WO2008110245A1

WO2008110245A1 - Schaltschrank zur aufnahme elektronischer systemkomponenten

Info

Publication number: WO2008110245A1
Application number: PCT/EP2008/001145
Authority: WO
Inventors: Klaus Meike; Wolfgang Weller; Erwin Eckl
Original assignee: SCHäFER WERKE GMBH
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2008-09-18
Also published as: EP2135496A1; DE102007048640A1

Abstract

Bei einem Schaltschrank (1 ) in 19-Zoll-Aufbautechnik zur Aufnahme von einschiebbaren und herausziehbaren elektronischen Systemkomponenten (3; 3 a, 3 b), mit einem Gehäuse, das aus Vertikal- und Horizontalprofilstreben (12, 13) mit daran befestigten Seitenwänden, Boden, Deckenwand und Rückwand oder -tür sowie einer Fronttür besteht und zur Kühlung der Systemkomponenten ein mittels Ventilatoren (5) und Luftumwälzung betriebenes Klimagerät (4) aufweist, ist das Klimagerät (4) bodenseitig, unterhalb der Systemkomponenten (3; 3 a, 3 b) angeordnet und sind ein Kalt- sowie ein Heißkanal (8, 9) zur Front bzw. Rückseite hin ausgebildet.

Description

Schaltschrank zur Aufnahme elektronischer Systemkomponenten

Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank in 19-Zoll-Aufbautechnik zur Aufnahme von einschiebbaren und herausziehbaren elektronischen Systemkomponenten mit einem Gehäuse, das aus Vertikal- und Horizontalprofilstreben mit daran befestigten Seitenwänden, Boden, Deckenwand und Rückwand oder -tür sowie einer Fronttür besteht und zur Kühlung der Systemkomponenten ein mittels Ventilatoren und Luftumwälzung betriebenes Klimagerät aufweist.

Ein Schaltschrank bzw. Computerrack zur Aufnahme von Systemkomponenten, wie Server, Festplattensysteme oder dergleichen Einschübe, in der international standardisierten 19-Zoll-Aufbautechnik ist durch das DE 20 2006 007 275 1)1 bekannt geworden. Dieser Schaltschrank besitzt ein kombiniertes Luft-Flüssigkeits- Kühlsystem, wozu einerseits Kühlluft durch eine Lufteinlassplatte in das Schrankinnere gelangt. Andererseits umfaßt eine Kühleinrichtung einen auf einer Systemkomponentengruppe angeordneten Kühlkörper und einen Flüssigkeitsverteiler, der über eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung mit dem Kühlkörper in Strömungsverbindung steht. Der Flüssigkeitsverteiler ist außen im Frontbereich des Schaltschrankes angeordnet.

