DE2340026C3 - Lüftungsanordnung für Einschübe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wärmeabführung aus Einschüben, die gedruckte Leiterplatten oder in freier Verdrahtungstechni'k ausgeführte Steckeinheiten mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen enthalten, wobei an einander gegenüberliegenden Seiten der Einschöbe Luftleitkanäle angeordnet sind, von denen einer über einen zentralen Lüfter mit Kühlluft versorgt und der andere zur Umgebung geöffnet ist und wobei je zwei übereinanderliegende Einschöbe durch einen von Wänden umgebenen Zwischenraum getrennt sind, der durch eine Trennwand in zwei Bereiche aufgeteilt ist, von denen einer über mindestens eine öffnung mit dem vom Lüfter mit Kühlluft versorgten Kanal und der andere über mindestens eine öffnung mit dem zur Umgebung offenen Kanal verbunden ist nach Patent 22 11 268.

Bei der vorstehend erwähnten Anordnung werden die einzelnen Einschübe einer Reihe von in einem Schrank oder einem Gestell montierten Einschübe bezüglich der Kühlung thermisch voneinander isoliert. Die einzelnen Einschübe sind parallel zu zwei Kanälen geschaltet, von denen einer die Kühlluft zu- und der andere die erwärmte Luft abführt. Es ist bei dieser Anordnung nicht mehr erforderlich, elektrische Bauelemente, die einer guten Kühlung bedürfen, nahe am Boden eines Gestells oder Schranks anzubringen. Die Montage der elektrischen Bauelemente kann sich nach den Gesichtspunkten der zweckmäßigen Verdrahtung, der kurzen Leitungslängen und der Gruppierung von Bauelementen in einem Einschub richten, der ein für sich funktionsfähiges bzw. eine bestimmte Teilfunktion ausübendes Bauteil ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Anordnung so weiterzuentwickeln, daß mit einfachen Mitteln eine Aufnahme und Führung von Leiterplatten oder Steckeinheiten und eine möglichst gleichmäßige Verteilung der einem Einschub zugeführten Kühlluft über die Länge und Breite des Einschubs erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der oberen und unteren Seite der Einschübe Abdeckungen mit in Längsrichtung der Leiterplatten oder Steckeinheiten verlaufenden Lüftungsschlitzen vorgesehen sind, deren Abstand ein Bruchteil des den Leiterplatten bzw. Steckeinheiten zugeordneten kleinsten Abstands ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die vom Kühlluftkanal in die Zwischenräume strömende Kühlluft definiert in Längsrichtung des Einschubs verteilt wird. Vorteilhaft ist bei dieser Anordnung insbesondere die gleichmäßige Kühlung von im Einschub eingesetzten elektrischen Bauelementen. Ungünstig belüftete Stellen im Einschub werden vermieden. Damit wird die Gefahr ausgeschaltet, daß

M) sich an derartigen Stellen angeordnete elektrische Bauelemente unzulässig hoch erwärmen und aus diesem Grund vorzeitig ausfallen.

in einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Lüftungsschlitze einen düsenförmigen Querschnitt aufweisen, dessen Abmessungen für die Erzeugung von turbulenten Strömungen an den Ausgängen der Lüftungsschlitze ausgewählt sind.
Durch die erzeugten turbulenten Luftströmungen

wird die Wärmeabgabe der elektrischen Bauelemente verbessert Die Anordnung gewährleistet daher eine gute Kühlung der Bauelemente.

Eine günstige Anordnung besteht darin, daß die Abdeckungen zusätzlich Längsschlitze zur Halterung und Führung der Leiterplatten odsr Steckeinheiten aufweisen und, daß die Längsschlitze als Aussparungen an den dem Einschubinnern zugewandten Enden, der Lüftungsschlitze angeordnet sind. An Stellen, an denen Leiterplatten in Längsschlitze eingeschoben sind, werden bei dieser Anordnung zwar die Lüftungsschlitze abgedeckt, es verbleiben jedoch aufgrund der kleinen Teilung für die Lüftungsschlitze neben der Steckkarte noch freie Schlitze, die eine hinreichende Kühlung der Bauelemente auf der Leiterplatte sicherstellen. Die Anordnung ermöglicht überdies den Aufbau von Einschüben, die wenig unterschiedliche Teile enthalten. ■Der konstruktiv einfache Aufbau erlaubt wirtschaftliche Fertigung der Einschöbe.

