-
Vorrichtung zur Uberwachung einer Eühlfluidströmung Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur tberwachung einer Eühlfluidströmung, insbesondere
einer zur Kühlung elektronischer Geräte dienenden liuftströniung, bei welcher eine
Strömungsmeßeinrichtung vorhanden ist, die beim Unterschreiten einer für eine ausreichende
Kühlung erforderlichen Strömung ein Warnsignal gibt.
-
Da ein großer Teil der in elektrischen und elektronischen Geräten
verbrauchten Energie in Wärme umgewandelt wird, ist es im allgemeinen erforderlich,
zur Vermeidung einer Vb erhitzung der Geräte diese Wärme abzuführen, insbesondere
Halbleiterbauelemente sind gegenüber tyberhitzung besonders empfindlich, so daß
für eine ordnungsgemäße Funktion und zum Schutz der Geräte eine zuverlässige und
wirksame Kühlung von besonderer Bedeutung ist.
-
Im allgemeinen wird eine Lüftereinrichtung dazu verwendet, eine Luft
strömung zu erzeugen, welche die in den Geräten erzeugte Wärme abführt und dadurch
für eine Begrenzung der Betriebstemperatur sorgt.
-
Da eine Störung oder ein Ausfall einer Ijüftereinrichtung infolge
einer Überhitzung zu einer Fehlfunktion oder in gravierenden
Fällen
auch zu einer Zerstörung von elektronischen Einrichtungen führen kann, ist eine
Uberwachung einer ausreichenden Kühlströmung geboten. Zu diesem Zweck ist es allgemein
bekannt, die Temperatur innerhalb eines Gehäuses zu messen, in welchem elektronische
Einrichtungen betrieben werden. Da entsprechende Temperaturüberwachungseinrichtungen
einerseits sehr aufwendig sind und andererseits in ihrem Ansprechverhalten sehr
träge sind, werden derartige Einrichtungen nicht immer allen Anforderungen gerecht.
Außerden läßt sich -durch eine Teniperaturüberwachung die ordnungsgemäße Funktion
einer Lüftereinrichtung nicht unmittelbar überwachen, da die Temperatur an der Meßstelle
nicht ausschließlich von der Funktion der iiüftereinrichtung abhängt.
-
Weiterhin ist es bekannt, mit Druckdosen oder ähnlichen Einrichtungen
eine Strömungsüberwachung durchzuführen. Derartige Einrichtungen sind jedoch nicht
nur verhältnismäßig teuer, sondern darüber hinaus auch störanfällig.
-
Weiterhin ist es grundsätzlich bekannt, in der Strömung eine Windfahne
anzubringen, welche bei ordnungsgemäßer Kühl strömung eine bestimmte Stellung einnimmt
und beim Ausfall einer iiüftereinrichtung in eine Ruhestellung schwenkt, in welcher
ein mechanischer Kontakt ausgelöst wird. Die Zuverlässigkeit einer solchen Windfahne
ist jedoch nicht besonders hoch, da insbesondere nach längerem Gebrauch und bei
nicht absolut staubfreier Strömung die Gefahr besteht, daß die Windfahne bei einer
unzureichenden Kühl strömung nicht in ihre Ruhelage zurückkehrt, so daß kein Kontakt
ausgelöst wird.
-
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung zur
Überwachung einer Kühlfluidströmung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche
im Hinblick auf eine besonders wirtschaftliche Fertigung außerordentlich einfach
aufgebaut ist und dabei zugleich mit besonders hoher Zuverlässigkeit arbeitet.
-
Zur-Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Strömungsmeßeinrichtung
ein Flügelrad aufweist, welches durch die Kühlfluidströmung antreibbar ist, daß
weiterhin eine Impulserzeugungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche pro Umdrehung
des Flügelrades eine vorgebbare Anzahl von Signalimpulsen erzeugt wird, und daß
eine Impulsauswerteeinrichtung vorhanden ist, durch welche die Zeitabstände der
Signalimpulse gemessen und beim Uberschreiten eines vorgebbaren Zeitabstandes das
Warnsignal erzeugt wird.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes ergeben sich zuauchden Unteransprüchen.