Trotz des für den Einbau eines Klimagerätes zwingend notwendigen zusätzlichen Platzbedarfes besteht die Forderung nach einer raumsparenden Bauweise der Computerracks, die gleichwohl aber möglichst viele, vorzugsweise 50, solcher Systemkomponenten bzw. Einschübe aufnehmen sollen. Außerdem muß das Gehäuse staub- und spritzwasserdicht ausgeführt sein. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schaltschrank zu schaffen, der alle vorgenannten Forderungen erfüllt, dabei gleichzeitig eine einfachere, modulare Bauweise ermöglicht und eine größere Betriebssicherheit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Klimagerät boden- seitig, unterhalb der Systemkomponenten angeordnet ist und ein Kalt- sowie ein Heißkanal zur Front bzw. Rückseite hin ausgebildet sind. Damit lässt sich ohne zusätzlichen seitlichen Platzbedarf eine Kühlung der 19-Zoll-Systemkomponenten bzw. Einschübe mit einem definierten Kalt- sowie Heißkanal und Zwangsführung des Kaltluftstromes durch die Systemkomponenten hindurch erreichen, wobei die Systemkomponenten ober- und unterhalb von dem Kaltluftstrom bestrichen werden. Selbst wenn die Rückwand bzw. -tür und/oder die Seitenwände des Schalt- schranks entfernt bzw. geöffnet werden, entsteht kein Abriß des Kaltluftstromes.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Klimagerät als Einschubeinheit ausgeführt ist. Das ermöglicht ein einfaches Auswechseln, wozu lediglich eine die Einschuböffnung verschließende Blende entfernt werden muß.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Systemkomponenten in horizontaler und vertikaler Lage in das Gehäuse einschiebbar sind, wobei die vertikal eingeschobenen Systemkomponenten in beidseitig neben den horizontal eingeschobenen Systemkomponenten ausgebildeten Gehäusefächern angeordnet sind. Es wird hiermit die gegenüber den horizontal eingeschobenen Systemkomponenten größere Breite des Klimagerätes ausgenutzt, um eine optimierte Bestückung des Schrankvolumens bis zur Aufnahme einer maximalen Anzahl (vorzugsweise 50) von Systemkomponenten erreichen. Denn die Gehäusefächer nehmen lediglich den durch das Breiten-Übermaß des Klimagerätes ohnehin vorliegenden Freiraum ein. Nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung besitzt - bezogen jeweils auf die Seitenwände des Schrank-Gehäuses - das eine Gehäusefach eine größere Tiefe als das andere Gehäusefach. Das Breiten-Übermaß des Klimagerätes wird somit durch die Aufteilung der Gehäusefächer mit unterschiedlichen Tiefen optimal ausgeschöpft. Denn die tieferen Gehäusefächer können die Systemkomponenten bzw. Einschübe in Hochkantlage mit ihren schmalen Stirnseiten in Einschubrichtung und nebeneinander eingeschoben aufnehmen, während in das weniger tiefe Gehäusefach die Systemkomponenten bzw. Einschübe demgegenüber um 90° gedreht in Reihe hintereinander flach liegend eingeschoben werden.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß sowohl die Vertikalprofilstreben als auch die Horizontalprofilstreben einheitlich ausgebildet sind und eine ihren Querschnitt in eine innere und eine äußere Profilstrebenkammer unterteilende Trennwand besitzen, die das Gehäuseinnere zur Umgebung hin isoliert. Das Schrankinnere unterliegt damit keinen äußeren, für die Luftumwälzung, insbesondere aber für die Staub- und Spritzwasserdichtheit nachteiligen Einflüssen. Denn die durch die Trennwand geschaffene, umlaufende Trennebene ist das Schrankinnere sicher abgekapselt. Damit können auch die in den Profilwänden bzw. - Stegen der äußeren Profilstrebenkammer zur Anbringung der Gehäuse- Verkleidung (Wände, Türen, Deckel oder dergleichen) außenliegend vorgesehenen Lochreihen für Befestigungsschrauben keinen Zugang mehr zum Schrankinneren ermöglichen. Die geschlossene Bauweise der Profilstreben gewährleistet zudem ein hohes Widerstandsmoment und hohe Torsionssteifigkeit.

Wenn nach einem Vorschlag der Erfindung aneinander stoßende Horizontalprofilstreben und Vertikalprofilstreben, was stets in den unteren und oberen Gehäuse- Eckpunkten der Fall ist, durch ein umfangsgeschlossenes Winkeleckstück miteinander verbunden sind, wird die geschlossene, staub- und spritzwasserdichte Bauweise weiter begünstigt. Wenn das Winkeleckstück, beispielsweise ein Zinkdruckguss- oder Stahlgussteil, zwei zueinander orthogonal verlaufende Profilansätze und einen nach unten gewinkelten Profilansatz aufweist, wobei die Profilansätze in die äußeren Profilstrebenkammern eintauchen, lassen sich in einfacher Weise die offenen, aneinander stoßenden Enden der Profilstreben verschließen und die Winkeleckstücke zu einem sicheren Zusammenhalt mit den Profilstreben verbinden.

Hierzu sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß in den von abgewinkelten Stegen gebildeten Wänden der Vertikalprofilstreben und Horizontalprofilstreben Lochreihen zur Befestigung von Anbauteilen und in den Profilansätzen des Winkeleckstücks Löcher zur Befestigung mit den Vertikal- und Horizontalprofilstreben vorgesehen sind. Bei den Lochreihen der Profilstreben handelt es sich einerseits um die zur Anbringung der Gehäuseverkleidung schon beschriebenen Löcher in den Stegen bzw. Wänden der äußeren Profilstrebenkammer und andererseits um Lochreihen in den Stegen bzw. Wänden der inneren Profilstrebenkammern zur Befestigung der Innenorganisation (19-Zoll-Systemkomponenten, Fachböden, Ka- belbefestiger oder dergleichen) des Schaltschranks bzw. Computerracks.

