DE8705665U1

DE8705665U1 - Lüftereinschub

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Publication number: DE8705665U1
Application number: DE8705665U
Authority: DE
Original assignee: Knuerr Mechanik fuer die Electronik AG
Current assignee: Knuerr Mechanik fuer die Electronik AG
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1987-06-11
Also published as: US4767262A

Description

Die Erfindung betrifft einen Lüftereinschub gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere einen Vertikallüftereinschub.

Derartige Lüftereinschübe sind im Stand der Technik allgemein bekannt und werden vor allen Dingen zur Kühlluftzufuhr in kompakt ausgelegten elektronischen Geräten, wie z.B. Computer-Schranken oder dergleichen, verwendet. Durch die hohe Integration bei modernen elektronischen Bauteilen, den kompakten Aufbau der Schaltungen auf Einsteckplatinen kommt der optimalen Betriebstemperatur gerade im Hinblick auf die Lebensdauer der Bauelemente eine besondere Bedeutung zu. Dies wird durch die rapid ansteigende Packungsdichte der elektronischen Baugruppen immer wichtiger. Bei den bisher verwendeten Lüftereinschüben wurde mehr oder weniger die Kühlluftzufuhr über einen größeren Lüfter zugeführt, gegebenenfalls auch die Verwendung mehrerer kleinerer Lüfter vorgesehen. Die gewünschte Luftzirkulation und Luftzuführung an die entsprechenden kritischen Erwärmungsstellen in dem entsprechenden Gerät wurden jedoch üblicherweise durch die Strömungsführiuig der Kühlluft selbst bewirkt .

Hierdurch stellten sich verschiedene Nachteile ein. So mußte z.B. bei einem im Lüftereinschub vorgesehenen Lüfter dieser nahezu von vornherein mit hoher Drehzahl betrieben werden, wobei dies teilweise einen unnötigen Stromverbrauch und andererseits auch höhere Wartungsarbeiten an den leich" ter verschmutzenden Luftfiltern mit sich brachte. Bei der

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Auslegung des" Lüftereinächubes in Richtung der Strömlings^ führung könnten im Prinzip nur bestimmte elektronische Baugruppen relativ gut gekühlt werden, wahrend an anderer Stelle Wärmenester bestehen blieben, was zur Reduzierung der Lebensdauer dieser Baugruppen führen konnte. Auch stellt die zunehmende Verlagerung von EDV-Anlagen, z. B, PCs, direkt an den Arbeitsplatz erhöhte Anforderungen an die Laufruhe und Geräuscharmut der erforderlichen Lüftern Ein weiteres, kritisches Problem bei bekannten Lüftereinschüben sind Resonanzgeräusche des Gehäuses des Lüftereinschubes sowie der verwendeten Lüfter selbst.

Ausgehend von diesen Nachteilen bei bekannten Lüftereinschüben liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Lüftereinschub mit vielseitigen Einsatzmöglichkeiten so zu konzipieren, daß jeweils eine fallepezifische Luftverteilung bei relativ niedrigem Leistungsbedarf erreicht werden kann, wobei die im Betrieb vorhandenen Geräusche nahezu ausschließlich von der Luftströmung nach Austritt aus dem Lüftereinschub stammen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.

Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, den Lüftereinschub mit einer Mehrzahl in der Regel reihenmäßig angeordneter Lüftungsöffnungen auszustatten. Der jeweiligen Lüftungsöffnung ist dabei ein entsprechender Einbauplatz für einen nahezu geräuschlos laufenden Lüfter zugeordnet. Diese Mehrzahl von Einbauplätzen des Lüftereinschubs wird dann entsprechend den spezifischen Wünschen des Künden in einfacher Weise mit den Lüftern bestückt. Um eine optimale Kühlluftströmung an die entsprechenden kritischen Wärmenester zu erreichen, werden diese Lüfter im wesentlichen senkrecht unter den Wärmenestern vorgesehen, während die nicht benötigten Einbauplätze im wesentlichen luftundurchlässig abgedeckt oder abgeschlossen werden, wobei dies in einfacher Weise mit

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einem den Einbauplätz voiümenmäßicj ausfüllenden Elnlegeblöck, z.B. aus einerrt leicht kompfessiven Schaumstoffe material, geschehen Kann* Die Abdeckung der Lüf tungsöff-= nungen mit einklemmbaren oder fixierbaren Einlegeplatten ist ebenfalls möglich.