-
Nach dem Grundgedanken des erfinders wird durch die #Kombination eines
zur Iviessung der Strömung dienenden Flügelrades mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung,
bei welcher die Zeitabstände zwischen Signalimpulsen ausgewertet werden, eine besonders
leistungsfähige tberwachungseinrichtung geschaffen#, welche gegenüber bekannten
Einrichtungen wesentliche Vorteile aufweist.
-
So ist-gemäß der Erfindung der wesentliche Vorteil erreichbar, daß
die Kühlluftströmung über einen weiten Toleranzbereich stufenlos ermittelt werden
kann. Die erfindungsgemäße Anordnung bedarf keiner Einstellung auf den jeweiligen
Luftdurchfluß, so daß die erfindungsgemäße Anordnung äußerst universell einsetzbar
ist. Da die erfindungsgemäße Einrichtung im wesentlichen nach einem Vergleichsverfahren
bzw. Kompensationsverfahren arbeitet, ist sie an nahezu beliebige Durchflußwerte
leicht anpaßbar.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist weiterhin unabhängig von der
Anzahl der verwendeten Lüftereinrichtungen verwendbar.
-
Gemäß der Erfindung wird nämlich die Gesamtkühlströmung erfaßt,
und
zwar unabhängig davon, durch welche Art von Lüftereinrichtungen und durch welche
Anzahl von entsprechenden Einrichtungen die Strömung erzeugt wird.
-
Weiterhin erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Stromversorgung
mit einer geringen Spannung, so daß keinerlei Gefährdung hervorgerufen wird.
-
Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht an einen bestimmten
Einbauort oder eine bestimmte Einbaulage gebunden, sondern kann den jeweiligen räumlichen
Gegebenheiten flexibel angepaßt werden.
-
Mit dem gemäß der Erfindung erzeugten Warnsignal können beliebige
geeignete Warneinrichtungen wie eine Hupe, eine Klinge, oder auch andere Geräte
wie ein Relais, ein Schütz oder eine Registriereinrichtung betrieben werden.
-
Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß
sie in Verbindung mit einer Drehzahlregelung verwendbar ist, welche die Drehzahl
eines Lüfters auf einen gewünschten Sollwert einstellt.
-
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigen: Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, Sig. 2 ein Diagramm, welches zur Erläuterung der Arbeitsweise der in
der Fig. 1 dargestellten Anordnung dient, und Fig. 3 eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Strömungsmeßeinrichtung.
-
Gemäß Fig, 1 wird von einer Lichtquelle 13 ein Lichtstrahlenbündel
erzeugt, welches durch die Ebene des Flügelrades 11 hindurchtritt und auf einen
Fototransistor 21 auftrifft. Wenn eine ausreichende Kühlströmung vorhanden ist,
wird das Flügelrad 11 durch diese Strömung in Drehung versetzt, so daß das von der
Lichtquelle 13 ausgesandte Strahlenbündel intermittierend unterbrochen wird. Die
bei solchen Unterbrechungen entstehenden Helligkeitsschwankungen werden durch den
Fototransistor T1 in entsprechende elektrische impulse umgewandelt, die vom Ausgang
des '2ransistors T1 über einen Vorverstärker 15 einem Schmitt-Trigger ST zugeführt
werden. Der Ausgang des Schmitt-Triggers ST ist mit einem Eingang einer ersten Kippstufe
FF1 verbunden. seinem weiteren Eingang der ersten Kippstufe B werden Steuerimpulse
zugeführt, welche durch ein Potentiometer P1 in ihrem zeitlichen Abstand derart
gesteuert werden, daß jeweils nach einem Zeitintervall t0 der ersten Kippstufe 2121
ein solcher als Rechteckimpuls ausgebildeter Steuerimpuls zugeführt wird. Falls
innerhalb eines solchen Zeitintervalls t0 die erste Kippstufe FF1 nicht durch einen
Eingangsimpuls getriggert wird, wird ein Kippvorgang ausgelöst.
-
Falls beispielsweise erst nach dem Zeitintervall t0 + tn ein Triggerimpuls
auftritt, so gelangt über einen Kondensator Cl ein Impuls an eine dritte Kippstufe
F#3. Am Ausgang dieser Kippstufe steht grundsätzlich das Warnsignal zur Verfügung.
