DE2638118A1 - Belueftungsmodul zum kuehlen elektronischer bauteile - Google Patents

Description

• Belüftungsmodul zum Kühlen
• elektronischer Bauteile Die einfachste und bisher gebräuchlichste Methode zur Kühlung elektronischer Bauteile ist die Luftkühlung.
• Die in den elektronischen Bauteilen entstehende Verlustleistung, die in Form von Wärmeenergie frei wird, wird vermittels der an den Bauteilen vorbeigeführten Kühlluft durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung abgeführt.
• Es sind sogenannte Kanalbelüftungssysteme bekannt, bei denen die Seitenwände selbst als Luftkanäle ausgebildet sind oder gesonderte Luftkanäle aufweisen. Eine derartige bekannte Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Gemäß dieser Prinzipskizze übernimmt die rechte Seitenwand 1 die Funktion eines Zuluftkanals, über den die von einem Lüfter 2 angesaugte und dem Belüftungssystem zugeführte Kühlluft den im Elektronikschrank übereinander angeordneten Magazineinschüben 3 zugeführt wird.Zwischen den Magazineinschiiben 3 sind sogenannte Luftverteiler 4 vorgesehen, die jeweils eine Trennplatte 5 aufweisen, mittels denen der im Zuluftkanal geführte Luftstrom dem jeweils über einem bestimmten Luftverteiler angeordneten Magazineinschub zugeführt wird.
• Die in der Prinzipskizze als Unter- und Oberkante der Nagazineinschübe durchgezogenen Begrenzungslinien 6, 7 sind in Wirklichkeit mit Durchbrüchen versehene Platinen oder Steckkartenaufnahmen, durch die einerseits die vom Zuluftkanal 1 kommende Kühlluft möglichst gleichmäßig auf die in den Magazineinschüben vorhandenen Steckkarten verteilt wird bzw. andererseits die an den Steckkarten vorbeigeführte, inzwischen erwärmte Abluft aus den Magazineinschüben abgeführt wird. Diese Abluft wird nun durch die Trennbleche der Luftverteiler 4 zur linken, als Abluftkanal dienenden Seitenwand 8 abgeleitet und verläßt den Abluftkanal bzw. den Elektronikschrank am oberen Ende dieser linken Seitenwand 8.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den die Kühlluft von außen ansaugenden und an das Belüftungssystem abgebenden Lüfter und geht von einem Stand der Technik aus, gemäß dem ein kompletter, aus Antriebsmotor, Lüfterrad, Spiralgehäuse und Druckkammer bestehender Lüfter im unteren Teil eines Elektronikschranks eingebaut wird. Dieser Lüfter saugt die Kühlluft von unten her über einen in einem besonderen Gehäuse- -teil untergebrachten Filter an und gibt sie an eine besonders gestaltete Verbindungskammer ab, die ihrerseits an ein weiterer Bauteil, nämlich einen sogenannten Kanalstutzen für den Luftaustritt bzw. -übergang in den Zuluftkanal des Kanalbelüftungssystems angeschlossen ist. Die bekannte Konzeption weist also eine Reihe von Einzelbauteilen auf, was hinsichtlich Montier- und Wartungsfreundlichkeit nicht gerade günstig ist.
• Durch die verschiedenen Einzelteile ergibt si#ch weiter ein Nachteil bei der Lagerhaltung.
• Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen kostengünstigen und wartungsfreundlichen Belüftungsmodul zu konzipieren.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß in dem Belüftungsmodul Luftansaugraum, Lüfterspiralgehäuse, Druckkammer und Luftaustrittskammer zu einer Einheit zusammengefaßt sind und daß die Abmessungen dieses Belüftungsmoduls den Rastermaßen des Elektronikschranks entsprechend gewählt sind.
• Die Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung Fig. 2 näher erläutert. Hierbei wird ein explizites Ausführungsbeispiel im Sinne der Unteransprüche beschrieben, wobei hinsichtlich der konstruktiven Einzelheiten gegebenenfalls auf die zeichnerische Darstellung zurückzugreifen ist.
• In der Fig. 2 sind von oben nach unten folgende Einzelheiten dargestellt: a) die Schnittzeichnung des Querschnitts einer Deckplatte des erfindungsgemäßen Belüftungsmoduls; b) die Vorderansicht eines die erfindungsgemäß zusammengefaßten Funktionselemente des gesamten Belüftungsmoduls bildenden Grundkörpers; c) die Aufsicht des unter b) genannten Grundkörpers.
