DE20306972U1

DE20306972U1 - Air chamber with integrated cooling and coupled heat pipe for the housing of a computer

Info

Publication number: DE20306972U1
Application number: DE20306972U
Authority: DE
Original assignee: Richard Woehr GmbH
Current assignee: Richard Woehr GmbH
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2003-05-05
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2013-05-06

Abstract

The computer housing has separate chamber [3] at one end and within this is an outlet [4] and an inlet [5] for cooling air provided by a radial flow fan [13]. Located below a deflector plate [10] are a number of high thermal conductivity cooling plates [6] . A heat pipe [9] connects with bonded heat sink plates [15-18] that dissipate the heat energy.

Description

Richard Wöhr GmbHRichard Wöhr GmbH

Gräfenau 58 - 60Graefenau 58 - 60

75339 Höfen75339 Hofen

Luftleitkammer mit integrierter Kühlung mittels Wärmerohr für Gehäuse und Schaltschränke für Computer, Steuerungen, Mess- und Bedien- und AnzeigesystemeAir conduction chamber with integrated cooling by means of heat pipe for housings and control cabinets for computers, controls, measuring and operating and display systems

Die Erfindung betrifft eine Luftleitkammer mit integrierter Kühlung für Gehäuse für Computer, Steuerungen, Mess- und Bedien- und Anzeigesysteme für das Abführen der Wärme die durch die in den Gehäusen integrierten elektronischen und/oder elektrischen Bauteile und/oder Baugruppen entsteht, wobei die Wärme vom Innern des Gehäuses an die Umgebung abgegeben wird und die Luftleitkammer in die Gehäuse und/oder Schaltschränke eingebaut wird und aus einer Abdeckung und/oder Luftkanal besteht, in dem ein und/oder mehrere Radial- und/oder Axiallüfter integriert sind, wobei die Lüfter auf einem Trennblech befestigt sind und wobei das wärmeaufnehmende Ende eines und/oder mehrerer Wärmerohre mit einer und/oder mehreren Kühlrippen versehen sind und der Luftstrom der Gebläse im Gehäuse über diese Kühlrippen zwangsgeführt wird und somit die im Gehäuse entstehende Wärme an die Kühlrippen übergibt und das wärmeabgebende Ende des und/oder der Wärmerohre mit und/oder ohne Adaptersystem auf einem Kühlkörper und/oder Mehrschichtenkühlkörper befestigt ist, wobei die Adapter zur Wärmekopplung des und/oder der Wärmerohre aus Kupfer und/oder deren Legierungen hergestellt sind und wobei das wärmeabgebende Mehrschichtenkühlsystem eine ausgezeichnete Wärmeaufnahme mittels Wärmeverteilerplatte sowie eine ausgezeichnete Wärmeabgabe durch Konvektion aufweist und das Mehrschichtenkühlsystem aus einer metallplattenförmigen Grundplatte besteht, die einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als Aluminium aufweist und zumindest auf einer Seite eine Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung mit und/oder ohne Kühlrippen und/oder Kühllamellen aufweist und das und/oder die Mehrschichtenkühlsysteme auf einer und/oder mehreren Gehäusewänden außen angebracht ist und/oder in das Gehäusesystem integriert ist.The invention relates to an air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems for dissipating the heat generated by the electronic and/or electrical components and/or assemblies integrated in the housings, wherein the heat is released from the interior of the housing to the environment and the air conduction chamber is installed in the housings and/or control cabinets and consists of a cover and/or air duct in which one and/or more radial and/or axial fans are integrated, wherein the fans are attached to a separating plate and wherein the heat-absorbing end of one and/or more heat pipes is provided with one and/or more cooling fins and the air flow of the fans in the housing is forced over these cooling fins and thus transfers the heat generated in the housing to the cooling fins and the heat-emitting end of the and/or the heat pipes is attached to a heat sink and/or multi-layer heat sink with and/or without an adapter system, wherein the adapters for thermal coupling of the and/or the heat pipes are made of copper and/or whose alloys are manufactured and wherein the heat-emitting multi-layer cooling system has excellent heat absorption by means of a heat distribution plate and excellent heat dissipation by convection and the multi-layer cooling system consists of a metal plate-shaped base plate which has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum and has a layer of aluminum or aluminum alloy with and/or without cooling fins and/or cooling lamellas on at least one side and the multi-layer cooling system is attached to one and/or more housing walls on the outside and/or is integrated into the housing system.