Die Konzeption der Erfindung eröffnet daher für den Benutzer die Möglichkeit, einerseits die Anzahl der in die .einzelnen Einbauplätze eingesetzten Lüfter selbst zu bestimmen und andererseits sogar aufgrund empirischer Erfahrungswerte für die beste Kühlung die einzelnen Lüfter in einfacher Weise umzusetzen. Da an jedem Einbauplatz bereits über einen vorgefertigten Kabelbaum die elektrischen Anschlüsse vorhanden sind, ist die Umsetzung bzw. Neubesetzung einzelner Einbauplätze dem Benutzer jederzeit möglich.

Um stromungstechnische Kurzschlüsse zwischen einem nicht besetzten Einbauplatz und benachbarten Lüftern auszuschließen, werden diese freien Einbauplät7:e weitgehend luftundurchlässig abgeschlossen. In einfacher Weise kann dies mittels eines quaderförmigen Einlegeblockes geschehen, der vorzugsweise aus einem leicht kompressiblen Schaumstoffmaterial besteht. Einrastbare oder fixierbare Abschlußplatten auf den Innenseiten der Lüftungsöffnungen sind ebenfalls möglich.

Unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten wurde das Gehäuse des Lüftereinschubs aus zwei weitgehend übereinstimmenden Halbschalen-Gehäusen realisiert, wobei die obere Halbschale insbesondere aus sicherheitstechnischen Erfordernissen mit einem integrierten Lüftungsgitter je Lüfter-Einbauplatz ausgestattet ist. In der unteren Halbschale bleibt der Bereich der Lüftungsöffnung im Hinblick auf eine verbesserte Ansaugwirkung für den Lüfter vollkommen frei. Die Halbschalen sind einstückig aus einem

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schallabsorbierenden bis nahezu schalltoten Kunststoff- jj

material geformt, wobei sich eine thermoschaumgegossene I

Ausführungsform, insbesondere aus talkumverstärktem Poly- |

proylen im Hinblick auf die schallabsorbierende Wirkung |

besonders günstig erweist. Dieses Material ist einerseits ausreichend formstabil und andererseits in seiner Innenstruktur in Art eines Knochens porig offen, so daß Laufgeräusche, Vibrations- und Resonanzgeräusche - soweit diese überhaupt vorhanden sind - absorbiert werden.

Die Halbschalen können beispielsweise mehrreihig 3x4 Reihen von Einbauplätzen für diese volumenmäßig angepaßten {_ Lüfter aufweisen. Die Seitenbereiche der Halbschalen sind f so gestaltet, daß eine Stegüberlappung vorhanden ist. ; Mittels dieser Überlappung besteht die Möglichkeit, auch ; vertikal höhere Lüftertypen in dem erfindungsgemäßen Lüftereinschub zu verwenden. Die Lüfter sind dabei üblicherweise Axiallüfter, deren Achsrichtung senkrecht zu der oberen bzw. unteren Abdeckfläche des Gehäuses angeordnet sind.

