БАЗОВАЯ НЕСУЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ С КОРПУСОМ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ВСТАВНЫХ БЛОКОВ Российский патент 2009 года по МПК H05K7/18 H05K7/14 H05K7/20 

Настоящее изобретение относится к базовой несущей конструкции для вставки и извлечения вставных (сменных) электронных блоков, содержащей корпус, имеющий переднюю закрывающую панель, и охлаждающее устройство для вставных блоков.

Потребляемая вставными электронными блоками мощность в настоящее время все более возрастает. С этим связано возрастание выделяемого тепла и тепловой мощности. Для некоторых блоков должны быть предусмотрены особые охлаждающие устройства, с помощью которых вставной блок охлаждают посредством жидкостного охлаждения.

Из DE 10210480 А1 известен корпус с электронными блоками, каждому из которых соответствует жестко установленный жидкостный радиатор. Это устройство имеет, однако, сложную структуру для передачи холода на вставляемые и извлекаемые вставные блоки с их контактируемыми электронными элементами.

В DE 4327444 А1 описано охлаждающее устройство для коммутационного шкафа с электрическими приборами, охлаждаемыми жидкостью. Охлаждаемые жидкостью компоненты присоединены соответственно через приточную и сливную линии к общему распределителю, выполненному преимущественно в виде блока. Недостатками являются относительно сложная общая конструкция и труднорегулируемая теплопередача.

В DE 202204010204 U1 описана базовая несущая конструкция с корпусом и модульными электронными блоками, вставляемыми в конструкцию и извлекаемыми из нее. Базовая несущая конструкция содержит по меньшей мере один распределитель жидкости в корпусе. Распределители жидкости расположены в корпусе над и под зоной вдвигания вставных блоков. Описанный корпус рассчитан на чисто жидкостное охлаждение. Таким образом, в этом варианте с самого начала должно быть предусмотрено жидкостное охлаждение в корпусе базовой несущей конструкции. Последующий монтаж блоков в базовую несущую конструкцию с воздушным охлаждением невозможен или сопряжен со значительными трудностями.

Во многих базовых несущих конструкциях, однако, отдельные вставные блоки устанавливают впоследствии или заменяют более современными и более мощными вставными блоками, так что впоследствии следует предусмотреть жидкостное охлаждение для отдельных или всех вставных блоков.

Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка базовой несущей конструкции с корпусом для размещения вставных электронных блоков, которая впоследствии простым образом может быть оборудована жидкостным охлаждением. Это возможность должна быть, в частности, предусмотрена в случае корпусов с базовыми несущими конструкциями, встроенными в шкаф для электронного оборудования.

Поставленная задача решается совокупность признаков пункта 1 формулы изобретения. Содержанием зависимых пунктов являются предпочтительные частные варианты осуществления изобретения.

Предлагаемая в изобретении базовая несущая конструкция для вставки и извлечения вставных электронных блоков содержит охлаждающее устройство для вставных блоков и корпус с передней закрывающей панелью, в котором размещают вставные блоки. Охлаждающее устройство включает в себя расположенный на вставном блоке радиатор и распределитель жидкости, сообщающийся с радиатором через приточную и сливную линии. Распределитель жидкости расположен снаружи в передней зоне базовой несущей конструкции, предпочтительно на его наружной стороне, в частности на наружной стороне фронта.

В соответствии с изобретением это решение обеспечивает простое дооснащение такого распределителя на базовой несущей конструкции. При замене отдельных вставных блоков и возникновении потребности в жидкостном охлаждении этих замененных вставных блоков распределитель жидкости можно простым образом расположить с наружной стороны базовой несущей конструкции. Кроме того, расположение в передней зоне дает преимущество простого доступа к распределителю жидкости. Приточная и сливная линии (трубопроводы), подходящие к радиатору на вставном блоке, могут быть удобно связаны с распределителем жидкости и закреплены на нем. Таким образом, также встроенные в коммутационные шкафы базовые несущие конструкции могут быть легко расширены. Базовую несущую конструкцию не нужно извлекать из коммутационного шкафа, чтобы впоследствии смонтировать охлаждающее устройство для вставных блоков.

