DE9408362U1

DE9408362U1 - Dachentlüftungsanordnung für Elektronikschränke

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Publication number: DE9408362U1
Application number: DE19949408362
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2004-05-21

Description

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Beschreibung

Dachentlüftungsanordnung für Elektronikschränke

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dachentlüftungsanordnung für einen mit einer zu kühlenden elektrischen Einrichtung bestückten Elektronikschrank.

Beim Arbeiten der elektrischen Einrichtung entsteht Verlustwärme, die an die umgebende Luft abgeführt wird. Eine solche elektrische Einrichtung kann beispielsweise ein Stromrichter, insbesondere dessen Leistungshalbleiter, sein. Die durch die Abwärme aufgeheizte Luft steigt im Gehäuse des Elektronikschrankes hoch und kann das Gehäuse durch eine an der Gehäusedecke befindliche Entlüftungsanordnung verlassen. Zu diesem Zweck ist in der Decke des Gehäuses eine Öffnung vorgesehen. Durch das nach oben abströmende erhitzte Kühlmittel entsteht im Inneren des Elektronikschrankes ein Sog, der das Nachströmen von Kühlluft von außen durch beidseitige Belüftungsgitter bewirkt. Durch das funktionelle Zusammenwirken von Belüftungsgittern, des Gehäuses des Elektronikschrankes und der deckenseitigen Abzugsöffnung entsteht durch Kaminwirkung eine kräftige Luftströmung, die dazu in der Lage ist, die im Inneren des Gehäuses anfallende Verlustwärme abzuführen.

Entsteht beim Arbeiten der elektrischen Einrichtung so viel Verlustleistung, daß sie durch eine Konvektionskühlung nicht mehr abgeführt werden kann, so wird zur Zwangskühlung übergegangen .

Dazu wird auf dem Elektronikschrank ein Ventilator über der in der Gehäusedecke befindlichen Öffnung angeordnet. Der Ventilator wird von einem Gehäuse umgeben, das an einer Seite mit einer Entlüftungsanordnung versehen ist. Diese Entlüftungsanordnung ist mit beweglichen Verschlußklappen versehen,

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die nur während des Betriebes des Ventilators durch die nach außen dringende Luft geöffnet werden.

Zum Kühlen einer elektrischen Einrichtung, die Leistungshalbleiter enthält, ist es manchmal erforderlich, mit zwei Ventilatoren redundant die Kühlung zu gewährleisten, so daß, wenn ein Ventilator ausfällt, der andere automatisch die Kühlung der elektrischen Einrichtung eines Elektronikschrankes übernimmt, ohne daß die Anlage, zu der der Elektronikschrank gehört, abgeschaltet werden muß. Derartig redundant ausgeführte Lüfteranordnungen werden bei Elektronikschränken vorgeschrieben, die bei Anlagen verwendet werden, wo bei Ausfall eines Lüfters die Anlage aus Prozeßgründen nicht sofort abgeschaltet werden kann, sondern gezielt heruntergefahren werden muß. Derartige Anlage werden in der Energieerzeugung und in der Grundstoffindustrie, beispielsweise Walzwerk- und Stranggießanlagen, verwendet.

Bei einer redundant aufgebauten Lüfteranordnung sind in einem 0 Lüftergehäuse zwei Ventilatoren angeordnet, die jeweils eine Austrittsöffnung mit frei beweglichen Klappen aufweisen. Die durch die Abwärme aufgeheizte Luft steigt im Gehäuse des Elektronikschrankes hoch, tritt durch die Öffnung in der Decke des Gehäuses in das darüber angeordnete Lüftergehäuse ein, wo diese aufgeheizte Luft von einem der redundanten Lüfter angesaugt wird und radial nach außen durch die Austrittsöffnung befördert wird.

Bei einer derartigen Anordnung von zwei Lüftern muß beim Austauschen eines defekten Lüfters die gesamte Anlage abgeschaltet werden, um den defekten Lüfter auszutauschen. Auch bei Wartungsarbeiten an den redundanten Lüftern muß die Anlage abgeschaltet werden.

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Eine mit zwei Lüftern versehene Lüfteranordnung kann auch bei einem Elektronikschrank verwendet werden, wo ein erhöhter Kühlluftbedarf besteht. Bei einem solchen Fall werden beide Ventilatoren gleichzeitig betrieben. Sind in einem Lüftergehause mit zwei Lüftern beide in Betrieb, so beeinflussen sich diese beiden Lüfter gegenseitig, wodurch die Lüfterleistung der Lüfter nicht gut ausgenutzt werden kann. Auch hier muß die Anlage abgeschaltet werden, wenn ein Lüfter ausfällt.

