通風機裝置和配屬的開關櫃的製作方法

2023-05-17 00:20:49

本發明涉及一種具有權利要求1前序部分特徵的通風機裝置。因此，本發明涉及一種通風機裝置，其具有多個風扇，所述風扇相互並聯布置並且被設計用於產生沿著共同的主流動方向的空氣流，其中，

·給每個風扇配置至少一個流動通道；

·各流動通道設有活門，所述活門能夠在打開位置與關閉位置之間樞轉；以及

·各活門如此設計並且布置在流動通道中，使得該活門通過空氣流保持或者支持在打開位置中並且通過逆向於該空氣流指向的反向流進入到關閉位置中。

本發明還涉及一種具有這種通風機裝置的開關櫃以及一種通風機活門裝置。

背景技術：

為了排出通常布置在開關櫃中的電子組件的損失功率，使用通風機。所述通風機也被稱為風扇。為此，常常是多個通風機相互並聯地或者冗餘地運行。如果將多個通風機布置在一個平面中，在這些通風機之一失效時會導致流動技術方面的短路。

為了闡明該現象，請參考圖1：在該附圖中，將三個類似的通風機安裝在開關櫃的上蓋板中。在所有三個通風機均運行的常規狀況中，通風機在它們的抽吸側從下面抽吸空氣並且在它們的鼓風側將空氣從開關櫃中向上鼓出。由此，在開關櫃的橫截面範圍內形成很大程度上均勻的、從下往上的空氣流(主流動方向)。

如果現在例如中間的通風機失效，則由於安裝在開關櫃中的(但附圖中未示出的)組件數量而使得流動阻力δp1顯著大於失效通風機的流動阻力δp2。因此，左邊和和右邊的通風機現在不再從下面抽吸空氣。出現了流動技術方面的短路。左邊和和右邊的通風機只能產生抽吸側與噴吹側之間的循環空氣，如通過圖1中的流動箭頭所示的那樣。因此，所述組件不再通過空氣流冷卻。結果這將導致所述組件上的電子結構元件的強烈變熱。這會導致這些電子結構元件失效，至少會導致其壽命降低。

為了防止這一點，過去的做法是採用配置給單個通風機的活門或薄片，它們能夠防止流動技術方面的短路。該解決方案的原理在於，在單個的通風機失效時，封閉該通風機的空氣通道或流動通道。由此，防止尚在運行的通風機的抽吸空氣被吸引穿過所述空氣通道。由此防止了流動技術方面的短路。確保了所述組件的冷卻。

這種通過重力或通過負壓關閉的活門的缺點在於，在所有的通風機失效時(例如由於電力故障)，不再能夠實現用於維持緊急冷卻的自然對流。

在根據dd253722a1的通風機裝置中(本權利要求1的前序部分涉及該通風機裝置)，活門分別如此設計並且布置在流動通道中，使得它們通過由風扇產生的空氣流保持在打開位置中並且通過逆向於所述空氣流指向的反向流進入到關閉位置中。如果所有的通風機同時全都失效，則活門保持在它們的打開位置中，在該打開位置中，所述活門(以α＞90的角度，參見圖3)倚靠在配屬的止擋上。由此可以通過流動通道進行自然的對流。但是，如果這些風扇一個接一個地失效或者如果這些活門在電力失效期間通過震動或者諸如此類而落入到關閉位置中，則上述機構將不能起作用。它們將保持關閉並且防止或者妨礙期望的自然對流。

技術實現要素：

本發明的任務是，提供一種所述類型的通風機裝置，其中，一方面在單個風扇或通風機失效時可靠地防止流動技術方面的短路，另一方面，在所有的通風機失效時確保自然對流。由此，在所有可以預見的運行狀態中都能實現開關櫃的可靠散熱。

根據本發明，上述任務通過具有權利要求1特徵的通風機裝置解決。

因此，本發明的關鍵在於，各活門被構建為，使得其在無流動狀態中通過其自重進入到打開位置中，如果之前該活門是關閉著的話。

這意味著，在所有的風扇失效時(例如在電力故障時)，所述活門以可靠的方式自動打開並且釋放配屬的流動通道以進行自然對流。即使一個或多個活門之前由於流動狀況或者由於其他情況是關閉的，在這種例外情況下它們也會自行地並且在沒有外部幹預的情況下由於作用的重力而打開。由現有技術公開的關閉功能在通過產生的/採用的壓力差或反向流(也就是在單個通風機失效的情況下)引起的流動技術方面的短路情形中不受影響。