Vorzugsweise sind oberhalb der Längsschlitze Führungsleisten angeordnet, die mit Nuten zur Aufnahme und Halterung von Leiterplatten oder Steckeinheiten versehen sind Da die Führungshalter nach einem bestimmten Rastermaßstab längs des Einschubs angeordnet sind, decken sie auch dann Lüftungsschlitze ab, wenn sie keine Leiterplatten oder Steckeinheiten aufnehmen. Dadurch läßt sich eine von der Bestückung des Einschubs unabhängige Kühlluftverteilung erreichen.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß in mit Aussparungen versehene Profilschienen als Abdeckungen streifenförmige Elemente mit ihren Enden eingeschoben sind und, daß die Längsschlitze durch Aussparungen zwischen aneinandergrenzenden Elementen gebildet sind. Die Breite der streifenförmigen Elemente ist auf das Rastenmaß der Führungsschienen abgestimmt. Zwischen je zwei Führungsschienen befindet sich ein Lüftungsschlitz. Falls in einem Einschub bestimmte Bereiche ohne Kühlung auskommen, lassen sich Streifen verwenden, die keine Lüftungsöffnungen aufweisen. Diese Anordnung gibt die Möglichkeit die Kühlluft in einem Einschub gut an den jeweiligen Bedarf anzupassen.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform sind die Abdeckungen mit den zur Halterung der Trennwand vorgesehenen Teilen zu einer Einheit verbunden, wobei an den Abdeckungen zusätzlich Führungsschuh^ für die Aufnahme und Halterung von Leiterplatten oder in freier Verdrahtungstechnik ausgeführter Steckeinheiten angeordnet sind.

Bei dieser Anordnung dienen die Teile zur Luftführung gleichzeitig zur Halterung der mit elektrischen Bauteilen bestückten Leiterplatten oder Steckeinheiten. Dadurch lassen sich Montageelemente für Einsehübe einsparen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicl- eines mit Einschüben bestückten Schranks teilweise im Schnitt,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linien I-I der in F i g. 1 gezeigten Anordnung,

Fig.3 einen Längsschnitt eines Teils eines mit Leiterplatten bestückten Einschubs,

F i g. 4 einen Teil einer Abdeckung von oben,

Fig.5 einen Längsschnitt eines Teils eines mit Leiterplatten bestückten Einschubs, der Führungsschienen zur Aufnahme von Leiterplatten enthält,

F i g. 6 einen Einschub zum Einfügen zwischen zwei mit Leiterplatten oder Steckeinheiten versehene Einschübe, von oben,

F i g. 7 die in F i g. 6 gezeigte Anordnung im Schnitt längs der Linien H-Il,

F i g. 8 eine Ansicht von vorne einer Einheit, in der Abdeckungen mit Führungsschlitzen an Teilen zur Halterung einer Zwischenwand befestigt sind,

ίο Fig.9 einen Schnitt längs der Linien I1I-III der in F i g. 8 dargestellten Anordnung.

Ein Geräteschrank 1 dient zur Aufnahme von Einschüben 2,3 und 4 von denen der unterste Einschub 2 einen Lüfter enthält, der über öffnungen 5 im Schrank 1 Kühlluft ansaugt. Die Einschübe 3 dienen zur Aufnahme von Leiterplatten 6 oder Steckeinheiten 7, in denen elektrische Bauelemente in freier Verdrahtungstechnik montiert sind. Zwischen jeweils zwei benachbarten Einschüben 3 befindet sich ein Einschub 4, der für die Lenkung von Kühlluftströmen zu den an der oberen und unteren Seite mit Lüftungsöffnungen versehenen Einschüben dient.

