DE2006759B2 - Elektronikschrank - Google Patents
ElektronikschrankInfo
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
- H05K7/206—Air circulating in closed loop within cabinets wherein heat is removed through air-to-air heat-exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0025—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by zig-zag bend plates
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
an/ f
Im Handel sind Schränke zum Einbau elektro- Wärmeübergang findet somit an der gesamten
nischer Bauteile, sogenannte Elektronikschränke, er- Wärmeaustauschfläche, beispielsweise au den Ober-
hältlich. Die Verlustleistungsabfuhr aus diesen Elek- flachen sämtlicher Falten eines Faltflächenwärme-
tronikschränken erfolgt mittels Durehzugsbelüf- austauschers, statt.
tung. Im Luftstrom werden dabei je nach Umge- 5 Der Wärmeaustauscher kann gegebenenfalls zubungsverhältnissen
Fremdpartikel in feiner Vertei- sammen mit wenigstens einem Lüfter eine kompakte
lung mitgeführt. Dieser Staub lagen sich auf den Baueinheit bilden. Eine solche Baueinheit kann für
elektronischen Bauteilen ab. Seine Einwirkung auf vielfältige Schrankformen einheitlich hergestellt werdie
Elektronikbauteile ist oft aus verschiedenen den, womit eine Serienfertigung des Wärmeaus-Gründen
unerwünscht. io tauschers ermöglicht wird. Die Baueinheit kann auch
Nach der deutschen Patentschrift 348 794 ist ein in bereits vorhandene Elektroniksehränke einallseitig
geschlossenes, doppelwandiges Gehäuse für gebaut werden. Damit ist es möglich. Elektronikelektrische
Geräte bekannt, bei dem eine Wand schränke auch nachträglich bei genügender Verlust··
als wellblechförmige Faltfläche ausgebildet ist und wärmeabfuhr gegen Staub zu sichern. Außerdem ist
als Wärmeaustauschfläche zwischen der Innenluft 15 dir Wärmeaustauscher für die Reinigung der Wärme-
und der Außenluft dient. Um einen staubdichten Ab- Übergangsflächen leicht aus den Schrank herauszuschluß
zu gewährleisten, müssen die Übergangs- nehmen.
stellen zwischen der Faltflächenwand und den an- Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft an
grenzenden Gehäuseteilen genau der Form der FaIt- Hand der Fig. 1 bis 8 näher beschrieben. In den
fläche angepaßt werden, was abgesehen von der 20 Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines
doppelwandigen Ausführung noch zusätzlich einen Faltflächenwärmeaustauschers dargestellt, und es
erheblichen fertigungstechnischen Aufwand darstellt. ist in einem Ausführungsbeispiel der Einbau eines
Es besteht nun die Aufgabe, die staubfreie Abfuhr erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers in einen
der Verlustleistung aus dem Schrank demgegenüber Elektronikschrank demonstriert,
ohne besonderen Aufwand sicherzustellen. Die vor- 25 F i g. 1 zeigt einen Faltflächenwärmeaustauscher, liegende Erfindung betrifft einen Elektronikschrank Eine dünne Platte entsprechender Größe, die beimit staubdicht abgeschlossenem Innenraum und spielsweise aus Kupfer oder Aluminium oder aus einem als Faltfläche ausgebildeten Wärmeaustauscher, einem nicht metallischen Material, auch aus einem bei dem die Lösung der vorgenannten Aufgabe Kunststoff hergestellt sein kann, ist durch geeignete erfindungsgemäß darin besteht, daß jede zweite Falte 30 Bearbeitungsmaßnahmen zu einem mäanderförmigen beidseitig mit Querabdeckungen versehen ist und Wärmeaustauscher 1 verarbeitet. Jede Falte 2 des mit diesen einen Teil der Schrankwand ersetzt. Der Wärmeaustauschers ist durch zwei parallele Längserfindungsgemäße Faltflächenwärmeaustauscher