DE10231987A1

DE10231987A1 - Extern befestigtes, in Betrieb austauschbares Lüftermodul

Info

Publication number: DE10231987A1
Application number: DE10231987A
Authority: DE
Inventors: Bradley E Clements; Angela L Minichiello
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2003-02-27
Also published as: US20030026074A1; US6690576B2; JP2003099158A

Abstract

Eine Kühllüftervorrichtung umfaßt eine Kunststoffhäusung und einen elektrischen Lüfter. Die Häusung, die den Lüfter enthält, ist direkt an der externen Oberfläche der Ausrüstung befestigt, die gekühlt wird. Es wird kein separater Befestigungsrahmen verwendet. Die modulare Lüftervorrichtung ist in Betrieb austauschbar und ist mit anderen Einheiten nützlich, um eine Kühllüfterredundanz zu liefern. Vorzugsweise sind ein gefilterter, elektrischer Verbinder und eine lichtemittierende Diode in die Häusung integriert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Maschinenkühllüftern und insbesondere auf ein modulares, in Betrieb austauschbares Kühllüftersystem für Computersysteme.
Elektrische Lüfter werden verbreitet verwendet, um elektronische Geräte zu kühlen, wie z. B. Computer. Dies ist wichtig für den effizienten Betrieb und das Verhindern von Schaden an wärmeempfindlichen, elektronischen Komponenten. Es sind verschiedene Strukturen und Systeme zum Kühlen von Computern bekannt. Ein bekanntes System, das bei Serveranwendungen verwendet wird, befestigt einzelne Lüfter innerhalb der Häusung. Bei diesen Systemen ist die Leistungsschaltung für jeden Lüfter mit der Leistungsschaltung des Computers verbunden, um die notwendige Arbeitsspannung zu erhalten. Diese intern befestigten Lüftersysteme sind üblicherweise mit einer lichtemittierenden Diode aufgebaut, um den Arbeitsstatus jedes einzelnen Lüfters anzuzeigen. Ein Problem bei diesen Systemen ist, daß ein Ausfall eines Lüfters erfordert, daß die Leistungsschaltung für den Computer für eine Wartung des fehlerhaften Lüfters abgeschaltet wird. Ferner werden Dioden innerhalb des Servers derart plaziert, daß der Status des Lüfters nicht bestimmt werden kann, ohne die Produkthäusung zu entfernen.
Eine bekannte Lösung für diese Probleme ist die Verwendung von extern befestigten Lüftern. Extern befestigte Lüfter erfordern üblicherweise einen separaten Befestigungsrahmen, der an der Außenseite eines Systemgehäuses angebracht ist, und Dichtungen für elektromagnetische Störung (EMI; EMI = electromagnetic interference) zum Schutz gegen ungewollte EMI.

Ein Problem bei extern befestigten Lüftersystemen ist, daß die separaten Befestigungsrahmen und die EMI-Dichtungen den zum Kühlen verfügbaren Luftfluß-Perforationsbereich reduzieren. Das US-Patent Nr. 6,213,819 B1 ('819) und das US-Patent Nr. 6,236,564 B1 ('564) offenbaren z. B. ein abnehmbares Lüftergestell zum Unterbringen eines Lüfters, der einen separaten Befestigungsrahmen für die Lüfter aufweist. Die Befestigungsrahmen der Patente '819 und '564 decken z. B. den potentiellen Ventilationsperforationsbereich ab und blocken dabei den Luftfluß. Ferner ist bei diesen extern befestigten Lüftersystemen die elektrische Verbindung für jeden Lüfter entweder direkt an dem Träger befestigt oder über eine Kabelanordnung an dem Träger angebracht. Somit komplizieren der separate Befestigungsrahmen und die Handhabung der elektrischen Verbindungen durch einen Benutzer die Verwendung dieser Lüftersysteme, besonders wenn Redundanz und Austauschbarkeit während des Betriebs wichtig sind.

