ШКАФ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к устройствам для монтажа и охлаждения вычислительных модулей компьютера, силовых компонентов питания вычислительных модулей компьютера, сетевым устройствам и системам хранения и, в определенном воплощении, к системам и методам охлаждения модульных систем без использования циркуляции воздуха.
Рассеиваемая мощность интегральных микросхем, устройств, содержащих интегральные микросхемы, продолжает увеличиваться. Эта тенденция требует оптимизации систем охлаждения как на модульном, так и системном уровне. Обычно требуется увеличение объема потока воздуха, необходимое для эффективного охлаждения модулей высокой мощности, и увеличение температуры воздуха, выходящего из охлаждаемых модулей. Как правило, многие устройства, такие как вычислительные модули, а также соответствующая электроника (например, процессоры, память, жесткие диски, сетевые устройства, блоки питания, усилители и т.д.), размещены в корпусе, съемной конструкции или совмещены в пределах корзины или шасси. Обычно компоненты охлаждаются воздухом, движущимся в параллельных направлениях, как правило, спереди назад, движимый одним или несколькими устройствами (например, вентиляторами). Увеличивающаяся тепловая мощность в пределах одного корпуса или шасси может быть скомпенсирована путем обеспечения большего потока воздуха, например, за счет использования более мощного вентилятора или путем увеличения скорости вращения. Однако этот подход становится неприменим в контексте больших центров обработки данных. Приемлемый тепловой режим обеспечивается увеличением объема воздуха, перемещаемого в охлаждаемом объеме. В некоторых случаях может также возникнуть ситуация, когда горячий воздух, выходящий от одного оборудования, попадает на вход близлежащих. Кроме того, уровень акустического шума перемещаемого воздуха от мощного корпуса или шасси воздуха может быть в допустимых пределах, то общий акустический шум в помещении может выходить за допустимый уровень. Кроме того, воздуховоды в корпусах имеют ограниченный размер, что не дает возможность оптимизировать аэродинамику и акустику входа и выхода воздушных потоков. Также вследствие прохождения неоптимизированного воздушного потока возникает вибрация, амплитуда которой может увеличиваться за счет интерференции, в близко расположенных электронных платах. Соответственно, существует значительная необходимость в укреплении механизмов охлаждения электронных компонентов и самих компонентов, индивидуально и на всех уровнях монтажа, включая вычислительные модули компьютера, шасси или монтажный шкаф. Необходимость охлаждения существующей и будущей высокой тепловой нагрузки от электронных компонентов требует развития новых систем охлаждения, таких как жидкостные системы охлаждения, и способов изготовления монтажных шкафов.
Наиболее близким техническим решением является патент РФ 135429 от 10.12.2013, в котором раскрыт шкаф, содержащий набор горизонтальных и вертикальных стоек шкафа, по меньшей мере, две горизонтальные полки и/или стенки, прикрепленные к вертикальным стойкам шкафа с, по меньшей мере, одним внутренним каналом для прохождения хладоносителя и установленным на ней, по меньшей мере, одним электронным компонентом, впускное и выпускное отверстия для подачи хладоносителя, каналы подачи и слива хладоносителя, связанные соответственно с впускным и выпускным отверстиями. Недостатками вышеуказанного шкафа является то, что он не позволяет монтировать в своей структуре электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, снабженных собственными жидкостными охладителями различной конфигурации, а также существующий в нем коллектор выполняет только одну функцию - подачи хладоносителя.
Предлагаемое решение направлено на устранение указанных выше недостатков.
