DE3517149A1

DE3517149A1 - Kuehlvorrichtung

Info

Publication number: DE3517149A1
Application number: DE19853517149
Authority: DE
Inventors: Karl 7334 Süßen Blösl; Horst Dipl.-Ing. 7321 Albershausen Wolf
Original assignee: Zinser Textilmaschinen GmbH
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1985-05-11
Filing date: 1985-05-11
Publication date: 1986-11-13
Also published as: IT1188424B; IT8619708A0; CH668881A5; JPS6211255A; DE3517149C2; US4699208A; IT8619708A1

Description

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Zinser Textilmaschinen GmbH 7333 Ebersbach

Kühlvorrichtung 10

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung gemäß

dem Oberbegriff des Anspruches 1. 15

Das Gehäuse, in welchem sich der Innenraum befindet, aus dem mittels der Kühlvorrichtung Wärme abzuführen ist, kann das Gehäuse eines elektrischen Schaltschrankes oder eines sonstigen elektrischen oder elektronischen Gerätes, Apparates oder dergl. sein. In dem betreffenden, zu kühlenden Innenraum ist mindestens ein wärmeerzeugendes elektrisches oder elektronisches Bauteil enthalten. Es kann sich hier insbesondere um relativ viel Wärme entwickelnde 25

Bauteile, wie Leistungsschalter, z.B. Thyristoren, Widerstände, Transformatoren und dergl., handeln. In diesem Innenraum können Steuerungen, Regelungen oder sonstigen Funktionen dienende elektrische oder elektro-

nische Schaltungen oder Teile solcher Schaltungen unter-30

gebracht sein. Dabei ist es notwendig, Wärme aus diesem Innenraum mittels der Kühlvorrichtung abzuführen, damit

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die Temperatur in ihm keine unzulässig hohen oder störend 5

hohe Werte annehmen kann.

Es ist an sich bei elektronischen Geräten bekannt, am Gehäuse zur Kühlung Kühlrippen anzuordnen. Bei Gehäusen

von Schaltschränken oder dergl., die in Textilmaschinen-10

sälen anzuordnen sind, sei es direkt an Textilmaschinen oder an sonstigen Stellen des Textilmaschinensaales, ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, zur Luftkühlung die Kühlrippen an der Umfangswandung des betreffenden

Innenraumes des betreffenden Gehäuses anzuordnen und 15

diese Kühlrippen anzublasen, weil in Textilmaschinensälen oft in der Luft verhältnismäßig viel Faserflug enthalten ist, der durch Fasern, Faserbüschel, Fadenreste, Staub und sonstige, lange in der Luft schwebend

bleibende Textilreste gebildet ist, die an den Textil-20

maschinen freigesetzt werden. Solche Textilmaschinensäle mit viel Faserflug in ihrer Luft können insbesondere Säle sein, in denen Spinnereimaschinen, wie Karden, Strecken, Flyer, Spinnmaschinen, Kämmereimaschinen, Webmaschinen, Zwirnmaschinen, Spulmaschinen usw. aufge-

stellt sind. Und zwar setzen sich in solchen Textilmaschinensälen normale Kühlrippen, wie sie an sich in der Elektronik zur Kühlung elektronischer Geräte an deren Gehäuse bekannt sind, bei Anblasen mit viel Faserflug enthaltender Luft in kurzer Zeit so mit Faserflug

zu, daß sie keine ausreichende Kühlwirkung mehr haben, wenn man die Kühlrippen ungefähr senkrecht zu ihren Längsrichtungen oder ungefähr parallel zu ihren

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,_ Längsrichtungen anbläst, wie es im Falle des Anblasens ο

von an Gehäusen elektronischer Geräte befindlichen Kühlrippen üblich ist.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit Kühlluft betrieben werden kann, die viel Faserflug enthält, ohne daß.hierdurch die Kühlwirkung der Kühlvorrichtung störend beeinträchtigt wird.

, _ Diese Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung gemäß 15

Anspruch 1 gelöst.

