DE3924341A1

DE3924341A1 - Luftfilter fuer gekaspelte elektronische geraete

Info

Publication number: DE3924341A1
Application number: DE19893924341
Authority: DE
Inventors: Andrew R Jeffers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-07-22
Filing date: 1989-07-22
Publication date: 1991-01-31

Description

Die meisten elektronischen Hochleistungs- bzw. Präzisionsgeräte sind eingekapselt, um sie gegen mechanische Beschädigungen sowie Umwelteinflüsse zu schützen, aber auch um ungewollte Berührungen von unter Spannung stehenden Komponenten zu vermeiden. Die Abfuhr der entstehenden Wärme geschieht normalerweise über das Gehäuse, und zwar entweder durch Konvektion, ein Gebläse oder ein Kühlmit tel.

Zweck, Beschreibung und Funktion der vorliegenden Erfindung soll mit Hilfe einer bevorzugten Anwendung, nämlich in "boxes" einge kapselte elektronische Geräte für die Luftfahrt, erläutert werden.

Die Wände des Gehäuses werden üblicherweise mit kühler Luft angeblasen oder man hat ein doppelwandiges Gehäuse und zirku liert die Kühlluft zwischen den Wänden, wobei die der Elektronik zugekehrte Wand die erzeugte Wärme aufnimmt. Diese Gehäuse sind auf erste Sicht zwar geschlossen, aber sie sind nicht hermetisch dicht. Die in Flugzeugen unvermeidlich auftretenden Druck- und Temperaturschwankungen bewirken, daß das Gehäuse atmet. Dabei ge langen auch Feuchtigkeit und Schadstoffe, sowohl als feste Teil chen wie auch als Dämpfe, ins Innere des Gehäuses. Temperatur schwankungen führen öfters zu Kondensatbildung, und nicht selten haben solche Gehäuse einen Abfluß für das Kondenswasser. Dieses ist am leichtesten feststellbar und das übliche sichtbare Zeichen für die Atmung, während andere Schadstoffe nicht ins Auge sprin gen.

Die elektronischen Bausteine und Leiterplatten werden normalerwei se mit wasserabweisenden bzw. wasserdichten Schichten versehen, so daß das Wasser ohne Beeinträchtigung der Leistung der Elektro nik abfließen kann. Andererseits verursachen Treibstoffdämpfe, Öle, Staubteilchen, saure und alkalische Dämpfe usw. anscheinend keine gravierenden Probleme. Neuere Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß in elektronischen Geräten, welche in Reinsträumen be trieben wurden, weniger Störungen auftraten als in den gleichen Geräten, die jedoch in der üblichen Atmosphäre arbeiteten. Das ist verständlich: Feuchtigkeit, Dämpfe und Staubteilchen bilden mit der Zeit einen zuweilen schmierigen Schmutzfilm auf den Kompo nenten und Leiterplatten, welcher die Zerstörung der schützenden Beschichtung fördert und schlußendlich zum Versagen des Teils führt. Vor dieser Studie wurden Pannen dieser Art als normale Ab nutzungserscheinungen eingestuft. Der Vergleich der Störanfällig keit in Reinstraumatmosphäre und in Normalatmosphäre zeigt jedoch deutlich, daß durch Verbesserung der "Umwelt" die Betriebssicher heit und die Lebensdauer elektronischer Geräte sehr erheblich ge steigert werden kann.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die "Umwelt" für elektro nische Geräte zu verbessern, ohne größere Räume bzw. große Volumi na Kühlluft konditionieren zu müssen. Die Erfindung ist weiter ge dacht für elektronische Geräte in geschlossenen Standardgehäusen mit äußerer Kühlung. Die erfindungsgemäße Anordnung ist der leich teste und somit bevorzugte Weg für die zum Druckausgleich in das Gehäuse eintretende bzw. austretende Luft und befreit diese von jenen Schadstoffen, die zu den erwähnten Zerstörungen der Schutz schicht - und in der Folge zu Pannen und verkürzter Lebensdauer - führen können.

Die vorgeschlagene Anordnung ist ein Filter, bestehend aus einem Körper bzw. Hülle, welche die Filterelemente und deren Befesti gung beinhaltet und welche eine dichte Verbindung mit dem Gehäuse des zu schützenden Gerätes ermöglicht, einem Teilchen(staub)fil ter, einem Adsorbens, wie z. B. Aktivkohle, um gasförmige Schad stoffe außer Wasserdampf zu adsorbieren, sowie einer Vorrichtung, z. B. ein durchlöcherter Deckel, um den Teilchen- und Adsorptions filter in seiner Position zu halten. Die Vorrichtung muß weiter die Möglichkeit bieten, Kondenswasser abfließen zu lassen, wobei der Luftaustausch zum Druckausgleich nur über den Filter ge schieht. Deshalb soll die Filtervorrichtung an der Unterseite des Gehäuses angebracht sein und kann trichterförmig ausgebildet sein. Die Zeichnung 1 erläutert das Prinzip, jedoch ist auch jede andere Form geeignet, welche die genannten Forderungen erfüllt.