Somit besteht ein Bedarf nach einem Lüfterkühlungssystem, das einen Austausch individueller Lüftereinheiten während des Betriebs ermöglicht und den Ventilationsbereich in dem Luftflußweg zwischen der Systemkomponente, wie z. B. einem Computerserver, und den Lüftereinheiten maximiert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexible und effiziente Kühllüftereinheit und ein System zum externen Befestigen eines Kühllüfters an einer Maschine zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Kühllüftereinheit gemäß Anspruch 1 und 8 oder ein System gemäß Anspruch 7 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein Kühllüftersystem für eine elektrische Komponente, wie z. B. einen Server, schafft, das es einzelnen Lüftereinheiten ermöglicht, abgenommen zu werden, ohne die Leistungsversorgung für den Server abzutrennen. Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß sie die Verwendung des Ventilationsbereichs für ein derartiges, modulares Lüfterkühlsystem maximiert. Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß sie eine Anzeige des Betriebsstatus einzelner Lüftereinheiten schafft, auf die leicht zugreifbar ist.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellen eines Lüfterkühlungssystems mit einem Array von Lüftereinheiten, das abnehmbar an einer Befestigungsoberfläche der Komponente befestigt ist. Kühllüftereinheiten sind zur Verwendung mit einer elektrischen Komponente bereitgestellt, die einen kühlenden Luftfluß zu und von der Umhüllung der elektrischen Komponente liefert. Jede Lüftereinheit umfaßt eine Lüfteranordnung, eine Lüfterhäusung und eine Struktur zum Befestigen der Einheit an der Komponente. Es wird ein elektrischer Lüfter bereitgestellt, der Lüfterblätter aufweist, die wirksam sind, um durch Drehen in einem Pfad mit einem äußeren Durchmesser einen Luftfluß zu erzeugen. Die Lüfterhäusung ist eine kastenförmige Häusung, die eine viereckig geformte, offene Fläche darstellt und eine gegenüberliegende Wand mit Öffnungen aufweist, um einen durch einen Lüfter induzierten Luftfluß durch die Häusung und die Flächenöffnungen zu ermöglichen. Eine viereckig geformte Lüfterwandstruktur ist bereitgestellt, die eine zentral positionierte, kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, außerhalb dem Eckenregionen vorhanden sind. Der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung der Wandstruktur ist etwas größer als der Außendurchmesser der Lüfterblätter. Der Lüfter ist an der Wandstruktur angebracht, um eine Lüfteranordnung zu bilden. Der Lüfter ist in axialer Ausrichtung mit der kreisförmigen Öffnung der Wandstruktur positioniert, um einen durch den Lüfter induzierten Luftfluß durch dieselbe zu ermöglichen. Die Lüfteranordnung ist innerhalb der Häusung an einer Position befestigt, die nach innen von der viereckig geformten, offenen Fläche ausgespart ist. Die Häusung umfaßt eine Struktur zum lösbaren Befestigen der Häusung an der elektrischen Komponente, so daß die offene Fläche der Häusung an die Lüfterbefestigungsoberfläche angrenzt und eine Region mit Luftflußöffnungen an derselben einschließt. Ein regionaler Eckenabschnitt der Öffnungen ist definiert wie jene in länglicher Ausrichtung mit den Eckenregionen der Wandstruktur der Lüfteranordnung. Der durch die Lüfteranordnung induzierte Luftfluß zwischen der Lüfteranordnung und den Eckenregionsöffnungen der Komponentenbefestigungsstruktur ist durch die zwischengeschaltete Struktur nicht eingeschränkt, wodurch der Ventilationsluftfluß maximiert wird.

Alternativ kann ein Fingerschutz mit einem Array von Luftflußöffnungen an der offenen Fläche der Häusung positioniert sein, der ferner Öffnungen der Eckenregion aufweist, um den Luftfluß zwischen der Lüfteranordnung und den entsprechenden Eckenregionsöffnungen zu verbessern, die in der Komponentenbefestigungsplatte positioniert sind.

Jede Lüftereinheit umfaßt ferner einen elektrischen Verbinder, der mit der Häusung zum abnehmbaren Verbinden einer Lüftereinheit mit einer Leistungsversorgung und einer lichtemittierenden Diode eine Einheit bildet, die an der Häusung zum Anzeigen der Betriebsfähigkeit des Lüfters befestigt ist. Der elektrische Verbinder ist konfiguriert, um anpaßbar in einem Verbinder aufgenommen zu werden, der in der Komponente gebildet ist, um Leistung an die einzelnen Einheiten zu liefern.