überraschenderweise zeigt es sich, daß bei ausreichend schrägem Anblasen der Kühlrippen durch die vom Ventila-

tor geförderte Kühlluft sich der Rippenkühlkörper nicht 20

mehr mit der ihn anblasenden, Faserflug enthaltenden Kühlluft zusetzt. Wenn dagegen dieser Rippenkörper ungefähr senkrecht angeblasen oder ungefähr parallel zur Längsrichtung seiner Luftkanäle angeblasen wird, dann setzt er sich relativ rasch mit Faserflug zu und kühlt dann nicht mehr ausreichend. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, daß die Strömungsrichtung der zum Rippenkörper strömenden Kühlluftströmung im Bereich unmittelbar vor ihrer Ablenkung durch den Rip-

_ penkörper unter einem Winkel von ungefähr 35-55 ,

ο
vorzugsweise von ungefähr 40-50■ zur Längsrichtung von dessen Luftkanälen geneigt ist.

Der Ventilator kann vorzugsweise ein Axialventilator

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sein, doch können auch andere Ventilatoren, z.B. Querstromgebläse oder Radialgebläse, vorgesehen sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch das Gehäuse eines Schaltschrankes mit zugeordneter Kühlvorrichtung,

Fig. 2 einen gebrochenen Teilschnitt durch Fig. 1,

gesehen entlang der Schnittlinie 2-2,

Fig. 3 eine Ansicht der, bezogen auf Fig. 1, linken Seite des Schaltschrankes nach Fig. 1 ,

Fig. 4 eine Variante einer Einzelheit der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Einzelheit der Fig. 4, gesehen in Richtung des Pfeiles B der Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht gemäß Fig. 5, wobei jedoch anstelle einer durchgehenden Luftablenkfläche vor jeder einzelnen Rippe je eine gesonderte Luftablenkfläche angeordnet ist.

In Fig. 1 ist in schematischer, geschnittener Seitenansicht ein Gehäuse 10 eines Schaltschrankes 11 darge-

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,_ stellt, das einen Kühlluftkanal 15 aufweist, in den eine ο

Kühlvorrichtung 12 zum Abführen von Wärme aus einem Gehäuseinnenraum 13 eingebaut ist. In diesem Gehäuseinnenraum 13 sind die elektrischen und elektronischen Komponenten, die in diesem Schaltschrank unterzubringen sind, angeordnet. Von diesen ist nur ein Thyristormodul 14 dargestellt, das eine Mehrzahl von Thyristoren aufweist, bei denen es sich bspw. um Thyristoren eines Wechselrichters handeln kann. Bspw. können in diesem Schaltschrank 11 alle wesentlichen elektrischen und

, _ elektronischen Steuer- und Regelkomponenten einer Dreh-15

zählsteuerung oder -regelung des Antriebsmotors einer Textilmaschine, bspw. einer Ringspinnmaschine, angeordnet sein. Solche Steuerungen bzw. Regelungen entwickeln in ihren Leistungskomponenten, wie Thyristoren und dergl., erhebliche Wärme, die aus dem diese . Komponenten enthaltenden Innenraum im Betrieb abgeführt werden muß.

Dieser Schaltschrank 11 ist bezüglich seiner Kühlvor-

_oc richtung 12 so ausgebildet, daß er ohne weiteres in Zo

Textilmaschinensälen angeordnet sein kann, in denen die Luft verhältnismäßig viel Faserflug enthält, d.h., daß in der Luft in erheblichem Ausmaß Faserflug, der beim Produktionsprozeß von den Textilmaschinen in diesem _n Saal ausgeht, enthalten ist, so daß in der Luft in erheblichem Ausmaß Fasern, Faserbüschel, Fadenfragmente, Faserstaub und dergl. schweben. Es würde kein Problem entstehen, wenn die Kühlvorrichtung 12 des Schalt-

