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Die vorliegende Erfindung betrifft eine modular aufgebaute Messeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 201 11 830 U1 ist eine Messeinrichtung mit modularem Aufbau bekannt, die mehrere Funktionsmodule aufweist, die jeweils eine Funktionseinheit für die Messeinrichtung aufweisen. Jedes Funktionsmodul weist einen Rahmen auf, der die jeweilige Funktionseinheit enthält. Die Rahmen der Funktionsmodule bilden im zusammengebauten Zustand der Messeinrichtung jeweils einen Gehäuseabschnitt eines Gehäuses der Messeinrichtung.
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Aus der
US 5,909,357 ist ein modular zusammengesetzter Computer bekannt. Er wird aus achteckigen Modulen gebildet, die aufeinander gestapelt werden. In der Mitte ist ein zentraler Kühlkanal vorgesehen, um die einzelnen Komponenten/Module zu kühlen.
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Die
DE 103 26 388 A1 betrifft ein Messgerätmodul für ein Messgerät sowie ein Messgerät, wobei das Messgerätmodul ein steckbares Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung einer zum Datentransfer vorgesehenen Steckerplatte des Messgeräts aufweist. Das Messgerätmodul umfasst eine in einem ersten Leiterplattenraum angeordnete Hauptleiterplatte, wobei der erste Leiterplattenraum durch zumindest ein erstes Rahmenelement ausgebildet wird, das die Leiterplatte an ihrem Außenumfang im Wesentlichen geschlossen umgibt.
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Bei der bekannten Messeinrichtung bildet eines der Funktionsmodule eine Bedieneinheit, die für alle Funktionseinheiten der Messeinrichtung eine gemeinsame Bedienfront des Gehäuses bildet. Alle übrigen Funktionsmodule sind hinter diesem Bedienmodul hintereinander angeordnet.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Messeinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sich eine erhöhte Flexibilität im Hinblick auf variierende Messanforderungen erzielen lässt, wobei gleichzeitig ein einfacher Aufbau realisierbar sein soll. Zusätzlich oder alternativ soll die Leistungsfähigkeit der Messeinrichtung gesteigert werden.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Rahmen der Funktionsmodule mit Kühlkanalabschnitten auszustatten und diese in bzw. an den Rahmen jeweils so anzuordnen, dass sie im zusammengebauten Zustand der Messeinrichtung miteinander kommunizierend verbunden sind und sich so zu Kühlkanälen ergänzen. Diese Kühlkanäle können dann von einem Kühlfluid, insbesondere Kühlluft, durchströmt werden, wobei der jeweilige Rahmen U-förmig ausgestaltet ist und eine Abschlussblende aufweist, die eine offene Seite des Rahmens verschließt und die jeweils Bedienelemente und/oder Schnittstellen für die zugehörige Funktionseinheit aufweist, wobei die Abschlussblenden im zusammengebauten Zustand der Messeinrichtung jeweils einen Bedienfrontabschnitt einer Bedienfront des Gehäuses bilden. Bei dieser Bauweise weist die Messeinrichtung für alle Funktionsmodule eine gemeinsame Kühlung auf, in die eine quasi beliebige Anzahl von Funktionsmodulen integrierbar ist. Gekühlt werden dabei die Rahmen, so dass Wärme, die in den Funktionseinheiten innerhalb der Rahmen entsteht, abgeführt werden kann. Separate Kühleinrichtungen für jedes einzelne Funktionsmodul können dabei entfallen. Der Aufwand zur Kühlung der einzelnen Funktionsmodule wird durch die gemeinsame Kühleinrichtung erheblich reduziert. Insbesondere lässt sich eine effiziente Kühlung bei vergleichsweise niedrigem Aufwand realisieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der jeweilige Rahmen doppelwandig ausgestaltet sein, wobei dann die Kühlkanalabschnitte in der Doppelwand angeordnet bzw. ausgebildet sind. Hierdurch lassen sich die Rahmen mit integrierten Kühlkanalabschnitten besonders preiswert herstellen. Beispielsweise können die Rahmen zusammen mit den Kühlkanalabschnitten integral als Gussteile hergestellt werden.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können die jeweiligen Rahmen koaxial zu einer Längsrichtung des Gehäuses angeordnet sein, in welcher die Rahmen im zusammengebauten Zustand der Messeinrichtung nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere kann dadurch jedes Funktionsmodul eine eigene Bedienfront aufweisen, die alle Schnittstellen und Bedienelemente zum Betreiben der jeweiligen Funktionseinheit besitzt. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Flexibilität für die Anpassung der Messeinrichtung an unterschiedliche Messaufgaben. Ein Bedienmodul, wie es aus der eingangs genannten
DE 201 11 830 U1 bekannt ist, ist hierbei entbehrlich. Gleichzeitig entfallen die Nachteile eines derartigen Bedienmoduls, das nur auf eine vorbestimmte Anzahl und Art von Funktionsmodulen vorgesehen sein kann.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
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1 eine perspektivische Ansicht einer Messeinrichtung im zusammengebauten Zustand,
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2 eine perspektivische Ansicht wie in 1, jedoch in einem nur teilweise zusammengebauten Zustand,
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3 eine perspektivische Ansicht eines Funktionsmoduls in auseinandergezogener Darstellung,
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4 eine perspektivische Ansicht eines Rahmens,
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5 eine perspektivische Ansicht eines Endmoduls in teilweise auseinandergezogener Darstellung,
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6 und 7 perspektivische Ansichten auf Seitenwände des Endmoduls,
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8 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung der Messeinrichtung im zusammengebauten Zustand,
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9 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung von zwei Funktionsmodulen beim Zusammenbauen.