• Die in der Detailzeichnung a) dargestellte Deckplatte besteht aus einer Platine 10, deren Außenkonturen dem in der Detailzeichnung c) dargestellten Spiralgehäuse einschließlich der anschließenden Druckkammer entsprechend ausgebildet sind.
• In der gezeigten Querschnittszeichnung ist einerseits eine zur Aufnahme eines Lüfterrads mit Antriebsmotor vorgesehene Durchgangsbohrung 11, sowie andererseits eine zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Luftübertritts in die Luftaustrittskammer vorgesehene, in den Querschnittsmaßen der noch zu beschreibenden Druckkammer angepaßte Einkehlung 12 zu erkennen. Diese Einkehlung 12 ist so ausgeführt, daß der an der Unterseite vorbeifließende Luftstrom ohne Unstetig keitsstelle in die Luftaustrittskammer überströmen kann.
• Schematisch ist bei der Darstellung nach der Detailzeichnung a) ein Lüfterrad mit Antriebsmotor eingezeichnet, um aufzuzeigen, wie bei aufgesetzter und mit dem Grundkörper verbundener Deckplatte das eigentlich aktive Belüftungsaggregat angebracht ist. Dieses Lüfterrad ist zusammen mit seinem Antriebsmotor über einen Flansch unmittelbar mit der Deckplatte verschraubt.
• Die wesentlichen Funktionselemente des erfindungsgemäßen Belüftungsmoduls bzw. des sie im wesentlichen bildenden Grundkörpers sind am ehesten der Detailzeichnung b) zu entnehmen.
• Der Grundkörper umfaßt die Elemente Luftansaugraum 20, Lüfterspiralgehäuse 21, Druckkammer 22 und Luftaustrittskammer 23, wobei der Grundgedanke der Erfindung gerade darin besteht, Spiralgehäuse und Druckkammer einerseits und Luftansaugraum und Luftaustrittskammer andererseits in ein gemeinsames Bauteil zu integrieren, also von einem handelsüblichen Lüfter nur Lüfterrad und Antriebsmotor zu verwenden.
• Der Luftansaugraum 20 ist mittels einer Filtermatte 24 nach außen abgeschlossen, so daß die Reinheit der an den zu kühlenden elektronischen Bauteilen vorbeiströmenden Kühlluft gewährleistet ist. Der Luftansaugraum 20 selbst wird im wesentlichen durch eine flache Wanne gebildet, die auf der dem Innenraum des Grundkörpers, also dem Spiral gehäuse zugewandten Seite eine Lufteintrittsöffnung 25 aufweist. Der Querschnitt des Luftansaugraums ist, um einen möglichst großen Luftdurchsatz zu ermöglichen, so groß wie möglich zu wählen. Im dargestellten Beispiel entspricht das Grundmaß dem durch die Tangenten des Lüfterspiralgehäuses und dem Abschluß der Druckkammer zur Luftaustrittskammer hin begrenzten Rechteck.
• Im komplettierten Zustand des erfindungsgemäßen Belüftungsmoduls kommt über dieser Lufteintrittsöffnung 25 das Lüfterrad mit Antriebsmotor 13 zu liegen, welches sodann im Betriebszustand die Kühlluft durch die Filtermatte 24 ansaugt.
• Der zur Lufteintrittsöffnung 25 gehörige Innenraum des Grundkörpers, über den die Kühlluft zur Druckkammer 22 und anschließend zur Luftaustrittskammer 23 geführt wird, ist das Lüfterspiralgehäuse 21, in dem die angesaugte Kühlluft über das Lüfterrad 13 in Bewegung versetzt und in die anschließende Druckkammer abgeschoben wird.
• Von der Druckkammer 22 gelangt die Kühlluft nunmehr in die Luftaustrittskammer 23 und fließt von hier in das Kanalbelüftungssystem des zu kühlenden Elektronikschranks. Zur Illustration ist in der Druckkammer 22 punktiert auch die Unterkante der Einkehlung 12 der Deckplatte 10 eingezeichnet.
• Um die Verwirbelung der Kühlluft vor dem Übergang in das Kanalbelüftungssystem nicht unnötig zu erhöhen und Staueffekte zu vermeiden, wurde der Übergang von der Druckkammer zur Luftaustrittskammer und zur Kanalbelüftung,wie in Detailzeichnung b) dargestellt, bogenformig ausgeführt. Dieser bogenförmige Übergang ist,wie bereits erwähnt, auch über die Einkehlung 12 der Deckplatte 10 realisiert.
