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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Kühlung für eine elektronische
Anlage.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
elektronische Anlage weist herkömmlich
ein Gehäuse
auf, das eine elektronische Schaltung enthält. Im Gebrauch erzeugen die
elektronischen Bauteile oder Komponenten dieser Schaltung Wärme, die,
wenn sie nicht abgeführt
wird, eine Überhitzung
der einzelnen Bauteile oder Komponenten verursachen kann, was zu
ihrer Fehlfunktion oder zu ihrem vollständigen Ausfall führt. Um
diese erzeugte Wärme
zu entfernen, wird ein Kühlluftstrom zugeführt, bei
dem Kühlluft
an der Schaltung, einschließlich
der elektronischen Bauteile, vorbei eingeblasen wird. Bei einer
typischen elektronischen Anlage enthält das Gehäuse Gestelle mit Aufnahmestationen,
in denen elektronische Schaltungseinheiten nebeneinander angeordnet
sind. Jede dieser Einheiten besitzt mindestens eine Leiterplatte
mit einer Vielzahl von elektronischen Bauteilen, die zwischen dieser
Leiterplatte und einer angrenzenden Leiterplatte in einen Kühlluftstromdurchfluss
hineinragen. Kühlluft
wird dem Gehäuse
durch einen Lufteinlass zugeführt
und wird durch Gebläsevorrichtungen
durch die Kühlluftstromdurchgänge zwischen
den Leiterplatten geblasen und durch einen Luftaustritt aus dem
Gehäuse
herausgeblasen. Auf diese Art und Weise wird die von der Kühlluft erfasste
Wärme in
die Umgebung ausgestoßen.
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Das
oben geschilderte Verfahren zum Abzug von Wärme von elektronischen Bauteilen
war in der Vergangenheit im allgemeinen zufriedenstellend. Doch
mit Hilfe fortschrittlicher Technologie ist es nun möglich, elektronische
Schaltungen zu konstruieren, bei denen Stromleiter und elektronische
Bauteile auf den Leiterplatten noch dichter aneinander angeordnet
sind, so dass in den Schaltungsbereichen über bestimmte Zeiträume noch
größere Wärmemengen erzeugt
werden. Diese höheren
Wärmeerzeugungraten
erfordern auch höhere
Wärmeabzugsraten.
Ein Kriterium für
die Wärmeabzugsrate
ist die Geschwindigkeit, mit der die Kühlluft durch die Strömungsdurchgänge fließt. Die
herkömmlichen
Verfahren zur Erzeugung eines Kühlluftstroms
waren nicht besonders angemessen für den Abzug von Wärme aus
der elektronischen Schaltung mit den erforderlichen Geschwindigkeiten,
da die Dichte der Schaltung, insbesondere die Dichte der elektronischen
Bauteile, zunimmt. Sollte die Strömungsrate der Luft erhöht werden,
um Wärme
mit der erforderlichen, erhöhten
Geschwindigkeit abzuziehen, stellt man einen erhöhten Widerstand am Eintritt
und Austritt und durch jeden vorhandenen Luftfilter fest. Dies lenkt
offensichtlich von dem Erfordernis eines höheren Luftstroms ab und begrenzt
die maximale Luftstromgeschwindigkeit durch die Anlage.
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KURZE ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Mit
der vorliegenden Erfindung soll ein Gehäuse für eine elektronische Anlage
bereitgestellt werden sowie ein Verfahren, um Kühlluft durch eine elektronische
Anlage in einem Gehäuse
hindurchzuführen,
wodurch das oben geschilderte Problem zumindest vermindert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Gehäuse
für eine
elektronische Anlage bereitgestellt, das folgendes besitzt:
- – einen
Einlass in das Gehäuse
für Kühlluft;
ein Kühlluftstrom-Durchflusssystem
innerhalb des Gehäuses,
wobei das Durchflusssystem einen ersten Teil des Systems und einen
zweiten Teil des Systems besitzt, der mit dem ersten Teil verbunden
ist, und zwar an:
- – einer
ersten Position nach und entlang dem ersten Teil des Systems von
dem Einlass für
den Kühlluftstrom
von dem ersten zu dem zweiten Teil des Systems; und
- – einer
zweiten Position vor und entlang dem ersten Teil des Systems von
der ersten Position für den
Rückfluss
zu und die Rezirkulation der Kühlluft
entlang dem ersten Teil des Systems;
- – einen
Auslass für
das Ablassen von Wärme
enthaltender Kühlluft
aus dem System; und
- – eine
Vorrichtung zur Erzeugung eines Kühlluftstroms durch den Einlass
und durch das Durchflusssystem und für das Ablassen eines Teils
der Kühlluft
aus dem Auslass und den gleichzeitigen Durchfluss der restlichen
Kühlluft
von dem zweiten Teil des Systems in den ersten Teil des Systems,
um die Kühlluft
mit Kühlluft
zu vermischen, die durch den Einlass eintritt und entlang dem ersten
Teil des Systems fließt.
