DE102012023979A1

DE102012023979A1 - Explosionsgeschütztes Gehäuse

Info

Publication number: DE102012023979A1
Application number: DE102012023979.3A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schwarz
Original assignee: Cooper Crouse Hinds GmbH
Current assignee: Cooper Crouse Hinds GmbH
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-12
Also published as: CN105122960A; BR112015013026A2; US10148149B2; SA515360527B1; RU2015123792A; EP2929766A1; JP2016506226A; RU2619269C2; WO2014086475A1; KR20150102977A; CA2893925A1; US20150326091A1; CN105122960B

Abstract

Ein explosionsgeschütztes Gehäuse, wie Schaltschrank, Klemmenkasten, Verteileranlagegehäuse oder dergleichen, weist Seitenwände, eine die Seitenwände verbindende Rück- oder Bodenwand und ein eine Gehäuseöffnung verschließendes Deckel- oder Türwandteil auf. Im Gehäuseinnenraum sind elektronische und/oder elektrische Bauteile angeordnet, wobei das Gehäuse eine Kühleinrichtung aufweist. Um in einfacher Weise und ohne größere Kosten und Raumbedarf eine Kühlung einer Vielzahl von elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen im Gehäuseinnenraum zu ermöglichen, ist in wenigstens einer Wand beziehungsweise einem Wandteil zumindest eine relativ zum Gehäuseinnenraum geschlossene und von einem Kühlfluid durchströmte Kühlleitung als Kühleinrichtung ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein explosionsgeschütztes Gehäuse, wie einen Schaltschrank, einen Klemmenkasten, ein Verteileranlagengehäuse oder dergleichen. Ein solches Gehäuse ist in der Regel aus vier Seitenwänden, einer die Seitenwand verbindenden Rück- oder Bodenwand und einem eine Gehäuseöffnung verschließenden Deckel- oder Türwandteil zusammengesetzt. Das Deckelwandteil kann bspw. fest mit dem übrigen Gehäuse durch Schrauben oder dergleichen verbunden sein. Bei einem Türwandteil ist dieses in der Regel verschwenkbar zum übrigen Gehäuse gelagert und in einer Schließstellung ebenfalls mit dem übrigen Gehäuse so verbunden, sodass dieses insgesamt explosionsgeschützt ausgebildet ist. Im Gehäuseinnenraum sind elektronische und/oder elektrische Bauteile angeordnet, die in der Regel in Betrieb Wärme erzeugen. Zur Abfuhr dieser Wärme, weist das Gehäuse eine Kühleinrichtung auf.
Je nach erzeugter Wärme und Größe des Gehäuses kann es ausreichend sein, wenn diese Kühleinrichtung nur bestimmte Kühlöffnungen aufweist, die bspw. durch schmale Spalte des explosionsgeschützten Gehäuses gebildet sind. Diese schmalen Spalte sind flammendurchschlagssicher, reichen allerdings zur Kühlung nur bei relativ geringer Abwärme und nur wenigen entsprechenden elektronischen oder elektrischen Bauteilen aus.
Werden allerdings Hochleistungsbauteile verwendet, kann eine solche Kühleinrichtung ggf. nicht mehr aufreichend sein, sodass das Gehäuse bspw. über weitere Kühleinrichtungen, wie Kühlrippen oder dergleichen verfügen muss. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass das Gehäuse vergleichsweise groß im Hinblick auf die im Gehäuseinnenraum angeordneten Bauteile zu gestalten, sodass eine ausreichende Kühlung über die entsprechende Größe des Gehäuses möglich ist. Dies bedeutet allerdings erhöhte Kosten und einen erhöhten Platzbedarf, der eigentlich für die Unterbringung der elektrischen und elektronischen Bauteile nicht notwendig ist.
Auch bei Verwendung entsprechender Kühlrippen, die in der Regel auf einer Außenseite des Gehäuses angeordnet sind, ergibt sich ebenfalls ein vergrößerter Raumbedarf.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, den Gehäuseinnenraum aktiv durch entsprechende Zufuhr von einem Kühlfluid zu kühlen. Da diese Kühlung in der Regel von der Außenseite des Gehäuses erfolgt, sind allerdings wiederum entsprechende Einrichtungen und Ausbildungen der Kühleinrichtung erforderlich, die ebenfalls entsprechende Anforderungen an den Explosionsschutz erfüllen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes explosionsgeschütztes Gehäuse der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, das in einfacher Weise und ohne größere Kosten und Raumbedarf eine Kühlung auch einer Vielzahl von elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen im Gehäuseinnenraum möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist in wenigstens einer Wand bzw. einem Wandteil zumindest eine relativ zum Gehäuseinnenraum geschlossene und von einem Kühlfluid durchströmte Kühlleitung ausgebildet. D. h., die Kühlleitung steht nicht mit dem Gehäuseinnenraum in Verbindung, sondern ist als gegenüber dem Gehäuseinnenraum geschlossene Kühlleitung in einer oder mehreren Wänden bzw. Wandteilen des Gehäuses angeordnet.
Dadurch erfolgt eine erheblich bessere Kühlung als über eine enge Spalte, s. die obigen Ausführungen, oder über Kühleinrichtungen die spezielle Anforderungen des Explosionsschutzes erfüllen müssen.
Je nach Erfordernis besteht natürlich die Möglichkeit, dass mehrere Kühlleitungen vorgesehen sind. Bei einer einfachen Anordnung einer solchen Anzahl von Kühlleitungen, können diese parallel zueinander in der entsprechenden Wand bzw. dem entsprechenden Wandteil angeordnet sein.
