DE19926007A1 - Gehäuseeinheit - Google Patents

Abstract

In dem geschlossenen Gehäuse (1) einer Gehäuseeinheit ist ein Schaltnetzteil (4) sowie mehrere, elektrische und/oder elektronische Bauelemente (5, 6, 7) aufgenommen. Um die Wärme entwickelnden Bauelemente (4, 5, 6) effizient zu kühlen, sind diese direkt an der an die Kühlrippen (10, 11, 12) angrenzenden Innenseite (22) des Gehäuses (1) befestigt. Auf der Aussenseite des Gehäuses (1) ist ein Ventilator (2) angeordnet, welcher Luft (L) an den Kühlrippen (10, 11, 12) vorbeibläst. Die Kühlrippen (10, 11, 12) sind vorzugsweise einstückig aus dem Gehäuse (1) ausgeformt. Der Ventilator (2) ist in einer in die Kühlrippen (10, 11) eingelassenen Aussparung (15) beabstandet vom Boden (16) der Aussparung (15) angeordnet. Zwischen dem Ventilator (2) und dem Boden (16) der Aussparung (15) ist ein Leitmittel (17) vorgesehen, welches den Luftstrom (L) auf zwei Seiten umlenkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäuseeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Am Beispiel einer als Elektroschweissautomat ausgebildeten Gehäuseeinheit, wel­ che zum Verschweissen von mit einem elektrischen Widerstandsheizdraht versehe­ nen Fittings (Schweissmuffen) verwendet wird, soll die Problematik der hier zur Rede stehenden Gehäuseeinheiten näher erläutert werden. Ein für den rauhen Einsatz konzipierter Elektroschweissautomat sollte ein hermetisch dichtes Gehäuse zum Schutz der darin aufgenommenen elektrischen und/oder elektronischen Bauele­ mente aufweisen. Das heisst mit anderen Worten, um die im Gehäuse aufgenomme­ nen Bauelemente vor äusseren Einflüssen zu schützen, darf das Gehäuse keine durchgehenden Öffnungen wie beispielsweise Lüftungsschlitze aufweisen, über welche Schmutz und Wasser in das Gehäuseinnere eindringen kann.

Damit derartige Schweissautomaten eine galvanisch vom Primärkreis getrennte und für den Benutzer ungefährliche Ausgangsspannung (Schweissspannung) von bei­ spielsweise 24 Volt abgeben können, muss ein Netzteil vorgesehen werden. Das im Gehäuse aufgenommene Netzteil entwickelt unter Last jedoch eine nennenswerte Wärme, welche abgeführt werden muss, damit ein Dauerbetrieb, bei dem in aufein­ anderfolgenden Intervallen Schweissungen durchgeführt werden, möglich ist. Daher müssen Vorkehrungen getroffen werden, damit die erzeugte Wärme aus dem Innern des Gehäuses nach aussen abgeführt werden kann.

Da solche Schweissautomaten vorwiegend im Freien und an ständig wechselnden Standorten eingesetzt werden, wäre es zudem wünschenswert, wenn sie möglichst handlich ausfallen, damit sie vom Benutzer schnell und einfach an den jeweiligen Einsatzort getragen werden können. Dem steht allerdings gegenüber, dass die bis anhin eingesetzten Netzteile, welche eine Leistung von bis zu mehreren Kilowatt aufweisen müssen, mit einem herkömmlichen Transformator versehen sind, der nebst grossen Abmessungen auch eine relativ grosse Masse besitzt. Daher fallen solche Schweissautomaten im allgemeinen relativ gross und schwer aus.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete Gehäuseeinheit derart zu gestalten, dass diese handlich ist und dass eine ausreichende Kühlung des im Gehäuse aufgenommenen Netzteils sowie der übrigen Bauelemente gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merk­ male gelöst.

Damit eine derartige Gehäuseeinheit möglichst handlich ausfällt (kompakte Abmes­ sungen und geringes Gewicht), wird vorgeschlagen, das Netzteil als Schaltnetzteil auszubilden. Dadurch kann das Gehäuse verkleinert und das Gesamtgewicht der Gehäuseeinheit erheblich reduziert werden.

Allerdings bewirkt eine Verkleinerung des Gehäuses, dass sich dieses mitsamt den darin aufgenommenen Elementen schneller als bisher aufheizt und im Dauerbetrieb daher eine thermische Überbeanspruchung nicht ausgeschlossen werden kann.

