Шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

pi>984088 е

Ф (6I) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01. 02. 80 (21) 28.77833/18-21 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет(ЩМ Кл з

Н 05 К 7/20

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытии

Опубликовано 23.1282 .-Бюллетень М 47

Дата опубликования описания23.12.82 (53) УДЯ 621. 396. . 6.(088. 8) В.Г. Володин, Е.M.Рородин, И.А. Курчев, И. Н.Определеннов, Ю.С.Рябцев и И. Н.федулфв — — — --- — i

О

/Ъ:

I г

t (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ШКАФ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ

АППАРАТУРЫ

Изобретение относится к радиоэлектронике, а более конкретно к устройствам охлаждения типовых моделей (процессора, памяти, коммутатора ) современных высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных комплексов, построенных по модульному принципу. Многопроцессорное построение в сочетании с модуль. ным принципом позволяет практически неограниченно увеличивать производительность вычислительных систем.

Известно устройство для охлаждения электронной аппаратуры, которое предназначено для охлаждения типового модуля, содержащего логические устройства, питание и инженерный пульт. Это устройство имеет средства подачи воздуха, раздаточный короб, сконструированный и расположенный с учетом поворотного движения страниц, и переходники, предназначенные для подачи воздуха в раздаточные коробы страниц (1).

Указанное устройство использует в качестве хладагента воздух машинного зала ЭВМ. Это увеличивает холодопотери и, соответственно, требует большого расхода кондиционированного воздуха, а также приводит к загрязнению устройств ЭВМ вследствие того, что воздух засасывается непосредственно из зала. Кроме того, необходи5 мо применение центрального кондицио» нера большой мощности, применение воздуховодов крупного сечения и большой протяженности, что увеличивает общие холодопотери, гидравлическое сопротивление системы охлаждения и шум в помещениях McLIIIHHHoz зала. Поэтому при использовании такого уст-, ройства для охлаждения типового модуля приходится увеличивать затраты на термо- и звукоизоляцию и повышать расход электроэнергии на питание устройства охлаждения. Кроме того, функциональные элементы современных высокопроизводительных ЭВМ выдвигают жесткие требования к обеспечению заданных тепловых режимов и допустимому разбросу температур между ними. Так, логические устройства. наиболее эффективно работают при температуре логических элементов 40-50 С, а макси25 мальный КПД источников питания достигается при температуре составляющих элементов 60-70 С. При этом допустимый разброс температур не должен превышать 20 С. Устройство вследствие

ЗО конструктивных особенностей не поз984088 воляет обеспечить указанные требования, предъявляемые устройствам совре« менных многопроцессорных вычислительных комплексов.

Наиболее близким к предлагаемому иЗобретению по технической сущности 5 является шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, включающей блоки питания и логические блоки в виде ячеек на поворотных рамах, содержащий размещенные в корпусе стойки10 для блоков питания и логических блоков, вентиляторы, теплообменники и распределительный воздуховод. В из» вестном устройстве для охлаждения каждого горизонтального ряда ячеек используется один теплообменник, ко. торый находится под этим рядом.Воздух, охлаждающий кажущй ряд ячеек с помощью вентиляторов, расположенных сверху и снизу стойки известного уст- рп ройства, предварительно прогоняется через соответствующий теплообменник $2).

Однако и в этом случае забор ох лаждающего воздуха производится из 25 помещения, где установлены 3BN. Хотя . н таком устройстве и решается задача обеспечения жесткости допусков на температурные разбросы логических элементов, но оптимальные тепловые ре О жимы элементов (40-50ОС для логических устройств и 60-70 С для источников питания) в рамках единого модуля обеспечены быть Не могут . Кроме того, в таком устройстве значи ельную часть объема занимают расположенные между рядами ячеек теплообменники, что приводит к увеличению связей между логическими элементами и, следовательно„ ухудшению такого важного показателя ЗВМ, как производительность, !

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения.

