schrankinnenraum (2) vorhandene Luft, welche die elektrischen Komponenten (8) zur Kühlung umströmt, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Schrankwänden (5) hin an der Rückseite der Montageplatten (6) jeweils ein oben und unten offener Luftschacht ausgebildet ist und die umgewälzte Luft jeweils durch den Luftschacht strömt.
Schrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Montageplatten (6) und die unmittelbar gegenüberliegende Schrankwand (5) jeweils den Luftschacht bildet.
Schrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Luftschacht beidseitig geschlossen ist, indem jede Montageplatte (6) seitlich mit der zugehörigen Schrankwand (5) unter Belassung eines Zwischenraums verbunden ist.
Schrank nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede mit der zugehörigen Schrankwand (5) verbundene Montageplatte (6a??) ein Wandelement (14) bildet und die beiden Seitenwandelemente (5) an einer Längsseite mit einer der beiden Längsseiten des Rückwandelements (5) verbunden sind, insbesondere mittels entsprechend ausgebildeter Holme (15).
Schrank nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schrankinnenraum (2) vor der Tür (3) zum Verschließen des Schrankes (1) ebenfalls eine Montageplatte (6) angeordnet ist und beide zusammen ebenfalls einen oben und unten offenen Luftschacht bilden.
Schrank nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Türinnenseite eine Montageplatte (6a) befestigt ist und beide zusammen ein Tür-Wandelement (14) mit einem oben und unten offenen Luftschacht bilden.
Schrank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (3) auf ihrer Innenseite mäander- und/oder winkelförmige Blechelemente (21) aufweist.
Schrank nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (3) mit einem Stangenschloss verschließbar ist.
Schrank nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftschacht einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Schrank nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Luftumwälzung im Decken- oder Bodenbereich ein Lüfter (9) vorgesehen ist.
Schrank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Luftführung zusätzlich Leitbleche (13) und/oder Verwirbelungselemente vorgesehen sind.
Schrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatten (6) doppelwandig unter Belassung eines Zwischenraums ausgebildet sind, wobei die beiden Wände (6a, 6b) jeder Montageplatte (6) den Luftschacht bilden und eine Wand (6b) der Montageplatte (6) an der Innenseite der Schrankwand (5) anliegend befestigt ist.