CN100381971C - 电子设备机架内的气流管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在电子设备的机架内对气流进行管理的系统，该系统包括：一个背板组件，该背板组件包括至少一个背板连接件；至少一个子插件；和多个设置在该子插件上并能够按照便于气流从前向后流动的方式进行定位的组件，其中进入冷却空气对背板组件产生冲击并被分成至少两个沿一限定背板组件的表面向不同方向流动的流量部分。

Description

电子设备机架内的气流管理系统
技术领域
本发明涉及计算机的冷却系统，特别涉及一种电子设备机架内的气流管理系统。
背景技术
计算机通常设置有计算机机笼(computer cage)结构，该结构可包括一个薄板金属框架并可容纳一个背板。背板为支承着其它电路板、装置和该装置中的接线线路并向这些受到支承的装置提供动力和数据信号的电路板(例如，主插件)或框架。主插件可以是计算机内的主电路插件，该主电路插件可与其它逻辑电路插板及部件相连接。计算机的机笼结构适合于容纳并可拆卸地支承着至少一个、优选多个可选部件或子插件(刀片或节点)，当将其可操作地安装到相应的机笼结构内时，可以提高计算机的操作性能。例如，我们知道，可以将一个包括有背板和各种电路板(例如处理器插件、输入-输出插件和所谓的存储器升级插件(memory riser card)安装到一个开放式的机笼内。这样就形成了所谓的中心电子复合装置(CEC)或计算机系统的机笼。接着，就可将该机笼固定到计算机的外壳内。
一个标准的容纳用机架或机笼对主电路插件和各个子插件进行保护并便于将子插件插入到主插件(主板)或背板槽内和将子插件从主插件或背板槽内拆下。这些子插件可在计算机的初始制造过程中被安装在计算机内，或者由计算机的购买者将其顺序安装到位。机笼用于将电路板安装到计算机外壳内并以机械方式将电路板支承在计算机的外壳内，而且还起到具有电磁兼容性(EMC)的屏蔽件的作用。EMC屏蔽件能够以最佳的效率在电磁环境中工作，而且能够将静电荷引向机架的地线。此外，机笼还有助于防止容纳于其中的组件受到环境损坏，例如振动，振动将使组件失灵。
此外，机笼一般被固定在一个所谓的系统机壳上，该系统机壳是一种用于为机笼提供更多支承的框架，而且以可拆卸的方式叠置在位于系统支架内的其它系统机壳上。该机壳可容纳有其它组件或子系统，例如电源和冷却风扇，例如可以使用电线将它们与机笼内的组件相连接。
子插件可包括一个较小的矩形印刷电路，在该印刷电路的一个侧缘上设置有连接器。一个20″×24″的节点或服务器其重量例如可以超过几百磅。主插件或系统背板槽设置有电气连接件。子插件连接器插入到主插件的相应电气连接器内，以将子插件与主插件或系统背板槽可操作地连接起来。为了将电路板或子插件与背板连接在一起，一般要将背板安装在机笼的中部并使其位于垂直位置上。这样就能够通过例如机笼的开放式前部将电路板或子插件插到背板的插件槽内。
一般意义上的数据处理系统和具体而言的服务器级系统通常设置有一个服务器机壳或一个带有多个架的箱体。每个箱体架都能够保持一个安装有架的装置(例如，子插件，在本文中也被叫做节点、刀片或服务器刀片)保持到位，在该装置上连接有一个或多个通用的处理器和/或存储器装置。根据工业上的标准安装方式(“U”)，这些架沿垂直方向间隔设置在箱体内。箱体和架在尺寸方面的特征例如可在于，一个42U的箱体能够容纳42个通过架安装式的1U装置，21个2U装置，依此类推。当然，也可以采用结构紧密的服务器，这样就能够将服务器机壳插入到箱体架内，从而使其密度大于每1U一个服务器。为得到这些较大的密度，服务器机壳可提供多个共享组件，例如电源、风扇或能够与设置在服务器刀片机壳中的所有刀片共享的媒体存储装置。
在采用象大型沉重的处理器-存储器插件作为子插件的情况下，出现了一些问题。现在的系统结构已经开始将多个这样的大型插件(彼此平行)安装到垂直位置上并垂直于CEC主板。但是，在这样的结构中，必然很难对这些插件和CEC板进行冷却。