Da die Lüftungsöffnungen kreisförmig gehalten sind, erge- ! ben sich in der unteren Halbschale abgerundete Eckbereiche, die Lagerflächen für den entsprechenden eingesetzten Lüfter bilden. Der Lüfter selbst hat eine etwa quadratische Grundfläche und ist quaderförmig gehalten, so daß er relativ paßgenau in einen entsprechenden Einbauplatz im Gehäuse eingesetzt werden kann. Um auch in diesem Bereich eine Körperschallentkopplung zwischen dem einzelnen Lüfter und den Halbschalen zu erreichen, werden in den etwa quadratischen Stirnflächen, speziell in den Eckbereichen, pufferartige Lagerpunkte vorgesehen. Diese Puffer sind zweckmäßigerweise als in den Rahmen des Lüfters einfach einzu-Steekende Gumminoppen, z.B. aus einem Weichen Neopren öder I einer anderen Kautschukmischung hergestellt. Komplementär Jy zur Anordnung dieser Gummipuffer· auf den Stirnseiten der f

einzelnen Lüfter sind in den Innenflächen der HälbäChälen %

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innerhalb der entsprechenden Einbauplätze kalotten- bzw. teilkugelförmige Vertiefungen vorgesehen. Die mit kleinerem Radius ausgelegten Rundungsbereiche der Gummipuffer führen daher beim Einsetzen eines entsprechenden Lüfters in dem vorgesehenen Einbauplatz nahezu eine automatische Zentrierung des Lüfters im Einbauplatz durch. In vertikaler Abmessung bzw. Höhenabmessung ist die Gesamthöhe in Axialrichtung des Lüfters so abgestimmt, daß beim Aufsetzen der oberen Halbschale auf die mit einzelnen Lüftern und z.B. Schaumstoffblöcken besetzte untere Halbschale eine Klemmwirkung bzw. leichte Einspannwirkung zwischen den Halbschalen und den entsprechenden Gummipuffern der Lüfter ebenso wie mit den Schaumstoffblöcken vor sich geht.

Die Rippen der in der oberen Halbschale integrierten Lüftungsgitter sind im Vertikalschnitt so gehalten, daß sie eine optimale Strömungsdynamik für die abgeblasene Kühlluft ergeben. Zweckmäßig erscheint dabei eine sich nach außen hin verjüngende und in eine Rundung übergehende Konfiguration, wobei auf der Innenfläche der Halbschale die größte radiale Breite erreicht wird. Zur Stabilisierung der kreisringförrnigen Gitterrippen sind radial verlaufende Gitterstäbe vorgesehen. Beide Halbschalen sind mit komplementär ineinandergreif enden Führungsöffnungen bzw. Führungsbolzen gestaltet, so daß ein genaues Aufsetzen der oberen Halbschale auf die untere Halbschale möglich ist.

Im Hinblick auf den Leistungsbedarf des gesamten Lüftere Schubes kann der Benutzer durch das Einsetzen und Anschließen der von ihm gewünschten Lüfteranzahl diesen Bedarf mitbestimmen. Der Leistungsbedarf bzw. die optimale Kühlluftzufuhr Wird dort zweckmäßigerweise über einen an der rückwärtigen Seitenfläche des Gehäuses befestigbätfen elektrischen Regeiblock realisiert. Ein derartiger Regelblock kann einerseits temperaturabhängig Und/oder aber

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auch über Verarbeitung weiterer kritischer Parameter in dem zu kühlenden Gerät^der im Lüftereinschub vorgesehenen Anzahl der Lüfter eine Regelspannung zuführen. Über diese Regelspannung kann die Drehzahl und damit die abgegebene Kühlluft geregelt werden. Durch die genaue Plazierung der einzelnen Lüfter zu den entsp-rechend kritischen Wärmenestern gestattet dieses Konzept des Lüftereinschubes auch eine manuelle Regelung in dem Sinn, daß eine feste Drehzahl der Lüfter voreingestellt wird. Die Regelung kann in einer anderen Ausführungsform auch über temperaturabhängige Fühler geführt werden. Nähert sich z.B. die Temperatur im Bereich des Fühlers einem Sollwert, so kann der Leerlaufspannung ein netzsynchrones Puls-Pausen-moduiiertes Signal überlagert werden. Hierdurch wird die den in einem Lüftereinschub vorgesehenen Lüftern zugeführte Ausgangöspannung variiert und deren Drehzahl verändert.

