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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Komponenten eines Elektronik- oder Computerschranks.
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Die Temperatur von elektrischen Komponenten wie Computern, Switches, Routern, Netzteilen, etc., hat einen wesentlichen Einfluss auf deren Zuverlässigkeit. Höhere Umgebungstemperaturen und damit verbundene höhere Bauteiltemperaturen wirken sich bei IT-Anlagen negativ aus. Zudem steigt die Laufzeit elektrischer Signale mit zunehmender Temperatur in Microcomputern nachteilig an. Auch wirken sich hohe Temperaturen nachteilig auf Speichermedien, wie z. B. Festplatten aus.
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Elektronische Komponenten werden meist in dafür speziell vorgesehenen normierten Computerschränken eingebaut. Am weitesten verbreitet ist dabei der 19''-Schrank, in den Komponenten über die Frontseite des Schranks eingebaut und mittels frontseitiger Schrauben befestigt werden können. Der Ein- und Ausbau der Komponenten ist dabei bei einem fertig aufgebauten Schrank möglich.
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Zur Kühlung verfügen Rechenzentren oder IT-Verteilungs- oder IT-Serverräume über Luftkreisläufe, über die gekühlte Luft den Räumen zugeführt wird. Dabei ist der Boden der Räume meist als Doppelboden ausgebildet, in den gekühlte Luft eingeblasen wird. Die kühle Luft tritt aus Bodenöffnungen aus, die meist an der Vorderseite der Schränke angeordnet sind. Die kalte Luft strömt dabei an der Vorderseite der Schränke und deren eingebauten Komponenten hoch und tritt über frontseitige Einlässe in die Komponenten oder in den Schrank ein. Im Schrank bzw. den Komponenten wird die kalte Luft durch die Elektronik aufgewärmt und tritt in der Regel an der Rückseite oder durch die Deckenwandung des Schrankes aus, von wo aus sie durch in der Decke des Raumes angeordnete Öffnungen von dem Kühlsystem abgesaugt wird.
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Aus
DE-OS 2340026 ist eine Vorrichtung zur Wärmezuführung und Wärmeabführung für einen Schrank mit eingebauten Einschüben bzw. Komponenten bekannt. Dabei weist der Schrank unten an seiner Vorderseite Einlässe auf, die mit vertikalen Lüftungskanälen verbunden sind, welche seitlich neben den Einschüben angeordnet sind. Die Lüftungskanäle weisen seitliche Auslässe auf, durch die die Luft in einen Einschub, der ein schräg angeordnetes Luftleitblech aufweist, durch dass die kalte Luft von unten in einen darüber befindlichen elektronische Komponenten aufweisenden Einschub gelangt. Der die Komponenten aufweisende Einschub hat an seiner Oberseite ebenfalls Öffnungen, durch die die nunmehr erwärmte Luft in einen oberhalb des Einschubs angeordneten weiteren Einschub mit schräg angeordneten Luftleitblech gelangt. Durch das Luftleitblech wird die erwärmte Luft zu dem auf der anderen Seite des Einschubs angeordneten vertikalen Lüftungskanal geführt und durch diesen nach oben aus dem Schrank abgeführt. Die vertikalen Lüftungskanäle bestehen aus einzelnen kastenförmigen Elementen, die an ihren offenen Seiten zusammensteckbar sind.
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Die vorgenannte
DE-OS-2340026 geht wiederum aus von der
DE-OS-2211268 , bei der statt der gesondert ausgebildeten vertikalen Lüftungskanäle der Zwischenraum zwischen Seitenwand und seitlicher Wandung der Einschübe als vertikaler Lüftungskanal verwendet wird. Dieser Aufbau weist den Nachteil auf, dass der gesamte Schrank luftdicht verschlossen sein muss, da ansonsten eine kontrollierte Luftführung im Schrank nicht möglich ist.