Um ein entsprechendes Kühlfluid in einfacher Weise durch die Kühlleitungen strömen zu lassen, kann eine solche Kühlleitung an ihren Leitungsenden zum Gehäuseaußenraum geöffnete Leitungsöffnungen aufweisen. Dabei besteht die Möglichkeit, dass einfach Luft aus dem Außenraum durch die Kühlleitung oder Kühlleitungen in der entsprechenden Wand oder dem entsprechenden Wandteil hindurchströmt und so für eine ausreichende Kühlung des Gehäuseinnenraums sorgt.
Neben einer parallelen Anordnung einer Anzahl von Kühlleitungen besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Kühlleitung in der Wand bzw. dem Wandteil linear, spiralförmig, U-förmig, schlangenförmig oder auch in anderer Weise verläuft. Auch bei einem solchen Verlauf einer Kühlleitung ist die Anordnung mehrerer Kühlleitungen möglich. Je nach Dicke der entsprechenden Wand bzw. des Wandteils ist auch eine Anordnung von Kühlleitungen in mehreren Ebenen denkbar.
Bei einem einfacher ausgeführten Ausführungsbeispiel ist es als günstig zu betrachten, wenn die Kühlleitung oder die Kühlleitungen in einer Ebene verlaufen. Diese Ebene ist bspw. parallel zu Seitenflächen der entsprechenden Wand bzw. des entsprechenden Wandteils gerichtet.
Weiterhin lassen sich die Kühlleitungen dadurch vereinfachen, dass diese einen einfachen Querschnitt, wie bspw. einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Um eine verstärkte Kühlung durch die Kühlleitung oder Kühlleitungen zu ermöglichen, können diese mit einer Fluidbewegungseinrichtung verbunden sein. Diese dient zur verstärkten Bewegung des Fluids durch die Kühlleitungen, sodass ein höherer Durchsatz des entsprechenden Fluids zur Kühlung möglich ist.
Ist ein solches Fluid bspw. Luft, kann eine solche Fluidbewegungseinrichtung eine Ventilationseinrichtung sein. Eine solche Ventilationseinrichtung kann jeder Kühlleitung oder auch einer Anzahl von Kühlleitungen gleichzeitig zugeordnet sein.
Ist das Fluid Wasser, kann die Fluidbewegungseinrichtung bspw. eine Wasserpumpe sein, die ebenfalls wieder einer jeden Kühlleitung oder auch einer Anzahl von Kühlleitungen gleichzeitig zugeordnet sein kann. Ein entsprechendes Durchströmen des Fluids durch die Kühlleitungen kann hintereinander durch die Anzahl der Kühlleitungen (seriell), oder auch parallel durch jede der Kühlleitungen gleichzeitig erfolgen. Dies hängt von der Anordnung der entsprechenden Fluidbewegungseinrichtung hinsichtlich der Kühlleitung oder der Kühlleitungen ab.
Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Kühlleitungen in mehr als einer Wand bzw. einem Wandteil angeordnet sind.
Bei explosionsgeschützten Gehäusen ist es aus der Praxis bekannt, dass ein solches Gehäuse aus Gehäusemodulen zusammensetzbar ist. In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn entsprechende Kühlleitungen in jedem Gehäusemodul ausgebildet sind.
Um bei solchen Gehäusemodulen gegebenenfalls nur eine Fluidbewegungseinrichtung verwenden zu müssen, besteht die Möglichkeit, dass die Kühlleitungen der Gehäusemodule miteinander verbindbar sind.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der einer Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 Einen Schnitt entlang der Linie I-I ein explosionsgeschütztes Gehäuse nach 2;
2 Eine Draufsicht auf ein explosionsgeschütztes Gehäuse;
3 Ein explosionsgeschütztes Gehäuse analog zu 2 mit einer Fluidbewegungseinrichtung, und
4 Ein Gehäuse analog zu 3 mit einem anderen Ausführungsbeispiel von Kühlleitungen und Fluidbewegungseinrichtung.
1 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I nach 2 durch ein Gehäuse 1 gemäß der Erfindung.
Das Gehäuse ist als explosionsgeschütztes Gehäuse ausgeführt und kann ein Schaltschrank, ein Klemmenkasten, ein Verteileranlagengehäuse oder dergleichen sein. Im Gehäuseinnenraum 8 sind elektronische und/oder elektrische Bauteile 9 angeordnet, die bei entsprechendem Betrieb Abwärme erzeugen. Zur Kühlung des Gehäuseinnenraums 8 und insbesondere der elektrischen/elektronischen Bauteile 9 ist eine Kühleinrichtung 10 vorgesehen. Diese ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 durch eine Reihe von Kühlleitungen 11 gebildet, die in einer Bodenwand 6 des Gehäuses 1 ausgebildet sind. Das Gehäuse 1 umfasst weiterhin vier Seitenwände 2, 3, 4 und 5, s. auch 2, die mit der Bodenwand 6 verbunden sind und am oberen Ende des Gehäuses eine Gehäuseöffnung umranden. Diese Gehäuseöffnung ist durch ein Deckel- oder Türwandteil 7 verschließbar. Zu dem entsprechenden Explosionsschutz des Gehäuses ist in der Regel das Deckel-/Türwandteil 7 mit oberen Enden der Seitenwände verschraubt oder in anderer Weise lösbar befestigt.
Die Bodenwand 6 kann bei einer anderen Aufstellung des Gehäuses ebenfalls eine Rückwand sein, wobei diese mit einer im Vergleich zu den Seitenwänden größeren Dicke ausgebildet ist. Die entsprechenden Kühlleitungen 11 sind relativ zum Gehäuseinnenraum 8 geschlossen und erstrecken sich bspw. von einem zum anderen Wandende innerhalb der Bodenwand 6, s. auch 2.