Для этого распределитель жидкости предпочтительно располагать в передней зоне с возможностью его снятия. Съемное крепление распределителя обеспечивает не только простой монтаж, но и демонтаж, если распределитель больше не нужен, или переоборудование, если, например, необходим другой распределитель жидкости из-за изменившихся требований.

Предлагаемая в изобретении базовая несущая конструкция имеет то преимущество, что распределитель жидкости свободно доступен с передней стороны базовой несущей конструкции, поскольку он находится в передней зоне. Обслуживание и проверку распределителя жидкости, в частности визуальный контроль, выполняются особенно просто также во время работы блоков.

Предпочтительно, чтобы базовая несущая конструкция имела в своей передней зоне установочное приспособление для крепления распределителя жидкости. Это установочное приспособление может быть выполнено, например, в виде отбортовки, в которую запрессовывают распределитель жидкости, зажимают или закрепляют на ней хомутом. Установочное приспособление может состоять также из одного или нескольких отверстий, так что распределитель жидкости может быть привинчен в передней зоне базовой несущей конструкции.

Особенно предпочтительно предусмотреть установочное приспособление для монтажа распределителя жидкости на передней закрывающей панели базовой несущей конструкции. Таким образом, распределитель жидкости расположен в передней зоне над вставными блоками или под ними. Вставке и извлечению вставных блоков из базовой несущей конструкции распределитель жидкости не мешает. Это устройство имеет, кроме того, то преимущество, что приточная и сливная линии к радиатору, расположенному на вставном блоке, могут быть относительно короткими, поскольку распределитель жидкости расположен в непосредственной близости от блоков.

Как возможный вариант, распределитель жидкости может быть расположен также по краям базовой несущей конструкции, т.е. сбоку от зоны вдвигания вставных блоков. Может быть предусмотрена также глухая панель, расположенная рядом или между двумя вставными блоками в передней зоне базовой несущей конструкции и заподлицо с передними панелями вставных блоков. Однако этот вариант целесообразен только тогда, когда базовая несущая конструкция снабжена вставными блоками неполностью.

В предпочтительном варианте предлагаемой в изобретении базовой несущей конструкции она может иметь несколько распределителей жидкости в передней зоне базовой несущей конструкции. Так, базовая несущая конструкция может быть дооснащена несколькими такими распределителями жидкости. Если несколько вставных блоков должны охлаждаться посредством жидкостного охлаждения, то базовая несущая конструкция может быть также последовательно расширена за счет монтажа нескольких или дополнительных распределителей жидкости в зависимости от потребности в охлаждении и числа охлаждаемых вставных блоков. Распределители жидкости в отдельности имеют небольшие размеры, так делает конструкцию компактной. Отдельные распределители жидкости могут быть связаны между собой с образованием гидравлически единого большого распределитель жидкости со многими присоединениями для нескольких радиаторов. Даже при дооснащении нескольких вставных блоков средствами жидкостного охлаждения существующие распределители жидкости могут быть сохранены. Тогда устанавливают дополнительные распределители жидкости. Это может происходить также методом подключения "на горячую", когда только нужные вставные блоки заменяют вставными блоками с жидкостным охлаждением, в то время как другие вставные блоки продолжают работать.

В предпочтительном варианте базовая несущая конструкция расположена в шкафу, в частности шкафу для электроники или коммутационном шкафу 19-дюймового формата. Коммутационный шкаф содержит уголковые профили в передней зоне, так что распределитель жидкости крепится на уголковых профилях шкафа. При этом распределители жидкости могут быть расположены и смонтированы либо непосредственно на уголковых профилях, либо на отдельной передней закрывающей панели, фиксируемой, например, на обоих уголковых профилях коммутационного шкафа. Таким образом, для дооснащения базовой несущей конструкции распределителями жидкости в распоряжении имеется больше места, так что для одновременного снабжения нескольких вставных блоков могут быть использованы также большие распределители жидкости с несколькими приточными и сливными линиями.

