DE2828068C2 - Kühlungsanordnung für elektronische Bauteile hoher Verlustleistungsdichte - Google Patents

Description

— daß die Düse (22) sich innerhalb des Luftführungskanals befindet,

— daß die lichte Höhe des Luitführungskanals wesentlich kleiner als seine Breite, jedoch größer als die Gesamthöhe der zu kühlenden Bauteile (12) ist.

— und daß i'<e Breite des Luftführungskanals kleiner ist als seine Länge.

2. Kühlungsanordnung na-jh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömung^richtung kurz hinter der Düse (22) sich in Längsrichtung des Luftführungskanal erstreckend trichterförmig Venturi-Leitflächen (30) angeordnet sind, die an der den Luftführungskanal nach oben begrenzenden Deckplatte (14) oder an der Trägerplatte (11) befestigt sind.

3. Kühlungsanordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlenden Bauteile (12) hoher Verlustleistungsdichte elektronische Module mit integrierten Schaltkreisen, Leistungstransistoren, Halbleiterelemente oder Widerstandsclcmenie sind und daß die Trägerplatte (11) eine austauschbare Schaltungskarte (10) ist, die an einer Seitenkante Anschluß- und Haltemittel (36) aufweist.

4. Kühlungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckplatte (14) zur Bildung des Luftführungskanals in einem parallelen Abstand, der größer ist als die Höhe des zu kühlenden Bauteils (12) deckungsgleich zur ersten Trägerplatte (11) eine zweite Trägerplatte angeordnet ist.

5. Kühlungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (14) in einem parallelen Abstand zur Oberfläche der Trägerplatte (11) angeordnet ist und aus Blech oder einem Kunststoffmaterial gefertigt ist und mittels Abstandsbolzen oder U-förmig von der Deckplatte (14) abgewinkelten Seitenleisten an der Trägerplatte (11) befestigt ist.

6. Kühlungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einlaßöffnung (18) des Luftführungskanals in halber Höhe und denselben in seiner Breitseite rechtwinklig durchdringend ein preßluftführenues. relativ dünnes

Rohr (24) angeordnet ist, das wenigstens eine Düse (22) enthält und daß das eine Ende des Rohres (24) eine Anschlußvorrichtung (34) aufweist und das andere Ende (32) verschlossen ist.

7. Kühlungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrchr (24) in seiner Längsrichtung in Reihe mehrere in bestimmten Abständen nebeneinander angeordneter Düsenbohrungen (31) aufweist, oder mit einem dünnen i.ängsschlitz (26) als Düse (22) versehen ist und daß die Düsenöffnungen (22, 26,31) alle in die gleiche Richtung weisen i:nd in der halben Abstandshöhe des Luftführungskanals angeordnet sind.

Diese Erfindung betrifft eine Kühlungsanordnung zur Wärmeableitung von elektronischen Bauteilen hoher Verlustleistungsdichte, die auf einer in ein Gehäuse einsetzbaren Trägerplatte befestigt sind, daß sie in den Hohlraum eines sich über die gesamte Trägerplatte hin erstreckenden Luftführungskanals hineinragen, welcher stirnseitig eine Einlaßöffnung für die als Kühlmittel dienende Umgebungsiuft und mindestens eine Auslaßöffnung für die erwärmte Kühlluft aufweist, daß der Luftführungskanai einen ι r<hteckförmigen Querschnitt aufweist, daß in Höhe der Querschnittsmitte des Luftführungskanals im Bereich der Einlaßöffnung wenigstens eine mit einer Preßluft führenden Leitung verbundene Düse so angeordnet ist, daß die Düsenöffnung in den Luftführungskanal zeigt und deren Mitlelachse parallel zur Längsachse des Luftführungskanals liegt, und daß die Düse einen Druckluftstrahl hoher Luftgeschwindigkeit erzeugt, so daß Kühlluft mit großem Volumen und Turbulenz über die zu kühlenden Bauteile strömt. Eine solche Kühlungsanordnung ist aus der US-PS 36 26 251 bekannt.

Derartige Kühlungsanordnungen werden vorteilhaft in elektronischen Schaltungsanordnungen verwendet, bei denen die wärmeerzeugenden Bauteile in großer Packungsdichte und Anzahl vorhanden sind, beispielsweise in elektronischen Rechnern, Prozeßsteueru.ngsanlagen oder Informationsverarbeitungsgeräten.