Die bevorzugte Ausführung ist ein Filterkörper aus dünnwandigem Metall, z. B. Aluminium oder ein anderes geeignetes Metall, das nicht korrodiert oder sonstige unerwünschte Eigenschaften auf weist. Das Material muß leitfähig sein, wenn vom Gehäuse abschir mende Effekte gefordert sind. Der Filterkörper kann leicht ko nisch oder auch besonders gebogen sein bzw. einen Wulst aufwei sen, um einen "Preß-Sitz" mit dem Loch im Gehäuse zu ermögli chen. Es ist jedoch jede andere Möglichkeit, die einen guten Sitz und dichten Verschluß mit dem Gehäuse garantiert, der durch Vibra tionen nicht gelockert werden kann, denkbar. Des weiteren sind an Ein- und Ausgang Befestigungen für die Anordnung zum Festhalten der Filterschicht, z. B. feinmaschige Gitter, Lochplatten usw., vorzusehen. Die Filterschicht muß so beschaffen sein, daß sich keine Kanäle bilden können, wo ungefilterte Luft durchtreten kann. Die Adsorber sollen abriebfest (Staubbildung) und insbeson dere hydrophob sein, damit Feuchtigkeit ihre Aktivität nur unbe deutend beeinflußt. Zwecks ausreichender Kapazität sollte die innere Oberfläche mindestens 600 m²/g, vorzugsweise 1000 m²/g, be tragen. Für den gedachten Zweck hat sich sowohl eine kugelförmige Aktivkohle auf Pechbasis mit Durchmessern von ca. 0,2 bis 1 mm als auch kugelförmige Adsorber auf Styrol/Divinylbenzol, die car bonisiert und aktiviert werden, bewährt. Diese beispielsweise ge nannten Adsorber schließen die Verwendung anderer geeigneter Mate rialien, z. B. spezielle, wasserunempfindliche Molekularsiebe nicht aus.

Die Adsorber sollen von beiden Seiten her leicht angedrückt wer den, um das sich Absetzen und die Bildung von Kanälen zu vermei den. Zu diesem Zweck hat sich ein retikulierter Polyurethanschaum (ca. 25 mesh) in einer Dicke von 2-5 mm bestens bewährt. Um das Eindringen der Kohle in den Schaum zu verhindern, ist es vorteil haft, eine Lage Vliesstoff zwischen Kohle und Schaum anzubringen. Es ist auch möglich, hierfür den Partikelfilter zu verwenden. Die äußere und innere Öffnung des Filterhalters wird mit einem fein maschigen Gitter bzw. Lochplatte verschlossen, welche auf den Schaumstoff den erforderlichen Druck ausübt und mit dem Filterhal ter fest verbunden ist.

Claims

1. Filtervorrichtung zur Reinigung der für den Druckausgleich eingekapselter elektronischer Anordnungen benötigten Luft, da durch gekennzeichnet, daß sie ein Teilchenfilter und ein Ad sorptionsfilter beinhalten und in einer der Filtervorrichtung entsprechenden Öffnung im Gehäuse befestigt werden, wobei Druckausgleich nur über diesen Weg stattfindet.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse aus einem dünnwandigen, korrosionsfrei em Metall gefertigt ist.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Gehäuse derartig angebracht ist, daß eventuell ge bildetes Kondensat durch die Filtervorrichtung hindurch ab fließen kann.

4. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse leit fähig ist.

5. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse zy lindrisch oder konisch ist, einen Durchmesser von 0,5-2 cm und eine Länge von 1-5 cm hat.

6. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse zwecks besseren Abfließens von Kondensat an der inneren Seite trichterförmig ausgebildet ist.

7. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse in das Gerätegehäuse eingeschraubt oder eingepreßt wird und gege benenfalls durch eine zusätzliche Halterung gegen das sich Lösen durch Vibrationen gesichert ist.

8. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberteilchen Aktivkohle sind und eine Teilchengröße von 0,1 bis 2 mm haben.

9. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberteilchen abriebfest und hydrophob sind.

10. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber ku gelförmig sind, einen Durchmesser von 0,2 bis 1 mm haben und zumindest teilweise aus Pech oder Vormaterialien für Ionen austauscher, insbesondere Copolymere aus Styrol und Divinyl benzol, hergestellt sind.

11. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Adsorber schicht Molekularsiebe eingesetzt werden.

12. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptions schicht mehr als eine Adsorbertype enthält.

13. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber schicht zusätzlich Metallverbindungen mit katalytischen Ei genschaften enthält.

14. Filtervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber chicht an beiden Enden durch einen porösen, elastischen Schaumstoff leicht angedrückt wird, so daß keine Gassen ent stehen können.

15. Filtervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schaumstoff mit dem Partikelfilter verbun den ist.