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Bei
den erfindungsgemäßen Gehäusen wird ein
Luftaustausch-Volumenstrom
verwendet, d.h. die Geschwindigkeit, mit der Kühlluft von dem Auslass abgezogen
wird und durch Frischluft ersetzt wird, die durch den Einlass eintritt.
Doch wegen der Rezirkulationskonstruktion des Durchflusssystems
kehrt die Kühlluft
von dem zweiten Teil zu dem ersten Teil des Systems zurück und ergänzt die
Kühlluft,
die in das System eintritt, wodurch der Volumenstrom der Kühlluft entlang
dem ersten Teil des Systems größer sein muss
als der Volumenstrom der Luft, die in das Gehäuse eintritt. Damit dieses
Luftvolumen entlang dem ersten Teil des Systems verlaufen kann,
muss die Luftstromgeschwindigkeit deshalb größer sein als in einem Gehäuseaufbau
mit einem vergleichbaren Einlass, Auslass und einer Kühlluftstrom
erzeugenden Vorrichtung, während
sie kein Rezirkulationsmerkmal besitzt wie in den Konstruktionen
der Erfindung.
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Mit
der Erfindung wird also eine Gehäusekonstruktion
möglich,
bei der der Luftaustausch-Volumenstrom niedriger ist als der Volumenstrom
durch den ersten Teil des Systems, was zu einer erhöhten Luftstromgeschwindigkeit
vorbei an den elektronischen Bauteilen führt, die in dem ersten Teil
des Systems angeordnet sind. Die Rezirkulationsanordnung ermöglicht somit
die Verwendung einer akzeptablen und minimalen Größe für den Einlass
und den Auslass, so dass der Platz für die elektronische Schaltung
in dem Gehäuse
maximiert wird, während
für Kühlzwecke
auch eine erhöhte
Luftstromgeschwindigkeit bereitgestellt wird. Demzufolge kommt es
in dem ersten Teil des Systems zu einer höheren Wärmeabzugsgeschwindigkeit von
den elektronischen Bauteilen, was eine höhere Dichte der elektronischen Bauteile
ermöglicht.
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In
einer praktischen Anordnung liegen der erste und der zweite Teil
des Durchflusssystems parallel, wobei eine Sperre des Gehäuses diese
beiden Teile voneinander trennt, und die Sperre zwischen der ersten
und der zweiten Position in dem Gehäuse verläuft. Die Sperre kann zweckmäßigerweise
eine Verbindungsebene aufweisen, um elektronische Schaltungseinheiten
in dem ersten Teil des Systems mit elektronischen Schaltungseinheiten
in dem zweiten Teil des Systems elektrisch miteinander zu verbinden.
