WO1999040659A1 - Schaltschrank - Google Patents

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WO1999040659A1
WO1999040659A1 PCT/EP1998/008450 EP9808450W WO9940659A1 WO 1999040659 A1 WO1999040659 A1 WO 1999040659A1 EP 9808450 W EP9808450 W EP 9808450W WO 9940659 A1 WO9940659 A1 WO 9940659A1
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Walter Nicolai
Adam Pawlowski
Stefan Schneider
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
    • H05K7/20554—Forced ventilation of a gaseous coolant
    • H05K7/20572—Forced ventilation of a gaseous coolant within cabinets for removing heat from sub-racks, e.g. plenum
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/56—Cooling; Ventilation
    • H02B1/565—Cooling; Ventilation for cabinets

Definitions

  • the invention relates to a control cabinet with a cabinet body, the open body sides of which can be at least partially closed with one or more side walls, an air conditioning device being arranged in the region of at least one side wall, via which heat is removed from the interior of the cabinet body or can be supplied to the latter.
  • Such a control cabinet is known from DE 41 35 894 C1.
  • this control cabinet has a cooling unit which has fans and heat exchangers.
  • the cooling unit is housed in a housing that is inserted into a cutout of a vertical side wall.
  • the corresponding side wall In order to be able to retrofit the cooling unit in an existing control cabinet, the corresponding side wall must be reworked or a new one installed.
  • DE 37 10 566 C2 describes an air conditioning device which is placed on the side wall designed as a cover plate. Similar to DE 43 13 022, cutouts have to be left out of the cover plate.
  • an intermediate wall is arranged facing the interior of the cabinet body, spaced parallel to the side wall, and in that the air conditioning device is arranged in the intermediate space which is enclosed by the side wall and the intermediate wall.
  • the side wall becomes part of the air conditioning device, as a result of which the outlay on parts can be considerably reduced.
  • the outer geometry of the switch cabinet is not changed, which on the one hand offers optical advantages.
  • this allows for limited space in the vicinity of the control cabinet.
  • the cooling device is assigned to the side wall, thermal energy can also be exchanged with the surroundings directly over the side wall. This results in a good efficiency of the cooling device.
  • the cabinet body has a frame which is composed of vertical frame profiles and horizontal depth and width struts, that the intermediate wall and the side wall are attached to the frame, and that in the direction perpendicular to the side wall running width of the space is equal to or smaller than the corresponding vertical frame profiles or the depth or width struts.
  • the air conditioning device designed in this way hardly reduces the interior space of the control cabinet, so that the installation space for internals is only slightly restricted.
  • the vertical frame profiles can still be used as attachment points for internals.
  • the air conditioning device can be designed, for example, as a heat exchanger.
  • the intermediate wall is then provided with one or more openings through which air is fed from the interior of the control cabinet to the heat exchanger.
  • the conditioned air can then be returned to the cabinet interior.
  • the heat exchanger has a meandering line system, through which the cooling liquid is directed, and which has cooling surfaces in the space formed by the intermediate and side walls, and that the line system via connectors to an outside of the cabinet body arranged supply unit is connected. Effective cooling of the air can take place on the meandering line system.
  • the line sections of the line system which are arranged transversely to the direction of flow, are preferably offset from one another perpendicular to the side wall.
  • a possible variant of the invention is characterized in that the vertical intermediate wall is provided in its upper region with the openings formed as inlet openings, and in that the intermediate wall carries at its lower region one or more fans which suck the air out of the intermediate space and into the interior of the Return the cabinet body. Air then flows back into the intermediate space via the inlet openings.
  • the partition has two or more rows of openings, and that the openings are arranged symmetrically to the central transverse and central longitudinal axes running in the plane of the partition. In this way, on the one hand, assembly is simplified, and on the other hand, even distribution of the openings can achieve even air flow and guidance in many variants.
  • the drawing shows in partial representation and perspective side view a frame of a control cabinet.
  • the frame has a floor and a cover frame. These are composed of horizontal depth and width struts 11 and 12.
  • the floor frame is connected to the cover frame by means of vertical frame profiles 10. Both the vertical frame profiles 10 and the depth and width struts 11 and 12 are provided with rows of fastening receptacles 13 spaced apart from one another in the same pitch. - 5 -
  • the frame can be covered by means of vertical and horizontal side walls 14 and at least one cupboard door.
  • the side walls 14 are usually made of sheet steel and thus have good thermal conductivity.
  • An intermediate wall 20 is arranged parallel to this and facing the interior of the switch cabinet.
