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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Komponenten, wobei das Gehäuse einen Gehäusekörper und einen Gehäusedeckel aufweist.
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Elektronische Komponenten werden in der Regel in Gehäusen angeordnet, um sie zum einen vor Umwelteinflüssen wie etwa Feuchtigkeit zu schützen, und zum anderen um einen entsprechenden Personenschutz sicherzustellen. Insbesondere bei Verwendung hoher elektrischer Spannungen und/oder Ströme gehen nicht unerhebliche Gefahren für Leib und Leben von solchen Komponenten aus. Aus diesem Grunde gibt es häufig nationale Vorschriften, die z.B. vorschreiben, dass ein Berührschutz sichergestellt sein muss. Dieser Berührschutz muss solange aufrechterhalten werden, wie entsprechende Gefahren von solchen Komponenten ausgehen. Ein solcher Berührschutz soll gewährleisten, dass keine Person durch elektrische Spannungen und/oder Ströme geschädigt werden kann, indem er verhindert, dass Personen stromführende Komponenten berühren können.
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In solchen Gehäusen können eine Vielzahl elektronischer Komponenten bzw. Bauteile zu komplexen elektronischen Schaltungen angeordnet sein. Aber auch einfache, nur ein oder wenige elektronische Bauteile umfassende Anordnungen müssen unter Umständen entsprechend geschützt werden. Ein erfindungsgemäßes Gehäuse kann z.B. einen Wechselrichter, elektrische Speichereinrichtungen, elektrische Schalt-, Sammel- und/oder Überwachungseinrichtungen beinhalten.
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Zur Aufnahmen solcher Anordnungen ist es üblich, Gehäuse zu verwenden, die einen Gehäusekörper und einen diesen verschließenden Gehäusedeckel aufweisen. Dabei finden vielfach auch Dichtelemente zwischen Gehäusekörper und Gehäusedeckel Verwendung, um das Gehäuseinnere vor dem Eindringen von Feuchtigkeit von außen zu schützen. Es ergibt sich auf diese Weise im Inneren des Gehäuses ein Raum, der gegenüber der äußeren Umgebung derart abgeschirmt ist, dass ein Druckausgleich zwischen diesem Innenraum und der äußeren Umgebung zumindest erschwert wird.
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Das kann insbesondere bei einem sprunghaften Druckanstieg im Inneren des Gehäuses, wie er beispielsweise bei einer Verpuffung bzw. Zündung eines sich beispielweise bei einem Defekt einer elektronischen Komponente bildenden brennbaren Gases oder Gasgemisches im Inneren eines solchen Gehäuses auftreten kann, zu Problemen führen. Aufgrund des geschlossenen Gehäuses kann der Druck nicht schnell in die Umgebung entweichen. Dies kann dazu führen, dass das Gehäuse dem sprunghaften Druckanstieg nicht standhalten kann und in einer unvorhersehbaren Weise aufplatzt oder birst. Dabei können sowohl Teile aus dem Inneren des Gehäuses als auch Teile des Gehäusekörpers und/oder des Gehäusedeckels abreißen und umhergeschleudert werden. Solche Teile stellen dann eine Gefahr für Personen im Umfeld des Gehäuses dar. Es ist daher eminent wichtig, ein solch unkontrolliertes Platzen bzw. Bersten des Gehäuses zu vermeiden. Des Weiteren kann in dem oben geschilderten Fall auch nicht ausgeschlossen werden, dass unter Spannung stehende Teile durch das Bersten des Gehäuses frei liegen und somit ein entsprechender Berührschutz nicht mehr gegeben ist. Der Fall eines einen vorgegeben Grenzwert überschreitenden Innendrucks wird im Folgenden auch als Überdruckfall und der zugehörige Druck als Überdruck bezeichnet.