Aus der DE 42 23 647 Al ist eine Kühlvorrichtung von elektrischen Einheiten einer Energieversorgungsanlage für Reisezugwagen bekannt. Das dargestellte Kühlluftführungssystem enthält in einer vorteilhaften Ausführungsform zwei Radiallüfter in einer Lüfterhalterung, die durch eine Schottwand in zwei Räume unterteilt ist. Durch die Verwendung dieser Schottwand wird die gegenseitige Beeinflussung der Radiallüfter wesentlich verringert, wodurch die Lüfterleistung besser ausgenutzt werden kann. Außerdem sind die radial angeordneten Austrittsöffnungen der Lüfterräume mit zwei frei beweglichen Klappen versehen, die die Austrittsöffnungen bei Defekt des Radiallüfters automatisch verschließen. Dadurch kann der funktionsfähige Lüfter weiterbetrieben werden, wodurch zumindest ein Notbetrieb aufrechterhalten werden kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Dachentlüftungsanordnung mit redundantem Lüfter für einen mit einer zu kühlenden elektrischen Einrichtung bestückten Elektronikschrank anzugeben, die bei Defekt eines Lüfters bzw. bei Wartungsarbeiten nicht abgeschaltet werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dachentlüftungsanordnung zwei Lüfter und einen Luftkasten aufweist, der eingangsseitig mit der zu kühlenden elektrischen Einrichtung und ausgangsseitig mit den beiden Lüftern verbunden ist, wobei der Luftkasten ein mit wenigstens zwei

in LuftStrömungsrichtung beweglichen Verschlußklappen aufweisendes Luftführungssystem enthält, das den Luftkasten in einen Luftberuhigungsraum und zwei Führungskanäle unterteilt.

Durch die Verwendung dieses erfindungsgemäßen Luftführungssystems in Verbindung mit dem Luftkasten kann jeder Lüfter einzeln betrieben werden, wobei jeweils der andere Lüfter die Funktion eines redundanten Lüfters übernimmt. Bei diesem Betrieb wird der Führungskanal zum redundanten Lüfter durch eine bewegliche Verschlußklappe durch den Betrieb des anderen Lüfters verschlossen gehalten. Dadurch besteht auch die Möglichkeit, am redundanten Lüfter Wartungsarbeiten vorzunehmen, ohne daß die Anlage abgeschaltet werden muß. Danach kann der redundante Lüfter die Kühlung der elektrischen Einrichtung des Elektronikschrankes übernehmen, so daß dann der andere Lüfter gewartet bzw. ausgetauscht werden kann. Bei diesen Wartungsarbeiten wird die Lüfterleistung des in Betrieb befindlichen Lüfters nicht durch Nebenluft vermindert.

Dadurch, daß ein Luftkasten verwendet wird, der durch die beiden Lüfter ausgangsseitig verschlossen ist, kann einerseits der Aufbau der Dachentlüftungsanordnung gegenüber herkömmlichen Dachentlüftungsanordnungen verkleinert werden, da der Luftkasten im Elektronikschrank unterhalb der Decke 5 untergebracht werden kann, und andererseits können die beiden Lüfter bei erhöhtem Kühlluftbedarf gleichzeitig betrieben werden, wobei die gegenseitige Beeinflussung sich wesentlich verringert hat und damit die Lüfterleistung der Lüfter besser ausgenutzt werden kann.

Wenn bei diesem Betrieb (erhöhter Kühlluftbedarf) einer der beiden Lüfter ausfällt, wird der Führungskanal zum defekten Lüfter durch die zugehörige Verschlußklappe verschlossen, so daß der andere Lüfter einzeln weiterbetrieben werden kann,