In herkömmlichen Gehäusesystemen sind zum Abführen der in den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen entstehenden Wärme u. a. interne Kühler und Lüfter eingebaut. Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass zum einen die Lüfter viel Platz benötigen und zum anderen störende Geräusche entwickeln. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass die Gehäuse zum Abführen der Wärme Zuluft von außen benötigen, was wiederum weitere Lüfter erfordert und den Geräuschpegel verstärkt. Außerdem werden Luftfilter benötigt, damit kein Schmutz in die Gehäuse gelangt.Conventional housing systems have built-in coolers and fans to dissipate the heat generated in the electrical and/or electronic components. The disadvantage of these solutions is that the fans take up a lot of space and they also produce annoying noises. Another disadvantage of this solution is that the housings need air from outside to dissipate the heat, which in turn requires additional fans and increases the noise level. Air filters are also required to prevent dirt from getting into the housings.

In DE 199 44 550 A1 ist ein Gehäuse mit elektrischen und/oder elektronischen Einheiten beschrieben. Hier wird eine Heat-Pipe zur Kühlung eingesetzt, wobei als Kühler ein Aluminiumkühlkörper eingesetzt wird. Nachteilig bei dieser Lösung ist, und dies haben auch umfangreiche Versuche ergeben, dass die von der Heat-Pipe abgeführte Wärme nicht auf dem Kühlkörper gleichmäßig verteilt wird und so nicht für den Einsatz von elektronischen und/oder elektrischen Bauteile, die eine große Wärmemenge abgeben geeignet ist.DE 199 44 550 A1 describes a housing with electrical and/or electronic units. A heat pipe is used for cooling, with an aluminum heat sink being used as a cooler. The disadvantage of this solution, and this has also been shown by extensive tests, is that the heat dissipated by the heat pipe is not evenly distributed across the heat sink and is therefore not suitable for the use of electronic and/or electrical components that give off a large amount of heat.

Ein Computer in Form eines Personalcomputers ist in DE 94 03 364 U1 als bekannt ausgewiesen. Hierbei sind in einem Gehäuse Baugruppen angeordnet, und es ist eine Wärmeabführeinrichtung vorgesehen, die aus einem sogenannten Computerblech besteht, das mit der zentralen Steuerungseinheit CPU in Verbindung steht. Das Computerblech wird durch das Computergehäuse nach außen geführt, um auf der Außenseite des Computergehäuses die Wärme an die Umgebung abzugeben, wofür Durchführungsstellen durch das Computergehäuse erforderlich sind, was zu Schwierigkeiten führt, wenn für das Gehäuse eine hohe Schutzart in Bezug auf Berührungs-, Fremdkörper- und Wasserschutz gefordert wird. Auch ergeben sich auf der Außenseite des Gehäuses ungünstige Strukturen in Bezug auf die Reinhaltung.A computer in the form of a personal computer is disclosed as known in DE 94 03 364 U1. In this case, components are arranged in a housing and a heat dissipation device is provided, which consists of a so-called computer plate that is connected to the central control unit CPU. The computer plate is led out through the computer housing in order to release the heat to the environment on the outside of the computer housing, for which feed-through points through the computer housing are required, which leads to difficulties if a high degree of protection is required for the housing in terms of protection against contact, foreign bodies and water. There are also unfavorable structures on the outside of the housing in terms of keeping it clean.

In der DE 44 08 805 A1 ist eine Kühleinrichtung für Computer angegeben, die Ventilatoren und Temperaturüberwachungseinrichtungen aufweist. Über die Ausbildung eines Gehäuses für die elektrischen und elektronischen Baugruppen sind keine näheren Angaben gemacht.DE 44 08 805 A1 describes a cooling device for computers that has fans and temperature monitoring devices. No further details are given about the design of a housing for the electrical and electronic components.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftleitkammer mit integrierter Kühlung mittels Wärmerohr für Gehäuse und Schaltschränke für Computer, Steuerungen, Mess- und Bedien- und Anzeigesysteme der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, Gehäuse für Steuerungen und/oder Messsysteme und/oder medizinische Systeme herzustellen, bei denen die in den elektrischenThe object of the invention is to create an air conduction chamber with integrated cooling by means of a heat pipe for housings and control cabinets for computers, controls, measuring and operating and display systems of the type mentioned at the beginning, which makes it possible to produce housings for controls and/or measuring systems and/or medical systems in which the air contained in the electrical

