SHIELDED ENCLOSURE HAVING FILTER ELEMENTS

Abstract: 1. A screened cabinet with filter modules, in particular for EMP-protected and possibly interference-suppressed communication and control lines which are intended for introduction into screened rooms and cubicles, characterized in that the cabinet (1) is divided into a cable input side and a high-frequency sealed cable output side (3, 4) by a frame (2) fixed to the cabinet walls in a high-frequency sealed connection ; in that the cable input side (3) of the cabinet is covered by a high-frequency sealed, detachable front panel (5) ; in that an assembly wall (7) which can be swung outwards about a rotary axis (8) and is designed with apertures (9) for the filter modules (10) lies high-frequency sealed against the frame opening (6) ; in that the individual filter modules are without a housing and are led through the apertures (9) with their filter output sides and are flange-mounted with a high-frequency seal on the assembly wall (7) by means of flanges (45) which serve as bearers of the filter modules and are equipped with feed-through elements (48) for a high-frequency sealed connection of the filter input and output sides.

Description: Geschirmter Schrank mit FilterbauqruDper, Die Erfindung betrifft einen geschirmten Schrank mit Filter Baugruppen, d.h. einen sog. Filterschrank, der insbeson- dere für EMP-geschützte und ggf. entstörte Nachrichten- und Steuerleitungen, die zur Einführung in geschirmte Räume und Kabinen bestimmt sind, geeignet ist. Der zunehmende Einsatz hocempfindlicher X,achrichten- und Messgeräte für hohe Frequenzen bedingt in steigendem Nasse die Abschirmung von Räumen gegen elektromagnetische Felder. ihre besondere Bedeutung erhält diese Schirmung noch zusätzlich durch den immer st2rker zunehmenden Einsatz von industriellen HF-Generatoren, mecnanlschen Hochspannungsgleichrichtern, elektromed zinischen Geräten und ähnlichen Einrichtungen mit teilweise erheblicher Störstrahlenergie. Je nach den vorliegenden Verhältnissen handelt es sich ont- weder darum, Räume, in denen empfindliche Messungen durch geführt oder in die Nachrichten- und Steuersignale störungsfrei eingeleitet werden, gegen von aussen kommende Störfelder wirksam abzuschirmen oder aber störende Anlagen und Apparate in einem geschirmten Raum so unterzubringen, dass ihre Umgebung nicht gestört wird. Zur Lösung dieser Probleme wurden daher bereits geschirmte Kabinen und Raumabschirmungen mit Schirmungselementen für hohe Anforderungen geschaffen. Insbesondere gelangen hier Metallfoiie bzw. Bleche zum Einsatz, die als Wand, Boden und Deckenelemente hochfrequenzdicht miteinander verbunden, insbesondere verschweisst sind. Bei Verwendung dieser Folien und Bleche in geeigneter Materialstärke lässt sich eine beliebig hohe Schiridlipfung der elektrischen und lagnetischen Stbrltonponete erzielen vorausgesetzt, die erforderlichen Fenster- und Türkonstruktionen fur die geschirmten Kabinen und Räume besitzen die notwendige hochfrequenzdichte Abdichtung ihrer Spalten und Fugen. Die in die geschir@ten Kabinen und Räume führenden elektrischen Leitungen nissen hochfrequent verriegelt werden, un die hohen Dä¯pfungseigenschaften der Folien und sonstigen Schirmungselemente voll auszunützen. Da die Dämpfung eines geschirmten Raumes durch des schwächste Glied mitbe sti@@t wird, kout dieser