ohne daß die Lüfterleistung durch Nebenluft vermindert wird. Somit kann zumindest ein Notbetrieb aufrechterhalten werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Dachentlüftungsanordnung sind alle Teile (Abstützeinrichtungen, Anschlagbolzen, Lagerbuchsen, Verschlußklappen) an zwei Montageträger angebracht. Dadurch kann das Luftführungs system vormontiert werden und dann in den Luftkasten eingebracht und mit diesem lösbar verbunden werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Dachentlüftungsanordnung sind die Verschlußklappen jeweils mit wenigstens einem Rundfederstahl versehen. Dieser Rundfederstahl dient der handelsüblichen Verschlußklappe als Lagerbolzen, als Versteifung und als Rückstellfeder, wenn im Betrieb die Verschlußklappen betriebsbedingt axia durchgebogen werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Dachentlüftungsanordnung enthält das Luftführungssystem für jede Verschlußklappe zwei Anschlagbolzen. Mittels dieser Anschlagbolzen wird verhindert, daß die Verschlußklappen im Betrieb zum Schwingen kommen. Dadurch entsteht eine geringe Geräuschentwicklung und die Lager werden geringer abgenutzt.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung bezug genommen, in der mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dachentlüftungsanordnung für einen mit einer zu kühlenden Einrichtung bestückten Elektronikschrank 0 schematisch veranschaulicht sind.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dachentlüftungsanordnung, wogegen in

Figur 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dachentlüftungsanordnung dargestellt ist und die

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Figur 3 zeigt eine Verschlußklappe der zweiten Ausführungsform der Dachentlüftungsanordnung nach Figur 2.

In den Figuren 1 und 2 werden gleiche Gegenstände mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils einen oberen Teil einer Seitenansicht: eines Elektronikschrankes 2 als Schnittdarstellung.

Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dachentlüftungsanordnung, die aus einem vorderen und einem hinteren Lüfter 4 und 6 und einem Luftkasten 8 besteht. Der Luftkasten 8 ist in einem oberen Teil des Elektronikschrankes 2 eingelassen, so daß die Abdeckung 10 mit den beiden Ansaugstutzen 12 und 14 der beiden Lüfter 4 und 6 als Deckel des Gehäuses des Elektronikschrankes 2 dient. Auf diesen Stutzen 12 und 14 sind die Lüfter 4 und 6 angebracht. In dieser Darstellung ist aus Übersichtlichkeitsgründen auf die Darstellung der Befestigungen der Lüfter 4 und 6 verzichtet worden. Außerdem ist von der zu kühlenden Einrichtung im Elektronikschrank 2 nur der obere Teil seines Kühlers 16 dargestellt.

Der Luftkasten 8 bei dieser Ausführungsform besteht aus einem vorderen und einem hinteren Blech 18 und 2 0 und den Seitenblechen des Elektronikschrankes 2. Die Breite der Bleche 18 und 2 0 entspricht der Breite des Elektronikschrankes 2. Die Bleche 18 und 2 0 sind jeweils einseitig mit der Abdeckung 10 verbunden und andererseits stützen sie sich jeweils auf einen Querträger 22 und 24 des Elektronikschrankes 2 ab. An diesen beiden Querträgern 22 und 24 ist der Kühlkörper 16 der zu kühlenden Einrichtung des Elektronikschrankes 2 befestigt. Im Luftkasten 8 sind ein Luftführungssystem 2 6 und zwei Luftströmungswächter 28 und 3 0 untergebracht, wobei die Auswerteelektronik 32 der beiden Luftströmungswächter 2 8 und 3 0 außerhalb des Luftkastens 8 untergebracht ist. Das

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Luftführungssystem 2 6 unterteilt den Luftkasten 8 in einen Luftberuhigungsraum 34 und zwei Führungskanal e 36 und 38. Diese Führungskanäle 3 6 und 38 vergrößern im Betrieb den Luftberuhigungsraum 34.
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Das Luf tführungssystem 2 6 besteht aus wenigstens zwei Verschlußklappen 40 und 42, zwei Montageträgern 44 und 46, von denen bei dieser Darstellung nur der rechte Montageträger 44 zu sehen ist, zwei Abstützeinrichtungen 48 und 50 und mehrere Anschlagbolzen 52. Die Montageträger 44 und 46 sind L-förmig ausgebildet und sind untereinander mittels der beiden Abstützeinrichtungen 48 und 50 miteinander verbunden. Dabei bleibt es dem Fachmann überlassen, ob diese Verbindung lösbar oder nicht lösbar ausgeführt werden soll. Außerdem sind an den L-förmigen Montageträgern 44 und 46 die mehreren Anschlagbolzen 52 befestigt. Für jede Verschlußklappe 40, 42 und 54 ist jeweils ein Anschlagbolzen 52 pro Seite vorgesehen. Diese Anschlagbolzen 52 brauchen nicht nur auf die L-förmigen Montageträgern 44 und 46 angeordnet sein, sondern können auch auf die Seitenwände des Luftkastens 8 angeordnet sein. Diese Anschlagbolzen 52 verhindern, daß die Verschlußklappen 40, 42 und 54 im Betrieb zum Schwingen kommen. Dadurch erhält man eine geringere Geräuschentwicklung und eine geringere Abnutzung der Lager der Verschlußklappen 40, 42 und 54.