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Entsprechend 1 weist eine modular aufgebaute Messeinrichtung 1 mehrere Funktionsmodule 2 auf. Im Beispiel der 1 sind sieben Funktionsmodule 2 dargestellt. Es ist klar, dass auch mehr oder weniger als sieben Funktionsmodule vorhanden sein können. So zeigt beispielsweise 2 den Anbau zweier weiterer Funktionsmodule 2 an die Gruppe von Funktionsmodulen 2 der in 1 gezeigten Variante. Jedes Funktionsmodul 2 weist zumindest eine Funktionseinheit für die Messeinrichtung 1 auf. Diese Funktionseinheiten können beispielsweise unterschiedlichen Messaufgaben zugeordnet sein. Des Weiteren kann eine solche Funktionseinheit auch ein Netzteil repräsentieren, das die Stromversorgung aller verwendeten Funktionseinheiten bzw. Funktionsmodule 2 gewährleistet. Ebenso ist grundsätzlich an eine Funktionseinheit denkbar, die eine Art Schnittstelle zur Einbindung der Messeinrichtung 1 in ein Datennetz und/oder in einen Datenbus und/oder in eine EDV-Anlage ermöglicht.
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Die modulare Messeinrichtung 1 kann durch gezieltes Hinzufügen und Weglassen bestimmter Funktionsmodule 2 individuell für die jeweilige Messaufgabe adaptiert werden, wodurch sie vielfältig einsetzbar ist. Die einzelnen Funktionsmodule 2 werden dabei bezüglich einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Längsrichtung 3 nebeneinander angeordnet und aneinander befestigt. Bezüglich dieser Längsrichtung 3 ist das in 1 gezeigte Beispiel der Messeinrichtung 1 an ihren Längsenden jeweils mit einem Endmodul 4 ausgestattet. Die Endmodule 4 unterscheiden sich von den Funktionsmodulen 2 dadurch, dass sie für die eigentliche Messaufgabe der Messeinrichtung 1 an sich nicht erforderlich sind, jedoch optional einzeln oder zusammen montiert werden können, um die Leistungsfähigkeit der Messeinrichtung 1 insgesamt zu verbessern.
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Die Funktionsmodule 2 besitzen jeweils einen Rahmen 5. Auch die Endmodule 4 weisen jeweils einen Rahmen 6 auf. Die Rahmen 5, 6 der in der Messeinrichtung 1 verbauten Module 2, 4 bilden im zusammengebauten Zustand ein Gehäuse 7 der Messeinrichtung 1.
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Dabei bildet jeder Rahmen 5 eines Funktionsmoduls 2 und jeder Rahmen 6 eines Endmoduls 4 einen Gehäuseabschnitt des Gehäuses 7. Diese Gehäuseabschnitte erstrecken sich bezüglich der Längsrichtung 3 nebeneinander.