Hierbei empfiehlt es sich, daß zumindest die Löcher der Lochreihen der Vertikal- und Horizontalprofilstreben mit tüllenartigen Durchzügen materialverstärkt ausgebildet sind. Das trägt dazu bei, daß die zur Befestigung der Anbauteile verwendeten selbstschneidenden Schrauben auch nach mehrmaligem Gebrauch nicht durchdrehen.

Wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung die freien Enden der Profilansätze des Winkeleckstücks mit Einlaufschrägen versehen sind, wird das einfache Einführen des Winkeleckstücks in die Profilstreben bzw. der äußeren Profilstrebenkammern unterstützt. Ausgestaltungsgemäß kann vorgesehen werden, daß das Winkeleckstück mit einem sich vertikal erstreckenden Kernloch ausgebildet ist. Das ermöglicht das einfache, nachträgliche Anbringen von Stellfüßen, Rollen, Ringschrauben oder dergleichen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Gesamtansicht einen ohne Wandverkleidung bzw. Türen oder dergleichen dargestellten, aus Profilstreben zusammengebauten Gehäuserahmen eines Schaltschranks bzw. Computerracks mit bodenseitig angeordnetem Klimagerät;

Fig. 2 den Gehäuserahmen nach Fig. 1 in der Vorderansicht;

Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht als Einzelheit den in Fig. 1 mit „X" gekennzeichneten Eckbereich des Profilstreben-Gehäuserahmens;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung mit demgegenüber zur Verbindung der Profile außerdem eingesetztem Winkeleckstück;

Fig. 5 als Einzelheit in einer perspektivischen Gesamtansicht das in die aneinander stoßenden Profilenden der Fig. 4 eingesetzte Winkeleckstück;

Fig. 6 die Vertikalprofilstrebe der Fig. 3 in der Draufsicht mit schematischer

Darstellung von Wand- bzw. Stegteilen der aneinander stoßenden Horizontalprofilstreben; und Fig. 7 als Einzelheit einen Querschnitt der baugleichen Horizontal- und Vertikalprofilstreben.

Von einem Computerrack bzw. Schaltschrank 1 ist in den Fig. 1 und 2 im wesentlichen lediglich der aus Profilstreben gebildete Gehäuserahmen bzw. das Gehäuse 2 mit darin unterhalb der Systemkomponenten 3, von denen in horizontaler Einbaulage nur einige angedeutet sind, angeordnetem, als Einschubeinheit ausgeführtem Klimagerät 4 dargestellt. Dessen Ventilatoren 5 sorgen im Schrankinneren für eine Luftumwälzung zur Kühlung der Systemkomponenten 3, die von den durch Pfeil 6 angedeuteten Kühlluftströmen umspült werden. Denn diese zweigen sich aus einem durch die nach oben weisenden Pfeile 7 verdeutlichten Gesamtluftstrom eines im Schrankinneren ausgebildeten Kühlkanals 8 ab und fallen dann in dem im Schrankinneren gegenüberliegend ausgebildeten Heißkanal 9 entsprechend den nach unten weisenden Pfeilen 10 ab, so daß sie gemäß Pfeil 11 wieder in das Klimagerät 4 und damit in den erneuten Kühlkreislauf gelangen.

Wie näher der Fig. 2 zu entnehmen ist, besitzt das in den aus Horizontalprofilstreben 12 und Vertikalprofilstreben 13 bestehenden Gehäuserahmen 2 eingeschobene Klimagerät 4 eine größere Breite als die horizontal übereinander eingeschobenen Systemkomponenten 3, von denen wiederum nur einige wenige angedeutet sind. Das Breitenübermaß des Klimagerätes 4 wird zur Unterbringung weiterer Systemkomponenten 3a bzw. 3b ausgenutzt. Hierzu sind im Gehäuserahmen 2 des Schaltschrankes 1 seitlich neben den horizontal eingeschobenen Systemkomponenten 3 links und rechts zusätzliche Gehäusefächer 14a, 14b ausgebildet, die ebenfalls von dem Kühlluftstrom erfasst werden (vgl. Fig. 1). Das Gehäusefach 14a weist eine größere Tiefe, und darin mit ihren Stirnseiten in Hochkantlage eingeschobene Systemkomponenten 3a, als das Gehäusefach 14b auf, in das die Systemkomponenten 3b um 90° gegenüber der Einschubrichtung der Systemkomponenten 3a gedreht und flachliegend hintereinander eingeschoben werden. Diese Raumaufteilung ermöglicht eine Belegung mit fünfzig Systemkomponenten, und zwar beispielsweise mit fünfunddreißig horizontal eingeschobenen Systemkomponenten 3 sowie im Gehäusefach 14a neun untergebrachten Systemkomponenten 3a und im Gehäusefach 14b sechs untergebrachten System komponenten 3b.

