DE4416616A1 - Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 42 17 289 A1 ist ein Gehäuse bekannt, das zum Ein­ bau vorbestimmbarer Komponenten in einem Aufnahmeraum vorge­ sehen ist. Der Aufnahmeraum ist mittels einer Kontaktplatte von einem Kühlraum getrennt, der von Kühlmedium durchströmt und gegenüber dem Aufnahmeraum durch vorzugsweise elastisch ausgebildete Schienen abgedichtet ist.

Bei einem derartigen Gehäuse besteht mit zunehmender Alterung der dichtenden Leisten die Gefahr, daß Kühlmedium in den Auf­ nahmeraum gelangt und dort zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung der eingebauten Komponenten führt. Außerdem ist, da keine besonderen Vorkehrungen hinsichtlich des Strömungsver­ lauf s getroffen sind, davon aus zugehen, daß die durch das Kühlmedium herbeigeführte Kühlwirkung entlang seines Durch­ flußweges durch den Kühlraum in etwa gleichbleibend ist, so daß innerhalb des Gehäuses nicht mit größeren Temperaturun­ terschieden zu rechnen sein wird. Ein derartiges Gehäuse ist folglich nur dann geeignet, wenn alle eingebauten Komponenten in etwa die gleichen Anforderungen hinsichtlich der Innen­ raumtemperatur stellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse mit ei­ nem zum Einbau vorbestimmbarer Komponenten vorgesehenen Auf­ nahmeraum so auszubilden, daß der letztgenannte gegen ein un­ beabsichtigtes Eindringen von Kühlmedium absolut dicht und derart kühlbar ist, daß er unterschiedliche Kältezonen auf­ weisen kann.

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

Durch Integration der Strömungsführung in den Kühlraum ist dieser, für sich gesehen, nach außen hin absolut dicht, so daß eine zusätzliche Dichtvorrichtung zwischen dem Kühlraum und dem Aufnahmeraum hinfällig wird. Auf diese Weise ist sicher­ gestellt, daß kein Kühlmedium, das die Strömungsführung durchläuft, diese verlassen kann und über den Kühlraum in den Aufnahmeraum gelangt.

Ein besonderer Vorteil der Strömungsführung liegt darin, daß sowohl der Weg des Kühlmediums innerhalb des Kühlraums als auch Faktoren, die eine gute Kühlwirkung bedingen, innerhalb des Kühlraums gewährleistet sind. So wird beispielsweise das Kühlmedium vorzugsweise nach Aufnahme durch den Zulauf in ei­ nen ersten Abschnitt der Strömungsführung geleitet, wo es mit großer Temperaturdifferenz zu den in diesem Bereich angeord­ neten Komponenten mit großflächiger Verteilung fließt und so­ mit die Gelegenheit erhält, auf seinem Weg durch diesen ersten Abschnitt der Strömungsführung den Komponenten so viel als möglich Wärme zu entziehen. Bedingt durch die großflächige Verteilung kann die Strömungsführung in diesem Abschnitt sehr flach gehalten werden, wodurch nahezu die gesamte Gehäusehöhe für die Aufnahme von Komponenten verfügbar ist. Nach Durchgang durch den vorzugsweise ersten Abschnitt ist das Kühlmedium bereits deutlich erwärmt, so daß dessen Fähigkeit zur Aufnahme von Wärme nicht mehr so hoch ist wie unmittelbar hinter dem Zulauf. Um dennoch auch im zweiten Abschnitt der Strömungs­ führung eine gute Kühlwirkung sicherzustellen, ist in diesem Abschnitt durch spezielle Ausgestaltung des Verlaufes die Wärmeaustauschfläche gegenüber der zwischen dem Kühlraum und dem Aufnahmeraum vorhandenen Kontaktfläche so groß als mög­ lich, so daß trotz der in diesem Abschnitt geringeren Temperaturdifferenz zwischen den Komponenten und dem Kühlme­ dium ein hervorragender Wärmeaustausch besteht. Es bietet sich somit an, dem ersten Abschnitt der Strömungsführung Kompo­ nenten zuzuordnen, die einer besonders starken Kühlung bedür­ fen, während im Bereich des zweiten Abschnittes des Kühlraumes Komponenten angeordnet sein sollten, die in ihrer Betriebs­ phase erheblich Wärme produzieren, die nach außen abgeführt werden muß.

Wenn das Kühlmedium auch den letztgenannten Abschnitt durch­ laufen hat, wird es über den Ablauf aus dem Gehäuse geleitet und gegebenenfalls einem Kühler zugeleitet.

In Anspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Strö­ mungsführung angegeben. Diese ist entsprechend Anspruch 3 im ersten Abschnitt so ausgebildet, daß sie nur wenig Bauhöhe für sich benötigt und das Kühlmedium mit möglichst breiter Wirk­ fläche die zu kühlenden Komponenten beaufschlagen kann. Durch die Maßnahme nach Anspruch 4 wird dafür gesorgt, daß in diesem Abschnitt eine vorwiegend laminare Strömung vorliegt. Im Ge­ gensatz dazu ist die Strömungsführung nach Anspruch 5 im zweiten Abschnitt so ausgebildet, daß aufgrund einer Vielzahl von Strömungsumlenkungen die Bildung von Turbulenzen begün­ stigt wird, wodurch der Wärmeaustausch erhöhbar ist.

Bei der Erhitzung des Kühlmediums können sich Luftblasen aus diesem lösen, die erfahrungsgemäß nach oben entweichen. Diese Luftblasen können durch das Kühlmedium besonders gut transportiert werden, wenn die Strömungsführung innerhalb des zweiten Abschnitts von einem relativ niedrigen Lageniveau auf ein höheres führbar ist. Die Luftblasen entweichen dann näm­ lich von sich aus in Richtung zum höheren Lageniveau vor dem nachfolgenden Kühlmedium. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis nach Anspruch 7 bei Erreichen des Ablaufs die höchstliegende Stelle der Strömungsführung erreicht ist, an welcher die Luftblasen über einen separaten, nicht gezeigten Auslauf aus dem Gehäuse abgeführt werden können.

Durch Verwendung der Trennplatte wird ein gleichmäßig hoher Wärmeaustausch innerhalb des zugeordneten Abschnittes des Ge­ häuses gewährleistet, da Temperaturunterschiede ausgeglichen werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines zur Aufnahme von Kompo­ nenten vorgesehenen Gehäuses mit einem Aufnahme­ raum und, unterhalb desselben, einem Kühlraum;

Fig. 2 den Kühlraum von der Unterseite des Gehäuses her.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Gehäuse 1 dargestellt, das über einen Aufnahmeraum 2 (Fig. 1) für nicht gezeigte Kompo­ nenten, vorzugsweise für elektronische Komponenten, und einen darunter liegenden Kühlraum 3 verfügt. Dieser Kühlraum 3 weist, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, eine Strö­ mungsführung 4 für Kühlmedium auf, das durch einen Zulauf 5 in das Gehäuse 1 gelangt. Dieser Zulauf 5 ist vorzugsweise im unteren Bereich des Gehäuses 1 vorgesehen und mündet in einen ersten Abschnitt 7 der Strömungsführung 4, in welchem die letztgenannte als Aufweitung 6 in Form einer flachen, aber breiten Rinne 8 mit einmaliger Umlenkung um 180° verläuft, bevor in einem zweiten Abschnitt 9 der Strömungsführung 4 eine Verzweigung auf zwei unterschiedliche Kanäle 10, 11 erfolgt. Diese Kanäle sind um ein Vielfaches schmäler ausgebildet als die Rinne 6 der Strömungsführung im ersten Abschnitt und ver­ laufen derart, daß sie, ineinander geführt, eine Mehrzahl von Umlenkungen erfahren. Durch die ineinandergreif ende Anordnung der Kanäle 10, 11 verlaufen diese dicht gedrängt unterhalb ei­ ner zur Aufnahme von Komponenten bestimmten Trennplatte 13, so daß über die gesamte, die Trennplatte 13 aufnehmende Kontakt­ fläche 14 eine nahezu lückenlose Kühlwirkung und damit ein relativ großer Wärmeaustausch ermöglicht wird. Die beiden Ka­ näle 10, 11 münden nach Durchgang durch den zweiten Abschnitt 9 der Strömungsführung 4 in einen gemeinsamen Ablauf 15, von dem aus sie gegebenenfalls einem nicht gezeigten Kühler zugeleitet werden.