Durch den Trend zu einer Vergrößerung der Pakkungsdichte von elektronischen Schaltkreisen mit in Festkörpertechnik integrierten Halbleiterbauelementen ergeben sich größere Geschwindigkeiten in der Signalverarbeitung unü-kompaktere Baugruppen, die dem Fachmann unter der Bezeichnung Chip und Modul bekannt sind. Durch diese starke Konzentration der Bauelemente in diesen Chips und Moduls ergibt sich der Nachteil einer hohen Verlustleistungsdichte; oder in anderen Worten erläutert, trotz der sehr kleinen Ströme in den Schaltkreisen erzeugen diese in ihrer Gesamtheit jedes elektronischen Bauteiles eine große Wärmemenge. Derartige elektronische Bausteine — Chips oder Moduls, — werden bevorzugt auf einer Oberflächenseite einer Trägerplatte mit geringen Abständen nebeneinander befestigt. Auf der einen Oberflächenseite einer solchen Trägerplatte können außer den Chips und Moduls auch noch Leistungstransistoren oder Widerstandselemente befestigt sein, die ebenfalls starke Wärmeerzeuger sein können.

Da die aus Halbleitermaterialien bestehenden, in der sogenannten Festkörpertechnik erzeugten elektronischen Bauteile nur innerhalb eines engen zulässigen Temperaturbereiches zuverlässig funktionieren und die

geforderten Betriebsbedingungen für einen Langzeitbetrieb erfüllen, ist es erforderlich, die überschüssige Wärme abzuleiten bzw. die Wärmeerzeuger zu kühlen, um sie vor einer Selbstbeschä.digung zu schützen. Desgleichen ist auch dafür zu sorgen, daß andere benachbarte wärmeempfindliche Bauteile nicht von den Bauelementen hoher Verlustleistune:sdichte nachteilig beeinflußt oder beschädigt werden, z. B. durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung oder Konvektion.

Bei vielen bekannten elektronischen Geräten, in denen die vorstehend erwähnten, auf Trägcrplatten befestigten elektronischen Bauteile verwendet werden, beispielsweise in Gestellen, Rahmen oder in Einschubeinheiten von Rechnern, Fernmeldeanlagen, Steuergeräten usw. wird die überschüssige Wärme oder Verlustleistung nicht durch Wärmeleitung oder Konvektion alleine, sondern auch zwangsweise durch Lüfter oder Gebläse aus dem Gerät entfernt, wobei meistens Umgebungsluit — Raumluft — durch die in den Geräten gebildeten Luftführungskanäle strömt. Die Trägerplatten oder sogenannten Schaltungskarten sind in den Gestellen, Rahmen oder Einscbisbeinheiten -jg angeordnet, daß sich kaminartige Luftführungskanäle bilder. Bei t-iner derartigen Kühlungsanordnung besteht der Nachteil darin, daß die von unten in das Gerät einströmende Kühl- oder Umgebungsluft die im unteren Bereich angeordneten Bauteile und Trägerplatten besser kühlt als die im oberen Bereich angeordneten, an denen die bereits angewärmte Kühlluft vorbeiströmt.

Aus der DE-OS 19 08 {125 ist auch bereits eine Kühleinrichtung für Gestell-Einschubeinheiten bekannt, bei der an einander gegenüberliegenden Seiten der Einschübe Luftführungskanjüe angeordnet sind. Der eint Luftführungskanal wird über einen zentralen Lüfter mit Kühlluft versorgt, während der andere zur Umgebung hin geöffnet ist. Die Luftführungskanäle sind über Lüftungsschlitze mit düsenförmigem Querschnitt mit den Einschüben verbunden, so daß dort an den vorhandenen, zu kühlenden Leiterplatten oder Steckeinheiten turbulente Strömungen der Kühlluft erzeugt werden.

Ferner r t es aus der DE-OS 23 40 026 bekannt, zur Kühlung von auf Trägerpilatten angeordneten Bauelementen gasförmiges Kühlmittel unter Druck über Kühlleitungen nahe an den Eiauelementen vorbeizuführen, wobei die Kühlleitungen auf die Bauelemente gerichtet, düsenförmig verengte Austrittsöffnungen aufweisen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des ausströmenden Kühlmittels erhöht und iine turbulente Strömung erreicht wird.