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Während das
Durchflusssystem in jeder beliebigen, wünschenswerten Art und Weise
ausgerichtet sein kann, wird es idealerweise und zweckmäßigerweise
so ausgerichtet, dass sowohl der erste als auch der zweite Durchflussteil
vertikal verläuft,
so dass auch die Verbindungsebene vertikal angeordnet ist. In dieser
Anordnung können
der Einlass und der Auslass zweckmäßigerweise jeweils in einem
oberen Bereich des Gehäuses
und der andere in einem unteren Bereich angeordnet werden, wobei
der Einlass vorzugsweise im oberen Bereich angeordnet wird. In diesem
letzteren Fall ist die erste Stelle der Verbindung des ersten und
zweiten Durchflussteils im unteren Bereich angeordnet, während die
zweite Stelle im oberen Bereich angeordnet ist. Im unteren Bereich können auch
die Kühlluftstrom-Erzeugungseinrichtungen
angeordnet werden. Die Erzeugungseinrichtungen können natürlich auch in jeder anderen
gewünschten
Position des Durchflusssystems angeordnet werden. Der Einlass oder
der Auslass können ebenfalls
auch an anderen Positionen als den oben erwähnten angeordnet werden. Wenn
der Einlass beispielsweise im oberen Bereich des Gehäuses angeordnet
ist, so dass die Luft nach unten entlang dem ersten Teil des Systems
strömt,
kann der Auslass in einem mittleren oder oberen Bereich des zweiten Teils
des Systems angeordnet werden. In diesem Fall setzt sich die Gesamtluftmenge,
die sich durch den ersten Teil des Systems und durch die Luftstrom-Erzeugungsvorrichtung
bewegt, auch entlang dem zweiten Teil des Systems fort, bis sie
den Auslass erreicht. Bei dieser Anordnung wird ein Teil der Kühlluft ausgestoßen, während sich
der Rest entlang dem zweiten Teil des Systems fortsetzt und in den
ersten Teil rezirkuliert.
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Bei
den Konstruktionen gemäß der Erfindung
kann die Öffnung
für die
Luft an dem Einlass oder an dem Auslass oder an beiden verstellt
werden, um den Luftaustausch-Volumenstrom zu variieren. Durch dieses
Verstellen würde
sich eine Veränderung
in den Volumenströmen
durch verschiedene Teile des Systems ergeben.
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Die
Erfindung besitzt auch ein Verfahren zur Kühlung für eine elektronische Anlage,
die folgendes aufweist:
- – Kühlluft wird dazu gebracht,
durch einen Einlass und entlang einem ersten Teil eines Durchflusssystems
und zwischen elektronischen Schaltungseinheiten innerhalb des ersten
Teils des Systems zu fließen;
- – zumindest
ein Teil der Kühlluft
wird dazu gebracht, an einer ersten Stelle von dem ersten Teil in
einen und entlang einem zweiten Teil des Durchflusssystems zu fließen;
- – ein
Teil der Kühlluft
wird dazu gebracht, von einem Luftauslass aus der Anlage zu treten,
und an einer zweiten Stelle wird ein Teil der Kühlluft dazu gebracht, von dem
zweiten Teil des Durchflusssystems wieder in den ersten Teil zurückzukehren;
und
- – die
Kühlluft,
die von dem zweiten Teil des Durchflusssystems in den ersten Teil
zurückkehrt,
kann sich mit der Kühlluft
vermischen, die durch den Einlass eintritt, so dass sie einen Luft-Volumenstrom
liefert, der durch den ersten Teil des Systems verläuft, und
der größer ist
als der Volumenstrom an Kühlluft,
der durch den Einlass eintritt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird nun eine Ausführungsart
der Erfindung anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
isometrische Ansicht der Vorderseite der elektronischen Anlage,
die ein Gehäuse
gemäß der Ausführungsart
aufweist;
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2 eine
isometrische Ansicht der Rückseite
der elektronischen Anlage und des Gehäuses der Ausführungsart;
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3 eine
isometrische, teilweise aufgelöste
Ansicht in dieselbe Richtung wie 1;
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4 eine
diagrammatische, vertikale Querschnittsansicht durch die Anlage;
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5 eine
isometrische Ansicht in dieselbe Richtung wie
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1,
wobei eine Aßenverschalung
des Gehäuses
entfernt worden ist;
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6 eine
Ansicht ähnlich
der von 5 ohne elektronische Schaltungseinheiten,
um Einzelheiten zu zeigen;
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7 ein
Fließbild
der Kühlluft
durch die Anlage in einer diagrammatischen, vertikalen Querschnittsansicht;
und
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8 eine
Ansicht der elektronischen Anlage ähnlich 7, die eine
Abänderung
der Ausführungsart
zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSART
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Wie
in den Figuren gezeigt, weist eine elektronische Anlage ein vertikal
ausgerichtetes, allgemein rechteckiges Gehäuse 11 mit einer oberen Wand 12,
einer unteren Wand 14 (4 und 5) und
Seitenwänden 16 auf.