Der Schrank 1 umfaßt vier vertikale Eckpfosten 37, die aus Profilblech hergestellt sind. Zwischen jeweils zwei Eckpfosten 37 sind Seitenwände 38 angeordnet. Die Rückseite des Schranks 1 ist durch eine Wand 8 verschlossen. Im Schrank 1 befinden sich an den Seiten nicht näher dargestellte Leisten, auf denen die in den Schrank 1 eingesetzten Einschübe 2, 3, 4 aufliegen, deren Frontpiatten die offene Frontseite des Schranks 1 abdecken. Die Eckpfosten 37 an der Frontseite des Schranks 1 tragen auf ihren einander benachbarten Seiten Leisten 9, gegen die überstehende Randabschnitte 10 an den Einschüben 2, 3, 4 angelehnt sind. Zur Befestigung der Einschübe 2,3, 4 am Schrank 1 können in nicht näher dargestellter Weise Schrauben in Bohrungen an den Randabschnitten 10 eingesetzt und in Gewindebohrungen in den Leisten 9 eingeschraubt werden.

AO Zwischen den Seitenwänden 11 der Einschübe 2, 3, 4 und den Schrankwänden 7 ist ein Zwischenraum vorgesehen, in dem sich vertikale Lüftungskanäle 12 befinden, die aus einzelnen kastenförmigen Elementen 13 bestehen, die an ihren offenen Seiten zusammensteckbar sind.

Die für die Luftführung zu den Einschüben 3 vorgesehenen Einschübe 4 umfassen Seitenwände 14, eine Frontplatte 15 und eine rückwärtige Wand 16. Eine schräge Trennwand 17 teilt das Innere eines Einschubs 4 in zwei Bereiche 19, 18. Die Trennwand 17 verläuft von der oberen Innenkante einer Seitenwand 14 bis zur unteren Innenkante der anderen Seitenwand 14. Die Bereiche 18, 19 stehen über öffnungen 20 in den Seitenwänden 14 und nicht näher bezeichnete Aussparungen in den Elementen 13 mit den Lüftungskanälen 12 in Verbindung. Der in Fig. 1 rechts dargestellte Lüftungskanal 12 führt Kühlluft, während der links gezeigte Kanal 12 aus den Einschüben 3 kommenden erwärmte Luft aufnimmt und über eine nicht dargeslell-

te öffnung an die Umgebung abgibt. Die Kühlluft gelangt über die Öffnungen 20 in die Bereiche 18, von denen sie in die Einschübe 3 eintritt. Im Innern der Einschübe 3 erwärmt sich die Luft und steigt in die Bereiche 19 auf, von denen sie über Öffnungen 20 in den Kanal 12 für erwärmte Luft strömt. Durch die Trennwand 17 in den Einschüben 4 sind die mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen bestückten Einschübe 3 thermisch weitgehend voneinan-

der isoliert. Eine Aufheizung von Einschüben 3 über von einem anderen Einschub 3 abgegebene erwärmte Luft ist damit nicht möglich. Die Einschübe 3 sind parallel an die Kühlluftversorgung geschaltet. Die elektrischen Bauteile können daher auf die Einschübe 3 verteilt werden, ohne daß für besonders stark erwärmte Bauteile bevorzugte Stellen im Schrank 1 vorzusehen sind. Die Leiterplatten 6, die zur Montage elektrischer Bauelemente 21 dienen, sind aus Gründen der Normung in gleichen Abständen A voneinander angeordnet. An den oberen und unteren Seiten der Einsohübe 3 befinden sich Abdeckungen in denen in Längsrichtung der Leiterplatten 6 der Steckeinheiten 7 verlaufende Lüftungsschiilze 22 angebracht sind. Der Abstand der Lüftungsschlitze 22 beträgt ein Bruchteil des den Leiterplatten 6 bzw. Steckeinheiten 7 zugeordneten kleinsten Abstands. Die Lüftungsschlitze 22 weisen in Strömungsrichtung der Kühlluft einen düsenförmigen Querschnittsverlauf auf, dessen Abmessungen auf für die Erzeugung von turbulenten Strömungen an den Ausgängen der Lüftungsschlitze ausgewählt sind.