Bei der eingangs angegebenen, aus der US-PS 36 26 251 bekannten Anordnung wird die kühle Umgebungsiuft an der Unterseite des Gerätes durch ein Gebläse angesaugt und beispielsweise an der schwenkbaren Gehäuserückwand, die ein Bestandteil des Hauptluftstromes ist, nach oben gedrückt. Das Gerätegehäuse enthält an seiner Oberseite und in seinen Seitenwänden jeweils in der Höhe einer Bauteil-Einschubeinheit Auslaßschlitze, die den Austritt der erwärmten Kühlluft ermöglichen. Im Gerätegelläuse ist auf der Rückwand in vertikaler Richtung ein Preßluft führendes Rohr befestigt, das entsprechend der Teilung der Bauteil-Einschubeinheiten reihenförmig angeordnete Düsen aufweist, aus denen jeweils ein zu den kühlenden Bauteilen gerichteter Druckluftstrahl austritt. Jeder Druckluftstrahl stößt zunächst auf den aufsteigenden Kühllul'tstrom und lenkt bzw. zweigt von diesem einen Teil infolge Verwirbelung seitlich so ab. daß die Druckluft und die vom Haupt-Kühiir.ftstrom abgezweigte Kühlluft zu den Bauteilen strömen und durch Wärmeaufnahme diese kühlen. Die in den Einschubeinheiten erwärmte Luft strömt dann durch die Auslaßschlitze in die Umgebung des Gerätes. Bei dieser bekannten Kühlungsanordnung dient die von wenigstens einem Gebläse angesaugte Umgebungsluft hauptsächlich als Kühlmittel, während der Druckluftstrahl vorwiegend als Ablenkmittel vorgesehen ist, wobei er jedoch auch zur Bauteilkühlung beiträgt und die Verwirbelung fördert, so daß sich mögliehst keine im Windschatten befindlichen ungekühlten heißen Stellen an den zu kühlenden Bauteilen bilden. Auch bei dieser bekannten Kühlungsanordnung besteht der Nachteil, daß beim Wartungsdienst oder bei einer Störungssuche die Gehäusetüre geöffnet werden muß, wodurch das Kühlungssystem unter falschen Bedingungen arbeitet und die Fehlerbeseitigung erschwert wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kühlungsanordnung für Trägerplatten mit darauf montierten elektronischen Bauteilen zu schaffen, bei der auch bei geöffnetem Gehäuse des Gerätes, in dem sich die zu kühlenden Objekte befinden, keine Verfälschung der Kühlungsverhältnisse gegenüber den h. rfilverhältnissen im Betrieb mit einem normal geschlossenen Gehäuse auftritt. Der Zustand des das Kühlungsobjekt umgebende Gerätegehäuse soll somit keinen Einfluß auf die Wirkung des Kühlungssystemes haben. Die neue Kühlungsanordi.üng soll mechanisch und aerodynamisch eine möglichst einfache Konstruktion sein und die als Kühlmittel dienende Umgebungsluft zum kühlenden Objekt lenken, so daß diese das zu kühlende Objekt umströmt und sich keine im Windschatten liegenden unzulässig heißen Stellen ergeben.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch die Kombination der im Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kühlungsanordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßeri Kühlungsanordnung ist das zu kühlende Objekt in einem Luftführungskj.nal angeordnet, der beispielsweise aus einer Trägerplatte mit ei"er in einem bestimmten Abstand benachbarten Deckplatte gebildet wird, so daß sich zwischen den beiden Platien ein relativ breiter flächenhafter Spalt in bezug zur Höhe des Spaltes bildet. Das eine offene Ende des Luftführungskanals dient als Einlaß der relativ kühlen Raumumgebungsluft und das andere offene Ende des Luftführungskanals als Auslaß der durch das zu kühlende Objekt angewärmten Luft. Vorzugsweise im Bereich der Einlaßöffnung ist im Luftführungskanal wenigstens eine, von einer Preßluftleitung gespeiste. Düse angeordnet, die einen Druckluftstrahl liefert, der sich in Längsrichtung des Luftführungskanals erstreckt. Dieser Druckluftstrahl bildet zusammen mit der Einlaßöffnung Jes buftführungskanals einen Injektor, welcher die als Kühlmittel dienende Umgebungsluft in einem großen Volumen ansaugt und durch den Luftführungskanal treibt, wobei diese kühle Umgebungsluft zusammen mit der Druckluft über das zu kühlende Objekt strömt, dabei dessen Wäime aufnimmt und zum Auslaß des Lufiführungskanals fördert.