Wie in 1 zu sehen ist, besitzt das Gehäuse eine
Vorderseite für
die schiebbare oder gleitende Aufnahme von vertikal ausgerichteten
elektronischen Schaltungseinheiten in Aufnahmestationen des Gehäuses, wobei
die Aufnahmestationen in herkömmlicher
Art und Weise mit oberen und unteren horizontalen Führungen 22 versehen
sind (siehe 6). Jede elektronische Schaltungseinheit
hat die Form eines circuit Packs 20. Jedes circuit pack 20 besitzt
eine von der Gehäusevorderseite
nach vorn gerichtete Frontplatte 24 und eine vertikal positionierte
Leiterplatte 26 (siehe 5). Die
Leiterplatte besitzt eine Vielzahl elektronischer Bauteile 28,
die durch elektrische Leiter 30, welche sich auf der Platte
befinden, miteinander verbunden sind. Die Zeichnungen (beispielsweise 5)
zeigen eine geringe Anzahl von Bauteilen 28 und Leitern 30 nur
zu Informationszwecken.
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Wie
in 2 gezeigt, besitzt das Gehäuse zwei Ebenen 32 mit
Eingabe-/Ausgabekarten 34, die von Aufnahmestationen über die
Gehäuserückseite aufgenommen
werden, wobei die Aufnahmestationen mit oberen und unteren Führungen 36 versehen sind
(siehe 5 und 6). Wenn sich die circuit Packs 20 in
ihren Aufnahmestationen befinden, sind sie durch Verbinder 38 in
einer vertikalen Verbindungsebene 40 elektrisch miteinander
verbunden (die herkömmlich
als Mittelebene bezeichnet wird), wobei sich weitere Verbinder 42 an
einer Rückseite der
Ebene befinden, die mit den Eingabe-Ausgabekarten 34 verbunden
sind. Die Leiterplatten 26 und die Karten 34 sind
so, wie erforderlich, miteinander verbunden, und vervollständigen die
elektronische Schaltung der Anlage.
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Das
Gehäuse
weist auch ein Durchflusssystem für die Strömung der Kühlluft durch die Anlage auf.
Dieses Durchflusssystem besitzt im allgemeinen einen ersten Teil
des Systems, entlang dem zunächst Kühlluft fließt, und
einen zweiten Teil des Systems, in dem Kühlluft von dem ersten Teil
des System fließt, wobei
die Kühlluft
dann aus dem zweiten Teil in den ersten Teil des Systems zurückfließt. Wie
in 7 gezeigt, verläuft der erste Teil 44 des
Systems genauer gesagt vertikal nach unten vor der Verbindungsebene 40,
so dass die Kühlluft über die
Leiterplatten 26 (5) und über die
elektronischen Bauteile, die auf den Platten montiert sind, verläuft. Der zweite
Teil 46 des Systems befindet sich hinter der Verbindungsebene 40,
so dass die beiden Teile nebeneinander liegen, wobei die Verbindungsebene eine
Sperre zwischen ihnen bildet.
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Das
Gehäuse
ist klar erkennbar dadurch, dass der erste und zweite Teil des Durchflusssystems am
unteren Ende des Gehäuses,
d.h. an der Stelle 48, wie in den 4 und 7 gezeigt,
und auch an einem oberen Ende des Gehäuses, wie allgemein an der
Stelle 50 gezeigt, miteinander verbunden sind.
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Es
folgt nun eine Diskussion der Strömung der Kühlluft durch die Anlage. 7 zeigt
anhand der Pfeile die Richtung der Kühlluftströmung, auf die in der nachfolgenden
Diskussion Bezug genommen wird.
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An
einem oberen Bereich an der Vorderseite des Gehäuses befindet sich eine horizontal
angeordnete, lange Öffnung 52, über die
die Kühlluft
in das Gehäuse
eintritt (1, 4 und 7),
wobei die Öffnung
horizontale Lüftungsschlitze 53 besitzt.
