DE4035211A1

DE4035211A1 - Montageeinheit fuer baugruppentraeger

Info

Publication number: DE4035211A1
Application number: DE19904035211
Authority: DE
Inventors: Harald Weiss
Original assignee: HDD Technologies GmbH
Current assignee: HDD Technologies GmbH
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1992-05-07
Anticipated expiration: 2010-11-07
Also published as: DE4035211C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Montageeinheit für Baugruppenträger, Einschubgehäuse oder dergleichen Gehäuse, insbesondere 19′′-Ge häuse zur Aufnahme elektronischer Baugruppen nach dem Oberbe griff des Patentanspruches 1.

Baugruppenträger und Einschubgehäuse werden vielfach verwendet, um elektronische Geräte mit geringeren Serien-Stückzahlen bzw. Sonderanfertigungen aufzubauen. Ein wesentliches Problem be steht hierbei darin, daß die einzelnen Baugruppen zum einen re lativ dicht gepackt angeordnet werden, zum anderen die einzel nen Baugruppen voneinander unterschiedliche Wärmemengen abgeben. Die Kühlung derartiger Baugruppen ist somit relativ schwierig. In den meisten Fällen werden stark wärmeentwickelnde Baugruppen, z. B. Netzteile, mit einer gesonderten Kühleinrichtung (Gebläse) versehen, während die übrigen Baugruppen durch Konvektion ge kühlt werden. Beide Kühlungsarten sind insofern nachteilig, als ein erhöhtes Bauvolumen für die Zwangskühlung bzw. großflächi ge Strömungsquerschnitte für die Konvektionskühlung notwendig sind, so daß die Platzausnützung des Gehäuseinnenraums ungün stig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Montageeinheit für Baugruppenträger der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine optimale Kühlung der Baugruppen bei geringem Bauvolumen erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die in jedem Einschubgehäuse der eingangs genannten Art ohnehin notwendigen Einrichtungen zum Halten der Baugruppen gleich zeitig dazu verwendet werden, einen Lüftungskanal zu bilden. Von diesem Lüftungskanal aus werden dann die einzelnen Bau gruppen bzw. gegebenenfalls auch nur Teile hiervon über die Lüftungsöffnungen belüftet, so daß eine individuelle, den Notwendigkeiten angepaßte Kühlung erfolgen kann.

Die Montageeinheit kann aus allen Materialien gefertigt wer den, welche eine hinreichende mechanische Festigkeit aufwei sen. Besonders einfach wird die Fertigung dann, wenn die Mon tageeinheit als Blechformteil ausgebildet ist. An diesem Blechformteil sind vorzugsweise Befestigungseinrichtungen zum Befestigen von Steckerleisten vorgesehen, so daß die ansonsten üblichen gesonderten Halteschienen für diesen Zweck entfallen können. Insbesondere ist es möglich, die Befestigungseinrich tungen für die Steckerleisten durch Flansche zu bilden, welche aus Randstreifen der Blech-Montageeinheit bestehen, welche in den Einschubraum senkrecht hineinragend umgebogen sind.

Die Lüftungsöffnungen können als Ausbrech-Teile vorgestanzt sein, so daß an den Stellen, an denen eine Baugruppe zu belüf ten ist, die Lüftungsöffnung ausgebrochen werden kann. Bei der anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an nor mierten Stellen (entsprechend der 19′′-Norm) Lüftungsöffnungen vollständig ausgestanzt, die dann - je nach Bedarf - entweder mit einem einfachen Kunststoff-Formteil dort verschlossen wer den, wo keine Belüftung notwendig ist. An den Stellen, an wel chen belüftet werden soll, kann eine Luftleiteinrichtung, z. B. eine Düse, eingesetzt werden. Derartige Düsen können vorteil hafterweise so gefertigt sein, daß der durch die Düse tretende Luftstrom bezüglich des Luftmassenstroms bzw. des Drucks kon stant gehalten wird. Dies kann durch an sich bekannte Maßnah men geschehen, z. B. durch eine federbelastete Drosselklappe, welche eine Art von Druckreduzier-Ventil darstellt.

Führungsschienen für die Einschubbaugruppen können fest an der Montageeinheit angebracht bzw. von dieser gebildet sein. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind in der Montageeinheit Einrichtungen, z. B. Bohrungen, vorgesehen, in welchen gesonderte Führungsschienen aus Kunststoff befestigbar sind. Diese Bohrungen sind dann in den Mindest-Normabständen angebracht, so daß die Baugruppen in beliebiger Anordnung ein setzbar sind.