Die Kühlleitungen sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zum Gehäuseaußenraum offen und weisen an entsprechenden Enden 12 und 13 Leitungsöffnungen 14 und 15 auf, s. 1 und 2.
Die entsprechenden Kühlleitungen 11 können gleich beabstandet und parallel zueinander in der Bodenwand 6 angeordnet sein. Es ist ebenfalls möglich, das zusätzlich oder alternativ zur Anordnung der Kühlleitungen 11 nach 1 und 2 entsprechende Kühlleitungen in einer oder auch mehreren der Seitenwände 2, 3, 4 und 5 oder auch im Deckel- /Türwandteil 7 angeordnet sind. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass bspw. eine Kühlleitung in der Bodenwand 6 sich bis in eine der Seitenwände erstreckt.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Kühlleitungen 11 nach 1 und 2 nur beispielhaft dargestellt sind und dass auch andere Verläufe und Anordnungen der Kühlleitungen möglich sind. Bspw. kann auch eine Kühlleitung spiralförmig verlaufen und in der entsprechenden Bodenwand 6 oder in einer Seitenwand 2, 3, 4 oder 5 angeordnet sein. Weitere Verläufe für Kühlleitungen sind bspw. U-förmig, schlangenförmig oder auch in anderer Weise verlaufende Kühlleitungen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Kühlleitungen nicht nur in einer Ebene, s. bspw. Ebene 16 nach 1, sondern auch in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Kühlleitungen verschiedener Ebenen können übereinander und/oder versetzt zueinander angeordnet sein.
Insgesamt bilden die Kühlleitungen 11 die entsprechende Kühleinrichtung 10, sodass keine Kühlung des Gehäuseinnenraums 8 über bspw. enge Spalte oder durch eine in den Gehäuseinnenraum 8 geführte Kühleinrichtungen notwendig ist.
In 2 ist ein entsprechendes Gehäuse 1 gemäß Erfindung in Draufsicht dargestellt, wobei in diesem Fall das Gehäuse 1 modulartig aus zumindest zwei Gehäusemodulen 18 und 19 aufgebaut ist. Bei einem solchen modulartigen Aufbau besteht insbesondere die Möglichkeit, dass Kühlleitungen 11 des einen Gehäusemoduls 18 mit entsprechenden Kühlleitungen im anderen Gehäusemodul 19 in Verbindung stehen. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass die Kühlleitungen eines jeden Gehäusemoduls direkt zum Gehäuseaußenraum geöffnet sind und nicht mit entsprechenden Enden bzw. Leitungsöffnungen der Kühlleitungen anderer Gehäusemodule in Verbindung stehen.
In der Regel sind einfache Kühlleitungen dadurch ausgezeichnet, dass sie bspw. einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Allerdings sind auch andere Querschnittsformen denkbar, wie mehreckige Querschnitte, ovale Querschnitte und dergleichen.
Die entsprechenden Kühlleitungen 11 der Kühleinrichtung 10 werden von einem Kühlfluid durchströmt. Im einfachsten Fall ist ein solches Kühlfluid Luft, die durch die entsprechenden Leitungsöffnungen an Enden der Kühlleitungen eintritt und an anderen Leitungsöffnungen an anderen Enden der Kühlleitungen wieder austritt.
In 3 und 4 sind weitere Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Gehäuse 1 mit Kühleinrichtung 10 dargestellt, wobei in diesem Fall eine Zwangsführung des Kühlfluids durch die Kühlleitungen stattfindet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 und mit Luft als Fluid ist bspw. jeweils einem Ende der entsprechenden Kühlleitungen 11 eine Fluidbewegungseinrichtung 17 in Form einer Ventilationseinrichtung zugeordnet. Von dieser wird Luft in die Kühlleitungen 11 eingeblasen, sodass sich ein größerer Durchsatz des Kühlfluids im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ergibt.
In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit, dass die Ventilationseinrichtung 17 gleichzeitig allen entsprechenden Enden der Kühlleitungen 11 zugeordnet ist. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass jedem Ende einer Kühlleitung eine separate Ventilationseinrichtung gegebenenfalls auch an gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Wand bzw. des Wandteils zugeordnet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 sind die Kühlleitungen 11 der Kühleinrichtung 10 mit einer Fluidbewegungseinrichtung in Form einer Wasserpumpe oder dergleichen verbunden. In diesem Fall wird Wasser als Fluid durch die Kühlleitungen gepumpt. Die entsprechenden Kühlleitungen sind U-förmig ausgebildet, wobei an einem Ende einer solchen Kühlleitung ein U-Verbinder 20 angeordnet ist. Dieser dient zur Umleitung der Kühlleitung zurück zur entsprechenden Fluidbewegungseinrichtung 17. Auch hier besteht die Möglichkeit, dass eine entsprechende Fluidbewegungseinrichtung einer jeden Kühlleitung oder auch insgesamt allen Kühlleitungen zugeordnet ist, sodass bspw. das Fluid nacheinander durch alle Kühlleitungen oder auch parallel und gleichzeitig durch jede der Kühlleitungen fließt.
Bei beiden Ausführungsbeispielen nach 3 und 4 besteht außerdem die Möglichkeit, dass das entsprechende Fluid zusätzlich im Bereich der Fluidbewegungseinrichtung gekühlt wird. Eine entsprechende Kühleinrichtung ist zur Vereinfachung in den 3 und 4 nicht dargestellt.