例如，在采用多芯片模块(MCM)时，该模块内容纳有多个集成电路(IC)芯片，每个芯片都具有几千个电路元件，这样就可以将很多电子元件同时安装在一个非常小的空间内。我们知道：集成电路在其正常操作过程中要产生大量的热。由于大部分半导体或其它固态装置对过高的温度很敏感，因此，由彼此非常接近地设置在MCM内的集成电路芯片产生热量的问题在工业上一直都是一个令人关注的问题。
现有技术中的冷却方式要求：如果采用空气冷却，那么可在远离中平面连接器的位置上使MCM交错排列；或者，当可以选择将MCM设置在紧挨中平面的位置上时，采用水冷或致冷剂冷却。沿中平面串联设置的多个空冷大功率MCM由于空气温度的升高和串行气流阻力而导致其效率很低。
由于高端服务器的性能通常要求将多个大功率逻辑模块设置在非常接近同一个垂直中平面的位置上，因此，一直不能在这种排列方式中对现有的中心电子复合装置(CEC)进行空气冷却，因为流过这些逻辑模块或MCM的串行气流不能将热量带走。
其次，可能对服务器的性能要求更为严格，因为逻辑电压会随着新芯片的产生而下降，从而导致较大的电流损失和I2R损失。具体而言，印刷电路板中平面将电力从电源输送给逻辑模块并相互连接在一起，而且由于电流损失和I2R损失，能够产生1000瓦至2000瓦的功率。当新CMOS中的电压较低时，电流会急剧增加。这些电流通过与节点相连接的中平面从电源送出。即使将现有技术中的水冷或致冷剂冷却应用到逻辑模块上，这种冷却也不能以高于200至300瓦的功率进行有效地冷却，因为从电源平面通向铝制加强板的导热路线和加强板的对流性能均十分有限。
在现有技术中，中平面是通过使气流从平行于中平面的加强板上流过的方式来实现冷却的。中平面的热量可通过绝缘的环氧玻璃进行传导而得以散失掉，此时，加强板可与电绝缘的环氧玻璃相接触。但是，由于环氧玻璃的绝缘性，这种方式仅仅能够在最合适的气流和温度条件下以约200瓦或者最多为300瓦的功率进行工作。
因此，出于前述的原因，需要使逻辑、I/O存储器和电源能够具有非常高的热负荷能力。此外，还需要利用一种对称平衡的气流从各个节点流过来更加有效地对CEC的各个部件进行冷却，以支持更高的发电功率并能够将安装在热排气的逻辑端的组件保持在低温条件下。
发明内容
已经公开的实施例涉及到一种用于对电子机架内的气流进行管理的系统，该系统包括：一背板组件，该背板组件包括至少一个背板连接件、一前部加强板和一主插件，所述前部加强板位于子插件与主插件之间；至少一个所述子插件和设置在该子插件上并便于气流从前向后流动地定位的组件，其中进入冷却空气冲击到背板组件上并被分成至少两个沿一限定背板组件的表面向不同的方向流动的流量部分，所述背板组件中的所述前部加强板利用冷却空气进行冲击冷却。子插件包括一子插件连接件，该子插件连接件被构造成能够可拆卸地与背板连接件连接在一起。该子插件沿着基本上垂直于背板组件的方向定位，以使冷却气流基本上平行于子插件。
此外，已经公开的实施例还涉及到中央电子复合装置，该部件包括一机架和一背板组件，该背板组件沿垂直方向设置在机加内并具有至少一个背板连接件、一前部加强板和一主插件，所述前部加强板位于子插件与主插件之间。至少一个所述子插件包括一子插件连接件，该子插件连接件被构造成能够以可拆卸的方式与背板连接件连接在一起。子插件基本上垂直于背板组件进行定位，以使冷却气流基本上平行于子插件。至少一个导轨从背板组件延伸出来，以用于与机架可操作地联系。该导轨有利于子插件的安装和拆卸。设置在子插件上的组件按照有利于使气流从前向后流动的方式进行定位，其中进入冷却空气冲击到背板组件上并被分成至少两个沿一限定背板组件的表面向不同的方向流动的流量部分，所述背板组件中的所述前部加强板利用冷却空气进行冲击冷却。
已经公开的实施例还涉及到一种用于计算机的气流管理系统。该系统包括：一框架；一容纳在该框架内的中央电子复合装置外壳；一沿垂直方向设置于该外壳内的背板组件；多个子插件；至少一个从背板延伸出来的导轨；和设置在各个子插件上并沿着便于气流前后流动的方向进行定位的组件，其中进入冷却空气对背板组件产生冲击并被分成至少两个沿一限定背板组件的平面向不同方向流动的流量部分。该背板组件包括至少一个背板连接件、一前部加强板和一主插件，所述前部加强板位于子插件与主插件之间。每个子插件都包括一子插件连接件，该连接件被构造成能够以可拆卸的方式与背板连接件连接在一起的结构形式并基本上沿垂直于背板组件的方向定位，以使冷却气流基本上平行于各个子插件，所述背板组件中的所述前部加强板利用冷却空气进行冲击冷却。至少一个导轨有利于各个子插件的安装和拆卸。