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GB 2387716 offenbart Belüftungseinschübe für einen Computerschrank, welche frontseitige Einlässe mit dahinter angeordneten Ventilatoren aufweisen, welche die an der Vorderseite des Computerschranks hochströmende kalte Luft ansaugen und über ein schräg angeordnetes Luftleitblech dem über dem Belüftungseinschub befindlichen, zu kühlende Komponenten aufweisenden Einschub durch untere Öffnungen zuführen. Die erwärmte Luft wird durch ein über dem Einschub angeordneten Belüftungseinschub und über dessen schräg angeordnetes Luftleitblech nach hinten aus dem Schrank bzw. dem Belüftungseinschub geleitet.
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Die
DE 10128367 offenbart einen Computerschrank, bei dem die seitlichen Zwischenräume, welche jeweils durch die seitliche Schrankwand und die Seitenwände der Einschübe gebildet ist, zur seitlichen Kaltluftzufuhr und zur Warmluftabfuhr genutzt werden. In dem Zwischenraum ist ein schräg angeordnetes Trennblech zur Luftführung angeordnet. Die Kaltluft wird auch bei diesem Schrank von unten zugeführt und wird anschließend durch den einen seitlichen Zwischenraum den an den Seiten befindlichen seitlichen Lufteinlässen der Einschübe zugeführt. Aus den auf der anderen Seite angeordneten Öffnungen der Einschübe tritt die erwärmte Luft aus und gelangt in den anderen Zwischenraum, von wo aus die erwärmte Luft aus dem Schrank geführt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüftungssystem für einen Schrank für Einschübe bereitzustellen, welches einfach in seinem Aufbau und seiner Herstellung ist, und dass universell einsetzbar ist, wobei die an der Vorderseite nach oben strömende Kaltluft zur Kühlung von in Einschüben befindlichen Komponenten derart gefördert wird, dass diese seitlich in die Einschübe eintritt und aus diesen an der anderen Seite wieder austritt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Belüftungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass lediglich ein Belüftungseinschub erforderlich ist, um die frontseitig am Schrank nach oben strömende Kaltluft einem oder mehrerer zu kühlender Einschübe, zuzuführen. Dabei kann der Belüftungseinschub entweder unmittelbar unterhalb oder oberhalb oder in einem vertikalen Abstand dem einen oder den mehreren zu kühlenden Einschüben angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung ist insbesondere vorteilhaft dafür geeignet, sogenannte Switches mit Kaltluft zu versorgen, bei denen den Netzteillüftern kalte Luft von der Frontseite her zugeführt werden muss, und deren Elektronikkomponenten eine Kaltluftzufuhr von der Seite her benötigen. Für diese Art von Einschüben, ist die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung deshalb besonders gut geeignet, da für jeden Einschub genau ein Belüftungseinschub vorgesehen werden kann, durch den ein Teil des frontseitig nach oben strömenden Kaltluftstrom hin zu dem vertikalen Lüftungskanal eine definierte Menge an Kaltluft abgezweigt und zugeführt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung wird somit vorteilhaft eine Überhitzung der elektronischen Komponenten, wie z. B. eines Switches, und damit auch dessen Ausfall oder ein Defekt vermieden.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die kontrollierte Kaltluftzufuhr Energie eingespart wird.
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Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung nachträglich eingebaut oder beim Einbau eines zu kühlenden Einschubs mit eingebaut werden.
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Der seitliche Lüftungskanal ist in einer vorteilhaften Ausführung durch ein gewinkeltes Blech gebildet, welches seitlich an die senkrechten Streben, an denen auch die Einschübe befestigt werden, montierbar ist. Die Lüftungskanäle erstrecken sich dabei seitlich über die Höhe des Belüftungseinschubs sowie zumindest eines Teils der Höhe des zu kühlenden Einschubs bzw. der zu kühlenden Einschübe. Der mindestens eine zu kühlende Einschub ist dabei bevorzugt oberhalb des Belüftungseinschubs anzuordnen. Es ist jedoch problemlos möglich, den Belüftungseinschub oberhalb des zu kühlenden Einschubs anzuordnen.