Die Luftumwälzung kann entweder durch Konvektion oder aber durch eine Zwangsbelüftung erfolgen. Hierzu ist es möglich, die Lüftungsöffnungen zu verwenden. Vorteilhafterweise wird jedoch in der Montageeinheit eine gesonderte Anschlußöffnung mit einem Querschnitt vorgesehen, der größer ist als der Quer schnitt einer Lüftungsöffnung. Bei Verwendung von nur einer Montageeinheit wird diese zur Bildung eines Druckluftkanals an die Druckseite eines Lüfters angeschlossen. Verwendet man zwei erfindungsgemäß ausgebildete Montageeinheiten, so bildet eine einen Druckluft-, die andere einen Saugluftkanal.

Die Luftumwälzeinrichtung kann als Einschubeinheit ausgebildet werden, die wie eine Einschubbaugruppe in das Gehäuse ein schiebbar ist. In diesem Fall ist die Anschlußöffnung wie die Lüftungsöffnungen im Einschubraum des Gehäuses vorgesehen. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Luft umwälzeinrichtung außerhalb des Einschubraumes eingebaut. Hier zu eignet sich insbesondere die Rückseite des Gehäuses, wobei bei einem entsprechend tief ausgebildeten Gehäuse der hinter den Steckerleisten liegende Raum zur Aufnahme der Luftumwälz einrichtung dient. Selbstverständlich kann die Luftumwälzein richtung auch außerhalb des Gehäuses, z. B. aus dessen Rückwand hervorstehend ausgebildet sein.

In jedem Fall ist es von Vorteil, wenn die Luftumwälzeinrich tung einen Wärmetauscher umfaßt, der Wärme aus der umgewälzten Luft im Einschubraum aufnimmt und an die Umgebung abgibt. Da durch ist es möglich, den Gehäuseinnenraum hermetisch von der Umwelt abzuschließen, was sowohl bei Geräten notwendig ist, welche in einer staubigen Umgebung betrieben werden, als auch bei solchen Geräten, welche aus Gründen der elektrischen und magnetischen Abschirmung ringsum vollständig geschlossen sein müssen. Selbstverständlich ist es auch möglich, Luft aus der Umgebung anzusaugen und in den Druckluft-Lüftungskanal einzu führen.

Weiterhin ist es möglich, die Montageeinheit mit einer Außen wand zu versehen, welche eine kühlrippenartig vergrößerte Oberfläche aufweist. Dadurch wird Wärme aus dem Luftstrom im Lüftungskanal an die Umgebungsluft abgeführt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand von Abbildungen näher erläu tert werden. Hierbei zeigen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Gehäuse mit einer Aus führungsform der Montageeinheit,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittdarstellung einer Luft leiteinrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 1 durch eine ande re bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V aus Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 5, jedoch durch eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 1 durch eine weite re bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII aus Fig. 7 und

Fig. 9 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 1 durch eine weite re Ausführungsform der Erfindung.

In den Zeichnungen sind gleiche oder gleichartige Bauteile bzw. Elemente mit denselben Bezugsziffern versehen.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Baugruppenträ ger in einer Ebene parallel zu einer Leiterplatte 7. Das Gehäu se 1 umfaßt eine in getrennte Abschnitte unterteilte Frontplat te 2, eine Rückwand 4 und Seitenplatten 3, die miteinander über Aluminium-Strangpreßprofile 5 verbunden sind.

Zwischen jeweils einem vorderen und einem hinteren Strangpreß profil 5, die jeweils als Montageleisten verwendet werden, sind eine obere Montageeinheit 10 und eine untere Montageeinheit 10′ fixiert. Jede der Montageeinheiten 10, 10′ weist eine, einem Einschubraum 6 innerhalb des Gehäuses 1 zugewandte Innenwand 11, 11′, eine Außenwand 12, 12′ und eine Vorder- sowie eine Hinterwand 13, 13′ bzw. 14, 14′ auf, welche die Innenwand und die Außenwand verbinden. Der so gebildete kastenförmige Körper umgrenzt einen Lüftungskanal 16, 16′.

Die Montageeinheit 10, 10′ ist aus Blech gebogen, wobei die Endränder des Bleches senkrecht nach innen zur Bildung eines Flansches 15, 15′ gebogen sind.

Die Flansche 15, 15′ sind mit Bohrungen versehen, über welche Steckerleisten 8 mittels Befestigungsschrauben 35 befestigbar sind.