Obwohl die erfindungsgemäße Kühlungsanordnung die Umgebungsluft und zu deren Ablenkung einen Druckluftstrahl verwendet, ähnlich wie die durch dis US-PS 36 26 251 bekanntgewordene Kühlungseinrichtung, besteht der vesentlichste Unterschied jedoch darin, daß die erfindungsgemiiße Kühlungsanordnung auf dem Injektionsprinzip basiert, wobei die Düse für den

Druckluftstrahl im Luftführungskanal angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der beachtliche Vorteil der neuen Kühlungsanordnung, daß die Kühlwirkung immer wirksam ist, auch wenn das Gerätegehäuse geöffnet ist. In Extremfällen, wo das Gerätegehäusc keine Schutzfunktion zu erfüllen hat, kann ein Gerätegehäuse somit entfallen. Die neue Kühlungseinrichtung ist in ihrer Konstruktion relativ einfach und nicht aufwendig, weil zur Bildung des Luftführungskanals beispielsweise die zu kühlenden Trägerplatten verwendbar sind, außerdem ist die Kühlwirkung intensiver.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele, die anhand von Zeichnungen (Fig. 1 bis 3) ausführlicher beschrieben werden. Von den Zeichnungen stellt dar

Fig. 1 die vereinfachte Ansicht eines Längsschnittes durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Kühlungsanordnung,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Kühlungsanordnung gemäß der K ig. 1,

F i g. 3 die Seitenansicht eines zweiten ähnlichen Ausführungsbeispieles einer Kühllingsanordnung, mit Blick auf die Auslaßöffnung des Luftführungskanals, um vorzugsweise die Struktur der Düsen zu zeigen. Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen als zu kühlendes Objekt eine elektronische Schaltungskarte 10, die für diese Betrachtung eine Trägerplatte U enthält, auf deren Oberseite ein oder mehrere elektronische Bauteile 12 montiert sind, welche, wie bereits eingangs erwähnt wurde, Wärmeerzeuger hoher Verlustleistungsdichte sind und die beispielsweise Chips, Moduls, Leistungstransformatoren, Widerstände oder sonstige Bauelemente sein können. Die Trägerplatte 11 kann beispielsweise eine Schaltungskarte 10 sein, welche in den Moduls 12 logische Schaltkreise enthält. Es ist zweckmäßig, außer den die wärmeerzeugenden Bauteilen auch die Oberflächen der Trägerplatte 11 zu kühlen, insbesondere weil diese eine relativ gfüGc Kühlfläche bildet. Das zu kühlende Objekt kann anstelle der dargestellten Schaltungskarte 10 auch eine andere Form aufweisen.

Wie aus den F i g. 1 bis 3 gut ersichtlich ist, ist die Schaltungskarte 12 mit einem Mantelteil umgeben, der beispielsweise aus einer über die Trägerplatte 11 auf Abstandsbolzen befestigten Deckplatte 14 besteht. Die Deckplatte 14 kann auch U-förmig geformt sein, wobei die U-Schenkel Seitenwände 16 bilden, die an der Trägerplatte 11 anliegen. Diese Trägerplatte 11 und die Deckplatte 14 mit ihren Seitenwänden 16 als Mantelteil bilden somit einen länglichen Hohlraum, welcher als Luftführungskanal dient, der zwei offene Enden enthält. Dieser Luftführungskanal weist einen vorbestimmten Querschnitt auf, und er hat eine lichte Höhe, welche wesentlich kleiner ist als seine Breite, wobei diese Breite kleiner ist als seine Länge. In den Hohlraum dieses Luftführungskanals ragen die auf der Trägerplatte 11 montierten, zu kühlenden Bauteile 12. Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, ist der lichte Abstand zwischen Trägerplatte 11 und Deckplatte !4 größer als die Gesamtbauhöhe der zu kühlenden Bauteile 12.