Andere Vorteile und Komponenten der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich, die einen Teil dieser Spezifikation bilden und in denen exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zum Darstellen verschiedener Objekte und Merkmale derselben ausgeführt sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Frontalperspektive einer Lüftereinheit der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine auseinandergezogene Rückperspektive der Lüftereinheit;
Fig. 2A eine perspektivische Ansicht einer Befestigungsstange;
Fig. 3 eine Seitenaufrißansicht der Lüftereinheit;
Fig. 4 eine perspektivische Rückansicht der Lüftereinheit, in der die verschiedenen Komponenten angeordnet sind;
Fig. 5 die Rückseite eines Netzwerkservers, auf dem ein Array von Lüftereinheiten gemäß der Erfindung befestigt wurde;
Fig. 6 eine Nahansicht einer Befestigungsoberfläche eines Maschinenchassis, das zum Befestigen eines Lüfterkühlungssystems gemäß der Erfindung geeignet ist;
Fig. 7 eine perspektivische Frontansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Häusung gemäß der Erfindung; und
Fig. 8 eine Aufrißansicht von hinten der alternativen Häusung, die in Fig. 7 dargestellt ist.
Die Erfindung ist hierin Bezug nehmend auf Fig. 1-6 beschrieben. Ein extern befestigtes Lüfterkühlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist allgemein bei 10 in Fig.5 angezeigt. Das Lüfterkühlungssystem 10 weist ein Array von Lüftereinheiten 100 auf, die einzeln und lösbar an einer planaren Befestigungsoberfläche 210 einer Systemkomponente befestigbar sind. Jede Lüftereinheit 100 weist eine Häusung 102, eine Lüfteranordnung 120 und eine Struktur zum lösbaren Befestigen der Lüftereinheit auf, die allgemein an der Befestigungsoberfläche 210 angezeigt ist.
Bezug nehmend auf Fig. 2 umfaßt die Lüfteranordnung 120 einen elektrischen Lüfter 121, der Lüfterblätter 122 aufweist, die wirksam sind, um einen Luftfluß durch Rotieren in einem Pfad mit einem Außendurchmesser D1 zu induzieren. Eine viereckig geformte Lüfterwandstruktur ist als eine Druckbarriere zwischen dem Lüfter-Einlaß und dem -Auslaß bereitgestellt (was abhängig von der Richtung des Luftflusses variiert). Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Lüfterwandstruktur in der Form von Wänden 123, 124 vor, die durch eine zylindrische Lüfterhäusung 125 verbunden sind, die eine zentral positionierte, kreisförmige Öffnung 126 darstellt, die einen Durchmesser D2 von ungefähr dem Außendurchmesser D1 der Lüfterblätter aufweist. Der Lüfter 121 ist an der Wandstruktur durch herkömmliche Verfahren angebracht, um die Lüfteranordnung 120 zu bilden, und steht in axialer Ausrichtung mit der kreisförmigen Öffnung 126 der Wandstruktur, um einen durch den Lüfter induzierten Luftfluß durch dieselbe zu ermöglichen. Die Lüfteranordnung 120 stellt ferner Eckenregionen dar, wobei die Eckenregionen 127, 128 ein Beispiel sind. Die Lüfteranordnung 120 ist innerhalb der Häusung 102 an einer Position positioniert und an derselben angebracht, die nach innen in einer Distanz D3 von der viereckig geformten, offenen Fläche 103 ausgespart ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Häusung 102 ist eine im wesentlichen kastenförmige Umhüllung, die eine viereckig geformte, offene Fläche 103 vorweist. Die Häusung 102 umfaßt ferner eine gegenüberliegende Wand, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Form einer Frontwand 112 vorliegt, die eine konvexe Fläche nach außen hin von der Systemkomponente (wie in Fig. 2A gezeigt ist) vorweist, die Luftflußöffnungen 118 umfaßt.
Das Kühlsystem 100 gemäß der Erfindung wird üblicherweise als ein Sauglüfter verwendet, der Luft aus einem Computer oder einem anderen Instrument oder einer Maschine zieht. Daher weist der Lüfter 121 üblicherweise eine Ausrichtung auf, derart, daß die Lüfterblätter 122 ihre Lufteinlaßseite 123 gegenüber der hinteren Luftflußöffnung 118 aufweisen. Die Lufteinlaßseite der Lüfterblätter kann jedoch ein Verletzungs- oder ein Schadens-Risiko erzeugen. Somit kann ein Rückwandfingerschutz 130 optional umfaßt und an der Luftflußöffnung 103 positioniert sein. Der Rückwandfingerschutz 130 ist üblicherweise aus Blech hergestellt und weist Luftflußöffnungen 132 auf, die wirksam konfiguriert sind, um einen Störung des Luftflusses zu minimieren.