kann wände la und 2b und einen Verbindungssteg Ic damit ohne weiteres staubdicht an ebene Flächen gebildet. Um getrennte Strömungswege für die bzw. gerade Kanten der übrigen Schrankwand ange- 35 Wärmeaustauschmedien, beispielsweise die Luft des fügt werden, und es ergeben sich damit auf einfache Innenraumes, an der Außenseite des Schrankes zu Weise nur nach einer Seite offene Hohlrippen. scharten und um sicherzustellen, daß an jeder Faltenweiche optimal und freizügig von der Kühlluft bzw. wand 2a bis Ic einer inneren eine äußere Wärmeder Innenluft umströmt werden können. Übergangsfläche gegenübersteht, ist an den Stirn-
ohne besonderen Aufwand sicherzustellen. Die vor- 25 F i g. 1 zeigt einen Faltflächenwärmeaustauscher, liegende Erfindung betrifft einen Elektronikschrank Eine dünne Platte entsprechender Größe, die beimit staubdicht abgeschlossenem Innenraum und spielsweise aus Kupfer oder Aluminium oder aus einem als Faltfläche ausgebildeten Wärmeaustauscher, einem nicht metallischen Material, auch aus einem bei dem die Lösung der vorgenannten Aufgabe Kunststoff hergestellt sein kann, ist durch geeignete erfindungsgemäß darin besteht, daß jede zweite Falte 30 Bearbeitungsmaßnahmen zu einem mäanderförmigen beidseitig mit Querabdeckungen versehen ist und Wärmeaustauscher 1 verarbeitet. Jede Falte 2 des mit diesen einen Teil der Schrankwand ersetzt. Der Wärmeaustauschers ist durch zwei parallele Längserfindungsgemäße Faltflächenwärmeaustauscher kann wände la und 2b und einen Verbindungssteg Ic damit ohne weiteres staubdicht an ebene Flächen gebildet. Um getrennte Strömungswege für die bzw. gerade Kanten der übrigen Schrankwand ange- 35 Wärmeaustauschmedien, beispielsweise die Luft des fügt werden, und es ergeben sich damit auf einfache Innenraumes, an der Außenseite des Schrankes zu Weise nur nach einer Seite offene Hohlrippen. scharten und um sicherzustellen, daß an jeder Faltenweiche optimal und freizügig von der Kühlluft bzw. wand 2a bis Ic einer inneren eine äußere Wärmeder Innenluft umströmt werden können. Übergangsfläche gegenübersteht, ist an den Stirn-
Vorzugsweise ist als Wärmeaustauscher eine FaIt- 40 flächen des Wärmeaustauschers jede zweite Falte 2
fläche vorgesehen. Bei einer solchen Faltflächc ist mit einem Strömungsleitstück 3 abgeschlossen. Die
die Querschnittsform und Fläche der Falten beliebig getrennten Strömitngswege 4 und S für d,: Wärmewählbar,
beispielsweise kann die Faltfläche eine austauschmedicn sind durch Pfeile schematisch gebalgähnliche
Form haben. Der Faltflächenwärme- kennzeichnet. Dabei ist 7U betonen, daß man mit
austauscher läßt sich besonders einfach herstellen. 45 diesem Faltflächenwärmeaustauscher Strömungswege
und mit ihm ist die Wärmeaustauschflächc in jedem für die Wärmeaustauschmedien erhält, die bezüglich
Falle auf das erforderliche Maß zu vergrößern. Dabei de. Innen- und Außenluftkreises absolut symmetrisch
ist ein raumsparender Aufbau möglich, und der sind. Diese Kreise sind also gegeneinander austausch-Wärmcaustatischer
kann an jeder Stelle des Schrein- ba·. Außerdem ist die Lage und Richtung des Luftkes,
insbesondere an konstruktiv bzw. strömungs- 50 eintritt* und des Luftaustritts in einen der Strömungs-Biäßig
günstigen Stellen, z. B. an Türen. Seiten- oder wege 4 oder 5 sowohl bezüglich des Innen- als auch
Deckflächen oder im Bodenbereich, eingesetzt des Außenkreises völlig frei wählbar, die Strömungs-Werden,
wege 4 und 5 können also auch im Gegenstrom von
Vorteilhaft ist es, wenigstens einen Lüfter zur der Luft durchströmt werden.