und/oder elektronischen Bauteilen entstehende Wärme mittels Umluft und Wärmerohre auf den Kühlkörper und/oder das Mehrschichtenkühlsystem übertragen wird und über Konvektion an die Umgebung abgegeben wird, wobei das System alleine und/oder als Zusatzkühlsystem eingesetzt werden kann.and/or electronic components is transferred to the heat sink and/or the multi-layer cooling system by means of circulating air and heat pipes and is released into the environment via convection, whereby the system can be used alone and/or as an additional cooling system.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist also vorgesehen, in Gehäuse und/oder Schaltschränke, die als Profilrahmenkonstruktion und/oder Biegeteilkonstruktion und/oder Gusskonstruktion und/oder Schraubkonstruktion in Metall oder Kunststoff und/oder einer möglichen Kombination dieser Möglichkeiten ausgeführt sind, in denen elektrischer und elektronischer Baugruppen integriert sind, eine und/oder mehrere Luftleitkammern zu integrierten, wobei die Luftleitkammer mittels einer vor einer Außenwand vorgesetzte Trennwand hergestellt ist und/oder als Kanalsystem ausgeführt ist und einen und/oder mehrere außenliegenden Kühlkörper und/oder Mehrschichtenkühlsysteme aufweist, wobei das Mehrschichtenkühlsystem aus einer metallplattenförmigen Grundplatte besteht, die einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als Aluminium aufweist und zumindest auf einer Seite eine Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung mit und/oder ohne Kühlrippen und/oder Kühllamellen aufweist und zur Wärmeaufnahme einen Kühlkörper aus dünnen Metallplättchen mit integrierten Bohrungen aufweist, wobei das und/oder die wärmeaufnehmenden Ende des und/oder der Wärmerohre in den Bohrungen integriert und befestigt sind und das wärmeabgebende Ende des und/oder der Wärmerohre mechanisch und/oder metallisch mit und/oder ohne Adaptersysteme auf der metallplattenförmigen Grundplatte des Mehrschichtenkühlsystems und/oder des Kühlkörpers befestigt ist und wobei das und/oder die Adapter zur Wärmekopplung des und/oder der Wärmerohre an den Mehrschichtenkühlsystemen aus einem Werkstoff, der einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als Aluminium aufweist hergestellt sind und wobei über und/oder unter und/oder neben dem Kühlkörper aus dünnen Metallplättchen eine Trenn- und Aufnahmewand mit integrierten Axial- und/oder Radiallüftern angeordnet ist, so dass die Lüfter im Gehäuse eine Luftumwälzung erzeugen, wobei die durch die von den elektrischen und elektronischen Baugruppen abgegebene Wärme erwärmte Luft mittels der Lüfter über den Kühlkörper aus dünnen Metallplättchen geleitet wird und dort die Wärme abgibt, wobei die abgegebene Wärme mittels des und/oder der integrierten Wärmerohre an den Kühlkörper und/oder das Mehrschichtenkühlsystem geleitet wird und wobei das wärmeabgebende Mehrschichtenkühlsystem und/oder der Kühlkörper eine ausgezeichnete Wärmeaufnahme mittels Wärmeverteilerplatte sowie eine ausgezeichnete Wärmeabgabe durch Konvektion aufweist.This object is solved with the features of claim 1. In this case, it is therefore intended to integrate one and/or more air conduction chambers into housings and/or control cabinets which are designed as a profile frame construction and/or bent part construction and/or cast construction and/or screw construction in metal or plastic and/or a possible combination of these possibilities, in which electrical and electronic components are integrated, wherein the air conduction chamber is produced by means of a partition wall placed in front of an outer wall and/or is designed as a channel system and has one and/or more external heat sinks and/or multi-layer cooling systems, wherein the multi-layer cooling system consists of a metal plate-shaped base plate which has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum and has a layer of aluminum or aluminum alloy with and/or without cooling fins and/or cooling fins on at least one side and has a heat sink made of thin metal plates with integrated holes for heat absorption, wherein the heat-absorbing end of the heat pipes is integrated and fastened in the holes and the heat-emitting end of the heat pipes is mechanically and/or metallically with and/or without adapter systems on the metal plate-shaped base plate of the multi-layer cooling system and/or the heat sink and wherein the and/or the adapters for thermal coupling of the and/or the heat pipes on the multi-layer cooling systems are made of a material that has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum and wherein a partition and receiving wall with integrated axial and/or radial fans is arranged above and/or below and/or next to the heat sink made of thin metal plates, so that the fans generate air circulation in the housing, wherein the air heated by the heat emitted by the electrical and electronic components is guided by the fans over the heat sink made of thin metal plates and releases the heat there, wherein the released heat is guided by the and/or the integrated heat pipes to the heat sink and/or the multi-layer cooling system and wherein the heat-emitting multi-layer cooling system and/or the heat sink has excellent heat absorption by means of a heat distribution plate and excellent heat release by convection.