Werden handelsübliche Verschlußklappen 40, 42 und 54, beispielsweise die Lamellen der Firma Klimatechnik Weiß GmbH, verwendet, so werden nicht nur zwei, sondern drei, wie darge-0 stellt, oder noch mehr Verschlußklappen benötigt. Die Anzahl der Verschlußklappen 40, 42 und 54 hängt jeweils von der Breite der beiden Öffnungen der Führungskanäle 3 6 und 3 8 ab. In den dargestellten Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 werden jeweils drei Verschlußklappen 40, 42 und 54 gebraucht, um die Führungskanäle 3 6 und 38 verschließen zu

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können. Dabei werden für den vorderen Führungskanal 36 zwei Verschlußklappen 40 und 54 benötigt. Als Verschlußklappen 40, 42 und 54 werden in der Ausführungsform nach Figur 1 Gegengewicht si ame 11 en und in der Aus führungs form nach Figur 2 Doppelsteglamellen der Firma Klimatechnik Weiß GmbH verwendet. Zum Lieferumfang der Lamellen gehören Stifte (Aufhängevorrichtung für Lamellen) sowie Laufbuchse für Stift und Bolzen.

Das Luftführungssystem 2 6 der ersten Ausführungsform nach Figur 1 zeigt einen Betriebszustand, bei dem der vordere Lüfter 4 in Betrieb ist und der hintere Lüfter 6 ausgeschaltet ist. Bedingt durch diesen Betrieb sind die Verschlußklappen 40 und 54 geöffnet und die Verschlußklappe 42 geschlossen. Der Öffnungswinkel der Verschlußklappen 40 und 54 werden durch die Anschlagbolzen 52 derart begrenzt, daß sie nicht zu schwingen beginnen. Die geschlossene Verschlußklappe 42 wird durch den Unterdruck im Luftberuhigungsraum 34 an die Abstützeinrichtung 50 gezogen. Die Verschlußklappe 40 bzw. 54 0 stützt sich im geschlossenen Zustand auf die Abstützeinrichtung 48 bzw. auf den Querträger 22 des Elektronikschrankes 2 ab. Das Öffnen und Schließen der Verschlußklappen 40, 42 und 54 wird mittels des Unterdrucks im Luftberuhigungsraum 34 gesteuert, so daß keine zusätzliche Mechanik erforderlich ist.

Durch dieses erfindungsgemäße Luftführungssystem 2 6 besteht nun die Möglichkeit, einen defekten Lüfter, beispielsweise bei der Aus führungs form nach Figur 1 der hintere Lüfter, zu wechseln, während beispielsweise der vordere Lüfter 4 weiterhin in Betrieb bleibt. Das heißt, die zugehörige Anlage muß nicht abgeschaltet werden. Bei erhöhtem Kühlluftbedarf können beide Lüfter 4 und 6 gleichzeitig arbeiten, wobei durch die Verwendung eines Luftkastens 8 die gegenseitige Beeinflussung minimal ist, wodurch die Lüfterleistung kaum beeinflußt wird.

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Außerdem ist die Gestaltung des Luftkastens dafür verantwortlich, daß der Platzbedarf auf dem Elektronikschrank wesentlich verringert werden konnte. Dieser benötigte Platzbedarf wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform (Figur 2) nur noch von den Abmessungen der Lüfter 4 und 6 bestimmt.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Dachentlüftungsanordnung für einen Elektronikschrank 2. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Aus f ührungs form nach Figur 1 dadurch, daß Unterschiede in der Ausgestaltung des Luftkastens 8, des Luftführungssystems 2 6 und der Lüfter 4 und 6 bestehen.

Dieser Luftkasten 8 weist gegenüber dem Luftkasten 8 gemäß der Figur 1 außerdem ein Bodenblech 56 auf, das im Bereich des Kühlkörpers 16 mit einer Öffnung versehen ist. Das vordere, das hintere und das Bodenblech 18, 20 und 56 ist einstückig und bildet zusammen mit den Seitenblechen des Elektronikschrankes 2 ein wannenförmiges Gebilde. Die Abdeckung 10 gemäß der Figur 1 ist bei dieser Ausführungsform zweiteilig, so daß jeder Lüfter 4 bzw. 6 mit der entsprechenden Abdeckung 10, die einen Ansaugstutzen 12 bzw. 14 aufweist, vormontiert werden kann. Die Stoßkante der beiden Abdeckungen 10 ist mit einer Dichtleiste versehen.