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Komponenten bereitzustellen, wobei das Gehäuse einen Gehäusekörper und einen Gehäusedeckel aufweist, bei dem bei einem einen vorgegebenen Grenzwert übersteigenden Innendruck im Gehäuse ein unkontrolliertes Platzen bzw. Bersten des Gehäuses vermieden wird und der Berührschutz auch weiterhin gegeben ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Komponenten gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein erfindungsgemäßes Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Komponenten weist einen Gehäusekörper und einen Gehäusedeckel auf, wobei der Gehäusekörper und der Gehäusedeckel an mehreren Befestigungspunkten miteinander verbunden sind. Mindestens einer der Befestigungspunkte ist zumindest teilweise am Gehäusekörper oder am Gehäusedeckel von Aussparungen umgeben, so dass eine Verformung des Gehäusekörpers oder des Gehäusedeckels im Bereich des mindestens einen Befestigungspunktes erfolgt, wenn ein Überdruckfall eintritt. Es bildet sich ein Spalt zwischen Gehäusekörper und Gehäusedeckel aus, wenn ein Innendruck im Gehäuse einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Auf diese Weise wird ein unkontrolliertes Bersten des Gehäuses vermieden, ein Druckausgleich durch einen definierten Spalt zwischen Gehäusekörper und Gehäusedeckel hergestellt und verhindert, dass Teile des Gehäusekörpers und/oder des Gehäusedeckels umhergeschleudert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Gehäusedeckel zumindest an einigen Befestigungspunkten durch Befestigungselemente daran gehindert, sich vollständig vom Gehäusekörper zu lösen. Dabei können zumindest einige Befestigungselement als Schrauben, Nieten, Klebe- oder Schweißpunkte ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich zu den Befestigungselementen zumindest ein Fanghaken am Gehäusekörper oder am Gehäusedeckel angebracht. Ein solcher Fanghaken könnte beispielsweise in Form eines U-förmigen Falzes am Gehäusedeckel ausgebildet sein, dessen oberer Schenkel einen einfachen Falz des Gehäusekörpers in einem z.B. durch gesetzliche Vorgaben definierten Abstand umfasst. Entsprechend könnte auch ein U-förmiger Falz am oberen Bereich des Gehäusekörpers ausgebildet sein, der den Gehäusedeckel in einem z.B. durch gesetzliche Vorgaben definierten Abstand umfasst. Ein solcher Abstand könnte beispielsweise im Bereich einiger Millimeter bis zu einigen Zentimetern liegen. Löst sich in diesem Fall der Gehäusedeckel an einigen Befestigungspunkten vom Gehäusekörper, so kann er sich auch dann nicht weiter vom Gehäusekörper entfernen, als es der durch den entsprechenden Falz vorgegebene Abstand zulässt. Somit wäre auch in diesen Fällen sichergestellt, dass keine unkontrollierte Öffnung entsteht, und es kann sichergestellt werden, dass auch weiterhin ein geforderter Berührschutz stromführender Komponenten gegeben ist. Ferner können auch beispielsweise im Gehäusedeckel an geeigneter Stelle weitere Aussparungen angeordnet sein, die eine Verformung des Gehäusedeckels erleichtern.
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Bevorzugt ist ein weiteres Befestigungselement an einer dem mindestens einen Befestigungspunkt gegenüberliegenden Gehäusekante als Scharnier ausgebildet.
