-
Vorrichtung zur Wärmeabfuhr aus elektrische Einrichtungen
-
enthaltendenGehäusen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeabfuhr
aus elektrische Einrichtungen enthaltenden Gehäuse, mit einem einen luftgekühlten
Kondensator aufweisenden Kühlaggregat, dessen Verdampfer in einem durch das Gehäuseinnere
verlaufenden inneren Kühlluftkreislauf liegt Beispielsweise aus der DE-PS 24 16
461 ist es bekannt, zur Abfuhr der Verlustwärme aus Schaltschränken oder anderen
elektrische. Einrichtungen enthaltenden Gehäusen Wärmeaustauscher zu verwenden,
die derart angeordnet und ausgebildet sind, daß ihre innenliegende Wärmeaustauscherfläche
von der Schaltschrankinnenluft und ihre äußere Wärmeaustauscherfläche von der Umgebungsluft
umströmt ist, so daß die in dem inneren Luftkreislauf in den Wärmeaustauscher transportierte
Verlustwärme durch die äußere Umgebungsluft abgeführt werden kann, ohne daß der
Innenraum des Schaltschrankes oder Gehäuses dem Zutritt der Umgebungsluft und damit
der Verschmutzungsgefahr ausgesetzt wäre. Weil die Außenluft eine zunehmende Verschmutzung
der äußeren Wärmeaustauscherfläche hervorruft,
ist der Wärmeaustauscher
mit einer abnehmbaren Haube ausgebildet, die einen freien Zugang zu den von der
Umgebungsluft durchströmten Strömungskanälen ermöglicht und es damit gestattet,
den Wärmeaustauscher von Zeit zu Zeit zu reinigen, ohne daß er dazu ausgebaut werden
müßte.
-
Grundsätzlich benötigt ein Wärmeaustauscher eine bestimmte Temperaturdifferenz
zwischen der Primär-und der Sekundärseite , um einen Wärmetransport aus dem Schaltschrankinneren
in die Umgebung zu bewirken. Das bedeutet, daß die Temperatur der Schaltschrankinnenluft
sich auf einen Wert einstellt, der um einen bestimmten Betrag höher liegt als die
Temperatur der Umgebungsluft. Dies bereitet keine Schwierigkeiten, solange die Umgebungsluft-Temperatur
auf einem verhältnismäßig tiefen Durchschnittswert bleibt, wie es beispielsweise
in Zonen mit gemäßigtem Klima der Fall ist. In Gebieten mit heißem Klima würden
sich aber Schaltschrankinnentemperaturen ergeben, die für die in dem Schaltschrank
untergebrachten elektrischen Einrichtungen wesentlich zu hoch sind.
-
In der Praxis ist es deshalb bekannt,unter diesen Bedingungen Schaltschränke
oder elektrische Einrichtungen enthaltende Gehäuse mittels eigener Kühlaggregate,
die beispielsweise ähnlich der sog. Fensterklima-Geräte ausgebildet sind, zu kühlen.
Der Verdampfer eines solchen Kühlaggregates liegt in einem durch das Gehäuse- oder
Schaltschrankinnere verlaufenden inneren Kühlluftkreislauf, der durch das Gehäuse
bzw. den Schaltschrank nach außen hin hermetisch abgeschlossen ist, so daß keine
Außenluft in das Gehäuse- oder Schaltschrankinnere eindringen
und
dort zu Schmutzablagerungen führen kann. Der Kondensator des Kühlaggregates ist
dabei durch die Umgebungsluft gekühlt; er ist zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche
regelmäßig fein.lamelliert ausgebildet. Die den Kondensator durchströmende Umgebungsluft
lagert im Laufe der Zeit Verunreinigungen an dem Kondensator ab, mit dem Ergebnis,
daß dessen Lamellen und Luftführungskanäle in zunehmendem Maße durch Verschmutzung
verlegt werden. Wegen der feinen Lamellierung ist aber eine Reinigung des Kondensators
nicht ohne weiteres möglich, zumindest nicht ohne Teile des Kühlaggregates umständlich
auszubauen. Im ganzen gesehen wird somit bei der Verwendung eines solchen Kühlaggregates
das sich sonst im Schaltschrank inneren stellende Verschmutzungsproblem lediglich
an die Schaltschrankaußenseite d.h.