Belüftung der Wärmeübergangsfläche des Wärme- 55 Der in F i g. 1 gezeigte Wärmeaustauscher kann
austauschers im Innenraum und/oder wenigstens wegen der guten Kaminwirkung der Falten 2 mit
einen Lüfter zur Belüftung der äußeren Wärme- freier Konvektion der Luft im Innen- oder Außenübergangsfläche
des Wärmeaustauschers vorzusehen. kreis eingesetzt werden. Wie bereits erwähnt, können
Mit den Lüftern können die Wärmeübergangsflächen jedoch auch Lüfter angeordnet sein, die die Luft
nach dem Gegenstromprinzip belüftbar sein. Mit So in einen oder beide Strömlingswege 4 bzw. 5 eineinem
Lüfter im Innenraum kann die Wärtneliber- blasen oder aus diesen Strömungswegen absaugen,
gangsfläche, beispielsweise die dem Schrankinneren Die Zahl der Falten 2 und die Größe der Wärmezugewandten Falten eines Faltflächenwärmeaustau- austauschflächen ist in weiten Grenzen variierbar, schcrs im geschlossenen Umlauf mit der warmen So läßt sich beispielsweise bei erhöhtem Wärme-Innenluft beströmt werden. 6g abfuhrbedarf die Faltung des Wärmeaustauschers t
gangsfläche, beispielsweise die dem Schrankinneren Die Zahl der Falten 2 und die Größe der Wärmezugewandten Falten eines Faltflächenwärmeaustau- austauschflächen ist in weiten Grenzen variierbar, schcrs im geschlossenen Umlauf mit der warmen So läßt sich beispielsweise bei erhöhtem Wärme-Innenluft beströmt werden. 6g abfuhrbedarf die Faltung des Wärmeaustauschers t
Die Wärmeilbergangsfläche an der Außenseite des bequem erhöhen, ohne daß dabei besondere Schwie-
ScSrankes wird von der kühleren Umgebungsluft rigkeiten in der Fertigung auftreten,
eventuell ebenfalls mittels eines Lüfters bespült. Der Zu erwähnen ist noch, daß man die im allgemeinen
laminare Strömung in den Strömungswegen 4 bzw. 5
(lurch einfache Hilfsmittel in eine turbulente Strömung umwandeln kann. Hierzu sind zwischen die
falten 2 Netze, Gitter oder Prallbleche einzusetzen, die herausnehmbar sein können. Mit diesen Hilfsmitteln
kann die Strömung zum Abreißen gezwungen bzw. eine Strömungskomponente quer zu "den Wänden
der Falten 2 des Wärmeaustauschers 1 erzeusi werden. Falls erforderlich, läßt sich damit der
Wärmeaustausch an den Wärmeübergangsflächen verbessern. In den Figuren sind solche Hilfsmittel
nicht eingezeichnet, um die Übersichtlichkeit zu wahren.
F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Wärmeaustauschers 1 nach Fig. 1. Dieser Fimir sind
die rovm der Falten 2 des Fahflächenwärmeaustauschers
1 und die Lage der Strömungsleitstücke 3 deutlicher zu entnehmen. In Abwandlung zu F i α. 1
sind jedoch bei diesem Faltflächenwärmeausiauscher weitere Strömungsleitstücke 6 vorgesehen, mit denen
aus den Strömungswegen 5 abgeschlossene Strömungskanäle gebildet werden. Ein so ausgebildeter
FaMächenwärmeaustauscher kann auch fm freien Innenraum eines Elektronikschrankes angeordnet
sein, wenn man dafür sorgt, daß die abgeschlossenen Strömungskanäle 5 über entsprechende Zuleitung und
eventuell durch ein Gebläse mit der kühleren Außen-Iuft
bespült werden. Auch dann bleibt ein staub- !'!VLr Innenraum gesichert, und die Schädigung der
El :ktronikbausteine ist vermieden.