Поставленная цель достигается тем 45 что шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, содержащий блоки питания и логические блоки в виде ячеек на поворотных рамах, имеющий размещенные в корпусе стойки для блоков питания и логических блоков, вентиляторы, теплообменники и распределительный воздуховод, снабжен усеченными диффузорамн с непараллельными основаниями, жестко закрепленными,на теплообменниках, причем часть вентиляторов размещена на.диффузорах, часть - на поворотных рамах логйческих блоков, а стойка для блоков питания снабжена наклонными перегородками, расположенными между ее полками с возможностью образования воэдуховодов переменного сечения, при этом стойки для логических блоков и дпя блоков питания расположены с возможностью образования между ними распре- 65 делительного воэдуховода, сообщающегося с воздуховодами переменного сечения стойки для блоков питания.

Кроме того, смежные усеченные диффуэоры с непараллельными основаниями

sакреплены развернутыми попарно в разные стороны относительно оси теплообменника.

На фиг. 1 — схематически изображен предлагаемый шкаф, общий вид; на фиг, 2 — стойка теплообменника.

Шкаф содержит размещенные в его корпусе стойку 1 для теплообменников, стойку 2 для блоков питания и стойку

3 для.логических блоков.

В стойке 1 установлены теплообменники 4 типа "жидкость-воздуха", которые последовательно соединены с помощью гибких вставок 5, при этом к нижнему и верхнему теплообменникам 4 подсоединены входной 6 и выходной 7 трубопроводы, в результате чего в стойке 1 образуется гидравлический контур, по которому проходит жидкий хладагент. На каждом из теплообменников 4 жестко закреплены усеченные диффузоры 8 с непараллельными основаниями, на диффузорах 8 размещены вентиляторы 9. Диффузоры,8 закреплены на теплообменниках 4 развернутыми попарно в разные стороны относительно осей теплообменников. Конструкции стойки 1 предусматривает наличие камеры 10 всасывання и основной камеры 11 нагнетания, которая заканчивается воздуховодом 12 с прямоугольным сечением.

Стойка 2 питания, представляющая собой этажерОчную конструкцию, предназначена для Установки блоков 13 питания, которые располагаются и несколько горизонтальных рядов. В верхней части стойки 2 питания находится транзитный прямоугольный .воздуховод 14, которнй сообщается с воздуховодом 12. Стойка 2 снабжена наклонными перегородками, расположенными между ее полками-блоками 13 питания с возможностью образования подводящих 15 и отводящих 16 воздуховодов переменного сечения. При этом воэдуховоды 16 сообщаются с камерой 10 всасывания. В подводящих воздуховодах

15 установлены дросселирующие устройства 17, с помощью которых производится индивидуальная регулировка воздушного потока для каждого блока 13 питания.

В стойке 3, для логических блоков располагаются поворотные рамы 18 с установленными в несколько, рядов ячейками 19, которые образуют множество вертикальных каналов 20.

В верхней части стойки 3 находится- имеющий прямоугольное сечение распределительный воэдуховод 21, в котором предусмотрены раздаточные отверс984088 тия 22. В нижней части поворотных рам 18 установлен ряд вентиляторов

23. Стойка 2 и стойка 3 расположены с возможностью образования между ними распределительного воздуховода

24, сообщающегося с воздуховодами 15 стойки2 для блоков питания. Двери 25 и различные виды обшивок 26, выполненные с учетом герметизации типового модуля по отношению к внешнему пространству, имеют обычную конструк- 10 цию.

При стыковке (фиг. 1) стойки 1 для теплообменников стойки 2 для блоков питания и стойкй 3 для логических блоков образуется единый типовой 35, модуль, узлы и элементы которого составляют автономное устройство охлаждения тепловыделяющих узлов (ячеек и блоков питания) центрального процессора. 20

Шкаф для охлаждения работает следующим образом.