  • the intermediate wall 20 can be screwed with its vertical edges 28 to the mounting receptacles 13 of the vertical frame profiles 28 (mounting screws 21).
  • An air collection channel is formed between the side wall 14 and the intermediate wall 20.
  • an air conditioning device designed as a heat exchanger is installed, which in the present exemplary embodiment is formed by a meandering liquid line.
  • the liquid line is guided out of the air collection duct through the side wall 14 by means of two pipe pieces.
  • it can be connected to a cooling system via connectors 23, 24.
  • the air collection duct is spatially connected to the interior of the control cabinet via openings 25 in the intermediate wall 20.
  • the openings 25 are arranged in horizontal rows that are arranged in different horizontal planes.
  • a row is arranged in the upper roof area, one in the lower floor area and a third in the middle area of the intermediate wall 20.
  • the intermediate wall 20 is preferably constructed symmetrically, so that assembly simplification is achieved.
  • the openings 25 can optionally be closed by means of cover plates 27. In the exemplary embodiment, the openings 25 of the middle row are closed. To attach the cover plates 27, these are provided with hook elements 21 a, which can be hung in the lower horizontal edge of the openings 25. In the area - 6 -
  • the cover plates 27 can then be screwed to the intermediate wall (20) with a fastening element 21.
  • Fans 32 are arranged on the lower openings 25. These are screwed onto adapters 30, which can be fixed to the opening 25 with a fastening plate 31.
  • the fans 32 draw air from the air collection duct and discharge it into the interior of the control cabinet. At the same time, heated air flows from the roof area of the control cabinet through the upper openings 25 into the air collection duct. The heated air is led past the air conditioning device 22 so that it cools down.
  • the horizontal line sections are preferably offset from one another transversely to the direction of flow. The air can then flow out of the air, making effective use of the cooling capacity possible. After the air conditioning device 22, the cooled air is returned to the interior of the control cabinet via the fans 32.
  • the side wall 14 serves as an additional heat exchanger, via which a large-area heat exchange with the surroundings is possible. With this simple measure, a high degree of efficiency can be achieved with the air conditioning device 22.
  • the invention is not limited solely to the embodiment shown in the drawing. It is also conceivable for the air conditioning device between the middle and the lower row of the openings 25 - 7 -
  • the air conditioning system according to the invention can also be used to heat the interior of the control cabinet.
  • a heating loop is then installed in the air collection duct as the heat exchanger, for example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank mit einem Schankkorpus, dessen offene Korpusseite zumindest teilweise mit einer oder mehreren Seitenwänden verschliessbar sind, wobei im Bereich wenigstens einer Seitenwand (14) eine Klimatisierungseinrichtung (22) angeordnet ist, über die Wärme aus dem Innenraum des Schankkorpusses abgeführt oder diesem zuleitbar ist. Zur Vereinfachung des Aufbaus der Klimatisierungseinrichtung (22) ist es erfindungsgemäss vorgesehen, dass parallel beabstandet zu der Seitenwand (14) dem Innenraum des Schankkorpusses zugekehrt eine Zwischenwand (20) angeordnet ist, und dass in dem Zwischenraum, der von der Seitenwand (14) und der Zwischenwand (20) umschlossen ist, die Klimatisierungseinrichtung (22) angeordnet ist.

Description

- 1 -
Schaltschrank
Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank mit einem Schrankkorpus, dessen offene Korpusseiten zumindest teilweise mit einer oder mehreren Seitenwänden verschließbar sind, wobei im Bereich wenigstens einer Seitenwand eine Klimatisierungseinrichtung angeordnet ist, über die Wärme aus dem Innenraum des Schrankkorpusses abgeführt oder diesem zuleitbar ist.
Ein derartiger Schaltschrank ist aus der DE 41 35 894 C1 bekannt. Dieser Schaltschrank besitzt als Klimatisierungseinrichtung eine Kühleinheit, die Lüfter und Wärmetauscher aufweist. Die Kühleinheit ist in einem Gehäuse untergebracht, das in einen Ausschnitt einer vertikalen Seitenwand eingesetzt ist. Um bei einem bestehenden Schaltschrank die Kühieinheit nachrüsten zu können, muß die entsprechende Seitenwand umgearbeitet, bzw. eine neue eingebaut werden. - 2 -
Aus der DE 43 13 022 ist eine Klimatisierungseinrichtung bekannt, die an der Außenseite der Seitenwand angebaut ist. Um eine räumliche Verbindung zum Innenraum des Schaltschrankes herzustellen, wird die Seitenwand mit entsprechenden Durchbrüchen versehen.