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Der Belüftungseinschub kann zusammen mit dem Lüftungskanal unabhängig von den sonstigen Einschüben vorher oder nachher installiert werden. Auch kann durch entsprechende Montage des Leitbleches und das Vorsehen der seitlichen Öffnung auf der linken oder der rechten Seite des Belüftungseinschubs mit entsprechender Montage des zuführenden Lüftungskanals auf der linken oder der rechten Seite, die Belüftungszufuhr hin zur zu kühlenden Komponente bzw. Einschub wahlweise von der linken oder der rechten Seite erfolgen.
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Der Belüftungseinschub besteht vorteilhaft aus einem oberen und einem unteren Blech, welche insbesondere parallel zueinander angeordnet und über seitliche Bleche miteinander verbunden sind. Selbstverständlich kann das obere und untere Blech sowie ein Seitenblech aus einem zweifach gewinkelten Blech gebildet sein. Die eine Seite des Belüftungseinschubs weist eine Öffnung auf, durch die die kalte Luft hin zum vertikalen Lüftungskanal gelangt. An der Frontseite weist der Belüftungseinschub mindestens eine Öffnung auf. Diese mindestens eine Öffnung erstreckt sich vorteilhaft über die gesamte Breite des Belüftungseinschubs. Vor oder hinter der mindestens einen Öffnung kann mindestens ein Ventilator angeordnet sein, der die an der Frontseite des Schrankes nach oben strömende Luft in den Belüftungseinschub und von dort in den Lüftungskanal bläst. Dieser mindestens eine Ventilator kann unmittelbar zusammen mit dem Belüftungseinschub oder auch nachträglich eingebaut werden, sofern eine bessere Belüftung der Komponente bzw. des Einschubs erforderlich ist.
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Damit sich ein möglichst kleiner Strömungswiderstand innerhalb des Belüftungseinschubs ergibt, kann ein schräg gestelltes Blech gerades oder auch rund gebogenes Leitblech, dessen Höhe gleich dem Abstand des oberen zum unteren Bleches des Belüftungseinschubs ist, angeordnet sein, welches die von der Frontseite des Schrankes in den Belüftungseinschub gelangende kalte Luft hin zu seitlichen Öffnung und somit hin zum vertikalen Lüftungskanal leitet.
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Ebenso kann am seitlichen Luftaustritt des Belüftungseinschubs ein Umlenkblech angeordnet sein, welches die Luft nach oben bzw. unten in Richtung des Lüftungskanals umleitet.
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Es ist selbstverständlich ebenso möglich, Schieberelemente vorzusehen, mittels denen der Querschnitt der Öffnungen oder Strömungskanäle, eingestellt werden kann, so dass eine definierte Menge an Kaltluft vom frontseitigen nach oben strömenden Kaltluftstrom von dem Belüftungseinschub abgezweigt wird.
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Ebenso ist es selbstverständlich möglich, Filter einzusetzen, die verhindert, dass Schmutz, insbesondere Staub oder Flusen, zu den zu kühlenden Komponenten gelangt.
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Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: Frontansicht auf einen Schrank mit erfindungsgemäßer Belüftungsvorrichtung;
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2: perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung;
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3: Explosionsdarstellung der Belüftungsvorrichtung nach 2.