Jede Einheit umfaßt ferner einen elektrischen Verbinder 140, der eine Einheit mit der Häusung 102 bildet, um die Austauschbarkeit in Betrieb zu ermöglichen. Vorzugsweise ist der elektrische Verbinder 140 innerhalb des Schutzes 130 positioniert und ist durch eine Verdrahtung mit dem elektrischen Lüfter 121 verbunden, wenn ein Schutz 130 verwendet wird. Der elektrische Verbinder 140 ist lösbar mit der Befestigungsoberfläche des Leistungsversorgungsverbinders 212 der Systemkomponente anpaßbar. Wenn kein Schutz 130 verwendet wird, weisen der elektrische Verbinder und der Leistungsversorgungsverbinder einen Entwurf und eine Position auf, die durch die Entwurfsauswahl bestimmt wird. Die Befestigungsoberfläche ist mit einem Array von Leistungsversorgungsverbindern versehen, um das Array von Lüftereinheiten aufzunehmen.
Bei einer externen Lüfteranordnung muß sich die elektrische Verbindung durch die elektromagnetische Verträglichkeits- (EMC-; EMC = electromagnetic compatibility = elektromagnetische Verträglichkeit) Umhüllung erstrecken. Somit wird ein gefilterter elektrischer Verbinder verwendet, um zu verhindern, daß elektromagnetische Wellen außerhalb des Chassis durch die Verbinderverdrahtung strahlen. Es können jegliche bekannten Filterverbinder, wie z. B. ein Kondensatorfilterverbinder, ein Ferritfilterverbinder oder ein piezoelektrischer Filterverbinder, verwendet werden.
Üblicherweise ist die planare Befestigungsoberfläche 210 der Komponente einfach eine externe Oberfläche einer herkömmlichen Maschinengehäusewand oder eines Maschinenchassis. Die Befestigungsoberfläche ist mit Öffnungen, Perforationen oder Luftkanälen gebildet, durch die kühle Luft gedrückt oder erwärmte Luft gezogen wird. Ein Vorteil einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, daß dieselbe extern direkt an der externen Oberfläche einer Maschinenhäusungswand oder eines Chassis befestigt werden kann, durch die Befestigungseinrichtung und den Leistungsversorgungsverbinder.
Die Häusung 102 umfaßt eine Struktur zum lösbaren Befestigen der Häusung 102 an der Oberfläche 210. Befestigungsstaböffnungen 142 sind in der Frontwand 112 zum Unterbringen der Befestigungsstäbe 144 bereitgestellt. Vorzugsweise weisen die Befestigungsstäbe 144 Flügelköpfe 145 auf, um ein werkzeugloses Festziehen und Entfernen der Befestigungsstäbe 144 zu liefern. Auf ähnliche Weise enthält die Lüfteranordnung 120 Befestigungsstablöcher 146 und der Rückwandfingerschutz 130 enthält Befestigungsstabeinkerbungen 148. Die Befestigungsstaböffnungen 142, die Befestigungsstablöcher 146, und die Befestigungsstabeinkerbungen 148 bilden zusammen Befestigungsstabdurchgänge, durch die die Befestigungsstäbe 144 eingefügt werden und die verwendet werden, um die Vorrichtung 100 an einer Befestigungsoberfläche der Systemkomponente zu befestigen. Vorzugsweise sind die Befestigungsstäbe 144 durch Federn 149 federbeladen, um eine herkömmliche Befestigung und ein Abnehmen der Vorrichtung 100 an einer Befestigungsoberfläche zu bewirken. Fig. 2A stellt eine Ansicht eines federbeladenen Flügelkopfbefestigungsstabs 144 gemäß der Erfindung dar. Vorzugsweise weisen die Befestigungsstäbe 144 Gewindespitzen 151 auf. Alternativ können die Befestigungsstäbe 144 herkömmliche Schrauben, vorzugsweise Flügelschrauben, zum Anbringen der Vorrichtung 100 an einer Befestigungsoberfläche sein. Eine Befestigungsklemme 143 klammert um den Befestigungsstab 144, nachdem derselbe durch die Befestigungsstaböffnung 142 eingefügt wurde. Die Befestigungsklemme 153 umfaßt eine Stützlasche 154, die auf einem Stützbrett 155 der Häusung 102 liegt, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält eine äußere Oberfläche 114 der Frontabdeckung 112 vorzugsweise Aussparungen 152 an den Ecken, wodurch ein leichter Zugriff auf die Befestigungsstabköpfe 145 geliefert wird, während der obere Teil der Stabköpfe 145 unter oder in Ausrichtung mit der Außenoberfläche 114 der Frontwand 112 gehalten wird. Die verschiedenen Merkmale des Befestigungsstabs 144, wie er in der Vorrichtung 100 verwendet wird, liefern eine Struktur und ein Verfahren zum schnellen und einfachen Entfernen und Austauschen einer Vorrichtung 100 an einer Befestigungsoberfläche.