Die Lüftungsschlitze 22 können wie aus der F i g. 3 hervorgeht, in Abdeckungen 23, 24 vorhanden sein, die einen festen Bestandteil der Einschübe 3 bilden. Zur Führung und Halterung der Leiterplatten 6 sind in den Abdeckungen 23, 24 Aussparungen 25 auf der dem Einschubinnern zugewandten Seite angebracht. Die Aussparungen 25 befinden sich an den Mündungen der Längsschlitze 22. Wird in eine Aussparungen 25 eine Leiterplatte 6 eingeschoben, dann deckt sie den zugehörigen Längsschlitz 22 ab. Infolge des Abstands der Längsschlitze 22, der kleiner ist, als das für die Leiterplatten 6 vorgesehene Rastenmaß A, bleiben zwischen benachbarten Leiterplatten 6 noch genügend Längsschlitze 22 frei, durch die eine ausreichende Kühlung der Bauelemente 21 gewährleistet wird.

Der düsenförmige Querschnittverlauf der Längsschlitze 22 ist insbesondere an den unteren Abdeckungen 23 der Einschübe 3 von Bedeutung, die von den Bereichen 18 Kühlluft zugeführt erhalten. Die Querschnittsform der Lüftungsschlitze 22 bewirkt eine turbulente Strömung im Innern der Einschübe 3. Durch die turbulente Luftströmung wird die Kühlung der Bauelemente 21 verbessert.

Durch die Geometrie der Längsschlitze kann die Verteilung, der einem Einschub 3 zugeführten Kühlluft, beeinflußt werden. Dadurch ist eine gezielte Kühlung der in einem Einschub vorhandenen Bauelemente 21 gewährleistet. Somit werden Schwierigkeiten, die sich auf grund vor. unzulässig hoher Erwärmung von Bauelementen an schlecht gekühlten Stellen ergeben, weitgehend vermieden.

In der Fig. 5 ist eine Anordnung gezeigt, in der Abdeckungen 26, 27 mit Längsschlitzen 22 Führungsleisten 28 umgeben, die zur Führung und Halterung von Leiterplatten 6 dienen. Die Führungsleisten 28 decken an den jeweiligen Stellen die Längsschlitze 22 zu. Die Kühlung der Bauelemente 21 erfolgt über die zwischen benachbarten Führungsleisten 28 verbleibenden Längsschlitze 22. Durch die Anbringung von Führungsleisten 28 können auch nicht mit Leiterplatten 6 bestückte Einschubteile für die Kühlluftzufuhr gesperrt werden, wenn dies aus Gründen einer besonderen Kühlluftverteilung erforderlich ist.
An den Einschüben 4 sind die Seitenwände 14 über

ίο Profilschienen 29 miteinander verbunden. An den Enden der Profilschienen 29 sind über Schrauben 30 und Zwischenstücke 31 die Trennwände 17 befestigt deren Ränder in den Frontplatten 15 und den "ückw?nden 16 in Nuten 32 eingefügt sind. Die Profilschi'-nen 2ϊ sind in ihrer Längsrichtung mit nutenförmigen Aussparungen

33 versehen, in die Kunststoffstreilen 34 mit ihren Enden eingeschoben werden können. Die Kunststoffstreifen 34 enthalten an ihren Längskanten Einschnitte 35, die eine Seite der Begrenzung eines Lüftungsschlitzes 22 bilden.

Zwei aneinander grenzenden Streifen 34 schließen einen Lüftungsschlitz 22 ein. Vorsprünge 36 an den Stirnseiten der Streifen 34 stoßen aneinander. Durch die Vorsprünge 36 wird die Weite der Lüftungsschlitze 32 bestimmt. Die Streifen 34 sind an ihren Kanten so geformt, daß ein düsenförmiger Querschnitt der Lüftungsschlitze bei zwei aneinanderstoßenden Streifen

34 gegeben sind.

Die in den F i g. 5 und 7 dargestellte Anordnung, bei der als Abdeckung Leisten 34 mit Längsschlitzen 22 vorgesehen sind, bildet mit den Teilen eines Einschubs 4 eine Einheit. Es ist daher nicht erforderlich, daß weitere Lüftungsschlitze in den Einschüben 3 vorhanden sind. Die Einschübe 3 können in üblicher Bauart ausgeführt sein. Die Breite der Streifen 34 läßt sich dem Rastenmaß in den Einschüben 3 anpassen.