Ein möglicher Aufbau weist eine Trennwand vor einer Außenwand im Gehäuse und/oder Schaltschrank auf, wobei die Trennwand Lufteinlassöffnungen und Luftaustrittsöffnungen integriert hat. Im Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand ist der Kühlkörper aus dünnen Plättchen, vorzugsweise aus Kupfer mit Bohrungen eingebaut. In die Bohrungen ist das wärmeaufnehmende Ende von mindestens einem Wärmerohr eingepresst. Das wärmeabgebende Ende des Wärmerohres ist auf dem Mehrschichtenkühlsystem mittels eines Adaptersystems befestigt, das mindestens aus einer metallplattenförmigen Grundplatte besteht, die einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als Aluminium aufweist und zumindest auf einer Seite eine Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung aufweist, wobei die Platte und die Schicht mechanisch über Schrauben und/oder Nieten miteinander verbunden sind und zur besseren Wärmeübertragung eine Wärmeleitpaste verwendet wird und das Mehrschichtenkühlsystem auf der Außenwand befestigt ist. Über dem Kühlkörper aus Metallplättchen ist ein Trennblech mit integrierten Radiallüftern angeordnet. Die Funktion ist nun wie folgt: die Lüfter saugen die erwärmte Luft aus dem Gehäuse an und leiten sie über den Kühlkörper aus den dünnen Plättchen mit dem integrierten wärmeaufnehmenden Ende des Wärmerohres und gibt die Wärme an das wärmeaufnehmende Ende des Wärmerohres ab, wobei das wärmeabgebende Ende des Wärmerohres die aufgenommene Wärme an das Mehrschichtenkühlsystem leitet und das wärmeabgebende Ende des Wärmerohres mit dem wärmeabgebenden Mehrschichtenkühlsystem über ein Adaptersystem wärmegekoppelt ist und das Mehrschichtenkühlsystem über Konvektion die Wärme an die Umgebung abgibt.One possible structure has a partition wall in front of an outer wall in the housing and/or control cabinet, the partition wall having integrated air inlet openings and air outlet openings. In the space between the outer wall and the partition wall, the heat sink made of thin plates, preferably made of copper with holes, is installed. The heat-absorbing end of at least one heat pipe is pressed into the holes. The heat-emitting end of the heat pipe is attached to the multi-layer cooling system by means of an adapter system that consists of at least one metal plate-shaped base plate that has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum and has a layer of aluminum or aluminum alloy on at least one side, the plate and the layer being mechanically connected to one another via screws and/or rivets and a thermal paste being used for better heat transfer and the multi-layer cooling system being attached to the outer wall. A partition plate with integrated radial fans is arranged above the heat sink made of metal plates. The function is now as follows: the fans suck in the heated air from the housing and direct it over the heat sink made of thin plates with the integrated heat-absorbing end of the heat pipe and transfers the heat to the heat-absorbing end of the heat pipe, whereby the heat-emitting end of the heat pipe transfers the absorbed heat to the multi-layer cooling system and the heat-emitting end of the heat pipe is thermally coupled to the heat-emitting multi-layer cooling system via an adapter system and the multi-layer cooling system transfers the heat to the environment via convection.

Günstig für die Wärmeübertragung wirkt sich aus, wenn das wärmeabgebende Ende des Wärmerohres metallisch mit der metallplattenförmigen Platte des Mehrschichtenkühlsystems verbunden ist, was durch eines der Verfahren Hartlöten, Weichlöten, diffundiertes Bonding, Schweißen, Vergießen, Eingießen oder Walzplattieren erreicht wird.It is beneficial for heat transfer if the heat-emitting end of the heat pipe is metallically connected to the metal plate of the multi-layer cooling system, which is achieved by one of the following processes: brazing, soft soldering, diffused bonding, welding, casting, pouring or roll cladding.

Da ein großes Problem die Wärmeverteilung innerhalb des Kühlkörpers und/oder Mehrschichtenkühlsystem ist, was auch umfangreiche Versuche gezeigt haben, wirkt sich der Einsatz von mehreren Wärmerohren günstig aus, da die wärmeabgebenden Enden der Wärmerohre in diesemSince a major problem is the heat distribution within the heat sink and/or multi-layer cooling system, which has also been shown by extensive tests, the use of several heat pipes has a positive effect, since the heat-emitting ends of the heat pipes in this

Falle fächerartig und/oder nach einem anderen Aufteilungsprinzip so auf dem Kühlkörper und/oder metallplattenförmigen Grundplatte angeordnet sind, dass zum einen eine gute und gleichmässige Wärmeverteilung innerhalb der Grundplatte und/oder des Kühlers über die gesamte Fläche erreicht wird und somit zum anderen eine größtmöglichste Wärmeübertragung an die Umgebung erzielt wird, so dass das System auch zum Abführen von größeren Wärmemengen geeignet ist.Case are arranged fan-like and/or according to another distribution principle on the heat sink and/or metal plate-shaped base plate in such a way that, on the one hand, a good and even heat distribution within the base plate and/or the cooler over the entire surface is achieved and, on the other hand, the greatest possible heat transfer to the environment is achieved, so that the system is also suitable for dissipating larger amounts of heat.