Die DE 37 10 566 C2 beschreibt eine Klimatisierungseinrichtung, die auf die als Deckelblech ausgebildete Seitenwand aufgesetzt ist. Ähnlich wie bei der DE 43 13 022 müssen aus dem Deckelblech Ausschnitte ausgespart werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schaltschrank der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der auf einfache Weise mit einer Klimatisierungseinrichtung aufgerüstet werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß parallel beabstandet zu der Seitenwand dem Innenraum des Schrankkorpus zugekehrt eine Zwischenwand angeordnet ist, und daß in dem Zwischenraum, der von der Seitenwand und der Zwischenwand umschlossen ist, die Klimatisierungseinrichtung angeordnet ist.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Schaltschrankes wird die Seitenwand zu einem Teil der Klimatisierungseinrichtung, wodurch der Teileaufwand erheblich reduziert werden kann. Infolge des Anbaus der Klimatisierungseinrichtung wird auch die äußere Geometrie des Schaltschrankes nicht verändert, was zum einen optische Vorteile bietet. Zum anderen kann dadurch beengten Platzverhältnissen in der Umgebung des Schaltschrankes Rechnung getragen werden. Dadurch, daß die Kühleinrichtung der Seitenwand zugeordnet ist, läßt sich auch Wärmeenergie mit der Umgebung flächig direkt über die Seitenwand austauschen. Dies bewirkt einen guten Wirkungsgrad der Kühleinrichtung. - 3 -
Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Schrankkorpus ein Rahmengestell aufweist, das aus vertikalen Rahmenprofilen und horizontalen Tiefen- und Breitenstreben zusammengesetzt ist, daß die Zwischenwand und die Seitenwand an dem Rahmengestell befestigt sind, und daß die in Richtung senkrecht zur Seitenwand verlaufende Breite des Zwischenraumes gleich oder kleiner der entsprechenden vertikalen Rahmenprofile oder der Tiefen- bzw. Breitenstreben ist. Die so ausgestaltete Klimatisierungseinrichtung verkleinert den Innenraum des Schaltschrankes kaum, so daß der Bauraum für Einbauten nur geringfügig eingeschränkt wird. Insbesondere können die vertikalen Rahmenprofile noch als Befestigungsstellen für Einbauten verwendet werden.
Die Klimatisierungseinrichtung kann beispielsweise als Wärmetauscher ausgebildet sein. Die Zwischenwand ist dann mit einem oder mehreren Durchbrüchen versehen, über die Luft aus dem Schaltschrank-Innenraum dem Wärmetauscher zugeleitet ist. Die klimatisierte Luft kann anschließend wieder in den Schaltschrank-Innenraum zurückgeführt werden.
Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, daß der Wärmetauscher ein mäanderförmig angeordnetes Leitungssystem aufweist, durch das Kühlflüssigkeit geleitet ist, und das mit Kühlflächen in den von der Zwischen- und der Seitenwand gebildeten Zwischenraum weist, und daß das Leitungssystem über Anschlußstücke an eine außerhalb des Schrankkorpusses angeordnete Versorgungseinheit angeschlossen ist. An dem mäanderförmigen Leitungssystem kann eine effektive Kühlung der Luft erfolgen. Bevorzugt sind die Leitungsabschnitte des Leitungssystemes, die quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind, gegeneinander senkrecht zur Seitenwand versetzt angeordnet. - 4 -
Durch diese einfach Maßnahme wird die strömende Luft in dem Leitungssystem mehrfach umgelenkt, so daß die Leitungsabschnitte optimal umströmt sind.
Eine mögliche Erfindungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Zwischenwand in ihrem oberen Bereich mit den als Eintrittsöffnungen ausgebildeten Durchbrüchen versehen ist, und daß die Zwischenwand an ihrem unteren Bereich ein oder mehrere Lüfter trägt, die die Luft aus dem Zwischenraum absaugen und in den Innenraum des Schrankkorpusses zurückführen. Über die Eintrittsöffnungen strömt dann wieder Luft dem Zwischenraum zu.