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Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses ist jeweils mindestens eine der Aussparungen des mindestens einen Befestigungspunkts orthogonal zur nächstgelegen Gehäusekante des Gehäusekörpers oder des Gehäusedeckels angeordnet. Vorteilhafterweise erstreckt sich die jeweils mindestens eine der Aussparungen des mindestens einen Befestigungspunkts bis zur nächstgelegen Gehäusekante des Gehäusekörpers oder des Gehäusedeckels. Alternativ erstreckt sich die jeweils mindestens eine der Aussparungen des mindestens einen Befestigungspunkts nicht durchgängig bis zu der nächstgelegen Gehäusekante. Es können beispielsweise ein oder mehrere Stege verbleiben, also Bereiche, in denen das Material des Gehäusekörpers oder der Gehäusedeckels nicht durch die Aussparung geschwächt oder entfernt wurde. In einer bevorzugten Ausführungsform des Gehäuses, bei der die den mindestens einen Befestigungspunkt zumindest teilweise am Gehäusekörper oder am Gehäusedeckel umgebenden Aussparungen als Nut oder Schlitz ausgeführt sind, würde dann z.B. eine solche Nut oder ein solcher Schlitz durch entsprechende Stege unterbrochen oder aber er endet, wie oben bereits ausgeführt, in einem definierten Abstand von einigen Millimetern vor der entsprechenden Gehäusekante. Solche Stege können als sog. Sollbruchstellen dienen. Dabei kann das Gehäuse durch das Aufbrechen der Nuten und/oder der Stege als auch durch weitere Rissbildung in Verlängerung der Aussparungen im Falle eines oben genannten plötzlichen Druckanstieges Energie absorbieren und die Belastung auf die Befestigungselemente verringern.
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Die Anordnung der Aussparungen in Bezug auf den mindestens einen Befestigungspunkt kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. So sind in verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Gehäuses die den mindestens einen Befestigungspunkt zumindest teilweise am Gehäusekörper oder am Gehäusedeckel umgebenden Aussparungen L-förmig, U-förmig oder C-förmig ausgebildet. Die Dimensionen der Aussparungen müssen jeweils an das verwendete Gehäuse und den Grenzwert des Druckes also den maximal zulässigen Überdruck angepasst werden. Hierbei sind neben der Dicke des verwendeten Materials und dessen mechanischen Eigenschaften natürlich auch die zu erreichende Spaltbreite zu beachten.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein oberer Rand des Gehäusekörpers zumindest zum Teil als Falz ausgebildet und der mindestens eine Befestigungspunkt, der zumindest teilweise am Gehäusekörper oder am Gehäusedeckel von Aussparungen umgeben ist, ist auf diesem Falzes angeordnet.
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Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt, von denen
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses von vorn,
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2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses von hinten,
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3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäusekörpers,
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4 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse,
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5a–f verschiedene Varianten erfindungsgemäßer Aussparungen,
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6 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäusekörpers nach einer Verpuffung
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7 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuses nach einer Verpuffung und
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8a–b einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuses und eine Detailansicht nach einer Verpuffung zeigt.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses 1 zur Aufnahme elektronischer Komponenten. Der den Gehäusekörper 2 verschließende Gehäusedeckel 3 weist Falze 23 auf, die den oberen Teil des Gehäusekörpers 2 teilweise umschließen. Dort sind auf den beiden Seiten des Gehäusedeckels 3, die keine Befestigungspunkte 10, 11 aufweisen, jeweils zwei optionale Aussparungen 17 angeordnet, die eine Verformung des Gehäusedeckels 3 in diesem Bereich erleichtern. Weiter weist das Gehäuse 1 vier Befestigungspunkte 10, 11 auf. Die optionalen Halterungselemente 24 dienen der Befestigung des Gehäuses 1 beispielsweise an einer Wand.
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In 2 ist das Gehäuse 1 der 1 perspektivisch von der Rückseite dargestellt. Man erkennt zusätzlich zu den bereits im Zusammenhang mit 1 genannten Merkmalen hier auch einen am Gehäusedeckel 3 angeordneten Fanghaken 22. Der Fanghaken 22 dient hier als zusätzliches optionales Sicherungselement und verhindert ein vollständiges Ablösen des Gehäusedeckels 3 vom Gehäusekörper 2 in dem Fall, dass die Befestigungselemente 12 diese Aufgabe nicht mehr übernehmen können. Der Fanghaken 22 ist in hier als U-förmiger Falz am Gehäusedeckel 3 ausgebildet. Der obere Schenkel dieses U-förmigen Falzes umfasst einen einfachen Falz 25 des Gehäusekörpers 2. Dabei ist ein definierter Abstand zwischen dem Fanghaken 22 und dem Falz 25 des Gehäusekörpers 2 von beispielsweise 2mm bis 3cm vorgesehen. Im dargestellten Fall sind die Befestigungselemente 12 als Schrauben ausgeführt, wobei in der 2 sog. Einpressmuttern zu erkennen sind.