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Die Rahmen 5 der Funktionsmodule 2 weisen jeweils Kühlkanalabschnitte 8 auf. Diese sind beispielsweise in den 2 bis 4 erkennbar. Beim Zusammenbauen der einzelnen Rahmen 5 zum Gehäuse 7 werden die einzelnen Kühlkanalabschnitte 8 benachbarter Rahmen 5 zueinander fluchtend ausgerichtet, wodurch sie miteinander kommunizierend verbunden werden. Hierdurch bilden sich im Gehäuse 7 Kühlkanäle aus, die durch die miteinander verbundenen Kühlkanalabschnitte 8 gebildet werden. Diese Kühlkanäle sind in 1 erkennbar und mit 9 bezeichnet. Hierzu ist eine Oberseite des Gehäuses 9 teilweise aufgeschnitten. Diese Kühlkanäle 9 sind im Betrieb der Messeinrichtung 1 grundsätzlich von einem Kühlfluid durchströmbar. Als Kühlfluid eignet sich in besonderer Weise Luft. 1 zeigt zwei Kühlluftströme 10, die durch Pfeile angedeutet sind.
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Wie beispielsweise den 3 und 4 entnehmbar ist, können die Rahmen 5 der Funktionsmodule 2 doppelwandig ausgestaltet sein. Die Kühlkanalabschnitte 8 sind dann in dieser mit 11 bezeichneten Doppelwand angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei den Rahmen 5 um einteilige oder mehrteilige Gussbauteile, welche integral die Kanalabschnitte 8 enthalten. Die Kanalabschnitte 8 erstrecken sich bevorzugt parallel zur Längsrichtung 3 des Gehäuses 7, so dass sich letztlich auch die Kühlkanäle 9 parallel zur Längsrichtung 3 erstrecken.
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Im montierten Zustand erstrecken sich die Rahmen 5 koaxial zu einer Längsmittelachse 12 des Gehäuses 7, die sich ihrerseits parallel zur Längsrichtung 3 erstreckt. Das bedeutet, dass die Rahmen 5 die Längsmittelachse 12 umschließen.
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Entsprechend den hier gezeigten Ausführungsformen sind die Rahmen 5 im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet, so dass sie gemäß 4 zwei zueinander parallel verlaufende Schenkel 13 sowie eine die beiden Schenkel 13 miteinander verbindende Basis 14 aufweisen. Gegenüber der Basis 14 befindet sich eine offene Seite des jeweiligen Rahmens 5. Gemäß 3 wird diese offene Seite mit Hilfe einer Abschlussblende 15 verschlossen. Die Abschlussblende 15 ist dann gegenüberliegend der Basis 14 angeordnet und erstreckt sich vom einen Schenkel 13 zum anderen Schenkel 13. Dabei wird die Abschlussblende 15 an den beiden Schenkeln 13 auf geeignete Weise befestigt. Die Abschlussblende 15 weist unterschiedliche, hier nicht näher bezeichnete Bedienelemente bzw. Schnittstellen für die dem jeweiligen Funktionsmodul 2 zugeordnete Funktionseinheit auf. Über diese Bedienelemente und/oder Schnittstellen ist die Funktionseinheit des jeweiligen Funktionsmoduls 2 vom jeweiligen Verwender der Messeinrichtung 1 bedienbar.
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Entsprechend den 1 und 2 bilden die einzelnen Abschlussblenden 15 der einzelnen Funktionsmodule 2 im zusammengebauten Zustand der Messeinrichtung 1 jeweils einen Bedienfrontabschnitt einer gemeinsamen Bedienfront 16 des Gehäuses 7. Durch diese Bauweise besitzt die gemeinsame Bedienfront 16 unabhängig von der konkreten Konfiguration der Messeinrichtung 1 stets alle erforderlichen Bedienelemente und/oder Schnittstellen. Insbesondere sind keine platzverschwendenden unnötigen Bedienelemente bzw. Schnittstellen vorhanden.
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Entsprechend 3 kann der jeweilige Rahmen 5 eines Funktionsmoduls 2 an den Seiten durch Seitenwände 17 verschlossen sein, wodurch der Rahmen 5 eine erhöhte Steifigkeit besitzt. Gleichzeitig sind die im Inneren des Rahmens 5 angeordneten Komponenten der Funktionseinheit dadurch besser geschützt. Beispielsweise trägt der Rahmen 5 in seinem Inneren eine Montageplatte 18, die insbesondere eine Leiterplatine und/oder eine gedruckte Schaltung sein kann, die wesentliche Komponenten oder sämtliche Komponenten der Funktionseinheit trägt.
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Gemäß 1 sind die beiden Endmodule 4 so an die Funktionsmodule 2 angebaut, dass sie innerhalb der Messeinrichtung 1 bezüglich der Längsrichtung 3 das erste und das letzte Modul bilden. Mit anderen Worten, die Endmodule 4 sind an das erste bzw. an das letzte Funktionsmodul 2 angebaut.