ietzverriegelung eine besondere Bedeutung zu Es wurden daher hochwertige HF-Entstörgeräte in Breitbandausflihrung entwickelt, die eine wirksame Entstörung bis 35 GHz sicherstellen. FUr die störungsfreie Einfuhrung von Iachrichten und Steuerleitungen in ge schirnte Kabinen und Räume stehen Filter zur Verfügung, die aus Einzeidrosseln aufgebaut bzw. mit stromkompensierten Drosseln bestickt sind. Unter der Bezeichnung Filter reihe B 84i311 - .... ii Handel erhältliche Siemens-Zweileiter- Filter erfordern pro zu beschaltende Doppelader ein vollständiges, in eines vollgeschiraten Gehäuse untergebrachtes Filter, das wahlweise mit einem Vorsatzgerät ftir den EMP- Schutz, d.h. tEr den Überspannungsschutz ausrustbar ist. Hierzu ist zu bemerken, dass der EMP-Schutz in all den Fällen erforderlich ist, in denen elektrische und elektronische Geräte und Anlagen durch nukleare elektromagnetische Impulse bedroht sind, die bekanntlich Feldgrössen im kV/m und Ampere/m Bereich und Impulsanstiegs- bzw. Abfallzeiten von wenigen ns#bzw. einigen 100 ns besitzen. In all diesen Fällen, in denen mit impulsförmigen Überspannungen auf Leitungen zu rechnen ist, deren Amplitude die Stossspannungsfestigkeit der eingesetzten Bauelemente übersteigt, sei es durch atmosphärische Entladungen, Schalthandlungen, oder durch einen nuklearen elektromagnetischen Impuls (NEMP) kommen Entstörfilter mit integriertem Überspannungsschutz zur Anwendung. Hierfür geeignete elektrische Bauelemente sind z.B. Yaristoren, Einzelableiter und 3-Elektrodenableiter. Beim vorstehend erwähnten Aufbau der bekannten, mit einem Efl?-Vorsatz ausrüstbaren Filter ist es aufgrund der im Filtergehäuse angeordneten Durchführungskondensatoren nicht möglich, bei Zusammenfassung mehrerer Filter in einem geschirmten Schrank, einem sog. Filterschrank, auf das in diesem Falle an sich unnötige Schirrngehäuse je Einzelfilter zu verzichten. Zustziich sind bei Einsatz dieser bekannten Filter in geschirmten Schränken auf der Schrankein- und Ausgangsseite Anschluss leisten für die Kundenverkabelung notwendig, die über Kabelbäume sehr aufwendig mit den einzelnen Filtern verbunden werden müssen. Da der EMP-Schutz nur gegeben ist, wenn der hierzu erforderliche EMP-Vorsatz in Kombination mit einem Störfilter betrieben wird, stand bisher auch für Fälle, in denen keine hohen Dämpfungsforderungen, sondern nur ein E!P-Schutz gefordert wurde, ausschliesslich die Kombination eines EflP-Vorsatzgerätes mit einem 100 dB-Filter zur Verfügung. Ausgehend von den vorgenannten Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen geschirmten Schrank mit bzw. für Filter-Baugruppen für den EMP-Schutz und ggf. Entstörschutz von Nachrichten- und Steuerleitungen zu schaffen, der unter anderen, folgenden Forderungen genügt: Gegenuber bisher bekannten geschirmten Schränken soll die vorerwatLnte aufwendige Verdrahtung mit entsprechenden Kundenanschlussleisten auf der Schranke in = und Ausgangsseite entfallen und # i.