Das erf indungsg*;mäße Konzept eröffnet daher die Möglichkeit, die einzelnen Lüfter genau dort zu plazieren, wo der Kühl-Effekt benötigt wird und die eventuell leer bleibenden Einbauplätze z.B. mittels Schaumstoffklotzen zur Vermeidung von Luftkurzschlüssen abzudecken. Montagemäßig können somit die körperschall-entkoppelten Lüfter in die schallabsorbierenden Halbschalen eingelegt werden. Die Lüfter werden anschließend mit den entsprechenden Kabelbaum-Anschlüssen verbunden. Durch Auflegen der oberen Halbschale und deren Verschraubung mit der unteren Halbschale werden die einzelnen Lüfter körperschallentkoppelt im Lüftereinschub gelagert. Es bedarf dann lediglich der Anbringung der Frontplatte, um den Lüftereinschub zu komplettieren.

Pie Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. "¹Es zeigen :

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Fig. 1 eine Draufsicht auf eine untere Halbschale eines Lüftereinschubs mit einem eingesetzten Lüfter und

Fig. 2 eine Frontansicht mit teilweise aufgebrochenem

Bereich auf die zwei miteinander montierten Halbschalen bei abgenommener Frontplatte.

Die in Fig. 1 dargestellte untere Halbschale 2 eines Lüftereinschubs 1 weist zwei Reihen mit je drei Lüft^r-Einbauplätzen 4 auf. DAe Einbauplätze 4 sind im Beispiel visuell überwiegend durch die untere, kreisförmige Lüftungsöffnung 5 bestimmt. Die abgerundeten, verbleibenden Eckbereiche 9 bilden dabei die Auflagebereiche für einen einzusetzenden Lüfter 6, wie er beispielhaft im linken unteren Einbauplatz plaziert ist.

Die Innenabmessungen des etwa quadratischen und in der Höhe blockartigen Einbauplatzes sind dabei der Umfangskontur des Lüfters 6 angepaßt. Der Lüfter 6 ist in seinen Eckbereichen mit vier Auflagepunkten in seiner oberen und unteren Stirnfläche ausgestattet. Diese Auflagepunkte werden durch in das Lüftergehäuse einfach eindrückbare Gummipuffer 11 gebildet. Diese Gummipuffer 11, die z.B. aus einem weichen Neopren oder anderem Naturkautschuk bestehen, weisen stirnseitig eine Kugelkonfiguration auf. Zur Lagerung und zur automatischen Zentrierung des Lüfters im entsprechenden Einbauplatz 4 sind auf den Innenflächen der Eckbereiche 9 teilkugelförmige Vertiefungen 10 ausgebildet, in die die Gummipuffer zentrierend eingreifen.

Zwischen den einzelnen Einbauplätzen 4 sind Begrenzungsund Verstärkungswände 12, 13 vorgesehen, die einerseits einer Stabilisierung der entsprechenden einstückig aus Thermoschaum gegossenen Kunststöff-Halbßchale dienen Und andererseits Führungsbahnen für den bzw, die darin einge-

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legten, vorgefertigten Kabelbäume 7 bieten. Der einzelne Lüfter kann dementsprechend über die an jedem" EinbaUplätz 4 geführten Anschlußklemmen 28 unproblematisch ah die Stromversorgung und einen entsprechenden Regelblock 8 angeschlossen werden.

Als schallabsorbierendes und nahezu schalltotes Material hat sich besonders talkumversta'rktes Polyproyleh erwiesen* Zweckmäßigerweise wird hierbei ein besonders hoher, relativer Anteil an Talkum vorgesehen, der gegebenenfalls nahezu den halben Materialanteil ausmachen kann.