特別有利的是，將上述通風機裝置使用在開關櫃中，所述開關櫃例如容納方法技術設備、工具機或製造機構的電力和電子部件或組件。在該情形中，特別感興趣的是用於核電站的控制技術機構的開關櫃，在其中，即使在所謂的全廠斷電(英文：stationblackout)的情況下也應通過自然穿堂風對流確保初步的緊急冷卻或散熱。本發明的通風機裝置優選布置在這種開關櫃的地板或蓋板中。當然，它也可以被用來對其他空間或空間區域進行通風和散熱。

為了反覆驗證，可以設置活門監控。通過適當的傳感裝置結合配屬的分析處理單元來檢測、分析處理並且必要時記錄活門的當前位置。所述傳感器優選應無接觸地工作，以便在活門運動時不引起附加的摩擦。在所述分析處理單元中，可以將檢測到的活門位置與配屬的風扇的以其他方式(例如通過電特徵參量)檢測到的運行狀態相聯繫並且必要時產生警示通知。

附圖說明

本發明所涉及的另外的細節和優點由從屬權利要求以及下面對優選實施例的詳細說明中得出。在此以簡化並且示意性的圖示出：

圖1：開關櫃中的通風機裝置，其中，流動箭頭表示由於一個通風機失效導致的流動技術方面的短路；

圖2：通風機裝置的局部圖，其具有配屬的用於防止流動技術方面的短路的活門機構，在此處於第一運行位置中，活門打開；

圖3：圖2中的通風機裝置，處於第二運行位置中，活門剛剛關閉；

圖4：圖2中的通風機裝置，處於第三運行位置中，活門關閉；

圖5：與圖2中類似的通風機裝置，處於第一運行狀態中，活門打開；

圖6：圖5中的通風機裝置，處於第二運行狀態中，活門關閉；和

圖7：具有通風機裝置的開關櫃。

在所有的附圖中，相同或者作用相同的部件設有相同的附圖標記。在圖3和4中，為了簡化圖示起見，省略了圖2中示出的風扇。對於圖5中示出的風扇也是這樣，該風扇在所屬的圖6中被省略。

具體實施方式

圖2示出通風機裝置2的剖視圖。該通風機裝置2包括多個並排地布置在一個水平的平面中的風扇4。這些風扇4例如可以相互間以均勻的間距布置在一行中。可以存在多個相互平行的行，從而在俯視圖中得到棋盤狀或格柵狀的圖案。不均勻的布置也是可以的。這些風扇4優選全都類似地構成並且分別通過電動機驅動。這些風扇4在此示意性地作為軸流式鼓風機示出；也可以使用其他的變型例如徑流式鼓風機。在常規運行中，風扇4的轉子葉片分別產生從下向上(＝主流動方向6)指向的空氣流。各單個的子流組成一總流，該總流例如用於對處於風扇4下方的空間區域進行排風和散熱。特別是，圖7中的通風機裝置2可以集成在容納電子組件的開關櫃8的蓋板中。

給每個風扇4專門配置一個或多個流動通道10，確切地說以如下方式，即，由風扇4產生的子流基本上或者至少大部分僅僅正好穿過該流動通道10或者這些流動通道10，而不穿過其他風扇4的流動通道10。在圖2中示出給每個風扇4配置恰好一個流動通道10的可能布置方式。在圖5中示出給每個風扇4配置多個流動通道10的另一變型方案。在此，必須在一個平面內並排布置多個這種分別具有一個風扇4和多個配屬的流動通道10的單元(出於空間原因僅僅示出一個這樣的單元)。

各個流動通道10根據設定的主流動方向6基本上豎直地定向，這些流動通道10通過適當的引導元件12或者引導面至少部分地相互隔開。這種引導元件12也被稱為引導板，儘管它們不一定非得由金屬製成，而是例如可以由合成材料製成。根據圖2的圖示，流動通道10優選布置在風扇4的上方。替換地，風扇4位於配屬的流動通道10的內部。尤其是，各流動通道10或者其一個區段可以通過環繞或包圍風扇4的轉子葉片4的殼體實現。符合目的要求的是，所有的流動通道10以類似的方式構成，並且對於所有單個的單元來說，配屬的風扇4的布置同樣優選也是相同的。在流動通道10上方，各個子流匯合成總流(通風流)。

為了防止在本文開頭結合圖1描述的在單個通風機失效時發生流動技術上短路的情況，每個流動通道10配備有也被稱為止回閥的活門14，所述流動通道10在需要時可以藉助於所述活門(單個地並且與其他流動通道10無關地)封閉。