ü. in ihrer Vereinfachung so Ubersicht- lich für den Kunden gestaltet sein, dass die Zahl der nög- lichen Verdrahtungsfehlerquellen auf ein Minimum herabgesetzt wird. Der Schrank soll zudem so beschaffen sein, dass für nötige Montage- und Verdrahtungsarbeiten genügend Raum zur Verfügung steht. Insbesondere soll zu diesem Zweck die einzelne Filterbaugruppe gehäusefrei sein und so gerichtete Ein= und Ausgangs anschlussleisten besitzen, dass die Kontakte, nämlich vorzugsweise Schneidklemmkontakte der Anschlussleisten mühelos zugänglich und Bauelemente der Filter-Baugruppen leicht und zwar ohne Ausbau der Baugruppen auswechselbar sind. Ein geschirmter Schrank gemass dem Oberbegrift des Patentanspruchs 1, der diese Aufgabe löst, zeichnet sich er findungsgemäss dadurch aus, dass der Schrank durch einen mit den Schrankvänden hochfrequenzdicht verbundenen Rahmen in eine Kabelein= und hochfrequenzdichte Kabelausgangsseite unterteilt ist, dass die Kabeleingangsseite des Schranks durch eine hochfrequenzdichte, losbare Frontblende abgedeckt ist, dass gegen die Rahienoffnung hochfrequenzdicht eine um eine Drehachse nach aussen schwenkbare, mit Durchbrechungen ausgebildete Montagewand für die Filterbaugruppen anliegt, dass die einzelnen Filter-Baugruppen ge häusefrei sind und iit ihren Filterausgangsseiten durch die Durchbrechungen geführt und an die Montagewand mittels Flanschen hochfrequenzdicht angeflanscht sind, die als Träger der Filterbaugruppen dienen und mit Durchführungselementen zur hochfrequenzdichten Verbindung der Filterein und Ausgangsseiten bestückt sind. Durch die Schwenkbarkeit der mit den Filter-Baugruppen bestückten Montagewand besteht sowohl auf der Eingangs- als auch Ausgangsseite des Filterschrankes und damit auch ig Bezug auf die Filter-Baugruppen eine ausgezeichnete Zugänglichkeit des Kunden zu den Anschlüssen. Durch die so gestaltete Montagewand entfallen im Unterschied zu den bisher üblichen Filterschränken - wie bereits erwähnt - auf der Ein- und Ausgangsseite die zusätzlichen Anschlussleisten mit den Kabelbäumen; d.h. dass keine Verkabelung seitens des Herstellers erforderlich ist. Eine flexible Kabelzu- und 8abführung wird zweckmässiger- weise dadurch erreicht, dass am Kopf- und Fussende des Schranks Kabelrangierräume angeordnet sind, die gegen den mittleren, mit der Montagewand bestückten Schrankteil hochfrequenzdicht geschirmt sind. Als Filterbaugruppen, die den vorstehenden Forderungen genügen, eignen sich Baugruppen, bestehend aus einer doppelseitig durchkontaktierten ersten Leiterplatte als Träger der elektrischen Filterbauelemente, die - betrachtet in Filterdurchlassrichtung - filtereingangsseitig eine zur Leiterplatte parallele Eingangsanschlussleiste trägt und filterausgangsseitig an den Flansch angeflanscht ist, durch den die Durchführungselemente zu einer auf den Flansch be festigten zweiten Leiterplatte geführt sind, die auf ihrer zum Flansch abgekehrten Seite eine zur ersten Leiterplatte parallele Ausgangsanschlussleiste trägt. Durch den Aufbau dieses Filters erübrigt sich nicht nur ein Filtergehäuse je Filterbaugruppe; die zu den Leiterplatten parallele Ausrichtung der Ein- und Ausgangsanschlussleisten, bei denen es sich üblicherweise um Rangierleisten handelt, ersaglicht zudem die mühelose Auswechslung der in die Rangierleisten eingesetzten Überspannungsschutzelemente. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich. Es zeigt: Fig. 1 einen geschirmten Schrank in Vorderansicht, Fig. 2 den Schrank nach Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 3 einen Schnitt gesäss der Linie 3-3 nach Fig. 1, wobei zur Veranschaulichung lediglich eine Filter Baugruppe dargestellt und die Kundenverkabelung ein- und ausgangsseitig nur angedeutet ist, Fig. 4 die Montagewand nach Fig. 3 in Vorderansicht, wobei nur einige Durchbrechungen dargestellt sind, Fig. 5 ein Ausftlhrungsbeispiel einer an die Montagewand nach Fig. 4 angeflanschten Filter-Baugruppe nach der Erfindung in teilsweise gebrochener und geschnitte ner Seitenansicht, Fig. 6 in der Darstellung nach Fig. 5 eine Draufsicht auf die Filterbaugruppe nach Fig. 5, wobei zur Veran schaulichung Teile der Baugruppe entfernt sind, Fig. 7 ein Beispiel für eine Beschaltung einer ExP-ge- schutzten lachrichten- bzw. Steuerleitung für eine Filter-Baugruppe gemäss Fig .5 und 6. Der iiblicherweiae aus Stahl gefertigte, in folgenden als Filterschrank bezeichnete, geschirmte Schrank 1 besitzt KabelrangierrSuue 11, 12 und ist durch einen mit den Schrankwänden hochfrequenzdicht verbundenen Rahmen 2 (siehe Fig. 3) in eine tabelein= und Kabelausgangsseite 3 bzw. 4 unterteilt. Die gabeleingangbseite 3 ist durch eine mittels Schrauben 22 mit dem Schrank 1 verschraubte, mit Griffen 21 ausgestattete Prontblende hochfrequenzdicht abgedeckt. Als hochfrequente Dichtung dient dabei eine HF-Dichtungsschnur 23, die gegen entsprechende Federn anliegt. Mit 7 ist eine mit Durchbrechungen 9 für die Filter-Baugruppen 10 ausgebildete Montagewand bezeichnet, die im Betriebszustand des Filterschranks hochfrequenzdicht mittels Schrauben 13 mit dem Rahmen 2 verschraubt ist. Die hochfrequente Dichtung wird dabei mittels HF-Dichtungs- schnüren 24 bewerkstelligt, die in entsprechende Nuten eingelegt sind. Die Montagewand 7 ist über eine senkrecht zu ihr ausgerichtete Wand 14 an eine Drehachse 8 angelenkt. An die Wand 14 ist m Bereich der Drehachse 8 eine zur Wand 14 senkrechte Stütze 17 angeschraubt, Åaie einen um 900 schwenkbaren Fuss 27 aufweist. Zustzlich ist eine um eine Drehachse 28 schwenkbare Stütze 18 vorgesehen, an die ein Sicherungsbügel 19 angelenkt ist, der die gelöste ontage- wand 7 gegen Schwenken sichert und erst freigibt, wenn die um die Drehachse 28 geschwenkte Stütze 18 mit einer am Filterschrankboden angeordneten Mutter 29 verschraubt ist. Bevor die Montagewand 7 geschwenkt werden kann, muss folglich zunächst die Frontblende 5 und die Montagewand 7 gelöst und anschliessend die Stütze 18 in die Stützstellung befördert werden, die den Filterschrank gegen Kippen sichert. Die Sicherung der nach aussen geschwenkten Nontage- wand 7 erfolgt letztlich durch die Stütze 17, 27, deren um 900 nach unten geschwenktes Teil 27 sich gegen den Boden abstützt. Die in Fig .3 dargestellte Filter-Baugruppe 10, von der ein mögliches Ausführungsbeispiel in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, besitzt eine doppelseitig durchkontaktierte erste Leiterplatte 40 als Träger elektrischer Drosseln 42 und Varistoren 43, die z.B. gemäss dem Schaltbild nach Fig. 7 geschaltet sind. Betrachtet in Filterdurchlassrichtung ist fiitereingangsseitig eine zur Leiterplatte 40 parallele Eingangsanschlussleiste 41 angeordnet, die eine mit Durchbrechungen für die Kontaktelemente 53, 54 ausgestattete Isolierleiste 61 auf weist. Diese an sich bekannte, in ihrem rückwertigen Teil lediglich durch diese Isolierleiste ersetzte Rangier- bzw. Eing#angsanschIussleiste 41 ist s t einer durchlaufenden Masseleiter 50 und je anzuschliessender Doppelader mit zwei Schneidklemmkontakten 51 mit zwischengeschalteten Federkontakten 49 ausgerüstet. Die