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Die 1 zeigt eine Frontansicht auf einen Schrank 1 mit erfindungsgemäßer Belüftungsvorrichtung. Der Schrank weist Seitenwände 1a, 1b sowie einen Boden 1c und ein Deckenblech 1d auf. Im Schrank 1 sind vertikale Befestigungsstreben 2 parallel und beabstandet zueinander angeordnet, zwischen denen Einschübe 3 angeordnet werden können und an denen die Einschübe 3 mittels frontseitiger Schrauben befestigbar sind. Unterhalb der Einschübe 3 sind die Belüftungseinschübe 3 angeordnet, welche ebenfalls an den vertikalen Befestigungsstreben 2 mittels Schrauben befestigt sind. Seitlich von den Einschüben 3, 4 sind die vertikalen Lüftungskanäle 5, 6 angeordnet. Die Belüftungseinschübe 4 verfügen über eine frontseitige Öffnung 4e über die die an der Frontseite von unten nach oben strömende Kaltluft 7, 8, 11, welche z. B. von einer Kühlvorrichtung über einen Doppelboden dem Schrank zugeführt wird, in die Belüftungseinschübe 4 gelangt. Dabei ist der Öffnungsquerschnitt der jeweiligen Öffnung 4e und/oder die Ansaugleistung der jeweiligen Belüftungsvorrichtung des Belüftungseinschubs 4 derart zu wählen oder einzustellen, dass alle Komponenten bzw. Einschübe 3 des Schrankes jeweils mit einem ausreichenden Strom Kaltluft versorgt werden. Die Belüftungsvorrichtung selbst kann als passive Vorrichtung ausgelegt sein, dass heißt sie weist keine aktiven Komponenten auf. Das Vorsehen eigener Ventilatoren ist meist auch nicht erforderlich, da die Komponenten bzw. Einschübe 4 meist über eigene Ventilatoren bzw. Lüfter verfügen, die die Kaltluft 8, 9 und 11, 12 über die seitlich angeordneten Lüftungskanäle 6 und durch die Belüftungseinschübe 4 von der Frontseite her ansaugen. Selbstverständlich ist es möglich, zusätzliche Ventilatoren in dem Belüftungseinschub vorzusehen. Hierfür sind entsprechende Stromversorgungen bereitzustellen.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung im zusammengesetzten Zustand. Die Belüftungsvorrichtung besteht dabei aus dem Belüftungseinschub 4, den Lüftungskanalblechen 5, 6 sowie einer hintern oberen Befestigungsschiene 14 und Befestigungsmitteln 15, mit denen der Belüftungseinschub 4 an den hinteren vertikalen Befestigungsstreben 2 befestigbar ist.
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Die 3 zeigt eine Explosionsdarstellung der Belüftungsvorrichtung nach 2. Der Belüftungseinschub 4 weist ein oberes Wandungsblech 4a sowie ein unteres Wandungsblech 4b auf, die über Seitenwandbleche 4c, 4d miteinander verbunden sind. Es ist auch möglich, dass die Wandungen 4a–d aus einem oder mehreren gebogenen Blechen gebildet sind. Der Belüftungseinschub 4 ist ein rechteckiges Gehäuse mit einer frontseitigen Öffnung 4e. Zwischen der oberen und der unteren Wandung 4a und 4b ist ein Luftleitblech 4m angeordnet, welche schräg von vorne links nach rechts hinten verläuft, wobei es mit seinen schmalen Seiten möglichst abdichtend an der oberen und unteren Wandung 4a und 4b anliegt. An der rechten Seite R des Einschubs 4 befindet sich in der seitlichen Wandung eine Öffnung bzw. Aussparung 4h, an die seitliche Führungsbleche 4g und 4i an drei Seiten angrenzen und eine Luftumlenkung nach oben bewirken. In die rückseitige Öffnung des Belüftungseinschubs 4 greifen die Montagebleche 15 ein, welche einen abgewinkelten Kragen 15a aufweisen, mit dem sie an den vertikalen Befestigungsstreben 2 befestigbar sind. Die Montagebleche 15 können Schlitze aufweisen, wodurch sie für unterschiedliche Schranktiefen verwendbar sind. Die Höhe der Montagebleche 15 ist derart ausgebildet, dass das Montageblech 15 mit möglichst wenig Spiel in die rückseitige Aussparung des Belüftungseinschubs 4 einschiebbar sind, wodurch dieser gegen vertikale Bewegungen gesichert ist. Die Montagebleche 15 können vorteilhaft vor dem Einschieben der Belüftungseinschübe 4 in den Schrank 1 montiert werden. Grundsätzlich bedarf es keiner Schrauben, um den Belüftungseinschub mit den Montageblechen 15 zu verbinden. Dennoch können selbstverständlich Schrauben zur sicheren Befestigung verwendet werden.