Unter Einbeziehung der Frontansicht nach Fig. 2, wobei jedoch die Frontplatte 3 entfernt ist, ist erkennbar, daß die Seitenbereiche der Halbschalen 2 und 15 überlappend gegeneinander zu liegen kommen. Im Beispiel nach ,Fig. 2 greift dabei die obere Seitenwand 19 der Halbschale 15 partiell in einem Überlappungsbereich 20 hinter einen vertikal nach oben ragenden Bereich der unteren Seitenwand 18. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine umgedrehte Überlappungskonfiguration vorgesehen. Diese Überlappung gestattet es, daß auch Lüfter mit größeren Axialabmessungen im Lüftereinschub verwendet werden können. Hierbei wird jedoch von einer einheitlichen Bestückung eines Lüftereinschubes mit gleichen Lüftern ausgegangen.

In dem etwas aufgebrochenen Bereich der Fig. 2 ist ein Schaumstoffblock 16 teilweise erkennbar, der jedoch nach Fig. 1 im vorderen, mittleren Einbauplatz nicht dargestellt ist.

Zur Komplettierung der in Fig. 1 dargestellten unteren Halbschale 2 eines Lüftereinschubes 1 wäre es daher erforderlich, die im Beispiel freigebliebenen fünf Einbauplätze 4 mit entsprechenden, diese volumenmäßig ausfüllenden Schaumstoffklotzen auszulegen. Nach Aufbringen der

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führungsmäßig in die Untere Hälbschaie eingreifenden oberen Haibschaie 15 wird diese gegenüber der Unteren Halbschäle 2 z.B. verschräübt* Hierdurch entsteht insbesondere im Hinblick auf die GUmmipuffer-Lagerung des Lüfters 6 eine leichte Einspannung des Lüfters, die aufgrund der gewählten Materialien als körperschallentkoppelt angesehen werden kann. Ebenso ist es wünschenswert, wenn die eingesetzten Schaumstoffklötze eine leichte Verdichtung beim Zusammenschrauben der Halbschalen erfahren .

Der an der rückwärtigen Seite der unteren Halbschale 2 vorgesehene elektrische Regelblock 8 kann in einfacher Weise über eine Schraubmutter-Befestigung 21, 22 mit dem Gehäuse verbunden sein. Kabelklemmen 23 und Befestigungsbohrungen 24 zur Fixierung der beiden Halbschalen können üblicherweise vorgesehen werden.

Die mit Griffen 25 ausgestattete Frontplatte 3 wird im Beispiel über eine mit Innengewinde versehene Arretierungsschiene 21 und Muttern 22 am Gehäuse befestigt.

Exemplarisch ist in Fig. 2 mit der Schraube 27 die Verbindung der beiden Halbschalen 2 und 15 dargestellt.

Der erfindungsgemäße Lüftereinschub kann selbstverständlich eine unterschiedliche Anzahl von Einbauplätzen und auch entsprechenden eingesetzten Lüftern aufweisen. In der ^Gestaltung mit 2x3 Einbauplätzen kann das Gehäuse des Lüftereinschubs ohne Frontplatte z.B. eine Längenabmessung im Bereich von 48 cm Und eine Tiefe von etwa 28 cm aufweisen, wobei die vertikale Höhe etwa bei 4 cm liegt. Einschließlich Frontplatte kann dabei eine Höhe von ebenfalls 4 cm erreicht werden. Die Kühlluftregelung kann z.B. durch manuelle Regelung mittels Einstellung auf eine gewünschte Temperatur erfolgen. Auch eine variable Drehzahl-Regelung

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ist über die Zuführung von repräsentativen Parametern möglich ₄

bas erfindungsgemäße Konzept eröffnet fertigungstechnisch Eudeni die Möglichkeit, durch die Erweiterung des Formwerkzeugs Um eine oder mehrere Reihen in der Anzahl der BinbaUpiätze für Lüfter unterschiedliche Halbschalen und damit unterschiedliche Lüftereinschübe in einfacher Weise herstellen zu können.