-
Dieses Warnsignal kann einer optischen oder einer akustischen Warneinrichtung
zugeführt werden oder kann zur Steuerung eines Relais dienen. Weiterhin kann das
Warnsignal auch in einem entsprechenden Regelkreis zur Regelung der iiüftereinrichtung
verwendet werden.
-
Das Ausgangssignal an der dritten Kippstufe FF3 bleibt solange erhalten,
bis das Singangssignal bei FF1 innerhalb der Zeit to seinen Wert von beispielsweise
einem logischen Pegel Null auf
einen logischen Pegel 1 verändert.
-
Wenn das Eingangssignal für FF1 wieder mit der liäuSigkeit eintrifft,
daß die Intervalle kleiner sind als to so erscheint kein Ausgangssignal Q mehr am
Ausgang von FF1. Dann triggert ein Ausgangssignal W(quer)von FF1, welches dem invertierten
Signal Q entspricht, eine nachgeschaltete zweite Kippstufe FF2. Wenn die Triggerung
von FF2 nach einer gewünschten Zeit unterbleibt, welche durch Einstellung einer
bestimmten Zeitkonstanten mittels beispielsweise eines RO-Gliedes X2 02 wählbar
ist, so wird bei der zweiten Kippstufe FF2- an deren Ausgang ein Signal Q über einen
Kondensator C2 der dritten Kippstufe FF3 zugeführt, wodurch diese rückgestellt wird.
-
Durch entsprechende Dimensionierung des XC-Gliedes R2 C2 kann die
Zeitdauer festgelegt werden, innerhalb welcher kurzzeitige Störsignale gelöscht
werden sollen.
-
Anstelle des Fototransistors Tl kann auch eine llagnetanordnung verwendet
werden, welche beispielsweise als Feldplattenaufnehmer ausgebildet sein kann. Dabei
kam# die Anordnung derart getroffen sein, daß der Feldplattenaufnehmer in den Mantel
der als Strömungsmeßeinrichtung dienenden Mantelschraube eingebaut ist. Bei dieser
Anordnung wird ein Magnetfeld durch die Flügel des Flügelrades intermittierend unterbrochen.
-
Dadurch entstehende Ströme unterschiedlicher Größe können der Basis
eines Transistors zugeführt werden, um entsprechende elektrische Impulse zu erzeugen.
-
Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Lüftereinschub verwendet
wird, ist es zweckmäßig, die Strömungsmeßeinrichtung stromabwärts von einer üblicherweise
vorhandenen Filtereinrichtung anzuordnen. Dabei wird nämlich außer der
Funktion
der iiüftereinrichtung auch der Filterdurchsatz überwacht. Falls bei einer übermäßigen
Verschmutzung des Filters nämlich die Strömung derart gedrosselt wird, daß keine-ausreichende
Sühlwirkung mehr erreicht wird, ist unter dieser Voraussetzung die erfindungsgemäße
Anordnung ohne weiteres in der Lage, einen wirksamen Schutz gegen Sberhltzung zu
bieten, indem nämlich das Flügelrad die erforderliche Drehzahl nicht erreicht, die
in einer ordnungsgemäßen Kühlströmung normalerweise vorhanden ist.
-
Falls der erforderliche Luftdurchfluß in einem Schrank, in welchem
elektrische Sinrichtungen untergebracht sind, mittels einer Temperaturmessung festgelegt
ist, so wird die Luftströmung von der Strömungsmeßeinrichtung in analoger Weise
übernommen und in der erfindungsgemäßen Auswerteschaltung überwacht. Falls d#er
Luftstrom in unzulässiger Weise verringert wird, wird ein entsprechendes Warnsignal
erzeugt. Auch in diesem Falle kann eine automatische Drehzahlregelung vorgenommen
werden.
-
Gemäß der Erfindung wird in allen Fällen bei geeigneter Anordnung
der Strömungsmeßeinrichtung die Verschmutzung einer Siltereiarichtung mit überwacht.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet auch dann zuverlässig, wenn
die Eühlströmung durch irgendeine andere Ursache blockiert wird.
-
- Patentansprüche -