Montagefreundlich ist die Verwendung von geteilten Adaptersystemen für das wärmeabgebende Ende der Wärmerohre. Dabei ist das Adaptersystem aus einem Werkstoff mit einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als Aluminium hergestellt. Das Adaptersystem ist mit der metallplattenförmigen Grundplatte und/oder Kühlkörper mechanisch verbunden, mittels Schrauben, Nieten, Stehbolzen o. ä.The use of split adapter systems for the heat-emitting end of the heat pipes is easy to install. The adapter system is made of a material with a higher thermal conductivity coefficient than aluminum. The adapter system is mechanically connected to the metal plate-shaped base plate and/or heat sink using screws, rivets, studs, etc.

Eine Verbesserung der Wärmeübertragung vom wärmeabgebenden Ende der Wärmerohre auf die metallplattenförmige Grundplatte wird durch Anlöten und/oder Kleben der wärmeabgebenden Ende der Wärmerohre auf der metallplattenförmigen Grundplatte erreicht.An improvement in the heat transfer from the heat-emitting end of the heat pipes to the metal plate-shaped base plate is achieved by soldering and/or gluing the heat-emitting end of the heat pipes to the metal plate-shaped base plate.

Je nach Einbausituation können Radial- und/oder Axiallüfter für die Luftumwälzung eingesetzt werden.Depending on the installation situation, radial and/or axial fans can be used for air circulation.

Eine Wärmeübertragung vom Mehrschichtenkühlsystem und/oder Kühlkörper in das Gehäuse wird durch Isolieren der Wand, die in das Gehäuse und/oder Schaltschrank reicht, vermieden.Heat transfer from the multi-layer cooling system and/or heat sink into the enclosure is avoided by insulating the wall that extends into the enclosure and/or control cabinet.

Eine Korrosion der Kühlkörper, insbesondere eine elektrolytische Korrosionsreaktion zwischen dem metallplattenförmigen Grundkörper und der Aluminiumschicht wird durch eine Beschichtung mittels eines Isolierharzes und/oder Isolierlackes verhindert.Corrosion of the heat sink, in particular an electrolytic corrosion reaction between the metal plate-shaped base body and the aluminum layer, is prevented by a coating using an insulating resin and/or insulating varnish.

Für die Montage ist günstig, wenn das gesamte System in einem Kanal integriert ist, so dass das System jederzeit auch nachträglich installiert werden kann.For installation purposes, it is advantageous if the entire system is integrated into one channel so that the system can be installed later at any time.

Ein Lüfter auf der Außenseite des Mehrschichtenkühlsystems erhöht die Wärmeabgabe an die Umgebung.A fan on the outside of the multi-layer cooling system increases heat dissipation to the environment.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using an embodiment with reference to the drawings.

Fig. 1: Luftleitkammer mit integrierter Kühlung mittels Wärmerohr und Trennwand im GehäuseFig. 1: Air guide chamber with integrated cooling by means of heat pipe and partition wall in the housing

Fig. 2: Anordnung der wärmeabgebenden Ende der Wärmerohre auf der metallplattenförmigen GrundplatteFig. 2: Arrangement of the heat-emitting end of the heat pipes on the metal plate-shaped base plate

Fig. 3: Luftleitkammer im Kanalsystem integriertFig. 3: Air guide chamber integrated in the duct system

Fig. 4: Mehrschichtenkühlsystem mit Isolierung und LüfterFig. 4: Multi-layer cooling system with insulation and fan