在附圖所示的實施例中，各活門14按照擺動活門的類型來構成。所述活門包括鉸接在水平的樞轉軸或轉動軸16上的翼狀或片狀封閉元件18。轉動軸16在此在流動通道10之內位於流動通道的下端部。在關閉位置中，封閉元件18水平地定向並且基本上完全地封閉配屬的流動通道10的橫截面(圖4)。於是，阻止空氣穿過流動通道10。在打開位置中，封閉元件18以豎直的定向伸入到流動通道10中並且由於其橫截面窄而使得流動穿過所述流動通道10的空氣流遭受儘可能小的流動阻力(圖2)。由此，在該活門位置中，由配屬的風扇4產生的空氣流可以基本上不受妨礙地流動穿過所述流動通道10。

在此，各活門14的操作或者「控制」自動地並且以純被動方式通過利用一方面固有的、防故障的力(也就是重力)並且另一方面通過流動壓力引起的力進行。為此，設置在下面描述的活門機構。

在此，重要的是：在無流動狀態中，一與封閉元件18連接的或者集成到該封閉元件中的配重20使活門進入到打開位置中。為此，適當地選擇從轉動軸16兩側突出的活門段(槓桿臂)的質量和槓桿長度。所述配重20也可以通過適當的重量分布與轉動軸16的布置相聯繫地由封閉元件18自身構成。結果這意味著：只要活門之前是被關閉著的話，該活門14在無流動或幾乎無流動狀態中就會可靠地自動地通過其自重打開，並且接著保持在打開位置中。即使在由於短暫的外部幹擾迫使從靜止位置偏轉出去的情況下，活門14也總是自動返回到打開位置中。沿著主流動方向6從下向上指向的空氣流(如其在通風機裝置2的常規運行中通過配屬的風扇4產生的那樣)支持活門14保持打開。

僅僅在具有流動關係或壓力關係的狀況中出現各活門14的關閉，所述流動關係或壓力關係引起穿過流動通道10逆著常規的流動方向的反流。為了這個目的，限界各流動通道10的引導元件12在一彎折或者彎曲部位處相對於垂線彎角。通過流動通道10在其上部區域中的傾斜定向，剛剛採用的/產生的反流近似垂直地或者至少以一垂直分量撞到封閉元件18上並且引起朝著關閉位置方向的轉矩。上通道區段的傾斜位置越大，關閉力矩結果就越大，但是流動轉向得就越多。在適當設計配重關係的情況下，小的關閉力矩就足以克服由自重引起的打開力矩並且使活門14運動(沿著圖3中的箭頭方向轉動/樞轉)到其關閉位置中。只要活門14上方的空氣壓力p1高於活門下方的空氣壓力p2，活門14就可靠地保持在關閉位置中(圖4)。

由此，總體上得到下面的性能：

在通風機裝置2的常規運行中，所有的通風機4從下往上噴吹空氣。所有的活門14被打開並且通過空氣流保持開放。

現在，如果單個通風機4失效，則由於流動技術上的短路而出現的空氣流使得恰好該活門14關閉。通過仍運行的通風機的工作，被關閉的活門14下方出現比上方小的壓力。由此，該活門14可靠地保持關閉。

如果現在所有的通風機被關停或者失效，則上述壓力差也取消。各活門14的自重/配重通過重力致使活門14打開。對於所有的活門14都是這樣。現在，通過自然對流能實現所有流動通道10的穿流。通常情況下從下往上指向的對流流支持活門14保持開放。

如已經提及的那樣，可以在根據圖2的一個可能的實現方案中給風扇4配置恰好一個具有活門14的流動通道10。但是也可以像在圖5中那樣給風扇4配置多個分別具有活門14的流動通道10。於是，配置給確定風扇4的活門14在其功能上雖然在原理上相互無關，但是通常來說共同地處於打開位置(圖5)或關閉位置(圖6)中，因為對於它們來說流動關係全都是相同的。該變型方案具有的優點是，可以使用具有小慣性的較小且較輕的活門14。

圖7示出本發明的、處於開關櫃8的蓋板中的通風機裝置2。然而，在該圖示中省略了各活門機構(流動通道和活門)的細節。活門機構在此分別集成到風扇4的殼體中。但是也可以的是，活門機構整體形成一個結構單元，也就是一個通風機活門裝置22，其可裝配到風扇4或已有的通風機裝置上(參見圖5)。

附圖標記列表

2通風機裝置

4風扇

6主流動方向

8開關櫃

10流動通道

12引導元件

14活門

16轉動軸

18封閉元件

20配重

22通風機活門裝置