Schneidkleiikontakte 51 ermöglichen dabei eine lötfreie Kontaktierung der Leitungen der Eingangskabel mit der Eingangsanschiussleiste 41. Die Federkontakte 50 hinwiederum gestatten die lÏttreie Schaltung von Überspannungsschutz Elementen, insbesondere Knopfvaristoren, Einzel- oder 3 Elektrodenableitern 52 zwischen die Schneidklemmkontakte 51. Die Leiterplatte 40 ist mit ihrem von der Eingangsanschlussleiste 4t abgekehrte Ende an einen Metallflansch 45 angeflanscht, durch den Filterdurchführungselemente, z.B. Durchführungskondensatoren 48 oder Durchführungsfilter zu einer mittels Abstandshaltern 57 am Flansch 45 befestigten zweiten Leiterplatte 59 geführt sind. Die Filterdurchführungselemente 48 sind mit ihren einen Enden mittels Lontakteleienten 62 mit den entsprechenden Leiterbahnen der ersten Leiterplatte 40 kontaktiert. Die Leiterplatte 40 ist an Winkelelementen 60 parallel geführter Bugel 44 befestigt, deren Enden mit dem Flansch 45 bzw. mit der Eingangsanschlussleiste 41 verbunden sind. Die Leiterplatte 40 ist dabei mit einem gemeinsamen, grossflächigen, d.h. breitbandigen Masseanschluss 63 für die Varistoren 43 belegt, der über die Winkelelemente 60 und ihre Bügel 44 mit dem Mässeleiter 50 der Eingangsanschlussleiste 41 und dem Flansch 45 kontaktiert ist. Hierdurch wird die Möglichkeit zur Ableitung hoher Störströme zum Flansch 45 und damit zur Montagewand 7 des Filterschranks 1 geschaffen. Der Flansch 45 ist mit nichtbezeichneten Bohrungen versehen, durch die mittels Schraubverbindungen 56 die einzelne Filter-Baugruppe 10 an die Montagewand 7 angeflanscht werden kann. Auf seiner zur Montagewand 7 gekehrten Seitenfläche ist in entsprechende Nuten des Flansches 45 eine HF Dichtungsschnur 55 eingelegt, die eine HF-dichte Verbindung des Flansches 45 mit der Montagewand 7 gewährleistet. An die zweite Leiterplatte 59, die mit ihren Abstands- haltern 57 und den Filterdurchführungselementen 48 durch die Ausnehmung 9 der Montagewand HF-dicht geführt ist, ist auf der vom Flansch 45 abgekehrten Seite eine Ausgangs- anschlussleiste 47 befestigt. Diese Leiste ist gleichfalls eine an sich bekannte lötfreie Anschlussleiste, die Je Doppelader zwei Schneidklemmkontakte 58 besitzt. Ein Beispiel für eine geeignete, bekannte Schaltung für eine Filterbaugruppe 10 für EMP-geschützte Nachrichten- und Steuerleitungen zeigt Fig. 7. Die lediglich für eine Doppel- ader dargestellte Schaltung ist eine reine EMP-Schutzschaltung mit minimaler Einfügungsdämpfung. Als Üherspannungs- schutzelement ist ein 3-Elektroden-Ableiter 52 vorgesehen. Varistoren 43, Durchführungskondensatoren 48 und Induktivitäten 42, die z.B. Filterspulen mit RM-Ferritkernen sind, ergänzen die Schaltung. Die dargestellte Schaltung ist lediglich ein Ausführungsbeispiel für eine mögliche Schaltung. Es sind auch Schaltungen denkbar, die sich durch höhere Dämpfungswerte, durch Feinschutz mittels Zener-Dioden, Suppressor-Diode und dergleichen auszeichnen. Der beschriebene Filterschrank und die beschriebenen Filter-Baugruppen eignen sich zur Schaffung eines Filter schranks mit hoher Leitungs- bzw. Packungsdichte. So können beispielsweise Filterschränke mit Filter-Baugruppen fur 800 Doppeladern erstellt werden. Die Kabelrangierräume gewährleisten darüberhinaus eine äusserst flexible Kabelzu- und Abführung, was die montage und Verdrahtung erheblich ver -einfacht.