Die Innenwände 11, 11′ der Montageeinheit 10, 10′ sind in re gelmäßigen Abständen mit Ausnehmungen 18, 18′ versehen, die zur Aufnahme von Haltehaken 34 dienen, die an Aufnahmeeinrichtun gen 17, 17′ angebracht sind, welche als Führungsschienen zum Einschieben von Einschubbaugruppen 7 dienen. Der Bereich, wel cher von einer solchen Führungsschiene 17, 17′ auf einer Innen wand 11, 11′ überdeckt wird, ist in Fig. 2 mit der Bezugsziffer 19 bezeichnet.

Weiterhin sind in der Innenwand 11, 11′ Lüftungsöffnungen 20 in regelmäßigen Abständen angebracht, welche den Flächenab schnitten 19 bzw. den Ausnehmungen 18, 18′ zugeordnet sind.

An einem randseitigen Bereich der Innenwand 11, 11′ ist eine Anschlußöffnung 26, 26′ vorgesehen, welche einen größeren Querschnitt aufweist, als die Lüftungsöffnungen 20.

Bei dem soeben anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel wird der untere Kanal 16′ mit Druckluft beauf schlagt, welche durch die Lüftungsöffnungen 20 nach oben ent lang der Einschubbaugruppe 7 strömen kann, um dabei Wärme von den Bauteilen der Einschubbaugruppe aufzunehmen. Die erwärmte Luft gelangt durch die Lüftungsöffnung 20 der oberen Montage einheit 10 in den oberen Lüftungskanal 16 und wird von dort ab geführt. Dies kann dadurch geschehen, daß der obere Kanal 16 in die Außenumgebung mündet, während in den unteren Kanal 16′ Frischluft von außen eingeführt wird. Die Luftströmung kann durch Konvektion oder aber durch ein Gebläse erzeugt werden.

Diejenigen Lüftungsöffnungen 20, welche nicht benötigt werden, sind vorzugsweise verschlossen, z. B. durch entsprechend ge formte Kunststoffteile. Will man einen besonders stark gerich teten Luftstrom erzeugen, was die Kühlwirkung erhöht, so eig net sich dazu eine Luftleiteinrichtung 21, die in Fig. 3 halb perspektivisch dargestellt ist. Eine solche Luftleiteinrich tung 21 umfaßt einen Düsenkörper 22, der über ein Haltestück 25 in einer Lüftungsöffnung 20 einer Innenwand 11 einer Monta geeinheit 10 in Schnappsitz gehalten ist. Das Haltestück 25 weist eine Dosierklappe 23 auf, die über ein Filmscharnier 24 angelenkt ist, so daß bei einem Überdruck im dazugehörigen Lüftungskanal 16, 16′ (in Fig. 3 unterhalb der Innenwand 11) die Klappe 23 nach oben soweit verschwenkt wird, bis die ela stische Rückstellkraft des Filmscharniers 24 der durch den Druck auf die Dosierklappe 23 erzeugten Kraft entspricht. Da durch wird der über die Einschubbaugruppe strömende Luftstrom auf einen Wert eingestellt, der durch die Dimensionierung der Dosierklappe 23 und ihres Filmscharniers 24 im wesentlichen bestimmt ist. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Raum zwischen zwei Einschubbaugruppen, in welchen die Luftleiteinrichtung 21 mündet, dem Luftstrom einen großen Widerstand entgegensetzt, die dazugehörige Dosierklappe 23 weiter öffnet als dort, wo dem Luftstrom ein geringerer Widerstand entgegengesetzt wird. Dadurch ist eine gleichmäßige Kühlwirkung unabhängig von der Einzelkonstruktion einer Einschubbaugruppe möglich.

Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform der Er findung umfaßt das Gehäuse 1 zusätzlich zu den zuvor genannten Bauteilen noch einen oberen und einen unteren Deckel 9, 9′ so wie zusätzliche Montageleisten 5, 5′. Die Montageeinheiten 10 werden bei dieser Ausführungsform der Erfindung durch Z-förmig gebogene Bleche gebildet, die somit nur eine Innenwand 11, 11′, eine Vorderwand 13, 13′ und einen (hinteren) Flansch 15, 15′ aufweisen. Die Flansche 15, 15′ sind gleichzeitig mit den Stek kerleisten 8 mittels der Befestigungsschrauben 35 an Leisten haltern 28 befestigt, die an den Montageleisten 5′ angebracht sind. Die Lüftungskanäle 16, 16′ werden also von den Montage einheiten 10, 10′ und den Deckeln 9, 9′ umgrenzt.