Die Funktionsweise der Strömungsführung 4 des Gehäuses 1 ist wie folgt:
Wenn durch den Zulauf 5 frisches Kühlmedium in das Gehäuse 1 eingeleitet wird, durchfließt dieses Kühlmedium die Rinne 8 und nimmt hierbei, aufgrund seiner großen Temperaturdifferenz zu den oberhalb der Rinne angeordneten Komponenten viel Wärme von den letztgenannten auf. Es bietet sich demnach an, in diesem Bereich des Aufnahmeraumes 2 Komponenten anzuordnen, die einer starken Kühlung bedürfen. Diese dürfen, wegen der flachen Bauweise der Rinne 8, ohne weiteres nahezu die gesamte Bauhöhe des Gehäuses 1 ausfüllen. Derart wirksam, ist das Kühlmedium bei Erreichen des Übergangs zum zweiten Abschnitt der Strömungsführung 4 bereits angewärmt, so daß dessen Tem­ peraturdifferenz gegenüber Komponenten, die oberhalb der Kon­ taktfläche 14 zum Aufnahmeraum 2 angeordnet sind, wesentlich geringer ist als zuvor im ersten Abschnitt. Durch die inein­ andergreifende Anordnung der Kanäle 10, 11 wird dennoch dafür gesorgt, daß eine große Wärmeaustauschfläche zur Verfügung steht, so daß oberhalb dieser Kanäle 10, 11 vorzugsweise Kom­ ponenten angeordnet sein sollten, die relativ viel abzufüh­ rende Wärme erzeugen, die aber letztendlich keiner allzu tiefen Betriebstemperaturen bedürfen. Insbesondere im zweiten Abschnitt 9 der Strömungsführung 4, in dem das Kühlmedium be­ reits erwärmt ist, können sich Luftblasen bilden, die vor dem Kühlmedium hergeschoben werden. Um dieses Problem zu reduzie­ ren, können die Kanäle 10, 11 innerhalb des zweiten Ab­ schnittes 9 so geführt sein, daß sie beginnend vom Übergang des ersten Abschnittes 7 zum zweiten hin bis zum Erreichen des Ablaufs 15 kontinuierlich ansteigen, so daß nach oben weg­ drängende Luftblasen besonders gut vor dem Kühlmedium her­ schiebbar sind. Im Bereich des Ablaufs 15 können die Luftblasen auf nicht gezeigte Weise aus dem Gehäuse 1 geleitet werden.

Wie in Fig. 2 zu sehen, ist das Gehäuse 1 entlang des Umfangs mit einer Nut 17 zur Aufnahme einer Dichtung 18, vorzugsweise eines Rundschnurrings, vorgesehen, so daß der Aufnahmeraum 2 gegenüber der Umgebung des Gehäuses 1 druckfest abgedichtet ist. Um dennoch für eine staubfreie Entlüftung zu sorgen, ist der Aufnahmeraum 2 über eine nicht gezeigte Verbindung an ei­ nen Ausgleichsraum 20 angeschlossen, der zwar staubdicht, aber nicht druckdicht ausgebildet ist. Dieser nimmt im Aufnahme­ raum 2 auftretende Druckschwankungen auf und baut sie gegen­ über der Gehäuseumgebung langsam wieder ab.

Claims (8)

1. Gehäuse mit einem zum Einbau vorstimmbarer Komponenten vorgesehenen Aufnahmeraum und mit einem gegenüber dem letztgenannten abgedichteten, angrenzend an diesen aus­ gebildeten Kühlraum, der mit einem Zulauf für Kühlmedium und mit einem Ablauf für dasselbe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (3) mit einer inte­ grierten Strömungsführung (4) für das Kühlmedium versehen ist, die in einem Abschnitt (7) eine für eine großflächige Verteilung des Kühlmediums sorgende Aufwei­ tung (6) aufweist und in einem anderen Abschnitt (9) derart verläuft, daß, bezogen auf eine vorbestimmbare Gesamtlänge der Strömungsführung (4), deren Wärmeaus­ tauschfläche gegenüber der in diesem Abschnitt (9) zwi­ schen dem Kühlraum (3) und dem Aufnahmeraum (2) vorhan­ denen Kontaktfläche (14) ein Maximum annimmt.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für eine großflächige Verteilung des Kühlmediums sorgende Abschnitt (7) an den Zulauf (5) angrenzt und der andere Abschnitt (9) in den Ablauf (15) mündet.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführung (4) im ersten Abschnitt (7) durch eine breite Rinne (8) geringer Höhe gebildet ist.

4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (8) eine geringstmögliche Anzahl an Strömungsum­ lenkungen aufweist.

5. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführung (4) im zweiten Abschnitt (9) durch zumindest einen über eine Vielzahl von Strömungs­ umlenkungen zum Ablauf (15) führenden Kanal (10, 11) ge­ bildet wird.

6. Gehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strömungsführung (4) im zweiten Ab­ schnitt (9) mit zunehmender Entfernung vom ersten Ab­ schnitt (7) auf höheres Lageniveau führbar ist.

7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführung (4) bei Erreichen des Ablaufs (15) ihr höchstliegendes Lageniveau einnimmt.

8. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindest der zweite Abschnitt durch eine Trennplatte (13) vom Aufnahmeraum (2) abgeteilt ist.