Der Luftführungskanal hat zwei offene Endseiten, welche einerseits als Einlaßöffnung 18 für die Kühlluft und andererseits als Auslaß für die den Luftführungskanal durchströmende Luft dienen. Die F i g. 1 zeigt am linken Ende des Luftführungskanals die Einlaßöffnung 18, an der die als Kühlmittel dienende Umgebungsluft in den Kanal eintritt Die Ausiaßcffnung 20 des Luftführungskanals ist auf der rechten Seite in F i g. 1 abgebildet Mit Ausnahme eines Bereiches in der Nähe der Düse, die im Luftführungskanal auf der Seite angeordnet ist. wo sich die Einlaßöffnung 18 befindet, besteht ein annähernd gleicher Luftdruck am der Einlaßöffnung 18 als auch an der Auslaßöffnung 20. Dieser gleiche Luftdruck entspricht dem der Umgebungsluft, welche als Kühlmittel dient.

Innerhalb des Luftführungskanals ist im Bereich der Einlaßöffnung 18 wenigstens eine Düse 22 angeordnet, die so gerichtet ist. daß sie in Längsrichtung des Luftführungskanals einen Druckluftstrahl bewirkt, daß von der Umgebungsluft ein größerer Luftstrom angesaugt und Durch den Luftführungskanal mitgerissen oder getrieben wird. Diese voluminöse Luftströmung streicht auch über die zu kühlende Oberfläche der Trägerplatte Il

r> und die wärmeerzeugenden Bauteile 12 der Schaltungskarte 10 und bewirkt somit den Abtransport der Wärme und eine Kühlung der Elemente Il und 12. Der von der Düse 22 ausgehende Druckluftstrahl erzeugt in bezug zur Umgebungsluft eine Druckdifferenz und somit einen Sog im Bereich der Düse 22 und der Einlaßöffnung 18, so daß ein voluminöser Fluß der Umgebungsluft in den Luftführungskanal einströmt. Ein ähnliches Prinzip einer Gaspumpe ist als Injektor bekannt und wird bei Gasstrahlverstärkern und Luftstrahlpumpen verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlungsanordnung wird als Treibgas Druckbzw. Preßluft benützt, und als angetriebenes Gas, das gleichzeitig als Kühlmittel dient, wird die Raum-Umgebungsluft »x-rwendet.

jo Der aus der Düse 22 austretende Druckluftstrahl reißt bei seiner Entspannung die ihn umgebende Luft mit, wobei eine Änderung des Energiezustandes stattfindet. Die Potentialenergie des Druckluftstrahles, welcher ein verhältnismäßig kleines Raumvolumen aufweist, ändert sich bei der Entspannung in eine kinetische Energie eines voluminösen Luftstromes, wobei dieser Luftstrom einen großen Bestandteil der Umgebungsluft

zwängt sich durch den Luftführungskanal über die zu kühlende Oberfläche der Trägerplatte 11, und er strömt über die Oberfläche der zu kühlenden Bauteile 12 hoher Verlustleistung, wobei er die abzuführende Wärme aufnimmt.

Die Düse 22 kann bei beiden Ausführungsbeispielen in einem geraden Rohrstück 24 angeordnet sein, wie dies die Fig. 1, 2 und 3 schematisch zeigen. Alternativ und an die jeweiligen Betriebsverhältnisse angepaßt, kann ein solches preßluftführendes Düsenrohr auch eine Anzahl in Reihe angeordneter Düsen 22 enthalten,

so deren Bohrungen 31 alle gleich oder verschieden groß sein können. Im ersten Ausführungsbeispiel besteht die Düse 22 aus einem Längsschlitz 26, der sich in einem dünnen, stabilen Rohr 24 befindet. Diese Schlitz-Düse 22 erzeugt einen dünner, breiten Druckluftstrahl im Luftführungskanal, wie dies aus der F i g. 1 zu erkennen ist. Zur Verstärkung der Injektorwirkung bzw. um die Ansaugf.ng der Umgebungsluft noch weiter zu steigern, kann die Düse 22 und der Luftführungskanal noch mit Venturi-Leitflächen 30 bestückt sein, wie dies in Fig. 1