Gemäß einer bevorzugten Erfindungsvariante kann es dabei vorgesehen sein, daß die Zwischenwand zwei oder mehrere Reihen von Durchbrüchen aufweist, und daß die Durch-brüche symmetrisch zu der, in der Ebene der Zwischenwand verlaufenden Mittelquer- und Mittellängsachse verteilt angeordnet sind. Hierdurch wird zum einen eine Montagevereinfachung erreicht, zum anderen läßt sich über die gleichmäßige Verteilung der Durchbrüche auch eine gleichmäßige Luftströmung und Führung in vielen Varianten erreichen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Teildarstellung und perspektivischer Seitenansicht ein Rahmengestell eines Schaltschrankes. Das Rahmengestell weist einen Boden- und einen Deckrahmen auf. Diese sind aus horizontalen Tiefen- und Breitenstreben 11 und 12 zusammengesetzt. Der Bodenrahmen ist mit dem Deckrahmen mittels vertikaler Rahmenprofile 10 verbunden. Sowohl die vertikalen Rahmenprofile 10 als auch die Tiefen- und Breitenstreben 1 1 und 12 sind mit Reihen von in gleicher Teilung zueinander beabstandeten Befestigungsaufnahmen 13 versehen. - 5 -
Das Rahmengestell kann mittels vertikalen und horizontalen Seitenwänden 14 und wenigstens einer Schranktür verkleidet werden. Die Seitenwände 14 sind in der Regel aus einem Stahlblech gefertigt und weisen somit eine gute Wärmeleitfähigkeit auf.
In der Zeichnung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine Seitenwand 14 dargestellt. Parallel beabstandet zu dieser und dem Schaltschrank-Innenraum zugekehrt, ist eine Zwischenwand 20 angeordnet. Die Zwischenwand 20 kann mit ihren vertikalen Rändern 28 an den Befestigungsaufnahmen 13 der vertikalen Rahmenprofile 28 angeschraubt werden (Befestigungsschrauben 21 ). Zwischen der Seitenwand 14 und der Zwischenwand 20 ist ein Luftsammeikanal gebildet. In diesem Luftsammelkanal ist eine als Wärmetauscher ausgebildete Klimatisierungseinrichtung eingebaut, die im vorliegenden Ausführungsbeipiel von einer mäanderförmig geführten Flüssigkeitsleitung gebildet ist. Die Flüssigkeitsleitung ist mittels zweier Rohrstücke durch die Seitenwand 14 hindurch aus dem Luftsammelkanal geführt. Hier kann sie über Anschlußstücke 23, 24 an ein Kühlsystem angeschlossen werden. Der Luftsammelkanal steht über Durchbrüche 25 der Zwischenwand 20 mit dem Schaltschrank-Innenraum in räumlicher Verbindung. Die Durchbrüche 25 sind dabei in horizontal verlaufenden Reihen angeordnet, die in verschiedenen horizontalen Ebenen angeordnet sind. Eine Reihe ist im oberen Dachbereich, eine im unteren Bodenbereich und eine dritte im Mittenbereich der Zwischenwand 20 angeordnet. Die Zwischenwand 20 ist bevorzugt symmetrisch aufgebaut, so daß eine Montagevereinfachung erreicht ist. Die Durchbrüche 25 lassen sich wahlweise mittels Abdeckplatten 27 verschließen. Im Ausführungsbeispiel sind die Durchbrüche 25 der mittleren Reihe verschlossen. Zur Anbringung der Abdeckplatten 27 sind diese mit Hakenelementen 21 a versehen, die in den unteren horizontalen Rand der Durchbrüche 25 eingehangen werden können. Im Bereich - 6 -
des oberen horizontalen Randes lassen sich die Abdeckplatten 27 dann mit einem Befestigungselement 21 an der Zwischenwand (20) anschrauben.
An den unteren Durchbrüchen 25 sind Lüfter 32 angeordnet. Diese sind auf Adapter 30 aufgeschraubt, welche mit einer Befestigungsplatte 31 an dem Durchbruch 25 fixiert werden können.
Die Lüfter 32 saugen Luft aus dem Luftsammelkanal und geben diese in den Schaltschrank-Innenraum ab. Gleichzeitig strömt erwärmte Luft aus dem Dachbereich des Schaltschrankes durch die oberen Durchbrüche 25 in den Luftsammelkanal. Die erwärmte Luft wird an der Klimatisierungseinrichtung 22 vorbeigeführt, so daß sie sich abkühlt. Bevorzugt sind die horizontalen Leitungsabschnitte dabei quer zur Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Die Luft kann diese dann unmströmen, wodurch eine effektive Ausnutzung der Kühlleistung möglich wird. Die gekühlte Luft wird im Anschluß an die Klimatisierungseinrichtung 22 wieder über die Lüfter 32 in den Schaltschank-Innenraum zurückgeführt.
Die Seitenwand 14 dient als zusätzlicher Wärmetauscher, über den ein großflächiger Wärmetausch mit der Umgebung möglich ist. Mit dieser einfachen Maßnahme kann mit der Klimatisierungseinrichtung 22 ein hoher Wirkungsgrad verwirklicht werden.