F i g. 3 zeigt eine andere Form der Faltfläche. Du Falten 2 sind wellenförmig. Die beschriebenen
Eigenschaften des Faltflächenwärmeaustauschers 1 werden dadurch nicht beeinträchtigt. Selbstverständlich
können auch andere Faltflächenformen benutzt werden, beispielsweise kann das Faltprofil zickzackförmip
sein.
F i g. 4 zeigt einen Wärmeaustauscher 1. bei dem aK Faltflächen Wellrohre 7 zwischen zwei Platten 8
und 9 eingesetzt sind. Eine Draufsicht auf die Platte 9 ist in F i g. 5 dargestellt. Dieser Wärmeaustauscher.
bei den als Faltflächen handelsübliche Wellrohre
benutzt werden können, eignet sich besonders, falls
abgeschlossene Strömungskanälc für die Außenluft erforderlich sind, falls also der Wärmeaustauscher
teilweise durch das Schrankinnere geführt wird.
In F i g. 6 ist ein Elektronikschrank skizziert, der
gemäß der Erfindung ausgeführt ist. Für die Figur ist die Vorderfront der Schrankwand 11 entfernt.
Die F.lektronikbausteine im Inneren 12 des Schrankes sind in der F i g. 6 weggelassen. In den Seiten-Bänden
Πα und lift des Elektronikschrankes sind DiTchbrüche 13« und 13 ft vorgesehen, in die der
Wärmeaustauscher 1 staubdicht eingesetzt ist. Zwischen den Durchbrüchen 13a und I3ft in den Seitenwänden
11a und lift des Elektronikschrankes und dem Wärmeaustauscher 1 sind Verlängerungsschächte 14α und 1.4 ft vorgesehen, über die die
Außenluft mit einem Lüfter 15 dem Faliflächenvvärmcaustaiischer
1 zugeführt bzw. vnn diesem abgeführt wird. Im Inneren des Schrankes ist ein
Strömungsblech 16 '/orgesehen. Mit Hilfe des Strömungsbleches
6 wird im Schrankinneren 12 ein geschlossener Kreislauf für die Luft gebildet, in dem
die Schrankluft an der inneren Wärmeübergangsfläche des Wärmeaustauschers 1 entlanggeführt wird.
Ein Lüfter ist für den inneren Kreislauf beim Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, kann aber, falls
eine erhöhte Wärmeabfuhr erforderlich ist, ohne Schwierigkeit eingebaut werden.
F i ü. 7 zeigt einen Schnitt läncs der Linie VTI-VII
der Fig. 6.
In F i g. 7 ist die Lage der Falten 2 des Wärmeaustauschers
1 im Elektronikschrank demonstriert. Beim Ausführungsbeispiel liegt der Wärmeaustauscher
1 auf dem Grundrahmen 16 des Elektronikschrankes auf. Es ist jedoch den F i g. 6 und 7 direkt
zu entnehmen, daß der Wärmeaustauscher 1 auch völlig im Schrankinneren 12 geführt sein kann, wenn
nur mit Verbindungsschächten wie in F i g. 6 und 7 oder mit Leitungen für eine genügende Außenluftzufuhr
durch die Schrankwand gesorgt wird. Daneben kann der Wärmeaustauscher 1. wie bereits ausgeführt,
auch in die Schranktüren oder die Seiten- oder Deckenflächen der Schrankwand 11 eingesetzt
sein. Das in den F i g. 6 unu 7 enthaltene Konstruktionsprinzip wird hiervon nicht berührt.