Dies kann damit erklärt werden, dass eine handliche Gehäuseeinheit, physikalisch bedingt, eine schlechtere Kühlung aufweist als eine grosszügig dimensionierte Ge­ häuseeinheit mit einem grossen Innenraum und einer grossen Gehäuseoberfläche. Ausserdem ist die Wärmeaufnahmekapazität einer kompakten, mit einem Schalt­ netzteil versehenen Gehäuseeinheit geringer, als bei einer mit einem herkömmlichen Transformator versehenen Gehäuseeinheit, welche eine entsprechend grosse Masse besitzt.

Um dieser Problematik zu begegnen, wird daher im Kennzeichen des Anspruchs i weiter vorgeschlagen, dass das Gehäuse auf der Aussenseite mit Kühlrippen verse­ hen ist, dass das Schaltnetzteil in thermischem Kontakt mit der an die Kühlrippen angrenzenden Innenseite des Gehäuses steht und dass auf der Aussenseite des Gehäuses ein Ventilator angeordnet ist.

Durch all diese Massnahmen wird sichergestellt, dass die Gehäuseeinheit handlich ist und dass die im geschlossenen Gehäuse aufgenommenen Bauteile auch im Dau­ erbetrieb nicht über ein vorbestimmtes Mass hinaus erhitzt werden.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 definiert.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die schematisch dargestellte Gehäuseeinheit, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse.

Anhand der Fig. 1, welche einen Längsschnitt durch die Gehäuseeinheit zeigt, wird deren prinzipieller Aufbau näher erläutert. Die Gehäuseeinheit besteht im wesentli­ chen aus einem Gehäuse 1, einem Ventilator 2, einem Schaltnetzteil 4 sowie elektri­ schen bzw. elektronischen Bauelementen 5, 6, 7. Sowohl das Schaltnetzteil 4 wie auch die übrigen Bauelemente 5, 6, 7 sind im Gehäuse 1 aufgenommen und nur an­ deutungsweise in Form von Blöcken dargestellt.

Das vorzugsweise aus Aluminium-Druckguss gefertigte Gehäuse 1 besteht aus zwei Teilen 1a, 1b. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 1a, 1b ist eine umlaufende Dich­ tung (nicht eingezeichnet) angeordnet. Währenddem der eine Gehäuseteil 1b als plane Abdeckung ausgebildet ist, weist der andere Gehäuseteil 1a die Form einer Wanne auf, die auf der Aussenseite flächig mit Kühlrippen 10, 11, 12 versehen ist. Die Kühlrippen 10, 11, 12 sind einstückig aus dem Gehäuse ausgeformt. Um die ein­ stückige Ausbildung zu verdeutlichen, wurde der Längsschnitt durch einen Kühlkör­ per 10 gelegt. Zur Aufnahme des Ventilators 2 ist im Bereich der Kühlrippen 10, 11 eine Aussparung 15 vorgesehen. Innerhalb der Aussparung 15 sind Abstandhalter 14 angeordnet, auf welchen der Ventilator 2 beabstandet vom Boden 16 der Ausspa­ rung 15 abstützbar ist.

Die an die Aussparung 15 angrenzenden, zentralen Kühlrippen 10, 11 sind dabei höher ausgebildet als die übrigen Kühlrippen 12. Vorzugsweise überragen die zen­ tralen Kühlrippen 10, 11 den Ventilator 2 geringfügig, sodass dieser gegenüber äu­ sseren Einwirkungen geschützt ist. Die eine, auf der Aussenseite des Gehäuses 1 angeordnete Kühlrippe ist nach unten hin verlängert, so dass ein Stützfuss 13 zum Abstellen des Gehäuses 1 auf einer Unterlage 24 gebildet wird. Wenn das Gehäuse 1, wie im vorliegenden Beispiel angedeutet, auf den Füssen 13 abgestellt ist, ver­ laufen die Kühlrippen 10, 11, 12 im wesentlichen vertikal, wobei zwischen der Aufla­ gefläche des Gehäuses 1 und der Gehäuseunterseite 23 ein die Luftzirkulation be­ günstigender Zwischenraum 9 verbleibt.