Целесообразно также предусмотреть возможность смешанного воздушно-жидкостного охлаждения. Помимо (стандартного) устройства для воздушного охлаждения следует дополнительно предусмотреть устройство для жидкостного охлаждения. Таким образом, обеспечивается охлаждение "горячих точек", т.е. особенно горячих зон. Следовательно, в соответствии с отдельными требованиями охлаждения вставные блоки могут охлаждаться отдельно или целенаправленно. При наращивании базовой несущей конструкции с воздушным охлаждением средствами жидкостного охлаждения также охлаждаемый жидкостью вставной блок может по-прежнему охлаждаться за счет воздушного охлаждения, что повышает кпд охлаждения.

Другие подробности, признаки и преимущества изобретения приведены в нижеследующем описании предпочтительных примеров его осуществления с помощью прилагаемых чертежей, на которых показано:

на фиг.1 - базовая несущая конструкция с корпусом и двумя вставленными вставными блоками;

на фиг.2 - базовая несущая конструкция с распределителем жидкости для подключения шести вставных блоков с жидкостным охлаждением;

на фиг.3 - базовая несущая конструкция с распределителем жидкости, полностью снабженная вставными блоками с жидкостным охлаждением;

на фиг.4 - вставной блок с двумя радиаторами;

на фиг.5 - фрагмент верхней угловой зоны базовой несущей конструкции, показанной на фиг.1;

на фиг.6 - вид сбоку верхней угловой зоны, показанной фиг.5.

На фиг.1-3 изображена базовая несущая конструкция 1 с корпусом 2, в который вставлены вставные блоки 3. В передней зоне 4 базовой несущей конструкции 1 над зоной 6 вдвигания для вставки и извлечения вставных блоков 3 расположена передняя закрывающая панель 5. Под зоной 6 вдвигания расположена выполненная решетчатой воздухоподводящая панель 7, через который поступает воздух, так что имеются несколько мелких отверстий для впуска воздуха на нужды воздушного охлаждения базовой несущей конструкции 1.

На фиг.1 оба вставных блока 3 имеют на своих передних панелях 8 по два прохода 9. Через проходы 9 проведены приточные 10 и сливные 11 линии устройства для жидкостного охлаждения.

Передняя закрывающая панель 5, расположенная над зоной 6 вдвигания вставных блоков 3, содержит распределитель 12 жидкости, являющийся составной частью охлаждающего устройства. Распределитель 12 жидкости закреплен на передней закрывающей панели 5 базовой несущей конструкции 1. Однако передняя закрывающая панель 5 соединена с корпусом 2 базовой несущей конструкции 1 разъемным образом, что обеспечивает возможность ее замены вместе с распределителем 12 жидкости. Крепление распределителя 12 жидкости на отдельной передней закрывающей панели 5, разъемно закрепленной на базовой несущей конструкции 1, является особенно предпочтительным, поскольку за счет простой замены передней закрывающей панели 5 можно дооборудовать средства жидкостного охлаждения базовой несущей конструкции 1.

На фиг.2 изображена базовая несущая конструкция 1, зона 6 вдвигания которой полностью заполнена вставными блоками 3. Пять из вставных блоков 3 снабжены жидкостным охлаждением.

Расположенный над зоной 6 вдвигания распределитель 12 жидкости содержит предпочтительно корпус 13 с закрывающей стороной 14, ориентированной параллельно передней закрывающей панели 5. На закрывающей стороне 14 предусмотрены по меньшей мере два вывода 15 для присоединения муфты 22.

Распределитель 12 жидкости содержит несколько выводов 15, расположенных двумя лежащими друг над другом рядами. Выводы 15а верхнего ряда служат для присоединения приточных линий 10; нижние выводы 15b служат для присоединения сливной линии 11. Таким образом, каждые два вывода 15 служат для присоединения охлаждающего устройства вставного блока 3.

На боковой стенке 16 корпуса 13 распределителя 12 жидкости расположено по одному главному приточному трубопроводу 17а и главному сливному трубопроводу 17b, соединяемых с теплообменником (не показан). Как правило, теплообменник расположен в том же коммутационном шкафу, что и базовая несущая конструкция.