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Der erste Belüftungskanal 6 ist durch ein gekantetes Blech 6a gebildet. Dabei verfügt es über einen oberen Kragen 6b, der als oberer Abschluss des Belüftungskanals dient und in seiner Breite so bemessen ist, dass er im montierten Zustand zur Anlage an dem Gehäuse der zu kühlenden Komponente bzw. Einschubs 4 gelangt. An der vorderen und hinteren Längsseite sind ebenfalls Kragen 6d, 6f angeformt und abgekantet. Die Abmessungen des Kragens 6f sind dabei so bemessen, dass sie im montierten Zustand zur Anlage an dem Gehäuse der zu kühlenden Komponente bzw. Einschubs 4 gelangt. Der Kragen 6d ist so ausgebildet, dass er eine Montagelasche 6c aufweist, mittels derer der Lüftungskanal 6 an der rechten vorderen vertikalen Befestigungsstrebe 2 oder dem Belüftungseinschub 4, insbesondere mittels nicht dargestellter Schrauben, befestigbar ist. Die Bleche 4g und 4i sind von ihren Abmessungen so ausgebildet, dass sie an der zum Einschub 3 weisenden Seite des Blechs 6a anliegen. Die Bleche 4g, 4i werden bei der Montage durch die frontseitige Öffnung 4e montiert und von innen an dem Einschub 4 und/oder dem Belüftungskanal 6 geschraubt.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, auf die Bleche 4g, 4i zu verzichten. In diesem Fall muss an dem Blech 6a an der Unterseite noch ein nicht dargestellter Kragen angeformt sein, welcher insbesondere abdichtend an dem Gehäuse des Belüftungseinschubs 4 anliegt.
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Es hat sich gezeigt, dass die Komponenten nicht unbedingt hermetisch nach außen hin abgedichtet sein müssen, sofern die zu kühlenden Komponenten bzw. Einschübe über eigene Ventilatoren verfügen. In diesem Fall wird die Luft durch diese Ventilatoren zwangsgeführt. Bei zu großen Spalten kann es lediglich dazu kommen, dass durch die Spalte von außen noch zusätzliche Luft angesaugt wird, so dass evtl. bereits erwärmte Luft sich mit der durch den Belüftungseinschub geführten Kaltluft vermengt. Aufgrund des großen Kanalquerschnitts der Belüftungsvorrichtung ist dies jedoch eher vernachlässigbar.
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Damit die erwärmte Luft 10, 13 nicht erneut zur Frontseite des Schranks 1 gelangt, ist auf der linken Seite ebenfalls ein Lüftungskanal 5 anzuordnen, der mittels eines fast identischen Blechs 5a, mit angeformten Kragen 5b, 5c, 5d, welche die Seitenwandungen des Lüftungskanals 5 bilden. Der Kragen 5c dient der Befestigung des Bleches 5a an der vertikalen vorderen linken Befestigungsstrebe 2 oder an einem Einschub 3, 4.
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Die beiden Bleche 5a, 6a sind durch einen Winkel 14 miteinander verbunden, wobei die abgewinkelten Enden 14a, 14b Bohrungen aufweisen, durch die Schrauben hindurchgeführt werden können, welche in Schraubenlöcher 5s, 6s einschraubbar, bzw. durchsteckbar sind. Der Winkel 14 dient dazu, die beiden Bleche 5a, 6a gegen die äußeren Wandungen der Einschübe 3, 4 zu drücken, so dass keine großen Spalte auftreten bzw. eine gute Abdichtung des Lüftungskanals gegeben ist.
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In den 1 bis 3 ist dargestellt, wie der Belüftungseinschub und die zugehörigen Belüftungskanäle 5, 6 ausgebildet und angeordnet werden müssen, damit dem Einschub 3 von vorne betrachtet von der rechten Seite her die Kaltluft 9, 12 zugeführt wird. Selbstverständlich ist es problemlos möglich, die Kaltluft auch von der linken Seite her zuzuführen. Dafür muss lediglich das Leitblech 4m entsprechend gedreht und die Öffnung 4h auf der linken Seite angeordnet werden. Die Lüftungskanale 5 und 6 sind lediglich zu vertauschen, sofern sie dafür ausgelegt sind, an beiden Seiten montiert zu werden. Andernfalls sind für die linksseitige oder die rechtsseitige Montage vorgesehene Kanäle 5, 6 auszuwählen und zu montieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2340026 A [0005, 0006]
- DE 2211268 A [0006]
- GB 2387716 [0007]
- DE 10128367 [0008]