Die Anschlußöffnungen 26, 26′ der Montageeinheiten 10, 10′ ste hen mit der Ansaug- bzw. der Drucköffnung einer Luftumwälzein richtung 27 in Verbindung, welche ähnlich einer Einschubbau gruppe 7 in das Gehäuse 1 eingeschoben ist. Die Luftumwälzein richtung 27 weist ein Gebläse 30 auf, das Luft aus dem oberen Lüftungskanal 16 ansaugt und in den unteren Lüftungskanal 16′ drückt. Die Luftströmung ist mit Pfeilen in Fig. 5 verdeutlicht.

Die Wärmeabgabe erfolgt bei dieser Ausführungsform der Erfin dung über die Deckel 9, 9′ an die Umgebung, so daß das ganze System geschlossen ist. Selbstverständlich ist es möglich, die Luftumwälzeinrichtung 27 derart auszubilden, daß die aus dem Kanal 16 ausströmende Luft nach außen (in die Umwelt) gelangt und Frischluft aus der Umwelt durch das Gebläse 30 in den Lüf tungskanal 16′ geblasen wird.

Bei einer anderen, in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Er findung ist die Luftumwälzeinrichtung 27 mit einem solchen Wärmeaustauscher 29 ausgestattet. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind außerdem Luftleiteinrichtungen 21 vorgesehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, befinden sich die Anschlußöff nungen 26, 26′ nicht innerhalb des Einschubraums 6 sondern hinter den Steckerleisten 8 bzw. einer dort vorgesehenen Mut terplatine. Die Luftumwälzeinrichtung 27 ist demzufolge im hinteren Gehäuseteil angeordnet. Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform der Erfindung arbeitet die Luft umwälzeinrichtung 27 nach dem Konvektionsprinzip und umfaßt innere Kühlrippen 31, welche über einen Kühlkanal 33 von äuße ren Kühlrippen 32 getrennt sind. Durch den Kühlkanal 33 wird Außenluft mittels eines Gebläses 30 gefördert. Dadurch, daß die inneren Kühlrippen 31 im wesentlichen auf der Umgebungs temperatur gehalten werden, also kühler sind als die Luft im oberen Kühlkanal 16 (dieser hat schon Wärme aus den Baugruppen aufgenommen), sinkt die Luft- und Wärmeabgabe an die Kühlrip pen 31 nach unten und gelangt in den unteren Kühlkanal 16′ und von dort wieder nach oben, an den Einschubbaugruppen 7 vorbei, in den oberen Kühlkanal 16. Die Konstruktion des so gebildeten Wärmetauschers 29 ermöglicht eine Herstellung des Wärmetau schers als Strangpreßprofil. Selbstverständlich kann auch hier zusätzlich ein Gebläse zum Fördern der Luft aus dem Lüftungska nal 16 in den Lüftungskanal 16′ vorgesehen werden. In jedem Fall ist aber das so ausgebildete Gehäuse 1 hermetisch ver schließbar, so daß weder Störungen (Verschmutzung, Störsigna le) von außen nach innen noch solche von innen nach außen ge langen können.

Die in Fig. 9 gezeigte weitere Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der nach den Fig. 7 und 8 im wesentli chen dadurch, daß zum einen ein Gebläse 30 zur Förderung der Luft zwischen den Lüftungskanälen 16, 16′ vorgesehen ist, zum anderen dadurch, daß die Außenwand 12 der oberen Montageein heit 10 gewellt ausgebildet ist, so daß sie eine vergrößerte Oberfläche aufweist. Warme Luft, welche durch den oberen Lüf tungskanal 16 strömt, kann somit durch die Außenwand 12 mit ihrer vergrößerten Oberfläche sehr wirksam Wärme an die Umge bung abgeben, so daß die Wirkung des Wärmetauschers 29 (in Fig. 9 nur schematisiert dargestellt) der Luftumwälzeinrich tung 27 verstärkt wird bzw. der Wärmetauscher 29 unter Umstän den ganz entfallen kann. Selbstverständlich ist es möglich, dieses Konstruktionsprinzip der direkten Wärmeabgabe aus einem Kühlkanal durch Ausbildung seiner Außenwand 12 mit einer ver größerten Oberfläche auch bei den zuvor gezeigten Ausführungs formen der Erfindung anzuwenden.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Frontplatte
3 Seitenplatte
4 Rückwand
5 Montageleiste
6 Einschubraum
7 Einschubbaugruppe
8 Steckerleiste
9, 9′ Deckel
10, 10′ Montageeinheit
11, 11′ Innenwand
12, 12′ Außenwand
13, 13′ Vorderwand
14, 14′ Hinterwand
15, 15′ Flansch
16, 16′ Lüftungskanal
17, 17′ Aufnahmeeinrichtung (Führungsschiene)
18, 18′ Ausnehmung
19 Flächenabschnitt
20 Lüftungsöffnung
21 Luftleiteinrichtung
22 Düsenkörper
23 Dosierkappe
24 Filmscharnier
25 Haltestück
26, 26′ Anschlußöffnung
27 Luftumwälzeinrichtung
28 Leistenhalter
29 Wärmetauscher
30 Gebläse
31 innere Kühlrippe
32 äußere Kühlrippe
33 Kühlkanal
34 Haltehaken
35 Befestigungsschraube