На фиг.3 изображена базовая несущая конструкция 1 с распределителем жидкости, который проходит по всей ширине базовой несущей конструкции 1 и предусматривает возможности присоединения каждого монтируемого вставного блока 3. Например, при размещении в 19-дюймовых базовых несущих конструкциях такой распределитель 12 жидкости обеспечивает возможность присоединения, в общей сложности, четырнадцати вставных блоков.

Изображенные на фиг.2 и 3 варианты базовой несущей конструкции 1 содержат распределитель 12 жидкости, проходящий по всей ширине базовой несущей конструкции 1. В другом варианте распределитель 12 жидкости содержит только выводы для небольшого числа вставных блоков 3, в частности для трех. Тогда распределитель 12 жидкости проходит только по ширине трех блоков. Он выполнен в виде небольшого блока. Подобный распределитель 12 жидкости изображен на фиг.5, показывающей верхний левый угол базовой несущей конструкции 1. Распределитель 12 жидкости содержит выводы 15, в общей сложности, для трех блоков. Помимо распределителя 12 жидкости в передней закрывающей панели 5 предусмотрено установочное приспособление 18, на котором может быть закреплен дополнительный распределитель 12 жидкости, если позднее возникнет необходимость доработки дополнительных вставных блоков 3 под жидкостное охлаждение. В установочном приспособлении 18, выполненном в данном случае квадратным, зафиксирован соответствующий зажим распределителя 12 жидкости. Таким образом, распределитель 12 жидкости прост в монтаже.

На фиг.4 подробно изображен вставной блок 3 с радиаторами 19 и двумя проходами 9 на своей передней панели 8 для вывода приточной 10 и сливной 11 линий. Этот вставной блок 3 подходит также для размещения в базовой несущей конструкции 1.

Как показано на фиг.1, 5 и 6, на свободном конце приточной 10 и сливной 11 линий предусмотрено по одному гибкому участку 20, 21, на которых расположено по одной муфте 22. Предпочтительно муфты 22 выполнены дугообразными или изогнутыми. Предпочтительный угол изгиба составляет при этом от 60 до 125°. Особенно предпочтителен угол 90°, как в случае изображенных на чертежах муфт 22. Подобные муфты 22 особенно хорошо подходят для присоединения к распределителю 12 жидкости, выводы 15 которого расположены на закрывающей стороне 14. Это надежно исключает изломы участков 20, 21 приточной и сливной линий и связанные с ними повреждения.

В частности, на фиг.6 видно, что распределитель 12 жидкости лишь незначительно выдается за переднюю зону 4 базовой несущей конструкции 1, так что базовая несущая конструкция 1 с присоединенными к охлаждающему устройству муфтами 22 лишь на несколько сантиметров больше в глубину, чем базовая несущая конструкция с воздушным охлаждением. Муфты 22 при этом лишь незначительно выступают за расположенную над распределителем 12 жидкости пластиной 23 для прокладки кабелей, которая может быть предусмотрена в подобных базовых несущих конструкциях 1.

Таким образом, представленные на фиг.1-3 варианты базовой несущей конструкции 1 оборудованы системой смешанного воздушно-жидкостного охлаждения, поскольку расположенные в базовой несущей конструкции 1 вставные блоки 3 могут охлаждаться, во-первых, средствами воздушного охлаждения, а во-вторых, средствами жидкостного охлаждения. Охлаждающий воздух поступает в базовую несущую конструкцию 1 через воздухоподводящую панель 7. Дополнительно имеется возможность за счет оснащения или дооснащения базовой несущей конструкции 1 распределителями 12 жидкости доработать отдельные или все вставные блоки 3 под жидкостное охлаждение для дополнительного охлаждения этих вставных блоков 3.