Claims

Explosionsgeschütztes Gehäuses (1), wie Schaltschranke, Klemmenkasten, Verteileranlagegehäuse oder dergleichen, mit Seitenwänden (2, 3, 4, 5), einer die Seitenwände verbindenden Rück- oder Bodenwand (6) und einem eine Gehäuseöffnung verschließenden Deckel- oder Türwandteil (7) und mit im Gehäuseinnenraum (8) angeordneten elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen (9), wobei das Gehäuse (1) eine Kühleinrichtung (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Wand (2, 3, 4, 5, 6) bzw. Wandteil (7) zumindest eine relativ zum Gehäuseinnenraum (8) geschlossene und von einem Kühlfluid durchströmte Kühlleitung (11) als Kühleinrichtung (10) ausgebildet ist.
Explosionsgeschütztes Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Kühlleitungen 11 insbesondere parallel zueinander in der Wand (2, 3, 4, 5, 6) bzw. dem Wandteil (7) angeordnet sind.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (11) an Ihren Leitungsenden (12, 13) zum Gehäuseaußenraum geöffnete Leitungsöffnungen (13, 14, 15) aufweist.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (11) in der Wand (2, 3, 4, 5, 6) bzw. im Wandteil (7) linear, spiralförmig, U-förmig, schlangenförmig oder dergleichen verläuft.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (11) oder Kühlleitungen in einer Ebene (16) verlaufen.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (11) einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (11) mit einer Fluidbewegungseinrichtung (17) verbunden ist.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid Luft ist.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid Wasser ist.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (11) in mehr als einer Wand (2, 3, 4, 5, 6) bzw. einem Wandteil (8) angeordnet ist.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Gehäusemodulen (18, 19) zusammensetzbar ist, wobei die Kühlleitung (11) oder Kühlleitungen in jedem Gehäusemodul (18, 19) ausgebildet sind.
Explosionsgeschützes Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung bzw. Kühlleitungen (11) der Gehäusemodule (18, 19) miteinander verbindbar sind.