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5709 -ΙΟ_c schrankes 11 mit sauberer Luft, die keinen solchen Faserb

flug in erheblichem Umfange enthält, gekühlt würde. Doch würde dies die Kosten für die Kühlung beträchtlich vergrößern, um so mehr, als die Luft in den Textilmaschinensälen üblicherweise klimatisiert ist, so daß man nicht einfach unklimatisierte Luft einblasen sollte. Deshalb arbeitet diese Kühlvorrichtung 12 mit aus dem Maschinensaal stammender Luft als Kühlluft, die also viel Faserflug enthalten kann. Diese Kühlvorrichtung 12 ist gegen Faserflug unempfindlich. Sie weist einen der För-

, _ derung der Kühlluft dienenden Axialventilator 16 und Ib

einen metallischen Rippenkörper 17 auf. Letzterer bildet einen Abschnitt des schräg zur Horizontalen geneigten Deckenbereiches 19 der Decke des Gehäuseinnenraumes 13.

Der Ventilator 16 und die glatten Kühlrippen 21 des Rippenkörpers 17 befinden sich in dem Kühlluftkanal 15, der ausreichend großen, lichten Querschnitt aufweist. Sein Lufteinlaß 22 weist ein weitmaschiges Schutzgitter auf, das Durchgreifen von Hand zum unmittelbar hinter ihm angeordneten Ventilator verhindern kann, jedoch FaSerflug durchläßt. Wenn die Flügel 23 des Laufrades 24 dieses Ventilators aus weichelastischem Kunststoff bestehen, kann dieses Schutzgitter auch in Wegfall kommen, da man dann keinen Schutz gegen Berühren des rotieren- __ den Laufrads 24 benötigt, oder es kann dann durch einige Stäbe ersetzt werden.

Der Ventilator 16 weist einen Elektromotor 25 auf, auf

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dessen horizontal gerichteter Läuferwelle 26 das Laufrad 24 angebracht ist.

Die Platte 20 des einstückigen Rippenkörpers 17, der zweckmäßig aus einem die Wärme gut leitenden Metall, wie Aluminium oder dergl., hergestellt sein kann, kann bspw. rechteckförmigen Umriß aufweisen.

Die zueinander parallelen Kühlrippen 21 haben die in Fig. 2 dargestellten, ungefähr V-förmigenProfile. Diese

., ₅ Profile sind unter sich gleich und die Länge der Kühlrippen 21 ist konstant. Benachbarte Kühlrippen 21 bilden zwischen sich je einen Kühlluftkanal 27 für Kühlluft, der sich nach oben verbreitert und obenseitig offen ist. Die Kühlluftkanäle 27 sind auch an ihren stromabwärti-

_o_ gen Enden offen. Dagegen sind die unteren Enden der Kühlluftkanäle durch ein ebenes, horizontales Luftleitblech 29, das einen horizontalen Deckenbereich der Umfangswandung des Innenraumes 13 bildet, geschlossen. Und zwar ist dieser Rippenkörper 17 an seinem unteren Ende

„ε wie aus Fig. 1 ersichtlich unter einem Winkel a zur Längsrichtung des Rippenkörpers 17 und damit zur Längsrichtung der Kühlrippen 21 und der Luftkanäle 27 abgeschrägt, und die hierdurch erhaltene abgeschrägte untere Stirnseite 30 des Kühlkörpers 17 sitzt satt auf dem Luft-

„Q leitblech 29 auf, das sich vom Kühlkörper 17 aus noch nach links bis zum Lufteinlaß 22 des Kühlluftkanales 15 und damit bis unter den linksseitigen Endbereich des Ventilatormotors 25 wie dargestellt fortsetzt.

