Шкаф контейнерного типа для электронной аппаратуры повышенной мощности Российский патент 2023 года по МПК G12B9/02 G12B17/00 H05K7/20 E04B1/88 

Заявляемое изобретение относится к области электротехники, в частности к разработке шкафов контейнерного типа, приспособленные для размещения электронной аппаратуры повышенной мощности и может быть использовано для размещения серверной и другой подобной аппаратуры.

Известен шкаф радиоэлектронной аппаратуры, содержащий корпус, в объеме которого на полках размещены электронные блоки с собственной системой вентиляционного охлаждения и вентиляторы внешнего воздушного охлаждения электронных блоков, а также систему перегородок, образующих направляющие воздушные каналы (патент RU 89799 от 10.12.2009).

Характерный недостаток такого шкафа состоит в отсутствии необходимой эффективности охлаждения размещенных в нем электронных блоков, обусловленной воздушным охлаждением поверхности корпусов электронных блоков и посредством теплообменников передачи нагретого воздуха через стенки корпуса наружу.

Кроме того, решение проблемы экологической безопасности по шуму, создаваемого вентиляторами внутреннего охлаждения электронных блоков и вентиляторами внешнего воздушного охлаждения электронных блоков, путем использования только менее шумных вентиляторов внешнего воздушного охлаждения электронных блоков, можно признать как малоэффективным.

Известен шкаф контейнерного типа, содержащий корпус, все стенки которого с внутренней стороны имеют обшивку, в объеме шкафа на полках размещены электронные блоки повышенной мощности с собственной внутренней системой вентиляционного охлаждения и вентиляторы их внешнего воздушного охлаждения (патент RU 2465751 С1, 27/10.2012).

Данный шкаф контейнерного типа для радиоэлектронной аппаратуры повышенной мощности, являющийся наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому шкафу, также не обеспечивает необходимую эффективность охлаждения электронных блоков, поскольку нагретый ими воздушный поток охлаждается только контактным путем через каналы гофровых обшивок, перегородок и металлические стенки корпуса шкафа. Кроме того, обеспечение экологической безопасности по шуму, создаваемому вентиляторами внутреннего охлаждения электронных блоков и вентиляторами внешнего воздушного охлаждения, только с помощью гофровых обшивок не может обеспечить необходимый уровень шумоизоляции.

Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении эффективности охлаждения электронных блоков повышенной мощности и в создании высокой экологической безопасности по шуму.

Указанный технический результат достигается тем, что в шкафу контейнерного типа для электронной аппаратуры повышенной мощности, содержащем корпус, все стенки которого с внутренней стороны имеют обшивку, в объеме шкафа на полках размещены электронные блоки повышенной мощности с собственной внутренней системой вентиляционного охлаждения и вентиляторы их внешнего воздушного охлаждения, обшивки всех стенок корпуса, выполнены тепло-звуко-изоляционными материалом, объем шкафа разделен горизонтальной перегородкой, имеющей обшивку тепло-звуко-изоляционными материалом, на нижнюю и верхнюю полости, в нижней полости размещены на полках электронные блоки повышенной мощности с собственной внутренней системой вентиляционного охлаждения, вентиляционный выход каждого электронного блока соединен с собственным выходным воздушным каналом, выполненным в виде прямоугольной трубы, все стенки которой с внутренней стороны обшиты звукоизоляционным материалом, на внутренней поверхности вертикальных стенок прямоугольной трубы закреплены вертикально в шахматном порядке бруски с обшивкой звукоизоляционным материалом, выходной конец каждой прямоугольной трубы закреплен в соответствующем сквозном вырезе в стенке корпуса, верхняя полость шкафа соединена с наружной воздушной средой посредством воздухозаборного проема, выполненного в верхней части стенки корпуса шкафа, на поверхности горизонтальной перегородки на противоположной стороне относительно воздухозаборного проема установлены вентиляторы подачи в нижнюю полость шкафа воздушного потока из наружной воздушной среды, на участке поверхности горизонтальной перегородки между воздухозаборным проемом и вентиляторами закреплены прямоугольные бруски с обшивкой звукоизоляционным материалом и высотой не более половины высоты верхней горизонтальной полости, при этом бруски расположены под углом менее 90 градусов к прямолинейному движению набегающего из воздухозаборного проема воздушного потока, внизу в нижней полости шкафа установлен кондиционер в качестве дополнительного охладителя воздушной среды в объеме нижней полости шкафа.