6C angedeutet ist. Die Gestaltung der Düse 22 kann, den Erfordernissen angepaßt, verschiedenartig gestaltet sein. Beispielsweise kann anstelle des Längsschützes 26 als Düse 22 das Düsenrohr 24 eine Anzahl von reihenförmig angeordneten Bohrungen 31 oder Öffnungen als Düsen 22 enthalten, wie dies im zweiten Ausführungsbeispiel F i g. 3 vorgesehen ist. Es ist mechanisch einfach, in einem Düsenrohr 24 eine Reihe von Öffnungen — vorzugsweise Bohrungen 31 — als Düsen 22 herzustel-

len, deshalb wurde auch diese Düsenart bei einem Muster eines vorzugsweisen Ausführiingsbeispiels gewähll. Die Düsenstruktur und die wahlweise damit zu verwendenden Venturi-Leitflächen 30 können entweder auf der Trägerkarle 11 und/oder auf der Deckplatte 14 montiert sein, wie dies aus den F i g. I bis 3 ersichtlich ist. Die Düsen 22 oder 31 bzw. der aus diesen austretende Druckluftstrahl kann im Längsbereich des Kühlluftkanals /rzeugt werden, sogar unmittelbar außerhalb des Luftfülirungskanals, wenn der Spalt für die angesaugte Umgebungsluft nahe bei der Einlaßöffnung 18 oder der Auslaßöffnung 20 liegt und die Gewähr gegeben ist. daß auch bei einer solchen Ausführungsart ein kräftiger Injektions-Luftstrom entsteht. Der von den Düsen 22 bzw. 31 ausgehende Druckluftstrahl braucht nicht so ausgerichtet sein, daß er genau im Zentrum des Luftführungskanals sich in dessen Längsrichtung erstreckt oder speziell auf ein zu kühlendes Bauteil zielt.
Zur Gestaltung des Luftführungskanals kann der mit

der Tr'äger'präiie i i verbundene ü-fürniige fviäiiici υϊνν. die Deckplatte 14 ein Bestandteil der Schaltungskarte

10 oder eines anderen zu kühlenden Objektes sein. Die Deckplatte 14 kann aber auch eine zweite Trägerplatte

11 einer anderen Schaltungskarte 10 sein, die sich im bestimmten Abstand über oder neben der Oberfläche der erster Trägerplatte 11 befindet und entsprechend befestigt ist, beispielsweise durch eine Steckverbindung. Als Deckplatte 14 bzw. Mantel zur Trägerplatte 11 kann auch eine benachbarte Schaltungskarte, eine Schaltungstafel, ein Verkleidungsblech, eine Gehäusewand oder ähnliches dienen. Zur Bildung eines Luftführungskanuro für eine zu kühlende Schaltungskarte 10 braucht der Mantel bzw. die Deckplatte 14 nicht unbedingt geschlossene Seitenwände 16 aufweisen. Diese freizügigere Konstruktionsart eines Luftführungskanals hängt von der Größe der zu kühlenden Fläche, den geometrischen Abmessungen, von der lufttechnischen Gestaltung und der Struktur der Düsen 22 ab sowie von den Forderungen, die man an die Kühlungseinrichtung stellt. Weil die gesamte Kühlungsanordnung — mit Ausnahme des Preßlufterzeugers — auf der Oberfläche der zu kühlenden Schal'.ungskarte 10 montiert werden kann, in ähnlicher Weise wie die zu kühlenden Bauteile 12, verringert sich nur unwesentlich die für die Bauteile 12 zur Verfügung stehende Nutzungsfläche auf der Trägerplatte 11; bzw. anders erläutert, die Trägerkarte 11 braucht in ihrer Fläche nur unwesentlich größer sein, um die Kühlungsanordnung aufzunehmen. Es ist zu beachten, daß beispielsweise Schaltungskarten 10, welche mehr Kühlung benötigen als andere Schaltungskarten, einen größeren Luftführungskanal erfordern, daß der Luftstrom größer sein muß und daß demzufolge auch größere und evtl. mehr Düsen 22 erforderlich sind zur Erzeugung des großen Luftstromes im Luftführungskanal.

Das Düsenrohr 24 im ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich rechtwinklig über die Breitseite der Schaltungskarte 10 und ist an seinem Ende 32 verschlossen, wie dies die F i g. 1,2 und 3 zeigen. Das andere Ende des Düsenrohres 24 ragt etwas seitlich über die Trägerplatte 11 hinaus und ist dort mittels einer Verbindungsmuffe 34 als Anschlußstück mit einem flexiblen Rohr 35 verbunden, dem über eine nicht abgebildete Leitung Druck- bzw. Preßluft zugeführt wird. In Abhängigkeit von den Anforderungen, die man an die Leistung der neuen. Kühiup.gsanordnung stellt, braucht die Preß- bzw. Druckluft nur einen verhältnismäßig geringen Überdruck in bezug zur Umgebungs-Raumluft aufweisen.