Zwischen dem Ventilator 2 und dem Boden 16 der Aussparung 15 ist ein Leitmittel 17 vorgesehen, welches den durch Pfeile angedeuteten Luftstrom L auf zwei Seiten umzulenken bestimmt ist. Das Leitmittel 17 ist als Leitrippe ausgebildet, welche eine quer zu den Kühlrippen 10, 11, 12 verlaufende Leitkante 18 aufweist, die von abge­ rundeten Leitflächen 19 begrenzt ist. Die Leitrippe 17 kann dabei sowohl einstückig aus dem Gehäuse 1 ausgeformt wie auch als diskretes Bauteil ausgebildet und am Gehäuse 1 befestigt sein.

Um eine möglichst effiziente Kühlung des Schaltnetzteils 4 sowie der übrigen in Be­ zug auf die absolute Verlustleistung relevanten Bauelemente zu gewährleisten, sind die entsprechenden Bauteile direkt an der an die Kühlrippen 10, 11 angrenzenden Innenseite 22 des Gehäuses 1 befestigt. Das Schaltnetzteil 4 ist an der an die höhe­ ren Kühlrippen 10 angrenzenden Innenseite 22 des Gehäuses 1 befestigt. Dadurch, dass diese Kühlrippen 10 vom Ventilator 2 angeblasen werden, ist ein gute Abfuhr der vom Schaltnetzteil 4 erzeugten Wärme gewährleistet. Der Ventilator 2 wird von der Gehäuse-internen Stromversorgung gespeist, wobei die Anschlussleitungen (nicht eingezeichnet) durch die Gehäusewandung geführt und gegenüber letzterer abgedichtet sind. Vorzugsweise weist der Ventilator 2 Geschwindigkeitsstufen auf, wobei die höhere Geschwindigkeit zumindest unter Last, also während des Schweissvorgangs anliegt. Indem der Ventilator auch während des Bereitschaftsmo­ dus der Gehäuseeinheit - mit einer tieferen Drehzahl - weiterläuft, kann die Gefahr des Festsetzens des Rotors vermindert werden.

Diejenigen Bauelemente 7, welche keine oder nur eine geringe Wärmemenge abge­ ben, können bei Bedarf an dem planen Gehäuseteil 1b befestigt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse 1 bzw. den Gehäuseteil 1a. Aus dieser Darstellung ist nebst der Ausgestaltung und Anordnung der Kühlrippen 10, 11, 12 die im wesentlichen zentrale Aussparung 15, das Leitmittel 17, die Distanzhalter 14 sowie die Füsse 13 ersichtlich. Der Ventilator ist zugunsten einer übersichtlichen Darstellung nicht eingezeichnet.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass bei einer Gehäuseeinheit mit einem geschlossenen Gehäuse 1, durch das Vorsehen von Kühlrippen 10, 11, 12 auf der Aussenseite des Gehäuses 1, durch die Anordnung der zu kühlenden Bauele­ mente 4, 5, 6 auf der an die Kühlrippen 10, 11, 12 angrenzenden Innenseite 22 des Gehäuses 1 und durch einen auf der Aussenseite des Gehäuses 1 angeordneten Ventilator 2, welcher Luft L an den Kühlrippen 10, 11, 12 vorbeibläst, eine effiziente Kühlung der im Gehäuse 1 aufgenommenen Bauelemente 4, 5, 6 erreicht wird.

Die Kühlungwirkung kann zudem optimiert werden, wenn die Kühlrippen 10, 11, 12 einstückig aus dem Gehäuse 1 ausgeformt sind und der Ventilator 2 in einer in die Kühlrippen 10, 11, 12 eingelassenen Aussparung 15 aufgenommen ist. Dadurch, dass der Ventilator 2 beabstandet vom Boden 16 der Aussparung 15 abgestützt ist und zwischen dem Ventilator 2 und dem Boden 16 der Aussparung 15 ein quer zu den Kühlrippen 10, 11, 12 verlaufendes Leitmittel 17 vorgesehen ist, welches den Luftstrom L auf zwei Seiten umlenkt, so dass die Kühlrippen 10, 11 von bewegter Luft L umströmt werden, kann die Kühlwirkung noch weiter verbessert werden. Indem die an die Aussparung 15 angrenzenden Kühlrippen 10, 11 höher sind als die übrigen Kühlrippen 12 wird einerseits die Kühlwirkung im zentralen Bereich des Gehäuses 1 verstärkt und andererseits das Gehäusegewicht optimiert. Schliesslich wird durch das Vorsehen von Füssen 13, auf welchen das Gehäuse 1 abstützbar ist, sicherge­ stellt, dass zwischen der Auflagefläche (Unterlage) 24 des Gehäuses 1 und der Ge­ häuseunterseite 23 ein die Luftzirkulation verbessernder Zwischenraum 9 verbleibt. Dadurch, dass bei auf die Füsse 13 abgestelltem Gehäuse 1 die Kühlrippen 10, 11, 12 vertikal verlaufen, wird zudem der natürlichen Luftkonvektion Rechnung getragen.