In Figur 1 ist ein Schnitt der Luftleitkammer mit integrierter Kühlung mittels Wärmerohr und Trennwand im Gehäuse dargestellt. Im Gehäuse 1 ist auf einer Außenwand 2 eine Trennwand 3 befestigt, wobei die Trennwand 3 Lufteinlassöffnungen 4 und Luftaustrittsöffnungen 5 integriert sind. Zwischen der Trennwand 3 und der Außenwand 2 ist ein Kühlkörper aus dünnen Metallplättchen 6 mit Bohrungen 7 eingebaut. In die Bohrungen 7 werden die wärmeaufnehmenden Enden 8 der Wärmerohre 9 eingepresst. Über dem Kühlkörper 6 ist ein Trennblech 10 mit Öffnungen 11 für die Luftausblasöffnung 12 der Radiallüfter 13 angeordnet, wobei die Radiallüfter 13 am Trennblech 10 befestigt sind und lagemässig so angeordnet sind, dass die Lufteintrittsöffnung 14 des Radiallüfters 13 direkt hinter der Lufteinlassöffnung 4 in der Trennwand 3 ist. Die wärmeabgebenden Ende 15 der Wärmerohre 9 sind auf der metallplattenförmigen Grundplatte 16 des Mehrschichtenkühlsystems 17 angelötet, wobei das Mehrschichtenkühlsystem 17 auf der Außenseite der Außenwand 2 des Gehäuses 1 angeordnet ist. Das Mehrschichtenkühlsystem 17 besteht aus einer metallplattenförmigen Grundplatte 16, die einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als Aluminium aufweist und zumindest auf einer Seite eine Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung mit Kühlrippen 18 aufweist, wobei die Platte 16 und die Schicht 18 mechanisch über Schrauben 19 miteinander verbunden sind und zur besseren Wärmeübertragung von Grundplatte auf Schicht eine Wärmeleitpaste 20 integriert ist. Die Wärmerohre 9 sind entsprechend der Einbaulage im Gehäuse gestaltet.Figure 1 shows a section of the air conduction chamber with integrated cooling by means of a heat pipe and a partition wall in the housing. In the housing 1, a partition wall 3 is fastened to an outer wall 2, with the partition wall 3 having air inlet openings 4 and air outlet openings 5 integrated therein. A heat sink made of thin metal plates 6 with holes 7 is installed between the partition wall 3 and the outer wall 2. The heat-absorbing ends 8 of the heat pipes 9 are pressed into the holes 7. A partition plate 10 with openings 11 for the air outlet opening 12 of the radial fans 13 is arranged above the heat sink 6, with the radial fans 13 being fastened to the partition plate 10 and positioned such that the air inlet opening 14 of the radial fan 13 is directly behind the air inlet opening 4 in the partition wall 3. The heat-emitting ends 15 of the heat pipes 9 are soldered onto the metal plate-shaped base plate 16 of the multi-layer cooling system 17, with the multi-layer cooling system 17 being arranged on the outside of the outer wall 2 of the housing 1. The multi-layer cooling system 17 consists of a metal plate-shaped base plate 16 which has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum and has a layer of aluminum or aluminum alloy with cooling fins 18 on at least one side, with the plate 16 and the layer 18 being mechanically connected to one another via screws 19 and a thermal paste 20 being integrated for better heat transfer from the base plate to the layer. The heat pipes 9 are designed according to the installation position in the housing.

In Figur 2 ist Anordnung der wärmeabgebenden Ende der Wärmerohre auf der metallplattenförmigen Grundplatte in Draufsicht dargestellt. Da die Schicht aus Aluminium nur eine begrenzte Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist es erforderlich, die im Gehäuse entstehende Wärme möglichst an vielen Stellen auf die Aluminiumschicht zu leiten und gleichmässig zu verteilen. Deshalb sind die wärmeabgebenden Enden 15 der Wärmerohre 9 so auf der metallplattenförmigen Grundplatte 16 angeordnet, dass jedes Ende fast die gleiche Fläche 21 der Grundplatte 16 erwärmt.Figure 2 shows the arrangement of the heat-emitting ends of the heat pipes on the metal plate-shaped base plate in plan view. Since the aluminum layer has only limited thermal conductivity, it is necessary to conduct the heat generated in the housing to the aluminum layer at as many points as possible and to distribute it evenly. The heat-emitting ends 15 of the heat pipes 9 are therefore arranged on the metal plate-shaped base plate 16 in such a way that each end heats almost the same area 21 of the base plate 16.