Die Erfindung ist nicht alleine auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist auch denkbar die Klimatisierungseinrichtung zwischen der mittleren und der unteren Reihe der Durchbrüche 25 - 7 -
einzubauen. Weiterhin kann auch zusätzlich eine weitere Klimatisierungseinrichtung 22 eingebaut sein.
Denkbar ist es auch, die Lüfter 32 an den oberen Durchbrüchen 25 anzubauen, wobei diese dann die Luft aus dem Schaltschrank-Innenraum in den Luftsammelkanal einbiasen.
Aufgrund der Anordnung der Durchbrüche 25 sind vielfältige Strömungsführungen möglich, so daß eine gezielte Klimatisierung des Schaltschrank- Innenraumes ermöglicht wird.
Wenn ein Schaltschrank in einer kalten Umgebung aufgestellt wird, so läßt sich das erfindungsgemäße Kliamtisierungssystem auch zur Heizung des Schalt- schrank-lnnenraumes einsetzen. Als Wärmetauscher wird dann beispielsweise eine Heizschleife im Luftsammelkanal eingebaut.

Claims

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Patentansprüche
Schaltschrank mit einem Schrankkorpus, dessen offene Korpusseiten zumindest teilweise mit einer oder mehreren Seitenwänden verschließbar sind, wobei im Bereich wenigstens einer Seitenwand eine Klimatisierungseinrichtung angeordnet ist, über die Wärme aus dem Innenraum des Schrankkorpusses abgeführt oder diesem zuleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel beabstandet zu der Seitenwand (14) dem Innenraum des Schrankkorpus zugekehrt eine Zwischenwand (20) angeordnet ist, und daß in dem Zwischenraum, der von der Seitenwand (14) und der Zwischenwand (20) umschlossen ist, die Klimatisierungseinrichtung (22) angeordnet ist.
Schaltschrank nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schrankkorpus ein Rahmengestell aufweist, das aus vertikalen Rahmenprofilen (10) und horizontalen Tiefen- und Breitenstreben (1 1 und 12) zusammengesetzt ist, daß die Zwischenwand (20) und die Seitenwand (14) an dem Rahmengestell befestigt sind, und daß die in Richtung senkrecht zur Seitenwand (14) verlaufende Breite des Zwischenraumes gleich oder kleiner der vertikalen Rahmenprofile (10) oder der Tiefen- bzw. Breitenstreben (1 1 , 12) ist.
Schaltschrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimatisierungseinrichtung (22) als Wärmetauscher ausgebildet ist, daß die Zwischenwand (20) mit einem oder mehreren Durchbrüchen (25) versehen ist, über die Luft aus dem Schaltschrank-Innenraum dem
Wärmetauscher zugeleitet ist, und daß die am Wärmetauscher klimatisierte Luft wieder über einen oder mehrere Durchbrüche in den Schaltschrank-Innenraum zurückgeführt ist.
Schaltschrank nach Anspruh 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein mäanderförmig angeordnetes Leitungssystem aufweist, durch das Kühlflüssigkeit geleitet ist, und das mit Kühlflächen in den Zwischenraum weist, und daß das Leitungssystem über Anschlußstücke (23, 24) an eine außerhalb des Schrankkorpusses angeordnete Versorgungseinheit angeschlossen ist.
Schaltschrank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem mit Leitungsabschnitten ausgestattet ist, die quer zur
Strömungsrichtung angeordnet sind, und daß die benachbarten Leitungsabschnitte senkrecht zur Seitenwand (14) gegeneinander versetzt angeordnet sind. - 1 0 -
6. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Zwischenwand (20) in ihrem oberen Bereich mit den als Eintrittsöffnungen ausgebildeten Durchbrüchen (25) versehen ist, und daß die Zwischenwand an ihrem unteren Bereich ein oder mehrere Lüfter (32) trägt, die die Luft aus dem Zwischenraum absaugen und in den Innenraum des Schrankkorpusses zurückführen.
7. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Zwischenwand (20) in ihrem oberen Bereich mit den als Eintrittsöffnungen ausgebildeten Durchbrüchen (25) versehen ist, und daß diesen Durchbrüchen (25) Lüfter (32) zugeordnet sind, die die Luft aus dem Innenraum des Schaltschrankes absaugen und in den Zwischenraum einblasen.
8. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (20) zwei oder mehrere Reihen von Durchbrüchen (25) aufweist, und daß die Durchbrüche (25) symmetrisch zu der, in der Ebene der Zwischenwand (20) verlaufenden Mittelquer- und Mittellängsachse verteilt angeordnet sind.
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