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Entsprechend 5 enthält das jeweilige Endmodul 4 in seinem Rahmen 6 zumindest einen Verteilerraum 19. Im gezeigten Beispiel enthält das jeweilige Endmodul 4 in seinem Rahmen 6 zwei derartige Verteilerräume 19, deren ungefähre Begrenzung in 5 durch unterbrochene Linien angedeutet ist. Sofern das jeweilige Endmodul 4 an ein Funktionsmodul 2 angebaut ist, kommunizieren die Verteilerräume 19 jeweils mit mehreren Kühlkanälen 9 des Gehäuses 7 bzw. mit mehreren Kühlkanalabschnitten 8 des jeweiligen benachbarten Funktionsmodulrahmens 5. Des Weiteren besitzt das jeweilige Endmodul 4 einen Kühlfluideinlass 20, durch den das jeweilige Kühlfluid, insbesondere Kühlluft in das Innere des Endmoduls 4 eintreten kann. Der Kühlfluideinlass 20 ist hier in einer Seitenwand 21 des Endmoduls 4 ausgebildet, die im eingebauten Zustand vom Gehäuse 7 weggerichtet, also nach außen orientiert ist. Gemäß 1 kann der Kühlfluideinlass 20 mit einem Gitter 22 abgedeckt sein. Durch diesen Kühlfluideinlass 20 kann beispielsweise Kühlluft aus einer Umgebung 23 des Gehäuses 7 in das jeweilige Endmodul 4 eintreten. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das jeweilige Endmodul 4 am jeweiligen Kühlfluideinlass 20 einen hier nicht gezeigten Anschluss aufweisen, der mit einer Klimaanlage z. B. eines Kraftfahrzeugs kommunizierend verbunden werden kann. Hierdurch kann dem jeweiligen Endmodul 4 vorgekühlte Luft zugeführt werden.
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Das jeweilige Endmodul 4 kann gemäß 6 eine Fördereinrichtung 24 enthalten. Diese ist in 6 nur symbolisch durch einen Propeller angedeutet. Bei der Fördereinrichtung 24 kann es sich insbesondere um ein Gebläse, beispielsweise um ein Radialgebläse oder dergleichen handeln. Die Fördereinrichtung 24 ist saugseitig mit dem Kühlfluideinlass 20 kommunizierend verbunden. Druckseitig ist die Fördereinrichtung 24 mit den beiden Verteilerräumen 19 kommunizierend verbunden. Zur Ausbildung von Strömungspfaden innerhalb des jeweiligen Endmoduls 4 können entsprechende Formteile 25 und 26, die in den 6 und 7 dargestellt sind, angeordnet sein. Diese Formteile 25, 26 umschließen die Fördereinrichtung 24 bzw. bilden ein Gehäuse für die Fördereinrichtung 24. Zur Orientierung ist die ungefähre Lage der Verteilerräume 19 in den 6 und 7 zusätzlich angedeutet. Im Betrieb der Fördereinrichtung 24 saugt diese Kühlluft durch den Kühlfluideinlass 20 an und fördert diese zu den Verteilerräumen 19. Von den Verteilerräumen 19 gelangt die Kühlluft in die Kühlkanäle 9.
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Gemäß 5 weist der Rahmen 6 des Endmoduls 4 bevorzugt mehrere Kühlkanalendabschnitte 27 auf, die jeweils zu mindestens einem Kühlfluidauslass 28 führen. Im Beispiel besitzt der Rahmen 6 des Endmoduls 4 axiale Kühlfluidauslässe 28a sowie seitliche Kühlfluidauslässe 28s, durch welche das Kühlfluid quer zur Längsrichtung der Kühlkanäle 9 aus den Kühlkanalendabschnitten 27 austreten kann. Im zusammengebauten Zustand sind die Kühlkanalendabschnitte 27 jeweils mit einem der Kühlkanäle 9 des Gehäuses 7 kommunizierend verbunden.
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Entsprechend den 1 und 5 weist das jeweilige Endmodul 4 jeweils einen Traggriff 29 auf. Der Traggriff 29 ist dabei über Winkel 30 am Rahmen 6 des Endmoduls 4 befestigt, wobei eine Abschlussblende 31 zwischen dem Traggriff 29 und den Winkeln 30 angeordnet sein kann.