Die Einheit 100 umfaßt ferner eine lichtemittierende Diode ("LED"), die den Betriebsstatus der Einheit 100 anzeigt. In Fig. 1 ist ein LED-Fenster 158 oben an der Frontwand 112 positioniert. Üblicherweise zeigt eine LED Grün für einen normalen Betriebsstatus, blinkendes Gelb für einen bevorstehenden Ausfall und Rot für Ausfall an.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, schließt die Häusung 102 die Lüfteranordnung 120 ein und weist eine konvexe Frontwand 112 vor. Die gestrichelten Linien 160, 162 zeigen die Positionen der Lüfteranordnungswände 123, 124 an und zeigen die Versatzdistanz D3 zwischen der Öffnung 103 und der Lüfteranordnung 120 an. Eine Frontabstandszone 164 ist zwischen den Lüfterblättern 123 und der Frontabdeckung 112 bereitgestellt.
Bezug nehmend auf die Fig. 2-3 wird darauf hingewiesen, daß der Rückwandfingerschutz 130 an der Hinterkante 166 der Häusung 102 positioniert ist und die Öffnung 103 schließt. Um das Erzeugen eines Rauschens durch einen "Sirenen"- Effekt zu verhindern, weist die Häusung ferner eine Hintere Abstandszone 168 zwischen der Lufteinlaßseite eines Lüfters und einem Rost auf, der Löcher oder Perforationen enthält. Die minimale Distanz der hinteren Abstandszone ist Gegenstand der Entwurfsauswahl und hängt von der Luftgeschwindigkeit und der Perforationsgröße ab. Aus diesem Grund ist die Distanz in der hinteren Zone 168 zwischen der gestrichelten Linie 162 und dem Rückwandfingerschutz 130 an der Hinterkante 166 üblicherweise nicht weniger als 10 mm und vorzugsweise nicht weniger als 15 mm.
Die Häusung 102 und die Lüfteranordnung 120 und optional der Rückwandfingerschutz 130 umfassen zusammenwirkende Verschlußvorrichtungen für die Anordnung der Lüfteranordnung 120 und des Rückwandfingerschutzes 130 in der Häusung 102. Fig. 3 zeigt Einfügelaschen 170 zum Einfügen in übereinstimmende Laschenaufnahmevorrichtungen in einer Befestigungsoberfläche 102, was die Ausrichtung während der Befestigung der Vorrichtung 100 an einer Befestigungsoberfläche ermöglicht.
Fig. 4 stellt eine perspektivische Rückansicht der Einheit 100 dar, die ähnlich der Ansicht von Fig. 2 ist, in der jedoch die verschiedenen Komponenten der Einheit 100 angeordnet sind. Eine Einheit 100, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, ist eine modulare Einheit in Betrieb, die zu einer externen Befestigung und einem Austausch in einem Computersystem in Betrieb in der Lage ist.
Fig. 5 zeigt die externe Rückwand eines Netzwerkservers, auf dem eine Mehrzahl von Einheiten 100 gemäß der Erfindung an einer Mehrzahl von Befestigungsoberflächen 210 befestigt wurden. Ein Vorteil einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, daß eine Mehrzahl derartiger Einheiten an angrenzenden oder benachbarten Befestigungsoberflächen in einem System befestigbar sind, wodurch eine Systemredundanz und eine effiziente Verwendung des Systemoberflächenbereichs geliefert wird. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann auf die Einheit 100 leicht zugegriffen werden, und dieselbe ist einfach durch Entfernen von zwei Befestigungsstäben und Herausziehen der modularen Lüftereinheit 100 abnehmbar. In Betrieb ist eine Computervorrichtung, wie z. B. ein Netzwerkserver 200, innerhalb des Systems durch zahlreiche Kabel verbunden, die in Verbinder der Verbinderregion 202 eingefügt sind. Bei den in der Technik üblichen Systemen wird das Volumen und der Oberflächenbereich in der Ventilationsregion 204 des Netzwerkservers 200 nicht verwendet. Im Gegensatz dazu werden Einheiten in Systemen gemäß der Erfindung direkt an dem zugrundeliegenden Maschinenchassis 206 der Region 204 befestigt.
Fig. 6 zeigt eine Nahansicht der Befestigungsoberfläche 210 des Maschinenchassis 206. Die Befestigungsoberfläche 210 ist ein Teil eines herkömmlichen Chassis 206, das für eine Befestigung an den Einheiten 100 gemäß der Erfindung modifiziert wurde. Die Befestigungsoberfläche 210 umfaßt einen Leistungsversorgungsverbinder 212 zum Anpassen mit dem elektrischen Verbinder 140 der Einheit 100 zum Verbinden des elektrischen Lüfters 121 mit einer Leistungsversorgung.