Das Luftführungssystem 26 dieser Ausführungsform ist weitgehend mit dem Luftführungssystem 2 6 der Aus f ührungs form nach Figur 1 identisch. Unterschiede bestehen darin, daß als Montageträger 44 und 46 nun eine rechteckförmige Platte vorgesehen ist und daß als Verschlußklappen 40, 42 und 54 nun Doppelsteglamellen vorgesehen sind. Das Funktionsprinzip des Luftführungssystems 2 6 wird von diesen Änderungen nicht betroffen.

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Da die Verschlußklappen 40, 42 und 54 sich fast über die gesamte Breite des Elektronikschrankes 2 erstrecken (Schrankbreite 600 mm) kann es vorkommen, daß die im Handel erhältlichen Verschlußklappen 40, 42 und 54 sich während des Betriebes axial verbiegen können, wodurch beim Betrieb eines Lüfters 4 bzw. 6 der Führungskanal 38 bzw. 3 6 zum anderen Lüfter 6 bzw. 4 nicht mehr verschlossen werden kann. Dadurch gelangt Nebenluft in den Luftberuhigungsraum 34, wodurch die Lüfterleistung des arbeitenden Lüfters 4 bzw.. 6 herabgesetzt wird. Um dem entgegenzuwirken, ist jede Verschlußklappe 40 bzw. 42 bzw. 54 mit wenigstens einem Rundfederstahl 58 versehen (Figur 3). Dabei können die Enden des Rundfederstahls 58 jeweils auch als Lagerbolzen 60 dienen. Der Rundfederstahl 58 dient jedoch vorrangig als Rückstellungsfeder, wenn im Betrieb die Verschlußklappen 40, 42 und 54 betriebsbedingt axial durchgebogen werden. Dadurch wird auch ein allmähliches Herausrutschen der Lagerbolzen aus den Lagerbuchsen verhindert. Der in den Verschlußklappen 40, 42 und 54 eingesetzte Rundfederstahl 58 erleichtert auch das Einsetzen bzw. das Austauschen von Verschlußklappen, da eine axiale Verbiegung durch die Ruckstellungsfeder wieder aufgehoben wird.

Claims

11 Schut zansprüche

1. Dachentlüftungsanordnung für einen mit einer zu kühlenden elektrischen Einrichtung bestückten Elektronikschrank (2), bestehend aus zwei Lüftern (4,6) und einem Luftkasten (8), wobei der Luftkasten (8) eingangsseitig mit der zu kühlenden elektrischen Einrichtung und ausgangsseitig mit den beiden Lüftern (4,6) verbunden ist und wobei der Luftkasten

(8) ein mit wenigstens zwei in Luftströmungsrichtung beweglichen Verschlußklappen (40,42,54) aufweisendes Luftführungssystem (26) enthält, das den Luftkasten (8) in einen Luftberuhigungsraum (34) und zwei Führungskanäle; (36,38) unterteilt.

2. Dachentlüftungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Luftführungssystem (26) Abstützeinrichtungen (48,50) enthält.

3. Dachentlüftungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Luftführungssystem (26) Anschlagbolzen (52) enthält.

4. Dachentlüftungsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3, wobei die Teile (40,42,54,48,50,52) des Luftführungssystems (26) an zwei Montageträger (44,46) angebracht sind.

5. Dachentlüftungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Verschlußklappen (40,42,54) jeweils mit wenigstens einem Rundfederstahl (58) versehen ist.

6. Dachentlüftungsanordnung nach Anspruch 1, wobei als Verschlußklappen (40,42,54) jeweils eine Gegengewichtslamelle vorgesehen ist.

7. Dachentlüftungsanordnung nach Anspruch 1, wobei als Verschlußklappen (40,42,54) jeweils eine Doppelsteglamelle vorgesehen ist.

8. Dachentlüftungsanordnung nach Anspruch 1, wobei in den Führungskanälen (36,38) Luftströmungswächter (28,30) ragen.

9. Dachentlüftungsanordnung nach Anspruch 2, wobei als Abstützeinrichtung (48) ein Winkelprofil vorgesehen ist.