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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf das Kühlen von Sammelschienen.
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Lösungen, die hohe Leistung benötigen, machen herkömmlicherweise Gebrauch von Leitern, die als Sammelschienen bezeichnet werden, um elektrische Energie zu transportieren. Sammelschienen sind Metallaufbauten, wie beispielsweise Platten oder Schienen. Sammelschienen werden zum Beispiel bei Vorrichtungsschränken verwendet. Schränke können abhängig vom Energiebedarf mehrere Sammelschienen haben.
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Im Betrieb erzeugen Sammelschienen Wärme, die aus Sicht der energieverwendenden Vorrichtungen schädlich ist. Es ist bekannt, Zwangsluftzirkulation zum Kühlen von Sammelschienen zu verwenden, die oft durch Verwenden eines Gebläses verwirklicht wird, das Luft auf die Sammelschienen bläst. Jedoch ist dies eher ein ineffizientes Verfahren.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Der Zweck der Erfindung ist es, eine Kühllösung in Verbindung mit Sammelschienen zu verwirklichen, die ein Kühlen verbessert. Das Ziel der Erfindung wird durch eine Anordnung zum Kühlen einer Sammelschiene erreicht, die durch das in dem unabhängigen Anspruch offenbarte gekennzeichnet ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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Die Erfindung stützt sich darauf, dass mindestens ein in Berührung mit Sammelschienen gebrachtes Kühlelement Sammelschienen durch Übertragen von Wärme von Sammelschienen an ein Kühlmedium, wie beispielsweise Luft oder Flüssigkeit, effizient kühlen kann.
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Ein Vorteil der Lösung gemäß der Erfindung ist, dass durch Verbessern des Kühlens die Verwendung von teurem Kupfer bei Sammelschienen reduziert werden kann und Vorrichtungsschränke wirtschaftlicher zusammengebaut werden können. Die Lösung stützt auch den mechanischen Aufbau von Sammelschienen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun ausführlich in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, bei denen:
- 1 ein Beispiel eines Vorrichtungsschranks oder eines Baugruppenträgers zeigt;
- 2A und 2B Beispiele eines Kühlelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen;
- 3A und 3B Beispiele von Positionierung der Kühlelemente darstellen;
- 4 ein Beispiel eines Kühlelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
- 5A und 5B Beispiele von Positionierung der Kühlelemente darstellen.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt ein Beispiel eines Vorrichtungsschranks oder eines Baugruppenträgers 100. Der Schrank in der Figur ist ohne Außenwände gezeigt, aber in der Praxis kann ein Schrank oder Baugruppenträger mindestens eine Außenwand aufweisen, die die Vorrichtungen in dem Baugruppenträger schützt.
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Baugruppenträger sind für gewöhnlich mit Gleichstrom- und/oder Wechselstromsammelschienen 102, 104 vorgesehen. Es gibt typischerweise mindestens zwei Gleichstromsammelschienen. Es gibt mindestens drei Wechselstromsammelschienen. Die Schienen bestehen aus einem elektrisch gut leitenden Material, typischerweise aus Metall, wie beispielweise Aluminium, Kupfer oder Stahl.
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Bei Lösungen des Stands der Technik werden Sammelschienen mit Zwangsluftzirkulation gekühlt, das heißt, Luft wird zum Beispiel mittels eines Gebläses auf die Schienen gerichtet. Es ist für gewöhnlich aufgrund von Unsicherheitsfaktoren, die sich auf Stromdurchfluss und die Erwärmung der Sammelschienen beziehen, nicht möglich, die mechanische Ausführung von Sammelschienen, wie beispielsweise die Menge und Qualität des verwendeten Materials, zu optimieren. Wenn diese Probleme besser gesteuert werden könnten, könnten erhebliche Kosteneinsparungen beim Verwirklichen von Sammelschienen erreicht werden.
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Um ein besseres Kühlen von Sammelschienen zu verwirklichen, wird eine Anordnung verwirklicht, um mindestens eine Sammelschiene zu kühlen, wobei die Anordnung mindestens ein mit der mindestens einen Sammelschiene in Berührung gebrachtes und Wärme an ein Kühlmedium übertragendes Kühlelement aufweist.
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2A und 2B zeigen Beispiele eines Kühlelements 200 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2A zeigt das Element schräg von einer Seite und 2B von unten (oder von oben). Bei diesem Kühlelement ist das Kühlmedium Luft. Innerhalb des Elements weist das Kühlelement einen Satz Rippen 202 mit Luft darin auf, die Wärme von der Oberfläche des Elements aufnimmt und bei Verlassen des Satzes Rippen Wärme wegnimmt. Der Satz Rippen 202 bildet vorteilhafterweise in der vertikalen Richtung Kanäle innerhalb des Kühlelements 200, wodurch die Luft in den Kanälen beim Aufwärmen aufsteigt und kühle Luft von unten in das Element eintritt.
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Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel befindet sich der Satz Rippen oder der Rippenaufbau zwischen zwei Wänden. Das Element kann auch so verwirklicht sein, dass es eine etwas dicke Wand hat, die an ihrer einen Seite einen Rippenaufbau hat, der an der entgegengesetzten Seite offen ist.
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Bezüglich seines Aufbaus kann das Kühlelement aus Aluminium oder einem anderen Metall bestehen. Das Kühlen kann durch Setzen eines Gebläses, um Luft von unten zu dem Kühlelement zu blasen, weiter verstärkt werden, was eine Luftzirkulation in dem Satz Rippen und die Kühlleistung weiter verbessert. Die Lösung ist sehr kosteneffizient und einfach einzurichten.