Diese können
verstellbar sein, um die Größe der Öffnung für den Luftdurchlass
zu variieren. Die Luft, die durch die Öffnung 52 eintritt,
fließt
in eine Kühlluft-Aufnahmekammer 54,
die insbesondere in 4 gezeigt wird. Über der
Aufnahmekammer 54 besitzt das Gehäuse eine Station, die zwei
abnehmbare Energieeintrittsmodule 56 (3)
aufnimmt, die jeweils Stromversorgungseinheiten 58 besitzt,
wie diagrammatisch in 4 gezeigt wird. In den oberen
Bereichen der Seiten 16 des Gehäuses befindet sich eine Vielzahl
von Kühlluft-Einlassöffnungen 60 (1, 2 und 3),
so dass die Kühlluft
auch durch diese Öffnungen
und anschließend
durch die Öffnungen 62 (3)
in den Seiten 64 der Energieeintrittsmodule verläuft, wobei
diese hereinkommende Luft anschließend nach unten durch Öffnungen 65 (6)
in dem Gehäuse
in die Luftaufnahmekammer 54 fließt.
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Somit
liefern die Lufteintrittsöffnungen 52 und 60 in
Kombination einen Eintritt für
die Kühlluft
in das Gehäuse.
Die Kühlluft,
die in die Kammer 54 fließt, fließt anschließend durch einen Luftfilter 66 (3, 4, 5 und 6),
um dann in einen Luftmischbereich 68 zu gelangen, bevor
sie nach unten entlang dem ersten Teil 44 des Durchflusssystems
fließt.
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An
einem unteren Ende des Gehäuses
befindet sich eine Vorrichtung 70, die einen Kühlluftstrom durch
das Durchflusssystem erzeugt. Diese Vorrichtung besitzt eine Vielzahl
von Gebläsen 72,
die unter dem ersten Teil 44 des Durchflusssystems und
allgemein an der Stelle 48 angeordnet sind, die den ersten Teil
des Systems mit dem zweiten Teil 46 verbindet. Die Gebläse werden
um vertikale Achsen herum angetrieben und arbeiten derart, dass
Luft nach unten durch den ersten Teil 44 des Durchflusssystems
eingesaugt wird, wobei diese Luft dann teilweise durch eine Auslassöffnung mit
Luftschlitzen 74 an der Vorderseite des Gehäuses, teilweise
durch eine Auslassöffnung 76 in
Wabenstruktur an der Rückseite
des Gehäuses
und teilweise nach oben in den zweiten Teil 46 des Durchflusssystems
eingesaugt wird. Wie man sehen kann, muss die Luft, die im zweiten
Teil 46 nach oben geführt
wird, wegen der einzigartigen Verbindung an den beiden in Reihe
angeordneten Stellen 48 und 50 zwischen dem ersten
Teil und dem zweiten Teil des Durchflusssystems anschließend durch
die Stelle 50 verlaufen, um in den ersten Teil zurückzukehren
und entlang dem ersten Teil zu rezirkulieren. Wie insbesondere in 4 und 7 zu sehen
ist, ist die Position des Luftmischbereichs 68 in dieser
Ausführungsart
derart, dass die Luft, die aus dem zweiten Teil 46 des
Durchflusssystems in den ersten Teil 44 zurückkehrt,
durch den Bereich 68 fließen muss. Wie bereits besprochen,
nimmt der Bereich 68 auch frische Kühlluft aus der Kühlluft-Aufnahmekammer 54 auf,
und somit dient der Bereich 68 der Mischung der frischen
Kühlluft
mit der Luft, die aus dem zweiten Teil 46 des Durchflusssystems
zurückkehrt.
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Bei
Benutzung der elektronischen Anlage saugen die Gebläse 72 Luft
durch die Lufteintrittsöffnung 52 in
die Luftaufnahmekammer 54, wobei gleichzeitig Luft durch
die Eintrittsöffnungen 60, durch
das Energiemodul 56 und in die Luftaufnahmekammer fließt. Diese
Luft fließt
anschließend
durch den Luftfilter 66 und in den Luftmischbereich 68 und vermischt
sich mit Kühlluft
aus dem zweiten Teil 46 des Systems, wie oben erwähnt und
weiter unten näher
diskutiert wird. Das Luftgemisch wird dann entlang dem ersten Teil 44 des
Durchflusssystems geführt.
Anschließend
fließt
die Luft von dem ersten Teil des Durchflusssystems durch die Kühlluftstrom-Erzeugungsvorrichtung 70.