• Der Aufsicht in Detailzeichnung #} sind insbesondere die Konturen der in dem erfindungsgemaßen Belüftungsmodul integrierten Funktionsteile Spiralgehäuse 21 und Druckkammer 22 zu entnehmen. Die Kühlluft wird - ausgehend von der Zeichenebene - von unten her angesaugt und in die Spiralbahn des Spiralgehäuses 21 gezwungen. Von hier gelangt die beschleunigte Kühlluft in die Druckkammer 22, die sich, wie in der Detailzeichnung c) dargestellt, trichterförmig auf das Maß der Luftaustrittskammer und damit des Zuluftkanals des Kanalbelüftungssystems erweitert. Am Übergang zwischen dem Lüfterspiralgehäuse 21 und der Druckkammer 22 ist ein sogenannter Sprungdiffusor 26 vorgesehen, der eine Erhöhung der Luftförderleistung bewirkt.
• Der in den Detailzeichnungen der Fig. 2 dargestellte und insbesondere anhand der Luftführung beschriebene erfindungsgemäße Belüftungsmodul besteht - wie beschrieben - aus dem in b) und c) wiedergegebenen Grundkörper und der im Schnitt in a) wiedergegebenen Deckplatte. Beide Teile sind vorzugsweise als Kunststoff-Spritzteile ausgeführt, wobei hinsichtlich der Materialauswahl darauf geachtet wurde, daß ein kostengünstiger und geräuschdämmender Kunststoff verwendet wurde.
• Die beiden Kunststoff-Spritzteile werden sodann zusammengefügt und verklebt oder auch verschraubt. Sodann wird durch die Bohrung der Deckplatte das aus Lüfterrad und Antriebsmotor eines Radiallüfters bestehende Teilaggregat eingesetzt und mit dem Belüftungsmodul verschraubt.
• Der erfindungsgemäße Belüftungsmodul ist in seinen Abmessungen den Rastermaßen des Elektronikschranks angepaßt und kann wie ein normaler Magazineinschub in den Elektronikschrank eingeschoben und über Stift- und/oder Schraublöcher 27 mit dem Gestell des Elektronikschranks verbunden werden.
• Der erfindungsgemäße Belüftungsmodul ist somit wie jeder andere Magazineinschub in den Elektronikschrank steckbar und auch wieder herausnehmbar. Durch seine den Detailzeichnungen Fig. 2b und 2c zu entnehmende Ausgestaltung mit einer Frontplatte 28 ergibt sich somit bei eingeschobenem Belüftungsmodul in Gemeinsamkeit mit den übrigen, die elektronischen Bauteile~enthaltenden Magazineinschüben eine einheitliche Frontfläche des bestückten Elektronikschranks.
• L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Patentansprüche Zum Einbau in einen nach dem Kanalbelüftungsprinzip gekühlten Elektronikschrank vorgesehener Belüftungsmodul, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm Luftansaugraum C2OX Lüfterspiralgehäuse (2# Druckkammer(22)und Luftaustrittskammer (23) zu einer Einheit zusammengefaßt sind und daß seine Abmessungen den Rastermaßen des Elektronik-~ schranks entsprechend gewählt sind.
2. 2. Belüftungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem den Elementen Luftansaugraum (20), Lüfterspiralgehäuse(21), Druckkammer (22) und Luftaustrittskammer (23) entsprechend ausgebildeten Grundkörper und einer Deckplatte 610)besteht, wobei letztere das Lüfterspiralgehäuse (21) und die Druckkammer (22) abschließt und als Aufnahme für eine Lüfterrad(13)mit Antriebsmotor dient.
3. 3. Belüftungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lüfterspiralgehäuse(21)und der Druckkammer (22) ein Sprungdiffusor vorgesehen ist.
4. 4. Belüftungsmodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte(10)an dem den Übergang von der Druckkammer 22)zur Luftaustrittskammer(23) bestimmenden Ansatz einer Einkehlung (12) aufweist, so daß für den von der Druckkammer (22) zur Luftaustrittskammer (23)fließenden Luftstrom ein kontinuierlicher Übergang gewährleistet ist.
5. 5. Belüftungsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftansaugraum (20) nach außen mittels einer Filtermatte (24) abgeschlossen ist.
6. 6. Belüftungsmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper und Deckplatte als Kunststoffspritzteile ausgeführt und miteinander verklebt sind.