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_ Die Nabe 31 des Laufrades 24 befindet sich ungefähr in

einem dem Durchmesser des Laufrades 24 entsprechenden horizontalen Abstand vor dem Rippenkörper 17-, so daß das Laufrad 24 relativ nahe vor dem Rippenkörper 17 angeordnet ist und die von ihm erzeugte Kühlluftströmung den zu ihrer Strömungsrichtung 32 schräg angeordneten Rippenkörper 17 direkt gerade und horizontal anströmt. Die unmittelbar vor Beginn der Umlenkung der Kühlluftströmung durch den Rippenkörper 17 vorliegen^ de Strömungsrichtung 32 dieser vom Ventilator 16 er-

,_ zeugten, zum Rippenkörper 17 strömenden Kühlluftströ-15

mung entspricht der Richtung der Drehachse des Laufrades 24 und ist unter einem dem Winkel a entsprechenden Winkel a¹ zur Längsrichtung der Luftkanäle 27 gerichtet, deren von der Platte abgewendeten breiten öffnungen 34 dem Laufrad 24 zum direkten Einblasen der Luft in sie zugewendet sind. Dieser Winkel a¹beträgt hier ca. 45 und kann ggfs. auch größer oder kleiner sein. Wichtig ist, daß die Schrägstellung des Rippenkörpers 17 relativ zur horizontalen Strömungsrichtung 32 so vorgesehen ist, _nc. daß sich am Rippenkörper kein Faserflug ansammelt oder jedenfalls nicht in störendem Ausmaß. Dieser Winkel a¹ kann vorzugsweise ungefähr 35-55 , besonders zweckmäßig ca. 40-50 betragen. Durch dieses schräge Anblasen der Kühlrippen 21 wird also das Zusetzen des Rippenkörpers 17 mit Faserflug überraschenderweise verhindert. Wenn dagegen die Strömungsrichtung 32 der vom Ventilator 16 erzeugten Blasrichtung zu steil oder

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zu flach auf den Rippenkörper 17 zu gerichtet wäre, würde sich dieser Rippenkörper 17 trotz seiner glatten Rippen relativ rasch mit Faserflug zusetzen, wenn die Kühlluft in erheblichem Ausmaß Faserflug enthält.

Die Drehachse des Laufrades 24 fällt in die die Platte 20 senkrecht schneidende geometrische Längsmittelebene 33 des Rippenkörpers 17, die senkrecht zur Bildebene verläuft.

IQ Wie dargestellt, befindet sich das Laufrad 24 im Abstand oberhalb des Luftleitbleches 29. Der äußere Rotationskreis des Laufrades 24, dessen Durchmesser also dem maximalen Durchmesser des Laufrades 24 entspricht, hat von diesem Leitblech einen Abstand von etwa 1/10 dieses Durchmessers. Hierdurch werden an das Luftleitblech 29 angrenzende Endbereiche der Kühlrippen 21 nicht direkt von der Kühlluft angeblasen, was insbesondere dann besonders günstig ist, falls die unteren Stirnenden der Kühlrippen 21 dazu neigen könnten, infolge ungenauer Anpassung an das Leitblech 29 Faserflug anzusammeln.

Es ist deshalb schon rein vorsorglich besonders zweckmäßig, vorzusehen, unmittelbar an das Leitblech 29 angrenzende untere Endbereiche der Kühlrippen 21 geringer Höhe von bspw. einigen Millimetern Höhe nicht mit Kühlluft hoher Strömungsgeschwindigkeit anzublasen, sondern daß hier andere Strömungsverhältnisse als weiter oben herrschen, Um an diesen unteren Endbereicheh der Kühlrippen 21 besonders günstige Verhältnisse zu schaffen,

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durch die hier auch unter ungünstigen Umständen sich 5

kein Faserflug ablagern oder in störendem Ausmaß ablagern kann, kann besonders zweckmäßig vorgesehen sein, daß unmittelbar oder in geringem Abstand von den unteren Enden der Kühlrippen 21 auf dem Leitblech 29 mindestens eine nach oben führende, vorzugsweise schräg nach oben führende Luftablenkfläche 40 vorgesehen ist, die die hier auf die glatten Kühlrippen 21 zuströmende Kühlluft nach oben ablenkt. Diese Luftablenkflache 40 ist in Fig. 5 als sich zumindest über die Breite des Kühlkörpers 17 durchgehend erstreckend ausgebildet. In Fig.6 15

ist dagegen vor jeder einzelnen Kühlrippe 21 je eine gesonderte, nur ihr zugeordnete Luftablenkflache 40 in Form einer nasenartigen Erhöhung angeordnet.