Ein Prozentsatz der Luft wird von den Gebläsen 72 aus den Auslassöffnungen 74 und 76 am
unteren Ende des Gehäuses
herausgetrieben, während
der restliche Teil der Luft nach oben durch den zweiten Teil 46 des
Durchflusssystems geführt
wird. Während
die Kühlluft
also nach unten durch den ersten Teil 44 des Durchflusssystems fließt, dient
sie dazu, Wärme
von den Leiterplatten 26 und von der elektronischen Schaltung
an den Leiterplatten und den elektronischen Bauteilen 28 abzuziehen.
Während
sie durch den zweiten Teil 46 des Durchflusssystems fließt, zieht
die Kühlluft
die Wärme
von den Eingabe-/Ausgabekarten 34 ab.
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Sobald
die Kühlluft
die oberen Bereiche des zweiten Teils 46 des Durchflusssystems
erreicht, strömt
sie dann sofort über
die Verbindungsebene 40 und fließt in den Luftmischbereich 68,
um sich mit der Luft zu vermischen, die durch den Filtern 66 von
der Luftaufnahmekammer 54 in die Kammer eintritt. Auf diese
Art und Weise wird die aufgewärmte
Luft, die über
die Verbindungsebene streicht, durch diesen Mischeffekt abgekühlt. Die
Tatsache, dass die Luft von dem zweiten Teil des Durchflusssystems
in den ersten Teil geführt
wird, führt
dazu, dass eine größere Luftmenge
in den Luftmischbereich 68 geführt wird als in das Gehäuse durch
die Eintrittsöffnungen 52 und 60 in
die Luftaufnahmekammer 54 aufgenommen wird. Demzufolge
ist der Volumenstrom an Luft, die in dem ersten Teil 44 des
Durchflusssystems nach unten fließt, größer als der Volumenstrom der Luft,
die in die Kammer 54 strömt. Somit ist die Geschwindigkeit
der Kühlluft,
die in dem ersten Teil 44 des Systems nach unten strömt, höher als
es eventuell der Fall sein könnte,
wenn die Luft in die Anlage eingesaugt würde, um in einem einzigen Durchgang durch
die Anlage zu strömen,
bevor sie durch einen Auslass austritt. Diese höhere Luftgeschwindigkeit führt dazu,
dass ein größerer Kühlluftstrom über die Schaltung
in dem ersten Teil des Systems strömt, insbesondere über die
elektronischen Bauteile, so dass der Wärmeabzug von den elektronischen
Bauteilen weitaus höher
ist als es sonst möglich
wäre. Aufgrund
dieser Anordnung erlaubt es eine höhere Wärmeabzugsrate, die Anlage mit
einer maximalen Dichte von elektronischen Bauteilen auf den elektronischen
Einheiten auszustatten, während
gleichzeitig sichergestellt wird, dass die elektronischen Bauteile nicht überhitzen
und weiterhin bei günstigen
Betriebstemperaturen arbeiten.
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Zusammenfassend
aus dem obigen und wie in der Ausführungsart gezeigt, lässt sich
deshalb also sagen: indem man dafür sorgt, dass ein Teil der
Kühlluft
aus dem zweiten Teil des Durchflusssystems zu Rezirkulationszwecken
in den ersten Teil zurückkehrt,
wird eine höhere
Wärmeabzugsrate
möglich. Dies
erfolgt ohne dass es notwendig ist, den Luftstrom durch den Einlass
und den Auslass und durch den Filter 66 entsprechend zu
erhöhen.
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Bei
der besonderen, oben beschriebenen Ausführungsart wurden in einem Test
Messungen bezüglich
des Luftstroms durch die Anlage durchgeführt. Um den Test zu vereinfachen,
wurden die Kühlluft-Eintrittsöffnungen 60 abgesperrt,
so dass die Kühlluft
nur durch die horizontalen, langen Öffnungen 52 eintreten
konnte. Der Luftaustausch-Volumenstrom, d.h. die Luft, die in die
Kühlluft-Aufnahmekammer 54 eintrat
und die entsprechende Luft, die aus den Auslassöffnungen 74 und 76 ausgestoßen wurde,
konnte leicht festgestellt werden. Dies erfolgte, indem ein Windkanal
an die Einlassöffnung 52 angeschlossen
und der Volumenstrom durch den Kanal gemessen wurde. Doch die Strömungsraten
in der Anlage, d.h. die Strömungrate
in dem ersten Durchflussteil nach unten 44 und die Strömungsrate
in dem zweiten Durchflussteil nach oben 46, konnten nicht direkt
gemessen werden. Die Strömungraten
innerhalb der Anlage wurden in zwei Teststufen festgestellt.