Demzufolge ist die Verteilung der Preß- oder Druckluft von einem gemeinsamen Drucklufterzeuger über ein Leitungssystem und die flexiblen Ansehlußrohre 35 zu den Düsenleilungen 24 auf einfache Weise herstellbar. wobei keine aufwendigen Maßnahmen zur Leitungsabdichtung erforderlich sind. Gerate zur Erzeugung von Preß- bzw. Druckluft sind allgemein bekannt und sehr einfach in ihrer Konstruktion.

Die zu kühlenden Schaltungskarten 10 des ersten und

ίο zweiten Ausführungsbeispieles sind, wie die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, auf übliche Weise elektrisch über mehrpolige Steckverbindungen 36 entweder direkt mit dem Gerät oder mit elektrischen Leitungen 37 bzw. Flachkabeln verbunden. Die Verbindiingsmuffe 34 dient als Verbindung zur flexiblen Rohrleitung 35, welche die zur Kühlung der Schaltungskarte IO erforderliche Antriebsenergie liefert, während die elektrische Steckverbindung 36 an die Schalturigskarte die elektrische Versorgungsenergie und die elektrischen Signale liefert.

ιυ AU Ausfüllt uiigiucispiei wuiue in AnieriMuug an die Fig. I bis 3 ein Muster zur Durchführung von Experimenten geschaffen, wobei jedoch die Venturi-Leitflächer 30 nicht vorhanden waren. Bei diesem Muster hatte der Luftführungskanal für eine zu kühlende Schaltungskarte 10 die Abmessungen: lichte Höhe (Abstand) 13 mm, lichte Breite 152 mm und eine Kanallänge von 400 mm. Das Düsenrohr 24 hatte einen lichten Durchmesser von 3,2 mm. In der Wand dieses Düsenrohres 24 wurden als Düsen 22 in einer Reihe in bestimmten Ab-

jo ständen von 13 mm insgesamt 12 Bohrungen 31 angebracht, deren Durchmesser 0,25 mm betrug. Am Luft-Austrittsende 20 wurden die Luftgeschwindigkeiten gemessen. Dabei wurde festgestellt, daß über die gesamte Breite der Luftaustrittsöffnung 20 im wesentlichen die Luftgeschwindigkeiten an den verschiedenen Meßstellen gleich groß waren, im Zentrum der Luftaustrittsöffnung 20 wurde eine Geschwindigkeit von 183 m/minder prwärmten Luft ^CTemessen, wobei im Diiscnrohr 24 mit etwa 3,2 mm lichtem Durchmesser die Preßluft einen Überdruck von 0,173 bar hatte, in bezug zur Umgebungs-Raumluft. Beim Betrieb des vorstehend kurz beschriebenen Experimentiermusters erzeugte dieses überraschenderweise praktisch keinen Lärm oder ein störendes Geräusch.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kühlungsanordnung zur Wärmeableitung von elektronischen Bauteilen hoher Verlustleistungsdichte, die auf einer in ein Gehäuse einsetzbaren Trägerplatte so befestigt sind, daß sie in den Hohlraum eines sich über die gesamte Trägerplatte hin erstreckenden Luftführungskanals hineinragen, welcher stirnsehig eine Einlaßöffnung für die als Kühlmittel dienende Umgebungsluft und mindestens eine Auslaßöffnung für die erwärmte Kühlluft aufweist, daß der Luftführungskar.si einen reehieckförmigen Querschnitt aufweist, daß in Höhe der Querschnittsmitte des Luftführungskanals im Bereich der Einlaßöffnung wenigstens eine Düse so angeordnet ist, daß die Düsenöffnung in den Luftführungskanal zeigt und deren Mittelachse parallel zur Längsachse des Luftführungskanals liegt, und daß die Düse einen Druckluftstr-ttbl hoher Luftgeschwindigkeit erzeugt, so daß Kühüüit mit großem Volumen und Turbulenz über die zu kühlenden Bauteile strömt, dadurch gekennzeichnet,