Die F i g. 8 α und 8 ft zeigen je eine Draufsicht
auf eine Seitenwand 11a bzw. lift. Den Figuren ist
die Lage der Aussparungen 13 ft und 13 a zu entnehmen, in die der Wärmeaustauscher 1 eingesetzt
ist. Fig. 8a zeigt außerdem die Falten 2 des Wärmeaustauschers 1 und F i g. 8 ft den Lüfter 15.
Es wurde bereits erwähnt, daß der Wärmeaustauscher 1 aus nicht metallischem Material, sogar
unter anderem auch aus Kunststoff hergestellt sein kann. Ein solches schlecht wärmeleitendes Material
kann deshalb verwendet werden, weil das Verhältnis Wärmeaustauschfläche F zur Wanddicke des Wärmeaustauschers
sehr groß ist und gegenüber diesem Verhältnis die Wärmeleitfähigkeit nicht mehr ins Gewicht
fällt.
Bezüglich des in den F i g. 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiels
ist nochmals dan.uf hinzuweisen, daß der Wärmeaustauscher sich in einfacher Weise
als kompakte Baueinheit ausführen läßt. Diese Baueinheit besteht beim Ausführungsbeispiel aus dem
Wärmeaustauscher 1, den Verbindungsschächten 14 und gegebenenfalls dem Lüftei 15. Andere, ähnlich
einfache Einheiten können beispielsweise flacher aufgebaut und besonders für den Einbau in Türen geeignet
sein.
Bei den Ausführungsbeispielen wurde als Wärmeaustauschmedium
Luft angenommen. Es ist anzumerken, daß auch Flüssigkeiten verwendet werden können.
Beispielsweise läßt sich durch die Strömungskanäle der Wärmeaustauscher nach Fig. 2 und
F i g. 4 eine Kühlflüssigkeit ohne besondere Änderung des Wärmeaustauschers leiten.
Claims (12)
1. Elektronikschrank mit staubdicht abgeschlossenem Innenraum und einem als Faltfläche
ausgebildeten Wärmeaustausche!, dadurch gekennzeichnet, dab jede zweite Falte
beidseitig mit Querabdeckungen (3) versehen ist und mit diesen einen Teil der Schrankwand
ersetzt.
2. Elektronikschrank nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des
Wärmeaustauschers (1) etwa gleich oder kleiner als die Dicke der Schrankwand (11) ist.
3. Elektronikschrank na,... einem der Ansprüche
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Lüfter zur Belüftung der Wärme-
Übergangsfläche des Wärmeaustauschers (1) im Innenraum (12) und oder wenigstens ein Lüfter
(15) zur Belüftung der äußeren Wärmeübergangsfläche des Wärmeaustauschers vorgesehen ist.
4. Elektronikschrank nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübergangsflächen
nach dem Gegenstromprinzip belüftbar sind.
5. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
am Wärmeaustauscher (1) Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung vorgesehen sind.
6. Elektronikschrank nach einem der An- -priidie 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der
Wärmeaustauscher in einem aufklappbaren oder is herausnehmbaren Teil der Schrankwand (11)
eingesetzt ist.
7. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß
durch die äußere Wärmeübergangsfläche des Wärmeaustauschers (1) Strömungskanäle für ein
Wärmeaustauschmedium geformt sind und daß der Wärmeaustauscher wenigstens teilweise im
Innenraum (12) angeordnet ist.
8. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß ck r
Wärmeaustauscher (1) eine kompakte Baueinheit bildet.
9. Elektronikschrank nach Anspruch S. dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit mil
wenigstens einem Lüfter (15) versehen ist.
10. Elektronikschrank nach einem der An Sprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dei
Wärmeaustauscher (1) aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist.
11. Elektronikschrank nach einem der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dc\
Wärmeaustauscher aus einem nicht metallische! Material hergestellt ist.
12. Elektronikschrank nach Anspruch 11. da
durch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustau scher (1) aus Kunststoff hergestellt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (12)
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---|---|---|---|
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