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In
der ersten Stufe befanden sich Geschwindigkeitsmesssonden an den
Ansaugöffnungen
der Gebläse 72 und
der zweite Teil 46 des Durchflusssystems wurde gegen den
Luftstrom abgesperrt. Dadurch wurde das Durchflusssystem in ein
herkömmliches
System verwandelt, bei dem die gesamte Kühlluft einmal durch den Einlass
einströmte,
in dem ersten Durchflussteil 44 nach unten floss und aus
dem Auslass austrat. Folglich wäre
der Volumenstrom der Kühlluft,
die durch die Gebläse 72 fließt, gleich
dem Luftaustausch-Volumenstrom. Anschließend wurde die Kühlluft durch
das System geführt.
Die Ablesewerte der Luftgeschwindigkeitssonden für die Luftgeschwindigkeit an
den Gebläsen 72 entsprachen
deshalb dem gemessenen Volumenstrom durch den Windkanal, der in
die Anlage eintrat. Mit diesem Verhältnis zwischen Luftgeschwindigkeit
an den Gebläsen
und dem festgestellten hereinfließenden Volumenstrom, wurde
dann die zweite Stufe des Vorgangs durchgeführt.
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In
der zweiten Stufe war der zweite Durchflussteil 46 offen,
so dass der Luftstrom hindurchfließen und an der Stelle 50 wieder
in den ersten Durchflussteil 44 zurückkehren könnte. Die Kühlluft strömte sodann mit Hilfe der Gebläse 72 durch
das gesamte System und der Volumenstrom durch den Windkanal wurde
erneut gemessen und die Werte für
die Luftgeschwindigkeit wurden von den Luftgeschwindigkeitssensoren
abgelesen. Durch Anwendung des nun bekannten Verhältnisses
zwischen Luftgeschwindigkeit an den Gebläsen und dem hereinfließenden Volumenstrom,
wie er in der ersten Stufe des Tests festgestellt wurde, wurde dann
aus den neuen Ablesewerten für
die Luftgeschwindigkeit der Volumenstrom der Kühlluft durch die Gebläse bestimmt.
Diese Durchflussleistung oder Strömungsrate durch die Gebläse war die
Summe des Volumenstroms der einfließenden Kühlluft in und durch die Kühlluft-Aufnahmekammer 54 und
des Volumenstroms der Luft, die aus dem zweiten Teil 46 wieder
in den ersten Durchflussteil 44 eintrat.
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Der
obige Test ergab die folgenden Ergebnisse für Volumenströme durch
die Anlage, wobei der zweite Durchflussteil 46 für den Luftstrom
offen war. Die durch die Einlassöffnung 52 hereinfließende Luft besaß einen
Volumenstrom von 0,2355 m3/s. Die Luft mit
dieser Durchflussleistung oder Strömungsrate wurde somit von der
Luftaufnahmekammer 54 in den Mischbereich 68 aufgenommen.
Damit beträgt
der Luftaustausch-Volumenstrom 0,2355 m3/s,
d.h. die Gesamtmenge an Kühlluft,
die aus den Auslässen 74 und 76 austritt,
muss der Menge entsprechen, die in die Kammer 54 aufgenommen
wird. Von Ablesewerten der Luftgeschwindigkeitssensoren an den Gebläsen 72 wurde
festgestellt, dass der Volumenstrom der Luft durch die Gebläse und somit
durch den ersten Durchflussteil 44 nach unten 788 cfm betrug.
Dies war der Gesamtbetrag aus den oben genannten 499 cfm und die
Luft, die durch den zweiten Durchflussteil 46 nach oben
und in den Mischbereich geführt
wurde. Daraus wurde die Kühlluft,
die durch den zweiten Durchflussteil 46 nach oben geführt wurde,
zur Kühlung
der Eingabe-/Ausgabekarten 34 mit 289 cfm bestimmt. Wie
man aus diesen Ergebnissen ersehen kann, ist die tatsächliche
Durchflussgeschwindigkeit oder Strömungsgeschwindigkeit der Luft
durch den ersten Teil 44 des Durchflusssystems erheblich.