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3A und 3B stellen Beispiele von Positionierung der Kühlelemente dar. 3A zeigt einen Gleichstromsammelschienenaufbau 102, 104, der weiter oben drei parallele Sammelschienen 102 zweifach untereinander und entsprechend weiter unten drei parallele Sammelschienen 104 zweifach untereinander hat. Die oberen und unteren Schienen haben ein unterschiedliches Potential. Bei der Lösung der Figur gibt es in die Lücken zwischen den oberen Sammelschienen gesetzte Kühlelemente 300, 302 und in die Lücken zwischen den unteren Sammelschienen gesetzte Kühlelemente 304, 306. Wenn die Sammelschienen im Verhältnis zu den Kühlelementen lang sind, kann jede Lücke zwei oder mehr Kühlelemente hintereinander haben.
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3B zeigt einen Gleichstromsammelschienenaufbau, der weiter oben, eine unter der anderen, zwei Sammelschienen 102 und entsprechend weiter unten, eine unter der anderen, zwei Sammelschienen 104 hat. Bei der Lösung der Figur ist ein Kühlelement 308 an der Hinterwand der oberen Sammelschienen befestigt und ein Kühlelement 310 ist an der Hinterwand der unteren Sammelschienen befestigt. Hier kann auch ein an einer Seite offenes Kühlelement verwendet werden.
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4 zeigt ein Beispiel eines Kühlelements 400 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei diesem Kühlelement ist das Kühlmedium eine Flüssigkeit. An der Unterkante des Elements weist das Kühlelement Kupplungen 402, 404 auf, die verwendet werden können, um Flüssigkeit in das Element einzuleiten und aus dem Element auszuleiten. Beide Kupplungen 402, 404 können als die Eingangskupplung oder Ausgangskupplung für Flüssigkeit wirken. Die Flüssigkeit kann zum Beispiel Wasser, Öl oder eine Mischung aus Wasser und Glykol sein. Die in dem Element zirkulierende Flüssigkeit kühlt die Elemente und gleichzeitig die Sammelschienen effektiv. Die Anordnung kann eine Pumpe aufweisen, die Flüssigkeit in den Elementen zirkuliert. Die Flüssigkeit nimmt Wärme von der Elementoberfläche auf und nimmt bei Verlassen des Elements Wärme weg. Seinem Aufbau nach kann das Element zum Beispiel aus Metall bestehen, das mit elektrisch isolierendem Material, wie beispielsweise Kunststoff, beschichtet ist. Das Element kann auch ganz aus Kunststoff bestehen.
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5A und 5B stellen Beispiele von Positionierung von flüssigkeitsgefüllten Kühlelementen dar. 5A zeigt einen Gleichstromsammelschienenaufbau 102, 104, der weiter oben drei parallele Sammelschienen 102 zweifach untereinander und entsprechend weiter unten drei parallele Sammelschienen 104 zweifach untereinander hat. Die oberen und unteren Sammelschienen haben ein unterschiedliches Potential. Bei der Lösung der Figur gibt es in die Lücken zwischen den oberen Sammelschienen 102 gesetzte Kühlelemente 500, 502 und in die Lücken zwischen den unteren Sammelschienen 104 gesetzte Kühlelemente 504, 506. Wenn die Sammelschienen im Verhältnis zu den Kühlelementen lang sind, kann jede Lücke zwei oder mehr Kühlelemente hintereinander haben.
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5B zeigt einen Gleichstromsammelschienenaufbau, der weiter oben, eine unter der anderen, zwei Sammelschienen 102 und entsprechend weiter unten, eine unter der anderen, zwei Sammelschienen 104 hat. Bei der Lösung der Figur ist ein Kühlelement 508 an der Hinterwand der oberen Sammelschienen 102 befestigt und ein Kühlelement 510 ist an der Hinterwand der unteren Sammelschienen 104 befestigt.
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Die Kühllösung kann ein Rohrsystem (in den Figuren nicht gezeigt) aufweisen, mittels dessen Flüssigkeit zu den Eingangskupplungen der Kühlelemente geleitet wird und mittels dessen Flüssigkeit von den Elementen durch die Ausgangskupplungen entfernt wird. Die Flüssigkeitsströmung kann durch eine mit dem Rohrsystem verbundene Pumpe (in den Figuren nicht gezeigt) gesteuert werden.
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Sowohl Luft- als auch Flüssigkeitskühlelemente können an den Sammelschienen auf verschiedene Arten befestigt werden. Eine der Möglichkeiten ist, Klammern zu verwenden, mit denen die Elemente in enge Berührung mit den Sammelschienen gebracht werden. Eine andere Möglichkeit ist, Befestiger zu verwenden, die die Elemente an den Schienen befestigen. 4 zeigt ein Beispiel von Befestigern 406, 408 und 5A stellt dar, wie sie verwendet werden, um das Element an der Sammelschiene zu befestigen.
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Die Lösung erhöht die Anzahl Komponenten in dem Vorrichtungsschrank nicht, da aufgrund des Anordnens der Kühlelemente nicht länger der Bedarf besteht, zusätzliche Stützaufbauten zwischen die Sammelschienen zu setzen.
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Es wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass die Grundidee der Erfindung auf viele verschiedene Arten verwirklicht werden kann. Die Erfindung und ihre Ausführungsformen sind somit nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern können innerhalb des Umfangs der Ansprüche variieren.
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Eine Anordnung zum Kühlen mindestens einer Sammelschiene ist offenbart. Die Anordnung weist mindestens ein Kühlelement auf, das dazu angeordnet ist, in Berührung mit mindestens einer Sammelschiene zu sein. Die Kühlelemente sind dazu gestaltet, Wärme an eine Kühlsubstanz zu übertragen.