Воздушный поток охлаждающего воз- духа, создаваемый с помощью вентиляторов 9,из камеры 11 нагнетания че рез воздуховоды 12 и 14 поступает в . распределительный воздуховод 21.Отсюда охлаждающий воздух через раздаточные отверстия 22 поступает в стойку 3 и распределяется на множество вертикальных потоков, проходящих через вертикальные каналы 20, нрн этом про-. исходит охлаждение выделяющих теплоячеек 19. Отработавший воздух подхватывается вентиляторами 23 и попадает в подводящий воэдуховод 15, Там, пройдя дросселирующие устройства 17, с помощью которых происходит перераспределение воздушного потока между блокамй 13 питания для каждого горизонтального ряда, он поступает для охлаждения блоков 13 питания.

После этого, отработав вторично, воздух по отводящим воздуховодам 16, направляется в камеру 10 всасывания.

Здесь воздух прогоняется через теплообмеиники 4, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Затем охлажденный воздух снова поступает в распределительный воздуховод 24 и т.д, Таким образом, с .помощью практически -50 одного и. того же объема воздуха, который находится в режиме рециркуляции, производится охлаждение тепловыделяющих узлов типового модуля,. находящихся в различных температур- . 55 ных режимах.

Вентиляторы 23, закрепленные на ! поворотных рамах 18, служат также для прогона воздуха с целью обеспечения заданных тепловых режимов ячеек

19 во время профилактики и ремонта стойки 3, т.е; в тот момент, когда типовой модуль разгерметизирован, и раьы 18 вывернуты наружу. 65 !

Попарное расположение осей смежных вентиляторов 9 в разные стороны относительно осей теплообменников позволяет значительно улучшить аэродинамические характеристики камеры

11 нагнетания и создать при этом необходимый воздушный напор.

Каналы для циркуляции охлаждающего воздуха, a также распределительный воздуховод образуют несколько групп параллельных соединений, связанных последовательно между собой, что позволяет оптимальным образом с точки зрения обеспечения тепловых режимов скомпоновать функциональные узлы типового модуля.

Наличие камер всасывания 10 и йагнетания 11 и распределительного воэдуховода 24 позволяет обеспечить не обходимый режим теплообмена при кратковременной разгерметизации типового модуля во время открывания дверей стойки 2 н стойки 3 для ремонта и откладки узлов.

Предлагаемый шкаф для охлаждения позволяет создавать типовые конструктивные модули для использования их в многопроцессорных вычислительных комплексах, в которых при этом выдерживаются требования по допустиьым длинам, электронных связей и, следовательно, может быть, достигнута необходимая производительность, . Объединение теплообменников и вен.тиляторов в единый блок позволяет снизить энергопотребление устройства охлаждения, повысить его надежность, а также уменьшить конструктивные габариты.

Замкнутая система воздухообмена с рециркуляцией охлаждающего воздуха позволяет снизить хладопотери в окру жающую среду, исключить попадание воздуха из машинного зала и уменьшить при этом загрязнение радиоэлектронной аппаратуры. В связи с этим можно от» казаться от применения внутри конструктивного модуля фильтров, при этом появляется возможность использования вентиляторов, создающих меньший напор и потребляющих меньше энергии.

Формула изобретения

1. Шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, содержащий блоки питания и логические блоки в виде ячеек на поворотных рамах, имеющий размещенные в корпусе стойки для блоков питания и логических блоков, вентиляторы, теплообменники и распределительный воздуховод, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, он снабжен усеченными диффузорами с непараллельными основаниями, жестко

984088

Й 12 закрепленными на теплообменниках, причем часть вентиляторов размещена на диффуэорах, часть — на поворотных рамах логических блоков, а стойка для блоков питания снабжена перегородка.Ми, расположенными между ее полками с возможностью образования воздуховодов переменного сечения, при этом стойки для логических блоков и для блоков питания расположены с возможностью образования между ними распре- о делительного воздуховода, сообщающегося с воздуховодами переменного сечения стойки для блоков питания.

ВНИИПИ Заказ 9962/78

Тираж 862 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

2. Шкаф по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, смежные усеченные диффузоры с непараллельными основаниями закреплены развернутыми попарно в разные стороны относительно оси. теплообменника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3147403, кл. 317-100, опублик. 01.09.64.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 750767, кл. Н 05 К 7/20, 20.06.77 (прототип).