Die Befestigungsoberfläche 210 enthält Luftöffnungen 214, durch die Luft von dem Inneren einer Maschine, wie z. B. dem Netzwerkserver 200, durch den Lüfter 121 abgezogen wird, der im Abzugsmodus arbeitet. Wenn die Häusung 102 an der Befestigungsoberfläche 210 angebracht ist, grenzt die offene Fläche 103 der Häusung 102 an die Lüfterbefestigungsoberfläche 210 an und umschließt die Region 211 der Luftflußöffnungen 214 in der Lüfterbefestigungsoberfläche 210. Eckenregionabschnitte der Öffnungen 214 umfassen Regionen, die außerhalb der kreisförmigen, gestrichelten Linie 239 liegen, die der axialen Positionierung der zylindrischen Häusung 126 der Lüfteranordnung entspricht, wenn die Häusung 102 an der Befestigungsoberfläche 210 befestigt ist. Ferner stehen die Eckenregionen 240-243 in axialer Ausrichtung mit den Eckenregionen der Lüfteranordnung 120 und sind z. B. die Eckenregionen 240, 241, 242 und 243. Somit ist ein durch die Lüfteranordnung induzierter Luftfluß zwischen der Lüfteranordnung 120 und den Eckenöffnungsregionen 240-243 nicht durch eine störende Struktur begrenzt, wie z. B. eine Lüftergestell-Befestigungsstruktur, die in dem Patent '564 gefunden wird, in dem Fall, in dem die Häu- sung 102 keinen Schutz 130 verwendet. Wenn der Schutz 130 in der Häusung 102 umfaßt ist, liefern die Schutzeckenregionen 250-253 (gezeigt in Fig. 4), die durch die Öffnungen definiert werden, die außerhalb der kreisförmigen gestrichelten Linie 254 liegen, einen Luftfluß zu den entsprechenden Regionen 240-243 an der Befestigungsoberfläche 210. (Die gestrichelte Linie 254 entspricht der axialen Positionierung der zylindrischen Häusung 126 der Lüfteranordnung.) Es wird darauf hingewiesen, daß der Luftfluß zu den Eckenöffnungsregionen der Befestigungsoberfläche 210 mit oder ohne Schutz 130 im Vergleich zu herkömmlichen Lüfterbefestigungsanordnungen verbessert wird, wie z. B. jenen, die in den Patenten '564 und '819 beschrieben und gezeigt sind.
Die Luftflußöffnungen 132 des Rückwandfingerschutzes 130, die oben Bezug nehmend auf Fig. 2 beschrieben sind, sind gemustert und dimensioniert, um den gewünschten Luftfluß durch Luftkanäle 214 zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die Abmessungen der Luftflußperforationen 132 etwas größer als die Abmessungen der Luftkanäle 214, wenn eine Vorrichtung als ein Abzugslüfter verwendet wird, der Luft aus einer Maschine zieht. Wenn z. B. die Luftkanäle 214 einen kreisförmigen Durchmesser von 3 mm aufweisen, dann weisen die Luftflußperforationen 132 einen kreisförmigen Durchmesser von ungefähr 3,5 mm auf.
Die Befestigungsoberfläche 210 umfaßt ferner Aufnahmevorrichtungen 216 für Gewindebefestigungsstäbe, in die die Gewindespitzen 151 der Befestigungsstäbe 144 eingefügt und eingeschraubt werden. Die Befestigungsoberfläche 210 des Chassis 206 umfaßt ferner Laschenaufnahmevorrichtungen 218 zum Aufnehmen von Einfügelaschen 170 der Häusung 120. Einfügelaschen 170 ermöglichen eine korrekte Ausrichtung der Vorrichtung 100 während der Befestigung an der Befestigungsoberfläche 210, insbesondere die Ausrichtung des elektrischen Verbinders 140 mit dem Leistungsversorgungsverbinder 212.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem eine Mehrzahl von Einheiten 100 verwendet wird, um eine Kühllüfterredundanz an einen Netzwerkserver 200 zu liefern, weist die Häusung 102 eine vertikale Höhe von ungefähr 13,3 cm und eine Breite von ungefähr 12,7 cm auf. Die Tiefe der Häusung 102 von vorne bis hinten beträgt ungefähr 8,9 cm. Der elektrische Lüfter 121 weist einen Nominaldurchmesser von 120 mm auf.
Wenn eine Vorrichtung gemäß der Erfindung als ein "Drück"- Lüfter bei einem alternativen Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist die Luftansaugseite der Lüfterblätter gegenüber der Innenseite 116 der Frontwand 112. Folglich ist die potentiell gefährliche Luftansaugseite der Blätter nicht freiliegend. Es ist daher weniger wichtig für eine Vorrichtung, einen Rückwandfingerschutz zu umfassen. Um das Rauschen zu vermeiden, das durch den "Sirenen"-Effekt erzeugt wird, ist die Distanz zwischen der Frontwand der Häusung und der Luftansaugseite der Blätter nicht weniger als 10 mm und vorzugsweise nicht weniger als 15 mm.