In Figur 3 ist eine Luftleitkammer im Kanalsystem integriert, das auch einen nachträglichen Einbau des Systems ermöglicht. Dabei weist ein rechteckiger Kanal 22 Lufteinlassöffnungen 4 und Luftaustrittsöffnungen 5 auf. Im Kanal 22 ist ein Kühlkörper aus dünnen Metallplättchen 6 mit Bohrungen 7 eingebaut. In die Bohrungen 7 werden die wärmeaufnehmenden Enden 8 der Wärmerohre 9 eingepresst. Über dem Kühlkörper 6 ist ein Trennblech 10 mit Öffnungen 11 für die Luftausblasöffnung 12 der Axiallüfter 23 angeordnet, wobei die Radiallüfter 23 am Trennblech 10 befestigt sind. Die wärmeabgebenden Ende 15 der Wärmerohre 9 sind auf der metallplattenförmigen Grundplatte 16 des Mehrschichtenkühlsystems 17 angelötet, wobei das Mehrschichtenkühlsystem 17 auf der Außenseite des Kanals 22 angeordnet ist. Das Mehrschichtenkühlsystem 17 besteht aus einer metallplattenförmigen Grundplatte 16, die einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als Aluminium aufweist und zumindest auf einer Seite eine Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung mit Kühlrippen 18 aufweist, wobei die Platte 16 und die Schicht 18 mechanisch über Schrauben 19 miteinander verbunden sind und zur besseren Wärmeübertragung von Grundplatte auf Schicht eine Wärmeleitpaste 20 integriert ist. Damit von der wärmeverteilenden metallplattenförmigen Grundplatte 16 keine Wärme auf den Kanal 22 geleitet wird, wird zwischen metallplattenförmige Grundplatte 16 und Kanal 22 eine isolierende Schicht 23 integriert.In Figure 3, an air guide chamber is integrated into the duct system, which also allows the system to be installed later. A rectangular duct 22 has air inlet openings 4 and air outlet openings 5. A heat sink made of thin metal plates 6 with holes 7 is installed in the duct 22. The heat-absorbing ends 8 of the heat pipes 9 are pressed into the holes 7. A separating plate 10 with openings 11 for the air outlet opening 12 of the axial fans 23 is arranged above the heat sink 6, with the radial fans 23 being attached to the separating plate 10. The heat-emitting ends 15 of the heat pipes 9 are soldered onto the metal plate-shaped base plate 16 of the multi-layer cooling system 17, with the multi-layer cooling system 17 being arranged on the outside of the duct 22. The multi-layer cooling system 17 consists of a metal plate-shaped base plate 16, which has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum and has a layer of aluminum or aluminum alloy with cooling fins 18 on at least one side, the plate 16 and the layer 18 being mechanically connected to one another via screws 19 and a thermally conductive paste 20 being integrated for better heat transfer from base plate to layer. To ensure that no heat is conducted from the heat-distributing metal plate-shaped base plate 16 to the channel 22, an insulating layer 23 is integrated between the metal plate-shaped base plate 16 and the channel 22.

Figur 4 zeigt ein Mehrschichtenkühlsystem mit Isolierung und Lüfter zur erhöhten Wärmeabgabe an die Umgebung. Auf der metallplattenförmigen Grundplatte 16 des Mehrschichtenkühlsystems ist dabei eine isolierende Schicht 23 angebracht, die aufgeschäumt und/oder aufgeklebt und/oder mechanisch mit der Grundplatte 16 verbunden ist. Auf der Oberseite des Mehrschichtenkühlsystems ist ein Staublech 24 sowie ein Trennblech 25 mit Öffnungen 26 für ein Radialgebläse 27 angeordnet, wobei das Radialgebläse eine Luftstrom erzeugt, der über die Schicht aus Aluminium mit Kühlrippen 28 strömt und so zur höheren Wärmeaufnahme der Umluft führt.Figure 4 shows a multi-layer cooling system with insulation and a fan for increased heat dissipation to the environment. An insulating layer 23 is attached to the metal plate-shaped base plate 16 of the multi-layer cooling system, which is foamed and/or glued and/or mechanically connected to the base plate 16. A baffle plate 24 and a separating plate 25 with openings 26 for a radial fan 27 are arranged on the top of the multi-layer cooling system, whereby the radial fan generates an air flow that flows over the aluminum layer with cooling fins 28 and thus leads to higher heat absorption of the circulating air.