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Eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäusekörpers 2 ist in 3 dargestellt. Durch das Fehlen des Gehäusedeckels 3 ist der Blick ins Gehäuseinnere 8 freigegeben. Dargestellt sind hier wieder die Befestigungspunkte 10, 11, die jeweils auf Falzen 25 des Gehäusekörpers 2 angeordnet sind. Im Bereich der beiden oberen Befestigungspunkte 10 befinden sich L-förmige Aussparungen 4 in Form von Schlitzen 6.
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4 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse 1. Der Schnitt ist entlang einer Achse zwischen den Befestigungspunkten 10 und 11 der 1 ausgeführt und schneidet die dort befindlichen Befestigungselement 12 und 13. Der den Gehäusekörper 2 verschließende Gehäusedeckel 3 weist auch hier entsprechende Falze 25 auf, die den oberen Teil des Gehäusekörpers 2 teilweise umschließen. Weiter sind Dichtelemente 21 vorgesehen, die beispielsweise als ringförmige Dichtungen ausgeführt sein können und durch den Gehäusedeckel 3 auf den Falz 25 des Gehäusekörpers 2 gepresst werden. Auf diese Weise wird das Gehäuseinnere gegen die Umgebung abgedichtet. Für den entsprechenden Anpressdruck sorgen die Befestigungselemente 12, 13, die in diesem Fall als Schraubverbindung ausgeführt sind.
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In den 5a–f sind verschiedene erfindungsgemäße Varianten für die Anordnung der Aussparungen 4 angegeben. Dabei ist festzuhalten, dass die angeführten Varianten nur eine nicht abschließende Auswahl möglicher Anordnungen der Aussparungen 4 angibt. Insbesondere können die Varianten auch miteinander kombiniert werden. Es ist nicht zwingend notwendig, dass jeweils zwei Befestigungspunkte 10 von solchen Aussparungen 4 umgeben sind. Je nach Anwendung kann es vorteilhaft sein, lediglich einen Befestigungspunkt 10, nur einen Teil der Befestigungspunkte 10, 11 oder alle Befestigungspunkte 10, 11 mit Aussparungen 4 zu umgeben. Auch können diese Aussparungen sowohl auf Falzen 25 des Gehäusekörpers 2 oder auf Falzen 23 des Gehäusedeckels 3 angeordnet sein. Weiter sind auch Gehäusekonstruktionen denkbar, bei denen z.B. der Gehäusedeckel 3 und oder der Gehäusekörpers 2 keinen Falz 23, 25 aufweist.
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In den in den 5a–f dargestellten Beispielen befinden sich die Befestigungspunkte 10, 11 wie in 4 gezeigt auf den Falzen 25 des Gehäusekörpers 2. Der Übersichtlichkeit halber ist in den Fig. a–e jeweils nur ein Ausschnitt eines Falzes 25 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 4 sind hier jeweils die Aussparungen bezeichnet, die im Falle eines einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Innendrucks im Gehäuse 1 eine Verformung des Gehäusekörpers 2 im Bereich des mindestens einen Befestigungspunktes 10 erlauben. Dabei sind in 5a die Aussparungen 4 jeweils seitwärts der Befestigungspunkte 10 angeordnet. Die 5b–e zeigen L-, C- und U-förmige Aussparungen 4. Dabei ist festzuhalten, dass die Aussparungen 4 in den 5a–c bis zur Gehäusekante 7 geführt sind und diese ‚durchschneiden‘. Ebenso kann, wenn z.B. eine erhöhte Stabilität des Falzes 25 notwendig ist, auch Material in Form von Stegen zwischen dem Ende der Aussparung 4 und der Gehäusekante 7 verbleiben, die als eine Art Sollbruchstelle 15 fungieren und nur im Falle eines Überdruckes im Inneren des Gehäuses 1 aufbrechen. So zeigt 5f eine L-förmige Aussparung 4, die eine Sollbruchstelle 15 in einem Schenkel des L-förmigen Aussparung 4 aufweist. Je nach Anforderung kann die Anzahl der Sollbruchstellen 15 und auch deren Position variieren.