Настоящее изобретение относится к базовой несущей конструкции для вставки и извлечения вставных (сменных) электронных блоков, содержащей корпус, имеющий переднюю закрывающую панель, и охлаждающее устройство для вставных блоков. Технический результат - разработка базовой несущей конструкции с корпусом для размещения вставных электронных блоков, которая впоследствии простым образом может быть оборудована жидкостным охлаждением. Достигается тем, что базовая несущая конструкция для вставки и извлечения вставных электронных блоков (3), содержащая корпус (2), имеющий переднюю закрывающую панель (5), и охлаждающее устройство для охлаждения вставных блоков (3), включающее в себя радиатор (19), расположенный на вставном блоке (3), и распределитель (12) жидкости, сообщающийся с радиатором (19) через приточную (10) и сливную (11) линии, причем распределитель (12) жидкости расположен снаружи в передней зоне (4) базовой несущей конструкции (1). 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Базовая несущая конструкция для вставки и извлечения вставных электронных блоков (3), содержащая корпус (2), имеющий переднюю закрывающую панель (5), и охлаждающее устройство для охлаждения вставных блоков (3), включающее в себя радиатор (19), расположенный на вставном блоке (3), и распределитель (12) жидкости, сообщающийся с радиатором (19) через приточную (10) и сливную (11) линии, причем распределитель (12) жидкости расположен снаружи в передней зоне (4) базовой несущей конструкции (1).

2. Базовая несущая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в передней зоне (4) предусмотрено установочное приспособление (18) для крепления распределителя (12) жидкости.

3. Базовая несущая конструкция по п.2, отличающаяся тем, что установочное приспособление (18) предусмотрено на передней закрывающей панели (5) базовой несущей конструкции (1).

4. Базовая несущая конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что распределитель (12) жидкости зафиксирован на отдельной панели, предпочтительно на передней закрывающей панели (5), разъемным образом закрепленной на базовой несущей конструкции (1).

5. Базовая несущая конструкция по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что вставной блок (3) содержит переднюю панель (8) по меньшей мере с двумя проходами (9) для сливной (11) и приточной (10) линий.

6. Базовая несущая конструкция по п.4, отличающаяся тем, что вставной блок (3) содержит переднюю панель (8) по меньшей мере с двумя проходами (9) для сливной (11) и приточной (10) линий.

7. Базовая несущая конструкция по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что на свободном конце сливной (11) и/или приточной (10) линии предусмотрена муфта (22) для присоединения к распределителю (12) жидкости.

8. Базовая несущая конструкция по п.4, отличающаяся тем, что на свободном конце сливной (11) и/или приточной (10) линии предусмотрена муфта (22) для присоединения к распределителю (12) жидкости.

9. Базовая несущая конструкция по п.5, отличающаяся тем, что на свободном конце сливной (11) и/или приточной (10) линии предусмотрена муфта (22) для присоединения к распределителю (12) жидкости.

10. Базовая несущая конструкция по п.7, отличающаяся тем, что муфта (22) выполнена дугообразной или изогнутой, предпочтительно под углом от 60 до 125°, особенно предпочтительно под углом 90°.

11. Базовая несущая конструкция по п.7, отличающаяся тем, что распределитель (12) жидкости содержит корпус (13) с закрывающей стороной (14), на которой предусмотрены по меньшей мере два вывода (15) для присоединения муфты (22).

12. Базовая несущая конструкция по п.10, отличающаяся тем, что распределитель (12) жидкости содержит корпус (13) с закрывающей стороной (14), на которой предусмотрены по меньшей мере два вывода (15) для присоединения муфты (22).

13. Базовая несущая конструкция по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью дооснащения несколькими распределителями (12) жидкости в передней зоне (4) базовой несущей конструкции (1).

14. Базовая несущая конструкция по п.4, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью дооснащения несколькими распределителями (12) жидкости в передней зоне (4) базовой несущей конструкции (1).

15. Базовая несущая конструкция по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что она расположена в шкафу, содержащем уголковые профили в передней зоне, а распределитель (12) жидкости закреплен на уголковых профилях шкафа.

16. Базовая несущая конструкция по п.4, отличающаяся тем, что она расположена в шкафу, содержащем уголковые профили в передней зоне, а распределитель (12) жидкости закреплен на уголковых профилях шкафа.

17. Базовая несущая конструкция по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что помимо устройства для жидкостного охлаждения предусмотрено устройство для воздушного охлаждения с обеспечением смешанного воздушно-жидкостного охлаждения.

18. Базовая несущая конструкция по п.4, отличающаяся тем, что помимо устройства для жидкостного охлаждения предусмотрено устройство для воздушного охлаждения с обеспечением смешанного воздушно-жидкостного охлаждения.