Claims: PatentansDrüche 1. Geschirmter Schrank mit Filter-Baugruppen, insbesondere für EMP-geschützte und ggf. entstörte Nachrichten und Steuerleitungen, die zur Einführung in geschirmte Räume und Kabinen bestimmt sind, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schrank (1) durch einen mit den Schrankwänden hochfrequenzdicht verbundenen Rahmen (2) in eine Kabelein= und nochfrequenzdichte Kabelausgangsseite (3, 4) unterteilt ist, dass die Kabeleingangsseite (3) des Schranks durch eine hochfrequenzdichte, lösbare Frontblende (5) abgedeckt ist, dass gegen die Rahmenöffnung (6) hochfrequenzdicht eine um eine Drehachse (8) nach aussen schwenkbare, mit Durchbrechungen (9) ausgebildete Montagewand (7) für die Filter-Baugruppen (10) anliegt, dass die einzelnen Filter-Baugruppen gehäusefrei sind und mit ihren Filterausgangaseiten durch die Durchbrechungen geführt und an die Montagewand (7) mittels Flanschen (45) hochfrequenzdicht angeflanscht sind, die als Träger der Filterbaugruppen dienen und mit Durchführungselementen (48) zur hochfrequenzdichten Verbindung der Filter ein und Ausgangsseiten bestückt sind. 2. Geschirmter Schrank nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am Kopf- und Fussende des Schranks (1) hochfrequenzdicht gegen den mittleren Schrankteil geschirmte Kabeirangierräume (11, 12) ausgebildet sind. 3. Geschirmter Schrank nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Montagewand (7) mittels Schrauben (13) lösbar mit dem Rahmen (2) verbunden ist. 4. Geschirmter Schrank nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Eontagewand (7) über eine senkrecht zu ihr ausgerichtete Wand (14) an die Drehachse (8) eng. lenkt ist und dass im Bereich der Drehachse an dieser Wand eine Stütze (17) befestigt ist, die bei ausge schwenkter Montagewand den Schrank (1) gegen Kippen sichert. 5. Geschirmter Schrank nach Anspruch 1 und 4, d a d u r ch g e k e a n z e i ch n e t, dass gegen die verschraubte Montagevand (7) ein mit einer zweiten Stutze (18) verbundener Sicherungsbügel (19) anliegt, der bei Stützstellung der Stütze die Montagevand freigibt. 6. Geschirmter Schrank nach Anspruch 1 bis 5, g e k e n nz e i c h n e t, durch Filterbaugruppen (10) bestehend aus einer doppelseitig durchkontaktierten ersten Leiterplatte (40) als Träger der elektrischen Filterbauelemente (42, 43), die - betrachtet in Filterdurchlassrichtung - filterein gangsseitig eine zur Leiterplatte parallele Eingangsan schlussieiste (41) trägt und filterausgangsseitig an den Flansch (45) angeflanscht ist, durch den die Durchführungselemente (48) au einer auf den Flansch befestigten zwes- ten Leiterplatte (59) geführt sind, die auf ihrer zum Flansch abgekehrten Seite eine zur ersten Leiterplatte parallele lusgangsanschlussleiste (47) trägt. 7. Geschirmter Schrank nach Anspruch 1 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Flansche (45) der Filterbaugruppen (10) zur Schraubverbindung (56) der Filterbaugruppen mit der Montagewand (7) Bohrungen aufweisen 8. Geschirmter Schrank nach Anspruch 1, 6 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Flansche (45) der Filterbaugruppen (10) auf ihren zur Montagewand (7) gekehrten Seitenflächen Hochfrequenzdichtungen, insbesondere Hochfrequenzdichtungsschnüre (#5) tragen.

Inventors: DIRMEYER, JOSEF, DIPL.-ING.(FH), SAMMET, WOLFGANG, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: H05K9
IPC codes: H05K9