Claims

1. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems for dissipating the heat generated by the electronic and/or electrical components and/or assemblies integrated in the housings, wherein the heat is released from the interior of the housing to the environment, characterized in that the air conduction chamber is installed in the housings and/or control cabinets, wherein the air conduction chamber is produced by means of a partition wall placed in front of an outer wall and/or is designed as a channel system and has one and/or more external heat sinks and/or multi-layer cooling systems, wherein the multi-layer cooling system consists of a metal plate-shaped base plate which has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum and has a layer of aluminum or aluminum alloy with and/or without cooling fins and/or cooling lamellae on at least one side and has a heat sink made of thin metal plates and/or a plate with integrated cooling lamellae and/or cooling ribs with integrated holes for heat absorption, wherein the and/or the heat-absorbing end of the and/or the heat pipes are integrated and fastened in the holes and the heat-emitting end of the and/or the heat pipes is fastened mechanically and/or metallically with and/or without adapter systems to the metal plate-shaped base plate of the multi-layer cooling system and/or the heat sink, and wherein the and/or the adapters for thermally coupling the and/or the heat pipes to the multi-layer cooling systems are made of a material that has a higher thermal conductivity coefficient than aluminum, and wherein a partition and receiving wall with integrated axial and/or radial fans and/or blowers is arranged above and/or below and/or next to the heat sink made of thin metal plates and/or a plate with integrated cooling fins and/or cooling ribs.

2. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the partition wall and/or the duct system have air inlet openings and air outlet openings.

3. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer cooling system and the air conduction chamber are one system and can be subsequently installed in housings and/or control cabinets.

4. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that an insulating layer is integrated between the multi-layer cooling system and the air conduction system.

5. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the metal plate-shaped base plate and the layer of aluminum are mechanically and/or metallically connected to one another.

6. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the mechanical connection between the metal plate-shaped base plate and the plate made of aluminum and/or its alloys with and/or without cooling fins and/or cooling lamellas is made by means of screws and/or rivets and/or stud bolts with nuts and/or clamps or the like.

7. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that when using the mechanical connection between the metal plate-shaped base plate and the plate made of aluminum and/or its alloys with and/or without cooling fins and/or cooling lamellas between the plates, a thermally conductive film and/or thermally conductive paste is used.

8. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the surface of the metal plate-shaped base plate and the surface of the plate made of aluminum and/or its alloys with and/or without cooling fins and/or cooling blades lying on top of one another are smooth.

9. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the superimposed surfaces are smooth and free of grooves.

10. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that a heat pipe is used as the heat conduction pipe.

11. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the metallic connection between the metal plate-shaped base plate and the plate made of aluminum and/or its alloys with and/or without cooling fins and/or cooling lamellas is produced by means of one of the processes brazing, soft soldering, diffused bonding, welding, casting, pouring or roll cladding.

12. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the mechanical connection between the metal plate-shaped base plate and the adapter system for receiving the heat-emitting end of the and/or the heat pipes is made by means of screws and/or rivets and/or studs with nuts and/or clamps or the like.

13. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that when using the mechanical connection between the metal plate-shaped base plate of the adapter system for receiving the heat-emitting end of the and/or the heat pipes, a thermally conductive film and/or thermally conductive paste is used.

14. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the surface of the metal plate-shaped base plate and the surface of the adapter system for receiving the heat-emitting end of the and/or the heat pipes which lie on top of one another are smooth and free of grooves.

15. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the metallic connection between the metal plate-shaped base plate and the adapter system for receiving the heat-emitting end of the and/or the heat pipes is produced by means of one of the methods brazing, soft soldering, diffused bonding, welding, casting, pouring or roll cladding.

16. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the heat-emitting end of the and/or the heat conduction pipes are attached directly and without an adapter system to the metal plate-shaped base plate by means of soldering and/or gluing.

17. an outwardly facing cross-section of the metal plate-shaped base plate and the plate made of aluminum and/or its alloys with and/or air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that or without cooling fins and/or cooling lamellas is coated by means of an insulating resin and/or insulating varnish and/or heat-radiating varnish.

18. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the metal plate-shaped base plate consists of copper and/or its alloys.

19. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the cooling fins are pressed into the aluminum plate.

20. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the metal plate-shaped base plate with the adapter system for receiving the heat-emitting end of the heat pipe is manufactured as a one-piece casting.

21. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the metal plate-shaped base plate is larger and/or the same size and/or smaller than the plate made of aluminum and/or its alloys with and/or without cooling fins and/or cooling lamellas.

22. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the metal plate-shaped plate simultaneously serves as a housing wall and/or housing shell.

23. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that a fan unit with axial fan and/or radial fan and/or radial blower for supplying the slats and/or cooling fins with air is mounted on the outside of the multi-layer cooling system.

24. Air guiding chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the air guiding chamber can be attached to each outer side and/or several outer sides of the housing and/or control cabinet.

25. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the heat sinks are made of thin metal plates and/or a plate with integrated cooling fins and/or cooling ribs with integrated holes made of copper and/or their alloys.

26. Air conduction chamber with integrated cooling for housings for computers, controls, measuring and operating and display systems according to claim 1, characterized in that the heat sink is made of thin metal plates made of copper fins.