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Bei 6 handelt es sich um eine perspektivische Darstellung eines des Gehäusekörpers der 3 entsprechenden Gehäusekörpers 2 nach einer Verpuffung. Man erkennt, dass sich der Bereich des Falzes 25 des Gehäusekörpers 2 um die Befestigungspunkte 10, die von Aussparungen 4, hier in Form von L-förmigen Schlitzen 6, verformt hat. Es hat sich eine Lasche 14 ausgeformt, die sich aus der ursprünglichen Ebene des Falzes 25 des Gehäusekörpers 2 herausgebogen hat. Auf diese Weise entsteht ein hier nicht dargestellter Spalt 20 zwischen Gehäusekörper 2 und Gehäusedeckel 3, durch den ein Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung stattfinden kann. Dabei bleibt die Verbindung zwischen Gehäusekörper 2 und Gehäusedeckel 3 an den Befestigungspunkten 10, 11 erhalten, so dass der Gehäusedeckel 3 am Gehäusekörper 2 verbleibt und aufgrund des kleinen Spaltes 20 auch weiterhin ein Berührschutz sichergestellt ist.
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7 zeigt einen dem Gehäusekörper der 6 entsprechenden Gehäusekörper 2 im Schnitt entlang der Befestigungspunkte 10. Man erkennt hier noch einmal, dass sich die Laschen 14 aus der Ebene des Falzes 25 des Gehäusekörpers 2 herausgebogen hat.
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Ein dem Schnitt der 4 entsprechender Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse 1 nach einer Verpuffung ist in 8a dargestellt. Zwischen dem Gehäusekörper 2 und dem Gehäusedeckel 3 hat sich ein Spalt 20 gebildet, durch den der Überdruck aus dem Gehäuseinneren entweichen kann. Dabei hat sich wie in 6 und 7 dargestellt eine Lasche 14 ausgebildet, von der man in den 8a und b aber nur den Teil erkennen kann, der direkten Kontakt zum Gehäusedeckel 3 hat. Dargestellt sind auch die Befestigungselemente 12 und 13, die nach wie vor ein Lösen des Gehäusedeckels 3 vom Gehäusekörper 2 verhindern. Am Falz 23 befindet sich weiter der Fanghaken 22.
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Es ist deutlich zu erkennen, dass der Spalt 20 im Bereich des Dichtelementes 21 so breit ist, dass dieses Dichtelement 21 seine Dichtwirkung vollständig verloren hat. 8b zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des mit F markierten Bereiches um das Befestigungselement 12. Der Schnitt verläuft durch die Lasche 14, so dass hier nur eine Kante der Lasche 14 sichtbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehäusekörper
- 3
- Gehäusedeckel
- 4
- Aussparung
- 5
- Nut
- 6
- Schlitz
- 7
- Gehäusekante
- 8
- Gehäuseinnere
- 10
- Befestigungspunkt
- 11
- Befestigungspunkt
- 12
- Befestigungselement
- 13
- Befestigungselement
- 14
- Lasche
- 15
- Sollbruchstelle, Steg
- 17
- Aussparung
- 20
- Spalt
- 21
- Dichtelement
- 22
- Fanghaken
- 23
- Falz (Gehäusedeckel)
- 24
- Halterungselement
- 25
- Falz (Gehäusekörper)
- 30
- Elektronische Komponenten
- pin
- Innendruck
- pmax
- Grenzwert