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Entsprechend 8 können die beiden Endmodule 4 eine Gegenstromkühlung des Gehäuses 7 realisieren. Dabei fördert die Fördereinrichtung 24 des einen Endmoduls 4 das Kühlfluid in den Kühlkanälen 9 in Richtung zum anderen Endmodul 4 und umgekehrt. Beispielsweise fördert das in 8 links dargestellte Endmodul 4 die Kühlluft gemäß einem Pfeil 32 nach rechts, während das in 8 rechts dargestellte Endmodul 4 eine nach links orientierte Kühlströmung 33 erzeugt. Wie bereits erläutert, gehen vom jeweiligen Verteilerraum 19 mehrere Kühlkanäle 9 ab, so dass jeweils eine Gruppe von Kühlkanälen 9 mit der Kühlfluidströmung versorgt wird. Sofern zwei oder mehr derartige Verteilerräume 19 vorgesehen sind, werden dementsprechend zwei oder mehr Gruppen von Kühlkanälen 9 mit Kühlluft versorgt. Dabei kann eine allseitige Durchströmung also Kühlung des Gehäuses 7 realisiert werden, wobei sich die Kühlluftströme der beiden Endmodule 4 in der Umfangsrichtung des Gehäuses 4 abwechseln. Hierdurch kann eine intensive Gegenstromkühlung des Gehäuses 7 realisiert werden.
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Entsprechend 9 kann das jeweilige Funktionsmodul 2 zwei sich gegenüberliegende Anschlussseiten 34 und 35 aufweisen. Diese befinden sich im Bereich der Seitenwände 17. Die eine Anbauseite 34 weist dabei erste Kopplungselemente 36 auf, während die andere Anbauseite 35 zweite Kopplungselemente 37 aufweist. Die ersten Kopplungselemente 36 und die zweiten Kopplungselemente 37 sind zueinander komplementär ausgestaltet. Die Kopplungselemente 36, 37 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass sich je zwei Funktionsmodule 2 gemäß 9 so zusammenbauen lassen, dass in einer in 9 wiedergegebenen Steckposition die ersten Kopplungselemente 36 und die zweiten Kopplungselemente 37 der einander zugewandten Anschlussseiten 34, 35 zueinander versetzt angeordnet sind. In dieser Steckposition lassen sich die beiden Module 2 axial stecken, also parallel zur Längsrichtung 3. Diese Steckbewegung ist durch Pfeile 38 angedeutet. Anschließend können die beiden Module 2 quer zur Längsrichtung 3 in eine Halteposition geschoben werden, was durch Pfeile 39 angedeutet ist. In dieser Halteposition hintergreifen sich die zusammenwirkenden Kopplungselemente 36, 37 axial. In der Folge lassen sich die beiden Funktionsmodule 2 in axialer Richtung, also parallel zur Längsrichtung 3 nicht mehr auseinanderziehen. Diese Halteposition kann beispielsweise mit Hilfe von Sicherungsschrauben 40 gesichert werden, die in 1 und 2 erkennbar sind.
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Die beiden Endmodule 4 besitzen jeweils nur eine solche Anschlussseite 34 oder 35 und sind dementsprechend entweder mit den ersten Kopplungselementen 36 oder mit den zweiten Kopplungselementen 37 ausgestattet. Entsprechend kann eines der Endmodule 4 nur links an eines der Funktionsmodule 2 angebaut werden, während das andere Endmodul 4 nur rechts an eines der Funktionsmodule 2 angebaut werden kann. Im Unterschied dazu lassen sich die Funktionsmodule 2 sowohl links als auch rechts aneinander anbauen.
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Beim Zusammenbauen der einzelnen Module 2, 4 können, insbesondere automatisch, Datenleitungen und/oder Stromversorgungsleitungen miteinander verbunden werden, um die einzelnen Module miteinander zu vernetzen und/oder in ein Datennetz einzubinden, an das das Netzgerät 1 angeschlossen ist.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass die Wärme produzierenden Bauteile der Elektronik auf der dem linken Modul-Seitendeckel zugewandten Seite montiert werden. Zwischen den Wärme produzierenden Bauteilen (in der Regel Netzteilkomponenten oder Prozessoren) wird ein wärmeleitendes, elektrisch-isolierendes GAP-PAD eingelegt oder ein GAP-Filter aufgetragen. Die Verlustwärme der Bauteile wird dann direkt vom Bauteil über den GAP-Filter in die Modulseitenwand und von dort über entsprechend groß dimensionierte Auflageflächen am Modulrahmen in den Modulrahmen transportiert. Von dort kann die Verlustwärme über temperaturgesteuerte Lüfter (Endmodule) zu den Lüftungskanälen, die als Kühlkörper ausgeformt sind, abtransportiert werden.