Um die Kühlung einer Maschine zu erhöhen, wie z. B. des Netzwerkservers 200, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl von Kühllüftereinheiten gemäß der Erfindung an den Befestigungsoberflächen befestigt, die an einem Chassis vorne an der Maschine positioniert sind. Diese vorne befestigten Lüftereinheiten drücken Luft in die Maschine, um die Kühlung zu erhöhen. Wenn die Einheit keinen Rückwandfingerschutz umfaßt, ist der elektrische Verbinder zum Verbinden des Lüfters mit einer Leistungsversorgung üblicherweise in einer Häusung neben dem Gitter in der Frontwand integriert.
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Häusung gemäß der Erfindung. Eine Häusung 302 umfaßt eine Oberseite 304, eine erste Seite 308, eine äußere Frontwand 312 mit einer Außenseite 114 und einer Innenseite 116, eine Hinterkante 366 und eine hintere Luftflußöffnung 318. Die Häusung 302 umfaßt keine zweite Seite, keine Unter- oder Hinterwand. Die Frontwand 312 weist ein Gitter 317 auf, das dem Durchmesser eines herkömmlichen Propellerlüfters entspricht, ähnlich dem Lüfter, der Bezug nehmend auf Fig. 2 oben beschrieben wurde. Die Häusung weist vorzugsweise ein Kunststoffmaterial auf und wird üblicherweise unter Verwendung eines Kunststoffeinspritz-Formungsprozesses hergestellt. Die Häusung 302 weist Plastikklemmen oder andere Anbringeinrichtungen zum Anbringen der Häusung 302 an einer Lüfteranordnung auf. In Betrieb ist eine Lüfteranordnung ähnlich der Lüfteranordnung 120, die Bezug nehmend auf Fig. 2 beschrieben wurde, innerhalb der Häusung 302 positioniert. Die Häusung 302 umfaßt eine LED-Öffnung 357 an der Seite des Gitters 317 zum Unterbringen einer extern sichtbaren, lichtemittierenden Diode. Wie in der Rückansicht von oben der Häusung 302 in Fig. 8 dargestellt ist, umfaßt die Häusung 302 eine Verbinderabteilung 339 an der Seite des Gitters 317 zum Unterbringen eines elektrischen Verbinders zum Verbinden eines Lüfters in der Häusung 302 mit einer Leistungsversorgung. Wie in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt ist, umfaßt die Häusung 302 Befestigungsstaböffnungen 342, durch die die Befestigungsstäbe zum Befestigen einer Vorrichtung, die die Häusung 302 umfaßt, an der vorderen Lufteinlaßbefestigungsoberfläche einer Maschine, eingefügt werden. Die Frontabdeckung 312 enthält Aussparungen 352, wodurch ein leichter Zugriff auf die Befestigungsstabköpfe ermöglicht wird.
Ein weiterer Vorteil einer Einheit gemäß der Erfindung, die nur eine Lüfteranordnung enthält und die eine "Standfläche" oder einen Oberflächenbereich aufweist, der einem Durchmesser eines einzelnen Lüfters entspricht, ist, daß ein einzelner nichtfunktionierender Lüfter aus einer Befestigungsoberfläche einer Maschine entfernbar ist, ohne den Betrieb von anderen Lüftervorrichtungen an angrenzenden oder benachbarten Befestigungsoberflächen zu unterbrechen. Da die Standfläche einer Vorrichtung klein ist, beeinflußt das Entfernen von einer oder zwei Einheiten aus einer Gruppe von Einheiten, die eine Befestigungsoberfläche abdecken, wie in Fig. 5, den Kühlungsluftfluß durch die Maschine nicht bedeutend negativ.
Einheiten gemäß der Erfindung sind in einer breiten Vielzahl von Umständen und Anwendungen nützlich, um die Kühlung von Maschinen zu bewirken. Es ist offensichtlich, daß Fachleute auf dem Gebiet nun zahlreiche Verwendungen und Modifikationen der beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele durchführen können, ohne von dem Erfindungskonzept abzuweichen.
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden hierin insbesondere Bezug nehmend auf Computersysteme und ihre Kühlung beschrieben. Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind zum Kühlen vieler anderer Typen von elektrischer Ausrüstung, elektrischen Geräten und Maschinen nützlich. Es ist offensichtlich, daß eine Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden kann, um Redundanz und Austauschbarkeit in Betrieb in verschiedenen Feldern der Anwendung zu liefern, in der intern erzeugte Wärme entfernt werden muß.