Die hier vorgestellte Gehäuseeinheit ist vorzugsweise als Elektroschweissautomat ausgebildet, welche zum Verschweissen von mit einem elektrischen Wider­ standsheizdraht versehenen Fittings bzw. Schweissmuffen verwendet wird.

Allerdings muss betont werden, dass eine gattungsgemässe Gehäuseeinheit durch­ aus auch für andere Anwendungen verwendet werden kann, und dass das vorgängig erläuterte Ausführungsbeispiel keinesfalls abschliessenden Charakter aufweisen soll, sondern dass im Rahmen des in den Patentansprüchen definierten Schutzumfangs durchaus von vorgängigem Ausführungsbeispiel abweichende Gehäuseeinheiten realisierbar sind.

Claims (12)

1. Gehäuseeinheit, insbesondere Schweissautomat zum Verschweissen von mit ei­ nem elektrischen Widerstandsheizdraht versehenen Fittings, mit einem geschlosse­ nen Gehäuse, in welchem ein Netzteil sowie weitere elektrische und/oder elektroni­ sche Bauelemente aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil als Schaltnetzteil (4) ausgebildet ist, dass das Gehäuse (1) auf der Aussenseite mit Kühlrippen (10, 11, 12) versehen ist und das Schaltnetzteil (4) in thermischem Kon­ takt mit der an die Kühlrippen (10, 11, 12) angrenzenden Innenseite (22) des Gehäu­ ses (1) steht, und dass auf der Aussenseite des Gehäuses (1) ein Ventilator (2) an­ geordnet ist.

2. Gehäuseeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltnetz­ teil (4) direkt an der an die Kühlrippen (10,11, 12) angrenzenden Innenseite (22) des Gehäuses (1) befestigt ist.

3. Gehäuseeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Bauele­ mente (5, 6) direkt an der an die Kühlrippen (10, 11, 12) angrenzenden Innenseite (22) des Gehäuses (1) befestigt sind.

4. Gehäuseeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kühlrippen (10, 11, 12) einstückig aus dem Gehäuse (1) ausge­ formt sind.

5. Gehäuseeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im Bereich der Kühlrippen (10, 11, 12) eine Aussparung (15) vorgese­ hen ist, welche zur Aufnahme des Ventilators (2) vorgesehen ist.

6. Gehäuseeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Aussparung (15) Abstandhalter (14) vorgesehen sind, auf welchen der Ventilator (2). beabstandet vom Boden (16) der Aussparung (15) abstützbar ist.

7. Gehäuseeinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilator (2) und dem Boden (16) der Aussparung (15) ein Leitmittel (17) vor­ gesehen ist, welches den Luftstrom (L) auf zwei Seiten umzulenken bestimmt ist.

8. Gehäuseeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (17) als Leitrippe ausgebildet ist, welche eine quer zu den Kühlrippen verlaufende Leitkante (18) aufweist, die von abgerundeten Leitflächen (19) begrenzt ist.

9. Gehäuseeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Gehäuse (1) zweiteilig ausgebildet ist und der eine Gehäuseteil (1a) flächig mit Kühlrippen (10, 11, 12) versehen ist.

10. Gehäuseeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Aus­ sparung (15) angrenzenden Kühlrippen (10, 11) höher sind als die übrigen Kühlrip­ pen (12).

11. Gehäuseeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Gehäuse (1) mit Füssen (13) versehen ist, auf welchen das Ge­ häuse (1) abstützbar ist, wobei die Kühlrippen (10, 11, 12) bei auf den Füssen (13) abgestelltem Gehäuse (1) im wesentlichen vertikal verlaufen und wobei zwischen der Auflagefläche des Gehäuses (1) und der Gehäuseunterseite (23) ein Zwischenraum (9) verbleibt.

12. Gehäuseeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall gefertigt ist.