Bei Einschüben, in denen die Seitenwände durch Profilschienen miteinander verbunden sind, können die Nuten 33 auch in den Profilschienen angeordnet sein. Es ist dann möglich, die Streifen unmittelbar in den Einschüben 3 anzubringen.

Bei der in den F i g. 8 und 9 dargestellten Anordnung sind Abdeckungen 39 mittels Schrauben 40 an Teilen 41 befestigt, die zur Halterung einer Trennwand 42 dienen. Die Abdeckungen sind mit Luftschlitzen 22 versehen.

An den Enden der Luftschlitze 22 sind Führungsschlitze 43 für Leiterplatten 6 vorhanden, auf denen elektrische Bauteile 21 befestigt sind. Die aus den Teilen 39,40, 41 und 42 bestehende Einheit dient einerseits zur Kühlluftzufuhr zu den Leiterplatten 6 und andererseits

so zur Aufnahme und Halterung der Leiterplatten 6. Dadurch vereinfacht sich die Ausbildung der zwischen zwei benachbarten Einheiten angeordneten Einschübe. Diese Einschübe brauchen keine Teile für die Führung der Leiterplatten mehr zu enthalten. Es genügen Halteelemente für die Steckverbinder, die nicht näher dargestellt sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmeabführung aus Einschüben, die gedruckte Leiterplatten oder in freier Verdrahtungstechnik ausgeführte Steckeinheiten mit wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen enthalten, wobei an einander gegenüberliegenden Seiten der Einschöbe Luftleitkanäle angeordnet sind, von denen einer über einen zentralen Lüfter mit Kühlluft versorgt und der andere zur Umgebung geöffnet ist, und wobei je zwei übereinanderliegende Einschöbe durch einen von Wänden umgebenen Zwischenraum getrennt sind, der durch eine Trennwand in zwei Bereiche aufgeteilt ist, von denen einer über mindestens eine Öffnung mit dem vom Lüfter mit Kühlluft versorgten Kanal und der andere über mindestens eine Öffnung mit dem zur Umgebung offenen Kanal verbunden ist nach Patent 22 11 268, dadurch gekennzeichnet, daß an den oberen und unteren Seiten der Einschöbe (3) Abdeckungen (23, 24, 26, 27, 34, 39) mit in Längsrichtung der Leiterplatten (6) oder Steckeinheiten (7) verlaufenden Lüftungsschlitzen (22) vorgesehen sind, deren Abstand ein Biuchteil des den Leiterplatten (6) bzw. Steckeinheiten (7) zugeordneten kleinsten Abstandes (A)\si.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüflungsschlitze (22) sich nahezu über die gesamte Tiefe des Einschubs (3) erstrecken und die gewünschte Kühlluftverteilung in Längsrichtung von der Geometrie der Luftauslrittsfläche abhängt, wobei der Querschnitt beliebig, oder düsenförmig zur Erzeugung einer Turbulenz gestaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen (23, 24) zusätzlich Längsschlitze (25) zur Halterung und Führung der Leiterplatten (6) oder Steckeinheiten (7) aufweisen und, daß die Längsschlitze (25) als Aussparungen an den dem Einschubinnern zugewandten Enden der Lüftungsschlitze (22) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Längsschlitze (22) Führungsleisten (28) angeordnet sind, die mit Nuten zur Aufnahme und Halterung von Leiterplatten (6) oder Steckeinheiten (7) versehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mit Aussparungen (33) versehenen Profilschienen (29) als Abdeckungen streifenförmige Elemente (34) mit ihren Enden eingeschoben sind, und daß die Längsschlitze (22) durch Aussparungen zwischen aneinandergrenzenden Elementen (34) gebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dpß die Abdekkungen (39) mit den zur Halterung der Trennwand (42) vorgesehenen Teilen (41) zu einer Einheit verbunden sind, wobei an den Abdeckungen (39) zusätzlich Führungsschlitze (43) für die Aufnahme und Halterung von Leiterplatten (6) oder in freier Verdrahtungstechnik ausgeführter Steckeinheiten angeordnet sind.