Die Horizontal- und Vertikalprofilstreben 12, 13 des Gehäuserahmens bzw. Gehäuses 2 sind sämtlich baugleich ausgeführt und besitzen eine den Fig. 6 und insbesondere 7 deutlicher zu entnehmende Profil-Konfiguration. Diese zeichnet sich durch eine Trennebene in Form einer den Querschnitt der Profilstreben unterteilenden Trennwand 15 aus. Diese unterteilt die Profilstreben 12, 13 in eine innere und eine äußere Profilstrebenkammer 16a, 16b, wobei sich innen und außen auf die Einbaulage bezieht, d.h. die innere Profilstrebenkammer 16a ist dem Schrankbzw. Gehäuseinneren zugewandt. Vor allem die in den zusammen mit der Trennwand 15 die äußere Profilstrebenkammer 16b begrenzenden Stegen bzw. Wänden 18a, 18b zur Anbringung und Befestigung der Gehäuseverkleidung durch selbstschneidende Schrauben 19, wie in Fig. 7 angedeutet, vorgesehenen Lochreihen 20 bzw. 21 (vgl. die Fig. 3 und 4) der Horizontal- und Vertikalprofilstreben 12, 13 sind damit nach innen hin völlig abgeschottet. Über die Löcher dieser Lochreihen 20, 21 kann von außen keine Umgebungsluft in das Schrankinnere gelangen. Die in den Stegen bzw. Wänden der Profilstreben der inneren Profilstrebenkammer 16a zur Befestigung der Innenorganisation ebenfalls vorgesehenen zwei Lochreihen 22, 23 sind ohnehin dem Schrankinneren zugewandt und damit von der äußeren Umgebung unbeeinträchtigt.

Die Horizontal- und Vertikalprofilstreben 12, 13 stellen gleichzeitig Dichtkanten 24 und Dichtflächen 25 bereit, was beim Anbau bzw. Anschrauben der Gehäuseverkleidungsteile 26, wie in Fig. 6 angedeutet, unter Einbeziehung von zwischengelegten Dichtungen 27 auch in diesen Bereichen für die erforderliche Dichtheit zum Schrankinneren sorgt. Aus der Fig. 7 ergibt sich, daß die Löcher der Lochreihen 20 bis 23 mit tüllenartigen Durchzügen 28 materialverstärkt sind, was ein mehrma- liges Ein- und Ausschrauben der selbstschneidenden Befestigungsschrauben 19 ermöglicht.

Zur komplett geschlossenen, dichten Rahmenbauweise werden in die in den oberen und unteren Ecken offenen Enden (vgl. Fig. 3) der Horizontal- und Vertikalprofilstreben 12, 13 durch ein Winkeleckstück 29 verschlossen, wie in Fig. 4 dargestellt. Das im einzelnen in Fig. 5 gezeigte Winkeleckstück 29 weist zwei zueinander orthogonal angeordnete Profilansätze 30a, 30b und einen nach unten abgewinkelten Profilansatz 30c auf. An ihren freien Enden sind die Profilansätze mit Einlaufschrägen 31 versehen. Diese erleichtern das Einfügen des Winkeleckstücks 29 in die Horizontal- und Vertikalprofilstreben 12, 13, wobei die rechtwinkligen Profilansätze 30a, 30b in die äußeren Profilstrebenkammern 16b der Horizontalprofilstreben 12 und der nach unten abgewinkelte Profilansatz 30c in die äußere Profilstrebenkammer 16b der Vertikalprofilstrebe 13 eintauchen. Zur Schraubbefestigung mit den Profilstreben sind in den Profilansätzen 30a bis c Löcher 32 vorgesehen, die in Flucht mit den Löchern der Lochreihen 20 bzw. 21 der Profilstreben 12, 13 gebracht werden, wie aus Fig. 3 zu erkennen. Ein in dem Winkeleckstück 29 zentral und vertikal angeordnetes Kemloch 23 erlaubt es, darin beispielsweise einen Stellfuß oder eine Rolle zu befestigen.