Предлагаемый шкаф для размещения электронных компонентов выполняют в виде монтажного каркаса для монтажа электронных компонентов с неоднородным тепловыделением. Данный шкаф снабжен коллектором распределения жидкого хладоносителя, и позиционирован для свободного сквозного размещения блоков, снабженных своими жидкостными охладителями. Предлагаемый шкаф является дальнейшим развитием систем жидкостного охлаждения электронных устройств и для облегчения охлаждения многокомпонентных электронных систем, таких как стойки, включающие несколько видов различной электроники или вычислительные модули компьютера. Монтажный каркас полностью заменяет отдельные корпуса электронных устройств и позволяет монтировать в своей структуре электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, снабженных жидкостными охладителями различной конфигурации. Существующий в монтажном каркасе коллектор выполняет одновременно две функции - подачи и распределения хладоносителя, элемента жесткости каркаса, принимающего на себя нагрузку от корпусов электронных устройств.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности и экономичности конструкции системы охлаждения электронных модулей, упрощение их конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство охлаждения электронных модулей, состоящих из электронных компонентов с неоднородным тепловыделением, размещенных между, по меньшей мере, двумя стенками монтажного каркаса шкафа для монтажа электронных компонентов, содержащими набор крепежных элементов для размещения охлаждаемых электронных компонентов. При этом устройство охлаждения содержит коллектор, который выполнен с возможностью монтажа к одной из передней, и/или задней, и/или боковой стенке монтажного каркаса, состоящий из, по меньшей мере, одного вертикального канала подачи охлажденного хладоносителя и, по меньшей мере, одного вертикального канала слива отепленного хладоносителя, при этом оба канала механически связаны между собой и каждый из них содержит, по меньшей мере, один фитинг с гибким шлангом на конце, соответствующим фитингу, расположенному на охладителях различной конфигурации охлаждаемых электронных компонентов, впускное отверстие в виде фитинга для подачи хладоносителя в канал подачи охлажденного хладоносителя и выпускное отверстие в виде фитинга для вывода хладоносителя из канала слива отепленного хладоносителя.
Крепежные элементы желательно выполнять в виде полок, или выдвижных рельс, или в виде других элементов для удерживания в заданном положении охлаждаемых электронных компонент, главное, чтобы они позволяли извлекать электронные компоненты без применения инструментов.
Предпочтительно выполнять вертикальный канал подачи или слива хладоносителя в виде металлической трубы квадратного сечения.
Кроме того, к впускному отверстию в виде фитинга необходимо посредством крана подключать насос, подающий хладоноситель из внешнего резервуара с хладоносителем.
Для удобства предпочтительно использовать фитинги типа john guest и гибкие шланги на конце также должны иметь фитинги john guest или кран с фитингом john guest.
Также устройство охлаждения электронных модулей предпочтительно должно включать, как минимум одну, объединительную плату, содержащую электрические разъемы и электронные компоненты, служащую для передачи электрической энергии через разъемы для охлаждаемых электронных компонент и передачи и формирования управляющих сигналов для охлаждаемых компонент.
Предлагаемое устройство охлаждения электронных модулей поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 - общий вид устройства охлаждения электронных модулей;
Фиг. 2 - схема движения потоков хладоносителя внутри устройства охлаждения электронных модулей;
Фиг. 3 - показан пример соединения гибких шлангов с каналами слива/подачи хладоносителя.
Краткое описание чертежей.
Предлагаемое техническое решение состоит в формировании структуры устройства охлаждения электронных модулей для размещения электронных компонентов с системой распределения жидкого хладоносителя в виде единой сборки, которые полностью заменяют отдельные корпуса электронных устройств и позволяют монтировать в своей структуре электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, снабженные жидкостными охладителями различной конфигурации Фиг. 1. Конструкция состоит из структуры монтажного каркаса Фиг. 1, системы распределения жидкого хладоносителя (коллектора) Фиг. 1, которая предназначена для монтажа к одной из передней, и/или задней, и/или боковой стенке монтажного каркаса, который включает в себя структуры для установки электронных компонент с неоднородным тепловыделением, снабженных жидкостными охладителями различной конфигурации. Коллектор распределения жидкого хладоносителя выполняет две функции - подачи хладоносителя и элемента жесткости конструкции, принимающего на себя нагрузку со стороны электронных компонентов. Система распределения жидкого хладоносителя содержит канал подачи хладоносителя и канал слива хладоносителя, предназначенные для обеспечения охлаждения по крайней мере одного электронного модуля, снабженного жидкостным охладителем, система включает в себя по крайней мере одно впускное поз. 4 и выпускное поз. 5 отверстия, см. фиг. 2, связанные с каналом поз. 6 для подачи хладоносителя. Система распределения жидкого хладоносителя дополнительно включает в себя множество гибких шлангов, каждый связанный с каналом подачи хладоносителя и каналом слива хладоносителя жидкостного охладителя используемой в монтажном каркасе электроники. Электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, различной конфигурации, снабженные жидкостными охладителями, монтируются в направляющих полок поз. 7, см. фиг. 3, либо иными средствами, например, крепежным инструментом в полках поз. 7.
Выше были раскрыты основные особенности устройства охлаждения электронных модулей, но любому специалисту в данной области техники очевидно, что на основе раскрытых данных можно создать вариации устройств, например, с вариациями охлаждения предлагаемого и воздушного и т.д.