Обеспечение полной и достаточной тепло-звукоизоляции всех стенок корпуса шкафа от внешней воздушной среды, разделение всего объема шкафа на две тепло-звукоизолированные между собой полости, в нижней из которых размещены электронные блоки повышенной мощности, в верхней полости размещены вентиляторы внешнего воздушного охлаждения электронных блоков повышенной мощности, а также обеспечение вывода нагретого воздуха от каждого электронного блока повышенной мощности через отдельные выходные вырезы стенке корпуса шкафа позволило достигнуть повышенной эффективности охлаждения электронных блоков и создать высокую экологическую безопасность по шуму.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый шкаф контейнерного типа для электронной аппаратуры повышенной мощности отличается, тем, что обшивка всех стенок корпуса выполнена тепло-звукоизоляционными материалом, объем шкафа разделен горизонтальной перегородкой, имеющей обшивку тепло-звуко-изоляционными материалом, на нижнюю и верхнюю полости, в нижней полости размещены на полках электронные блоки повышенной мощности с собственной внутренней системой вентиляционного охлаждения, вентиляционный выход каждого электронного блока соединен с собственным выходным воздушным каналом, выполненным в виде прямоугольной удлиненной трубы, все стенки которой с внутренней стороны обшиты звукоизоляционным материалом, на внутренней поверхности вертикальных стенок прямоугольной трубы закреплены вертикально в шахматном порядке бруски с обшивкой звукоизоляционным материалом, выходной конец каждой прямоугольной трубы закреплен в соответствующем сквозном вырезе в стенке корпуса, верхняя полость шкафа соединена с наружной воздушной средой посредством воздухозаборного проема, выполненного в верхней части стенки корпуса шкафа, на поверхности горизонтальной перегородки на противоположной стороне относительно воздухозаборного проема установлены вентиляторы подачи в нижнюю полость шкафа воздушного потока из наружной воздушной среды, на участке поверхности горизонтальной перегородки между воздухозаборным проемом и вентиляторами закреплены прямоугольные бруски с обшивкой звукоизоляционным материалом и высотой не более половины высоты верхней горизонтальной полости, при этом бруски расположены под углом менее 90 градусов к прямолинейному движению набегающего из воздухозаборного проема воздушного потока, внизу в нижней полости шкафа установлен кондиционер в качестве дополнительного охладителя воздушной среды в объеме нижней полости шкафа. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения патентоспособности изобретения «новизна». Сравнение заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими известными аналогичными устройствами не позволило выявить в них признаки, аналогичные отличительным признакам, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен шкаф контейнерного типа для электронной аппаратуры повышенной мощности, принципиальная схема общего вида.