-
in den Kondensator des Kühlaggregates verlegt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine mit einem solchen Kühlaggregat
ausgerüstete Vorrichtung zur Wärmeabfuhr aus elektrische Einrichtungen enthaltenden
Gehäusen zu schaffen, die auf einfache Weise weitgehend verschmutzungsfrei gehalten
werden kann und damit einen hohen thermischen Wirkungsgrad aufweist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator des Kühlaggregates in einem außerhalb
des Gehäuses verlaufenden1 geschlossenen Zwischenluftkreislauf liegt, der wenigstens
einen auf der äußeren Wärmeaustauschfläche
von Umgebungsluft umströmten
WSrmeaustauscher enthält, dessen äußere Wärmeaustauschfläche für die Reinigung zugänglich
ist.
-
Bei dieser Vorrichtung wird die Gehäuse- oder Schaltschrankinnenluft
durch den Verdampfer des Kühlaggregates gekühlt, und zwar ohne daß sie mit der verschmutzten
Außenluft in Berührung käme. Der Kondensator des Kühlaggregats gibt seine Wärme
an den Zwischenluftkreislauf ab, von dem aus die Wärmeabfuhr zu der Umgebungsluft
über den Wärmeaustauscher erfolgt. Damit ist erreicht, daß der Kondensator des Kühlaggregates
immer von der reinen Zwischenluft durchströmt ist und somit verschmutzungsfrei bleibt.
Eine von der schmutzigen Umgebungsluft herbeigeführte Verschmutzung des Wärmeaustauscher
kann aber leicht während des Betriebes von außen her behoben werden, weil der Wärmeaustauscher
derart ausgebildet ist, daß er für die Reinigung zugänglich ist. Auf diese Weise
ist gewährleistet, daß die Vorrichtung immer im wesentlichen verschmutzungsfrei
arbeitet.
-
Der Zwischenluftkreislauf kann mit Vorteil in einem geschlossenen
Luftkasten verlaufen, an dem seitlich der Wärmeaustauscher angeordnet ist. Dabei
ergeben sich besonders einfache konstruktive Verhältnisse, wenn in den Luftkasten
das Kühlaggregat eingebaut it und der Luftkasten lösbar an die elektrische Einrichtungen
enthaltendentehäuse anschließbar ist, wobei im angeschlossenen Zustand das Kühlaggregat
verdampferseitig luftdicht mit dem Gehäuseinneren verbunden ist. Insbesondere bei
größeren
Einheiten kann es dafür zweckmäßig sein, den Luftkasten
auf Rollen fahrbar auszubilden1 so daß er lediglich an das die elektrischen Einheiten
enthaltende Gehäuse herangeschoben und an dieses angeschlossen zu werden braucht.
-
Dazu kann mit Vorteil die Anordnung derart getroffen sein, daß das
Kühlaggregat an dem Luftkasten seitlich nach außen vorstehend angeordnet ist und
das Gehäuse eine den vorstehenden Teil des Kühlaggregats aufnehmende Einschuböffnung
mit-randseitig angeordneten Dichteinrichtungen aufweist; Abhängig von der Konstruktion
des Luftkastens und des Aufbaus des Zwischenluftkreislaufs sowie des Wärmeaustauschers
besteht grundsätzlich die Möglichkeit, mit der thermisch hervorgerufenen Umwälzbewegung
der Zwischenluft und der Umgebungsluft das Auslangen zu finden. In der Regel wird
es aber zur Erhöhung der Wärmeabfuhr vorzuziehen sein, wenn der Zwischenluftkreislauf
wenigstens ein die Zwischenluft zwangsweise durch den Wärmeaustauscher förderndes
Gebläse enthältlwährend andererseits dettärmeaustauscher auch ein die Umgebungsluft
zwangsweise über die äußere Wärmeaustauschfläche förderndes Gebläse zugeordnet sein
kann.
-
In einer bevorzugten praktischen Ausführungsform kann außen an einer
Wand des Luftkastens ein die Wärmeaustauscherflächen aufweisendes und Strömungskanäle
für die Zwischenluft und die Umgebungsluft begrenzendes Metallblech angeordnet sein,
das durch eine abnehmbare Haube nach außen zu abgedichtet ist und dessen Zwischenluft-Strömungskanäle
über
Öffnungen mit dem Innenraum des Luftkastens in Verbindung stehen, wobei der Luftkasten
durch eine Zwischenwand in zwei Kammern unterteilt ist, von denen jede mit einer
der Öffnungen in Verbindung steht und die ihrerseits über den Kondensator miteinander
verbunden sind.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in
schematischer Prinzipdarstellung unter Veranschaulichung eines Querschnitts, Fig.