Der Kühlluftkanal 15 kann bspw. rechteekförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Auch andere Querschnitte und Querschnittsveränderungen über seine Länge sind möglich. In diesem Ausführungsbeispiel verringert sich der Querschnitt des Kühlluftkanales 15 in stromabwärtigem Abstand hinter dem Laufrad 24 am übergang vom horizontalen Bereich zum schräg nach oben führenden Bereich, der am in der Decke des Schaltschrarikes angeordneten Kühlluft-Auslaß 35 endet.

Die Platte 20 des Kühlkörpers 17 bildet im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 einen Abschnitt des schrägen Deckenbereiches 19 des Innenraumes 13. Diese Platte 20 kann ggfs. auch auf einen gesonderten Deckenbereich des Innenraumes 13 in gutem wärmeleitendem Kontakt aufgesetzt sein,

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_s falls hierdurch noch ausreichend guter Wärmeübergang zwischen dem Innenraum und dem Kühlkörper gewährleistet ist.

Der vom Ventilator 16 erzeugte Kühlluftstrom kann zweck- _ mäßig den Kühlkörper 17 direkt auf seiner vollen Breite beaufschlagen, und dieser zuerst horizontale Kühlluftstrom, dessen Strömungsrichtung 32 parallel zu der unteren horizontalen Stirnfläche 30 des Rippenkörpers 17 verläuft, wird durch den Rippenkörper 17 schräg nach

oben abgelenkt und durchströmt so die Luftkanäle 21 des 15

Rippenkörpers 17 in aufwärtiger Richtung und strömt dann aus ihnen in Richtung zum Kühlluftauslaß 35 aus.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist noch eine

zusätzliche Zwangsentlüftung des Innenraumes 13 durch 20

von der Kühlluftströmung ausgeübte Injektor-Wirkung vorgesehen, wodurch die Kühlung des Innenraumes 13 noch verstärkt wird. Und zwar weist die Wandung des Innenraumes 13 in diesem Ausführungsbeispiel in einer Seitenwand nahe des _or. Bodens einen Lufteinlaß 41 mit einem Filter 42 und in geringem Abstand vom Rippenkörper 17 einen Luftauslaß 43 auf. Das Filter 42 ist hier zweckmäßig, damit in den Innenraum 13 kein Faserflug in störendem Ausmaß gelangen kann.

Der Luftauslaß 43 ist in geringem stromaufwärtigem Abstand von dem Rippenkörper 17 angeordnet und kann aus einem sich senkrecht zur Bildebene erstreckenden, durch-

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gehenden, schmalen Luftschutz oder einer Mehrzahl von Luftaustrittsöffnungen bestehen. Die vom Ventilator erzeugte Kühlluftströmung strömt über diesen Luftauslaß 43 hinweg und ihr Unterdruck saugt hierdurch aus dem Innenraum 13 Luft an, die den Luftauslaß 43 durchströmt und sich mit der Kühlluftströmung vereinigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Rippenkörper 17 kann, wenn noch stärkere Kühlung erwünscht ist, auch noch verlängert werden, bspw. bis zum Kühlluftauslaß 35 oder bis kurz

,_ vor ihn, und man kann dann auch den Luftauslaß 43 für Ib

die Zwangsentlüftung des Innenraumes 13 entsprechend weiter oben anordnen.

Die Oberfläche der Kühlrippen 21 kann vorzugsweise glatt sein, doch kommen ggfs. auch andere Oberflächenstrukturen

infrage, an denen sich bei der dargestellten Schrägstellung oder anderen infrage kommenden Schrägstellungen des Rippenkörpers 17 kein Faserflug ansammelt.