Шкаф контейнерного типа для электронной аппаратуры повышенной мощности содержит корпус, все стенки 1 которого с внутренней стороны имеют обшивку 2 из тепло-звуко-изоляционного материала, например, минеральной ваты. Объем шкафа разделен горизонтальной перегородкой 3, с верхней обшивкой тепло-звуко-изоляционным материалом на нижнюю 4 и верхнюю 5 полости. В нижней полости 4 размешены на полках (не показаны) электронные блоки 6 повышенной мощности с собственной внутренней системой вентиляционного охлаждения, например, серверные блоки. Вентиляционный выход 6.1 каждого электронного блока 6 соединен с собственным выходным воздушным каналом, выполненным в виде прямоугольной трубы 7, все стенки которой с внутренней стороны обшиты звукоизоляционным материалом, например, акустическим поролоном. На внутренней поверхности вертикальных стенок прямоугольной трубы 7 закреплены вертикально в шахматном порядке бруски 8 с обшивкой звукоизоляционным материалом. Выходной конец каждой прямоугольной трубы 7 закреплен в соответствующем сквозном вырезе 9 в стенке 1 корпуса. Верхняя полость 5, горизонтальная прямоугольная, соединена с наружной воздушной средой посредством воздухозаборного проема 10, выполненного в верхней части стенки 1 корпуса шкафа. На поверхности горизонтальной перегородки 3 на противоположной стороне относительно воздухозаборного проема 10 установлены вентиляторы 11 подачи в нижнюю полость 4 шкафа воздушного потока из наружной воздушной среды. На участке поверхности горизонтальной перегородки 3 между воздухозаборным проемом 10 и вентиляторами 11 закреплены прямоугольные бруски 12 с обшивкой звукоизоляционным материалом и высотой не более половины высоты верхней горизонтальной полости 5. Бруски 12 с обшивкой звукоизоляционным материалом расположены под углом менее 90 градусов к прямолинейному движению набегающего из воздухозаборного проема воздушного потока. Внизу в нижней полости шкафа установлен кондиционер 13 в качестве дополнительного охладителя воздушной среды в объеме нижней полости 4 шкафа.

Кроме того, в верхней полости 5 шкафа размещена выдвижная кассета 14, содержащая сменные пылеулавливающие картриджи, при этом выдвижная кассета 14 расположена вертикально и параллельно плоскости воздухозаборного проема 10 и с возможностью снятия ее через соответствующий вырез, выполненный в верхней части длинной стенки 1 корпуса.

Кроме того, воздухозаборный проем 10, выполненный для соединения верхней полости 5 шкафа с наружной воздушной средой, снабжен входным направляющим аппаратом конфузорного типа 15.

Кроме того, воздухозаборный проем 10, выполненный для соединения верхней полости шкафа с наружной воздушной средой, закрыт с внешней стороны защитной сеткой (не показана).

Шкаф контейнерного типа для электронной аппаратуры повышенной мощности работает следующим образом.

В сезонный период времени, когда температура наружного воздуха не превышает 25-30 градусов электронная аппаратура повышенной мощности работает в обычном режиме, т.е. вентиляторы электронных блоков 6 с собственной внутренней системой охлаждения выбрасывают нагретый воздух через вентиляционный выход 6.1 в прямоугольную трубу 7 и далее через сквозной вырез 9 в стенке 1 корпуса в наружную воздушную среду. При этом, поскольку все стенки прямоугольной трубы 7 обшиты звукоизоляционным материалом, и она содержит бруски 8 со звукоизоляционным материалом, то нагретый воздух не выходит в объем нижней полости 4 шкафа, а звуковая волна, достаточно мощная, разбивается брусками 8 и гасится до безопасного уровня шума. В тоже время, когда работают электронные блоки 6, работают вентиляторы 12, которые подают воздушный поток, поступающий из наружной воздушной среды через воздухозаборный проем 10, непосредственно в приемную зону вентиляционного охлаждения электронных блоков 6, тем самым не допускается перегрева электронных блоков 6. При этом звуковая волна, исходящая от работающих вентиляторов 12, разбивается брусками 11, с обшивкой звукоизоляционным материалом, и гасится до безопасного уровня шума.

В летний период высоких температур воздуха, по управляющему сигналу датчика климат контроля включается в работу кондиционер 13, в качестве дополнительного охладителя воздушной среды в объеме нижней полости 4 шкафа, тем самым улучшаются условия охлаждения электронных блоков 6.

Кроме того, входной направляющий аппарат конфузорного типа 15, которым снабжен воздухозаборный проем 10, позволяет увеличивать объем забора наружного воздуха и подачи его вентиляторами 12 в нижнюю полость 4 для более эффективного охлаждения электронных блоков 6.

Кроме того, размещение выдвижной кассеты 14, содержащей сменные пылеулавливающие картриджи вблизи от воздухозаборного проема 10, позволяет дополнительно к пылеулавливающим функциям брусков 11, с обшивкой звукоизоляционным материалом, увеличить эффективность очистки от пыли воздуха, поступающего через воздухозаборный проем 10.