2 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung , in einer Seitenansicht mit zugeordnetem
Schaltschrank bei weggelassener Seitenwand, Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 2,
geschnitten längs der Linie III-III der Fig. 2, in einer Seitenansicht und Fig.
4 die Vorrichtung nach Fig. 3, geschnitten-längs der Linie IV-IV der Fig. 4 in einer
Draufsicht, mit einer unterschiedlichen Ausbildung des Luftkastens und des Gehäuses
im Bereich des Kühlaggregates.
-
Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung zur Wärmeabfuhr
aus einem elektrische Einrichtungen enthaltenden Gehäuse ist das Gehäuse, das auch
ein Schaltschrank sein kann, bei 1 angedeutet. An das Gehäuse 1 ist seitlich ein
Kühlaggregat 2 angesetzt, das einen bei 3 schematisch angedeuteten Verdampfer sowie
einen mit 4 bezeichneten Kondensator enthält. Der Verdampfer 3 und der Kondensator
4 sind durch eine Zwischenwand 5 voneinander getrennt.
-
Kondensatorseitig ist an das Kühlaggregat 2 ein Luftkasten 6 angeschlossen,
der einen Wärmeaustauscher 7 trägt, der beispielsweise als Rippenwärmeaustauscher
ausgebildet sein kann und dem ein Gebläse'8 zugeordnet ist.
-
Im Betrieb wird durch ein Gebläse 9 des Kühlaggregats 2 eine Innenluftumwälzung
auf einem durch das Gehäuseinneren verlaufendem Kühlluftkreislauf erzwungen, der
durch den Verdampfer 3 verläuft und durch einen Pfeil 10 angedeutet ist. Der Kühlluftkreislauf
ist nach außen hin durch die Trennwand 5 gegen einen durch eine Linie 11 angedeuteten
Zwischenluftkreislauf abgesperrt, welcher durch ein Gebläse 12 zwangsläufig in dem
Luftkasten 6 aufrechterhalten wird. Der Zwischenluftkreislauf 11 verläuft über den
Kondensator 4 des Kühlaggregates 2, wobei erforderlichenfalls noch ein weiterer
Zusatzlüfter-13 vorgesehen ist, der die Geschwindigkeit der die zugeordneten Strömungskanäle
des Wärmeaustauschers 7 durchströmenden Zwischenluft erhöht. Im Gegenstrom zu der
Zwischenluft ist der Wärmeaustauscher 7aif der anderen Seite seiner Wärmeaustauschfläche
von Umgebungsluft durchströmt, die durch einen Pfeil 14 angedeutet ist und von
dem
Gebläse 8 gefördert wird.
-
Die im Inneren des Gehäuses von den elektrischen Einrichtungen erzeugte
Verlustwärme wird somit in dem Kühlluftkreislauf 10 an den Verdampfer 3 abgegeben
und von dort in dem Kühlaggregat 2 zu dem Kondensator 4 transportiert. Da der Kühlluftkreislauf
10 nach außen zu abgesperrt ist, ist das Innere des Gehäuses 1 absolut verschmutzungsfrei.
-
Dem Kondensator 4 wird die Wärme durch den Zwischenluftkreislauf 11
entzogen, der seinerseits die Wärme an den Wärmetauscher 7 abgibt, von dem aus die
Wärmeübergabe auf die durch das Gebläse 8 geförderte Außenluft erfolgt. Da auch
der Luftkasten 6 nach außen hin staubdicht abgeschlossen ist, ist sein Innenraum
ebenfalls absolut verschmutzungsfrei, so daß auch eine Schmutzablagerung in den
Kühlrippen oder -lamellen des Kondensators 4aisgeschlossen ist.
-
Eine Schmutzablagerung kann ausschließlich auf der äußeren Wärmetauschfläche
des Wärmeaustauschers 7 von der Umgebungsluft hervorgerufen werden. Der Wärmetauscher
7 ist aber derart ausgebildet, daß seine äußere Wärmeaustauschfläche leicht zugänglich
ist, so daß dort auftretende Schmutzablagerungen ohne weiteres entfernt werden können.