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Die
obige Konstruktion der Ausführungsart beinhaltete
Leiterplatten mit extrem dicht positionierten elektronischen Bauteilen 28.
Um sicherzustellen, dass die Konstruktion angemessen funktioniert,
um unter Verwendung der oben bestätigten Strömungsgeschwindigkeiten akzeptable Betriebstemperaturen innerhalb
des Systems aufrechtzuerhalten, wurden die Temperaturen an spezifischen
Positionen im ganzen System vorausberechnet. Die vorausberechneten
Betriebstemperaturen in der gesamten Anlage wurden als annehmbar
angesehen.
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Weitere
Vorteile ergeben sich auch aus der speziellen Konstruktion, die
in dem Ausführungsbeispiel
beschrieben worden ist. Wo die Lüftungsschlitze 53 an
den Einlassöffnungen 52 verstellbar
sind, kann die Luftübertragung
nach Bedarf angepasst werden, und auch die Lüftungsschlitze an dem Auslass 74 können ebenfalls
aus demselben Grund verstellt werden.
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Außerdem werden
der erste und zweite Teil des Durchflusssystems so konstruiert,
dass Leiterplatten und Eingabe-/Ausgabekarten 34 der erforderlichen
Größe und Anzahl
untergebracht werden können.
Wie man erkennen kann, müssen
die Karten 34, die, wie zuvor besprochen, in zwei Reihen 32 angeordnet
sein müssen,
höher sein
als die einzelne Reihe von Leiterplatten in dem ersten Tel des Durchflusssystems.
Zu diesem Zweck verläuft
der zweite Teil 46 des Systems weiter nach oben als der
erste Teil 44 und überlappt
die Luftaufnahmekammer 54 und den Luftmischbereich 68,
wodurch die Gesamthöhe
der Anlage minimiert wird.
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Während das
Ausführungsbeispiel
die Positionierung des Lufteinlasses und des Luftauslasses im oberen
und unteren Bereich des Gehäuses
zeigt, muss dies nicht unbedingt der Fall sein. Wie beispielsweise
in einer Variante der Ausführungsart
in 8 zu sehen ist, bei der es sich um ein Fließbild der
Kühlluft
handelt, ist eine weitere Auslassöffnung 80 am oberen
Ende des zweiten Teils 46 des Durchflusssystems angeordnet,
während
die Gebläse 72 am
unteren Ende des Gehäuses
zusammen mit der Auslassöffnung 74 verbleiben.
Diese Auslassöffnung 80 ersetzt
die Auslassöffnung 76 in
dem Ausführungsbeispiel.
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Daraus
folgt, dass bei Verwendung der Änderung
aus 8, ein Teil der Kühlluft durch die Auslassöffnung 74 ausgestoßen wird,
während
die restliche Luft dann nach oben durch den zweiten Teil 46 des
Durchflusssystems strömt,
wobei ein Teil dieser restlichen Luft dann durch die Auslassöffnung 80 abgezogen
wird. Die Kühlluft,
die in dem zweiten Teil 46 immer noch vorhanden ist, wird
dann in den Mischbereich 68 zur Rezirkulation in dem ersten
Teil 44 des Durchflusssystems nach unten zurückgeführt.
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In
einer weiteren, nicht gezeigten Variante wird eine einzelne Auslassöffnung am
oberen Bereich des zweiten Teils 46 des Durchflusssystems verwendet
und es wird auf beide Auslassöffnungen 74 und 76 verzichtet.
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Wo
im Anschluss an technische Merkmale in einem Patentanspruch ein
Bezugszeichen angegeben wird, wurden diese Bezugszeichen aus dem
alleinigen Zweck verwendet, um die Verständlichkeit der Patentansprüche zu erhöhen, und
demzufolge haben diese Bezugszeichen keine einschränkende Wirkung
auf den Geltungsbereich eines jeden Elementes, das durch diese Bezugszeichen
beispielhaft gekennzeichnet wird.