Der erfindungsgemäße Lüftereinschub ermöglicht es in diesem Sinn, gezielt eine minimale Anzahl an Lüftern einzusetzen und mit diesen auftretende Wärmenester durch die Lokalisation und das Einsetzen der entsprechenden Lüfter an den entsprechenden Stellen verhindern zu können. Die Konzeption der körperschall-entkoppelten Lagerung in Verbindung mit der schallabsorbierenden Materialauswahl bringt nahezu keinerlei Geräuschpegel durch den Lüftereinechub. Das Konzept der Plazierung der Lüftungsöffnungen über die gesamte horizontale Fläche der Halbschalen, gestattet daher eine gewünschte, optimale Anordnung der einzelnen Lüfter.

Claims

Ansprüche;

I. Lüftereinschub mit oberer und unterer Abdeckfläche, die jeweils mindestens eine einander zugeordnete Lüftungsöffnung aufweisen, wobei zwischen jeder oberen und unteren Lüftungsöffnung ein Einbauplatz für einen Lüfter vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, iaß mindestens zwei Lüftungsöffnungen (5) in jeder Abdeckfläche (2,15) vorgesehen sind, daß mindestens ein Einbauplatz (4) mit einem darin eingesetzten Lüfter (6) ausgestattet ist und daß die Lüftungsöffnungen (5) der weiteren, übereinstimmenden Einbauplätze (4) im wesentlichen luftundurchlässig, insbesondere mit einem den Einbauplatz (4) volumenmäßig ausfüllenden Einlegeblock (16) oder mit fixierbaren Einlegeplatten, abgeschlossen sind.

2* Lüftereinschub nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Halbschalen (2,15) das Gehäuse des Lüftereinschubes (1) mit den beiden Abdeckflächen bilden.

3. Lüftereinschub nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Halbschalen (2,15) aus einem schallabsörbierenden Kunststoff, insbesondere aus talkum-versta'rktem Polypropylen, bestehen.

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4. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lüfter (6) im Bereich seiner Stirnflächen mit einer elastischen Lagerung, insbesondere in Form von Gummipuffern (11 )_/relativ zu den Innenseiten der Abdeckflächen (2,15) gelagert ist.

5. Lüftereinschub nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Lagerung als Zentrierführung . insbesondere mit teilkugelförmigen Vertiefungen (10), in die abgerundete Puffer (15) eingreifen, ausgebildet ist.

6. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (2,15) des Gehäuses im Seitenbereich überlappend (bei 20) und mit variablem Vertikalabstand ihrer Abdeckflächen ausgebildet sind.

7. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauplätze (4) etwa eine quadratische Grundfläche aufweisen und die Lüftungsöffnungen (5) kreisförmig ausgelegt sind.

8. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Lüftungsöffnungen mit einem Lüftungsgitter mit ringförmigen Gitterrippen versehen sind und die unteren Lüftungsöffnungen (5) vollständig frei-gehalten sind.

9. Lüftiüreinschub nach einem der Arispirüche 1 bis 8, dädul'ch gekennzeichnet,

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daß der Einlegeblock (16) aus einem leicht kömpfesisibleri Schaumstoff material besteht,

Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einstückig geformten, gepreßt öder gegossenen Halbschaleh (2,15) Begrenzungs- und Verstärkuhgs-&ldquor;4-^&ldquor;&ldquor; /19 ni um cH &ogr; Einbaunlätze (4) aufweisen, zwischen denen mindestens ein Kabelbaum (7) zur Stromzuführung an jedem Einbauplatz (4) verlegt ist j

11. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Regelblock (8) zur einheitlichen Regelung der Lüfter (6) auf der rückwärtigen Seitenfläche befestigt ist.

12. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterrippen eine sich zur jeweiligen Abdeckfläche leicht verjüngende, abgerundete Querschnittsform aufweisen.

13. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl mehrreihig angeordneter Einbauplätze (4) für Lüfter vorgesehen ist.

14. Lüftereinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsöffnungen der oberen Halbschale (15) konzentrische, kreisringförmige Strömungsöffnungen aufweisen und der radial innere Bereich als Kreisscheibe ausgebildet ist.