-
Eine praktische Ausbildung dieser anhand der schematischen Skizze
nach Fig. 1 erläuterten Vorrichtung ist in den Fig. 2 - 4 veranschaulicht, in denen
mit entsprechenden
Teilen der Fig. 1 übereinstimmende Teile gleiche
Bezugszeichen tragen: Der Luftkasten 6 ist auf Rollen 15 stehend ähnlich einem schaltschrankartigen.
Gehäuse ausgebildet. Er weist an zwei gegenüberliegenden Seiten Türen 16, 17 (Fig.
3, 4) auf, an denen zwei Wärmeaustauscher 7 außen befestigt sind. Die Wärmeaustauscher
7 enthalten jeweils ein mäanderförmig gefaltetes Metallblech 18, von denen eines
in Fig. 4 links dargestellt ist und das die Wärmeaustauschflächen bildet. Durch
das mäanderförmig gebogene Metallblech 18 sind innere Strömungskanäle 19 und abwechselnd
dazu äußere Strömungskanäle 20 begrenzt, von denen die inneren Strömungskanäle 19
von der Zwischenluft und die äußeren Strömungskanäle 20 von der Umgebungsluft beströmt
sind.
-
Das mäanderförmige Blech 18 ist im übrigen nach außen zu durch eine
etwa U-förmigelabnehmbare Haube 21 abgedeckt, die den freien Zugang zu den von der
Umgebungsluft durchströmten äußeren Strömungskanälen 20 ermöglicht und damit deren
Reinigung gestattet.
-
Die Türen 16, 17 des Luftkastens 6 sind unten und oben jeweils mit
einer Öffnung 22 bzw. 23 versehen, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß
in die unteren Öffnungen 22 jeweils ein Gebläse 12 eingesetzt ist. In dem Bereich
zwischen den öffnungen 22, 23 ist der Innenraum des Luftkastens 6 durch eine etwa
S-förmige Zwischenwand 24 unterteilt.
-
An einer drittenldem zu kühlenden Gehäuse 1 zugewandten Seite des
Luftkastens 6 it das Kühlaggregat 2 derart befestigt, daß seine Luftaustrittsöffnung
25 (Fig. 3), über die die von dem Kondensator 4 erwärmte Luft abströmt, in die unterhalb
der Zwischenwand 24 liegende Kammer des Luftkastens 6 mündet, während seine Luftzufuhröffnung
26,durch die die kalte Luft dem Kondensator 4 zuströmt, mit der oberhalb der Zwischenwand
24 liegenden Kammer des Luftkastens 6 in Verbindung steht.
-
Die von den beiden Gebläsen 12 geförderte Zwischenluft wird somit
längs des Zwischenluftkreislaufs 11 umgewälzt, wobei sie ihre dem Kondensator 4
entzogene Wärme an das- mäanderförmig gebogene Blech 18 der Wärmeaustauscher 7 abgibt,
von wo aus die Wärme wiederum durch die durch die Gebläse 8 zwangsweise längs des
Weges 14 geförderte Umgebungsluft abgeführt wird.
-
Das Kühlaggregat 2 ist an seiner zugeordneten Wand 27 des Luftkastens
6 in der aus Fig. 2 und 4 ersichtlichen Weise seitlich außen vorstehend angeordnet,
während andererseits das Gehäuse 1 mit einer Einschuböffnung 28 ausgebildet ist.
Um die im Inneren des Gehäuses 1 angeordnetenlnicht weiter dargestellten elektrischen
Einrichtungen zu kühlen, braucht somit lediglich der Luftkasten 6 auf seinen Rollen
15 an das Gehäuse 1 derart herangeschoben werden, daß der vorragende Teil des Kühlaggregates
2 durch die Einschuböffnung 28 in das Gehäuseinnere ragt. Bei 29 vorgesehene Abdichtungen
in Gestalt von Gummidichtleisten oder dergleichen gewährleisten einen staubdichten
Anschluß des Kühlaggregats 2 an das Gehäuse 1. Damit ist der durch den Gehäuseinnenraum
verlaufende
Innenluftkreislauf über den Verdampfer 3 des Kühlaggregats
2 geschlossen, während gleichzeitig ein Eindringen von Staub oder Verschmutzung
in das Gehäuseinnere ausgeschlossen ist. Zur Wartung der in dem Gehäuse 1 untergebrachten
elektrischen Einrichtungen kann der Luftkasten 6 mit dem Kühlaggregat 2 einfach
wieder auf den Rollen 15 von dem Gehäuse 1 wegbewegt werden.