Кроме того, закрытие воздухозаборного проема 10 защитной сеткой позволяет исключить случаи попадания в верхнюю полость 5 шкафа всяких насекомых и летающего мусора.

Таким образом, заявленные усовершенствования, внесенные в шкаф контейнерного типа для электронной аппаратуры, позволяют достигнуть необходимой эффективности охлаждения электронной аппаратуры повышенной мощности и обеспечить высокую экологическую безопасность по шуму.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к разработке шкафов контейнерного типа, приспособленных для размещения электронной аппаратуры повышенной мощности, и может быть использовано для размещения серверной аппаратуры. Технический результат - повышение эффективности охлаждения электронных блоков повышенной мощности и создание высокой экологической безопасности по шуму. Технический результат достигается тем, что все стенки корпуса шкафа выполнены с обшивкой из теплозвукоизоляционного материала. Весь объем шкафа разделен горизонтальной перегородкой на две теплозвукоизолированные между собой полости, в нижней из которых размещены электронные блоки повышенной мощности, в верхней полости размещены вентиляторы подачи в нижнюю полость воздушного потока из наружной воздушной среды. Нагретый воздух от электронных блоков повышенной мощности выводится непосредственно наружу за пределы стенок корпуса по индивидуальной для каждого электронного блока прямоугольной звукоизолированной трубе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Шкаф контейнерного типа для электронной аппаратуры повышенной мощности, содержащий корпус, все стенки которого с внутренней стороны имеют обшивку, в объеме шкафа на полках размещены электронные блоки повышенной мощности с собственной внутренней системой вентиляционного охлаждения и вентиляторы их внешнего воздушного охлаждения, отличающийся тем, что обшивка всех стенок корпуса выполнена теплозвукоизоляционным материалом, объем шкафа разделен горизонтальной перегородкой, имеющей обшивку теплозвукоизоляционным материалом, на нижнюю и верхнюю полости, в нижней полости размещены на полках электронные блоки повышенной мощности с собственной внутренней системой вентиляционного охлаждения, вентиляционный выход каждого электронного блока соединен с собственным выходным воздушным каналом, выполненным в виде прямоугольной трубы, все стенки которой с внутренней стороны обшиты звукоизоляционным материалом, на внутренней поверхности вертикальных стенок прямоугольной трубы закреплены вертикально в шахматном порядке бруски с обшивкой звукоизоляционным материалом, выходной конец каждой прямоугольной трубы закреплен в соответствующем сквозном вырезе в стенке корпуса, верхняя полость шкафа соединена с наружной воздушной средой посредством воздухозаборного проема, выполненного в верхней части стенки корпуса шкафа, на поверхности горизонтальной перегородки на противоположной стороне относительно воздухозаборного проема установлены вентиляторы подачи в нижнюю полость шкафа воздушного потока из наружной воздушной среды, на участке поверхности горизонтальной перегородки между воздухозаборным проемом и вентиляторами закреплены прямоугольные бруски с обшивкой звукоизоляционным материалом и высотой не более половины высоты верхней горизонтальной полости, при этом бруски расположены под углом менее 90 градусов к прямолинейному движению набегающего из воздухозаборного проема воздушного потока, внизу в нижней полости шкафа установлен кондиционер в качестве дополнительного охладителя воздушной среды в объеме нижней полости шкафа.

2. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что в верхней полости шкафа размещена выдвижная кассета, содержащая сменные пылеулавливающие картриджи, при этом выдвижная кассета расположена вертикально и параллельно плоскости воздухозаборного проема и с возможностью снятия ее через соответствующий вырез, выполненный в верхней части длинной стенки корпуса.

3. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что воздухозаборный проем, выполненный для соединения верхней полости шкафа с наружной воздушной средой, снабжен входным направляющим аппаратом конфузорного типа.

4. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что воздухозаборный проем, выполненный для соединения верхней полости шкафа с наружной воздушной средой, закрыт с внешней стороны защитной сеткой.