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Claims

- ■ 3517H9 ■ ' - / - Patentansprüche

1. Kühlvorrichtung zum Abführen von Wärme aus einem mindestens ein wärmeerzeugendes elektrisches oder elektronisches Bauteil enthaltenden Innenraum eines Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (12) einen metallischen Rippenkörper (17) aufweist, der einen Wandungsabschnitt der Wandung des Gehäuseinnenraumes

(13) bildet oder an einem Wandungsabschnitt dieses Gehäuseinnenraumes in gutem wärmeleitendem Kontakt mit diesem angeordnet ist, wobei dieser Rippenkörper außerhalb des Innenraumes eine Mehrzahl von parallel nebeneinander angeordneten Kühlrippen

(21) aufweist, die zwischen sich Luftkanäle (27) bilden, und daß die Kühlvorrichtung ferner einen dem Einblasen von Kühlluft in die ihm offen zugewendeten Luftkanäle (27) dienenden Ventilator (16) aufweist, wobei die Längsrichtung der Luftkanäle

(27) des Rippenkörpers (17) derart schräg zur durch den Rippenkörper noch unabgelenkten, auf ihn zuströmenden Kühlluftströmung geneigt ist, daß sich an den metallischen Kühlrippen kein Faserflug in die Wärmeableitung in störendem Ausmaß beeinträchtigendem Umfange absetzt.

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2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-5

zeichnet, daß die Strömungsrichtung (3.2) der zum Rippenkörper strömenden Kühlluftströmung im Bereich unmittelbar vor ihrer Ablenkung durch den Rippenkörper unter einem Winkel (a¹) von ungefähr 35-55 ,

vorzugsweise von ungefähr 40-50 zur Längsrichtung ¹^ von dessen Luftkanälen (27) geneigt ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator ein Axialventilator (16) ist.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Ventilators ungefähr in die Längsmittelebene (33) des Rippenkörpers (17) fällt und das Laufrad (24) des Ventilators die

von ihm geförderte Kühlluft direkt auf den nahe die-20

sem Laufrad (24) angeordneten Rippenkörper (17) bläst.

5. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bezogen 25

auf die Durchströmungsrichtung der Luftkanäle stromaufwärtige Stirnende (30) des Rippenkörpers (17) so abgeschrägt ist, daß es zur Strömungsrichtung (32) der auf den Rippenkörper zuströmenden, durch den Rippenkörper noch nicht abgelenkten Kühlluftströmung ungefähr parallel verläuft.

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6. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich ungefähr parallel zur Strömungsrichtung des auf den Rippenkörper (17) zuströmenden, durch diesen jedoch noch nicht abgelenkten Kühlluftstromes erstreckende Luftleitfläche (29) vorgesehen ist, auf der das stromaufwärtige Stirnende (30) des Rippenkörpers abstandslos aufsitzt.

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Luftleitfläche (29) stromaufwärts der Kühlrippen (21), jedoch nahe dieser Kühlrippen mindestens eine Luftablenkfläche (40) angeordnet ist, die an der Luftleitfläche (29) entlang strömende Kühlluft zu oberhalb stromabwärtiger Endbereiche der Kühlrippen befindlichen Bereichen

dieser Kühlrippen ablenkt.

8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (16) innerhalb eines Kühlluftkanales (15) angeord-

net ist.

9. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangswandung des Innenraumes (13) mindestens ein Luft-

auslaß stromabwärts des Rippenkörpers (17) so angeordnet ist, daß der von der an diesem Luftauslaß

vorbeiströmenden Kühlluftströmung erzeugte Unterdruck durch diesen Luftauslaß (43) hindurch Luft aus dem Innenraum (13) ansaugt.

10. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (23) des Laufrades (24) des Axialventilators (16) aus elastischem Kunststoff oder Gummi bestehen und/oder eine Faserflug abweisende Flügelform aufweisen.

11. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (21) des Rippenkörpers (17) glatte Oberflächen aufweisen.