Bezugsziffernliste:

1 Computerrack/Schaltschrank

2 Gehäuserahmen

3; 3a, 3b Systemkomponenten

4 Klimagerät

5 Ventilatoren

6 Kühlluftstrom

7 Pfeil

8 Kühlkanal

9 Heißkanal

10 Pfeil

11 Pfeil

12 Horizontalprofilstrebe

13 Vertikalprofilstrebe

14a, 14b Gehäusefach

15 Trennwand

16a Innere Profilstrebenkammer

16b Äußere Profilstrebenkammer

18a, 18b Steg/Wand

19 Selbstschneidende Schraube 0 Lochreihe (außen) 1 Lochreihe (außen) 2 Lochreihe (innen) 3 Lochreihe (innen) 4 Dichtkante 5 Dichtfläche 6 Gehäuseverkleidungsteil 7 Dichtung 8 Durchzug Winkeleckstück

Profilansatz

Einlaufschräge

Loch

Kemloch

Claims

Patentansprüche

1. Schaltschrank (1) in 19-Zoll-Aufbautechnik zur Aufnahme von einschiebbaren und herausziehbaren elektronischen Systemkomponenten (3; 3 a, 3 b) mit einem Gehäuse, das aus Vertikal- und Horizontalprofilstreben (12, 13) mit daran befestigten Seitenwänden, Boden, Deckenwand und Rückwand oder -tür sowie einer Fronttür besteht und zur Kühlung der Systemkomponenten ein mittels Ventilatoren (5) und Luftumwälzung betriebenes Klimagerät (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Klimagerät (4) bodenseitig, unterhalb der Systemkomponenten (3; 3a, 3b) angeordnet ist und ein Kalt- sowie ein Heißkanal (8; 9) zur Front bzw. Rückseite hin ausgebildet sind.

2. Schaltschrank nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Klimagerät (4) als Einschubeinheit ausgeführt ist.

3. Schaltschrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemkomponenten (3; 3a, 3b) in horizontaler und vertikaler Lage in das Gehäuse (2) einschiebbar sind, wobei die vertikal eingeschobenen Systemkomponenten (3a, 3b in beidseitig neben den horizontal eingeschobenen Systemkomponenten (3) ausgebildeten Gehäusefächern (14a, 14b) angeordnet sind.

4. Schaltschrank nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen jeweils auf die Seitenwände des Gehäuses (2) das eine Gehäusefach (14a) eine größere Tiefe als das andere Gehäuse (14b) besitzt.

5. Schaltschrank, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Vertikalprofilstreben (12) als auch die Horizontalprofilstreben (13) einheitlich ausgebildet sind und eine ihren Querschnitt in eine innere und eine äußere Profilstrebenkammer (16a, 16b) unterteilende Trennwand (15) besitzen, die das Gehäuseinnere zur Umgebung hin isoliert.

6. Schaltschrank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aneinander stoßende Horizontalprofilstreben (12) und Vertikalprofilstreben (13) durch ein umfangsgeschlossenes Winkeleckstück (29) miteinander verbunden sind.

7. Schaltschrank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkeleckstück (29) zwei zueinander orthogonal verlaufende Profilansätze (30a, 30b) und einen nach unten abgewinkelten Profilansatz (30c) aufweist, wobei die Profilansätze (30a bis c) in die äußeren Profilstrebenkammern (16b) eintauchen.

8. Schaltschrank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Profilansätze (30a bis c) mit Einlaufschrägen (31) versehen sind.

9. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkeleckstück (29) mit einem sich vertikal erstreckenden Kernloch (33) ausgebildet ist.

10. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch in den von abgewinkelten Stegen gebildeten Wänden (18a, 18b) der Vertikalprofilstreben (12) und Horizontalprofilstreben (13) vorgesehene Lochreihen (20, 21 ; 22, 23) zur Befestigung von Anbauteilen und in den Profilansätzen (30a bis c) des Winkeleckstücks (29) vorgesehene Löcher (32) zur Befestigung mit den Vertikal- und Horizontalprofilstreben (12, 13).

11. Schaltschrank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Löcher der Lochreihen (20, 21 ; 22, 23) der Vertikal- und Horizontalprofilstreben (12, 13) mit tüllenartigen Durchzügen (28) materialverstärkt ausgebildet sind.