Claims

1. Kühllüftereinheit (100) zur Verwendung mit einer elektrischen Komponente, die eine Lüfterbefestigungsoberfläche (210) mit Luftflußöffnungen (214) vorweist, wobei die Einheit folgende Merkmale aufweist:
eine Häusung (102), die eine Oberseite, eine erste Seite, eine äußere Frontwand (112) mit einer Außenseite und einer Innenseite, eine Hinterkante und eine hintere Luftflußöffnung (103) umfaßt;
einen elektrischen Lüfter (121), der Lüfterblätter (122) aufweist und in der Häusung (102) positioniert ist; und
eine Struktur (170) zum Befestigen der Vorrichtung (100) direkt an einer externen Befestigungsoberfläche (210) einer elektrischen Komponente.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner folgendes Merkmal aufweist:
einen Rückwandfingerschutz (130), der in der Häusung (102) zwischen dem Lüfter und der hinteren Luftlochöffnung (103) positioniert ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Befestigungsoberfläche (210) der Komponentenöffnungen (214) in axialer Ausrichtung mit den Öffnungen der Komponentenbefestigungsoberfläche (210) ist und gleiche Abmessungen aufweist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der der Rückwandfingerschutz (130) Blech aufweist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Struktur zum Befestigen der Vorrichtung folgendes Merkmal aufweist:
eine Mehrzahl von Befestigungsstäben (144) und eine Mehrzahl von entsprechenden Befestigungsstabdurchgängen (116) durch die Vorrichtung zum Befestigen der Vorrichtung (100) direkt an der Befestigungsoberfläche (210) der Maschine.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner einen gefilterten elektrischen Verbinder (140) aufweist, der eine Einheit mit der Häusung zum Verbinden des Lüfters (121) mit einer Leistungsversorgung bildet.

7. System zum externen Befestigen eines Kühllüfters an einer Maschine, das folgende Merkmale aufweist:
eine Häusung (102), die Befestigungsstaböffnungen (142) umfaßt;
einen elektrischen Lüfter (122), der Lüfterblätter aufweist und in der Häusung (102) positioniert ist;
eine Befestigungsoberfläche (210) an der Maschine, die Befestigungsstab-Aufnahmevorrichtungen (216) aufweist; und
eine Mehrzahl von Befestigungsstäben (144);
wobei die Häusung (102), die den Lüfter enthält, in der Lage ist, direkt an der Befestigungsoberfläche (210) befestigt zu sein.

8. Kühllüftereinheit (100) zur Verwendung mit einer elektrischen Komponente, die eine planare Lüfterbefestigungsoberfläche (210) mit einer Mehrzahl von Luftflußöffnungen (214) vorweist, wobei die Einheit folgende Merkmale aufweist:
einen elektrischen Lüfter (121) mit Lüfterblättern (122), die wirksam sind, um einen Luftfluß durch Drehen in einem Pfad mit einem Außendurchmesser (D) zu erzeugen;
eine kastenförmige Häusung (102), die eine viereckig geformte, offene Fläche (103) vorweist und eine gegenüberliegende Wand (112) mit Öffnungen aufweist, um einen durch den Lüfter induzierten Luftfluß durch die Häusung (102) und die offene Fläche (103) zu ermöglichen;
eine viereckig geformte Lüfterwandstruktur (123), die eine zentral positionierte, kreisförmige Öffnung (126) mit einem Durchmesser von ungefähr dem Außendurchmesser des Lüfterblattaußendurchmessers aufweist, wobei der Lüfter (121) an der Wandstruktur (123, 124) angebracht ist, um eine Lüfteranordnung (120) zu bilden, wobei der Lüfter in axialer Ausrichtung mit der kreisförmigen Öffnung (126) der Wandstruktur steht, um einen durch den Lüfter induzierten Luftfluß durch dieselbe zu ermöglichen, wobei die Lüfteranordnung Eckenregionen (127, 128) vorweist und innerhalb der Häusung (102) an einer Position angebracht ist, die nach innen von der viereckig geformten, offenen Fläche (103) ausgespart ist;
wobei die Häusung (102) eine Struktur zum lösbaren Befestigen der Häusung (102) an der elektrischen Komponente umfaßt, so daß die offene Fläche (103) der Häusung (102) an die Lüfterbefestigungsoberfläche (110) angrenzt und eine Region von Luftflußöffnungen in der Lüfterbefestigungsoberfläche (210) umfaßt, wobei ein Eckenregionabschnitt (242, 243) der Öffnungen in länglicher Ausrichtung mit den Eckenregionen (127, 128) der Lüfteranordnung (120) steht, wobei der durch die Lüfteranordnung induzierte Luftfluß zwischen der Lüfteranordnung (120) und den Eckenregionsöffnungen durch eine störende Struktur nicht beeinträchtigt wird.

9. Öffnungen gemäß Anspruch 8, die ferner ein Array von Lüftereinheiten (100) aufweisen, die lösbar an der Befestigungsoberfläche (210) der elektrischen Komponente befestigt sind.