Claims

1. Montageeinheit für Baugruppenträger, Einschubgehäuse oder dergleichen Gehäuse, insbesondere für 19′′-Gehäuse, zur Aufnahme elektronischer Baugruppen, umfassend Platinen, Kassetten oder dergleichen Einschubbaugruppen, mit Aufnahmeeinrichtungen zur direkten oder indirekten Führung und Halterung der Einschub baugruppen, die in einen Einschubraum im Gehäuse einschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinheit (10, 10′) flächig ausgebildet und sich derart über und/oder unter dem Einschubraum (6) erstreckend angeordnet ist, daß die Montageeinheit (10, 10′) mindestens eine Wand (11-14; 11′-14′) eines Lüftungskanals (16, 16′) bil det, und daß in der Montageeinheit (10, 10′) außerhalb der von den Aufnahmeeinrichtungen (17, 17′) überdeckbaren Flächenab schnitte (19) Lüftungsöffnungen (20) vorgesehen sind, die den Lüftungskanal (16, 16′) mit dem Einschubraum (6) in Bereichen verbinden, welche den Einschubbaugruppen (7) zu deren Belüftung jeweils zugeordnet sind.

2. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinheit (10, 10′) als Blechformteil ausgebildet ist.

3. Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinheit (10, 10′) Befestigungseinrichtungen (15, 15′) zur Befestigung von Steckerleisten (8) aufweist.

4. Montageeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtungen als Flansche (15, 15′) aus gebildet sind, welche in den Einschubraum (6) hineinragend ge bogene Randbereiche des Blechformteils umfassen.

5. Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lüftungsöffnungen (20) Abdichteinrichtungen zum Verschließen der Lüftungsöffnungen (20) oder Luftleiteinrich tungen (21) einsetzbar sind.

6. Montageeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtungen (21) Mittel (23, 24) zur Kon stanthaltung bzw. Vergleichmäßigung des Lüftungsstromes bzw. -druckes aufweisen.

7. Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinheit (10, 10′) eine Vielzahl von Einrichtun gen (Ausnehmungen 18, 18′) in genormten Abständen aufweist, über welche Führungsschienen (17, 17′) als Aufnahmeeinrichtun gen mit der Montageeinheit (10, 10′) verbindbar sind.

8. Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinheit (10, 10′) eine Anschlußöffnung (26) zum saug- oder druckseitigen Anschluß einer Luftumwälzeinrichtung (27) aufweist.

9. Montageeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnung (26) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß die Luftumwälzeinrichtung (27) als Einschubeinheit ausbildbar ist, die wie eine Einschubbaugruppe (6) in das Ge häuse (1) einschiebbar ist (Fig. 5).

10. Montageeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnung (26) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß die Luftumwälzeinrichtung (27) mindestens teiweise innerhalb des Gehäuses (1) aber außerhalb des Einschubraums (6) einbaubar ist (Fig. 7, 8).

11. Montageeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftumwälzeinrichtung (27) einen Wärmetauscher (29) umfaßt, der Wärme aus der umgewälzten Luft im Einschubraum (6) aufnimmt und an die Umgebung abgibt.

12. Montageeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinheit (10, 10′) eine Außenwand (12) mit kühl rippenartig vergrößerter Oberfläche derart aufweist, daß Wärme aus einem Luftstrom im Lüftungskanal (16) an die Umgebungsluft abführbar ist (Fig. 9).