附图说明
现参照附图，其中相同的元件由相同的附图标记来表示：
图1为一个多插件机架的透视图，图中示出了一个子插件的机架，该机架与一个背板或中平面相连接；
图2为图1所示的多插件机架的透视图，其中机架的一部分已经被拆掉，图中示出了与各个插件槽相互对准的节点驱动式气窗；
图3为图1和2所示的子插件的局部透视图，图中示出了一个用于将子插件与背板连接起来的VHDM内部连线；
图4为图3所示的印刷电路板或节点插件的透视图，图中示出了两个多芯片模块(MCM)和相应的散热部件；
图5为图4所示的MCM和相应的散热部件的侧视图，图中示出了相对于上部MCM的热流；
图6为与一背板组件垂直设置的图4的节点插件的透视图，图中示出了多个设置在主板与铝制前加强板之间的热垫；
图7为节点插件和电源面与图6所示的背板组件热联通的情况；
图8为一个与背板组件相连接的子插件的透视图，图中示出了当进入的气流对背板组件的前部加强板进行冲击时被分离的情形；
图9为一个用于CEC或机笼右侧的双风扇部件的透视图，图中示出了一对入口和一个侧面排放口；
图10为一个用于CEC的左侧的双风扇部件的透视图，图中示出了两个入口、一个侧面排放口和一个背面排放口；
图11为图9所示的右侧风扇部件的透视图，图中示出了与一侧面排气导管流体联通的侧面排放口；
图12为一个设置有一对图11所示的侧面排气导管的框架部件的后部透视图，其中这对侧面排气导管用于将空气排向框架的后部；
图13为图12所示的框架部件的前部透视图，其中在该框架部件的前侧接受有一个CEC或机笼；
图14为图2所示的多插件机架的顶部透视图，图中示出了打开的和关闭的节点驱动式气窗，这些气窗定位成与已经垂直对准了的用于各节点的MCM散热部件对准；
图15为处于打开位置上的一组节点驱动式气窗的后部透视图，图中示出了它们与从节点的前引导缘延伸出来的对应凸指进行机械配合的情形。
具体实施方式
下面将参照在附图中示出的实施例以实例的方式对本发明加以详细说明。应该知道：下述的实施例仅通过实例来表述，不应认为是将本发明的构思局限于任何具体的物理结构。
此外，所用的术语“上部”、“下部”、“前部”、“后部”、“上方”、“下方”和类似的术语不应理解为是将本发明限制在具体的方位上，除非另有说明。而应理解为，这些术语仅表示一个相对的概念。为了对本发明进行公开，术语“印刷电路板(PCB)”和“印刷线路板(PWB)”为同样的术语。
图1和2示出了本发明的一个示例性实施例，它包括一个计算机系统的所谓中央电子复合装置10(CEC)。该CEC10由一个机架(例如机笼12)、一个如图所示的背板或中平面14和一个电路板或子插件16构成，该电路板或子插件一般公知为叶片(blade)或节点(node)，而且还可以被具体限定为一个处理器插件部件。
机笼12的尺寸被设计成能够容纳背板14和多个子插件16的结构形式。此外，机笼12优选由薄板金属制成，薄板金属易于通过操作而加工成机笼12的壁，但也可以采用其它材料，例如塑料。但是，用于制造机笼12的材料优选为导电的，这样机架就可以被用作EMC屏蔽件。
如图1和2所示，背板或中平面14一般为平面状的矩形结构，而且按照下述方式安装在机笼12内：使其主表面基本上是垂直的并大体垂直于机笼的壁。
每个子插件16都具有整体为平面状的矩形结构，而且其长度与其高度基本相同，如图所示，但并非局限于此。如前所述，机笼12可在后优选地按照相同的方式加工成形(使其长度与其高度大体相同)，这样就可以将各个插件16安装于其中，而且浪费的空间量最少。
当安装到机笼12内时，插件16基本上相互平行，而且基本上垂直于背板14的主表面。但是，在本发明的范围内，也可以采用其它方位。
子插件16优选以可拆卸的方式与背板14相连接，通过将一种公知的插塞式接头18例如位于各插件上的一排或两排全边缘长度、极高密度的米制内部连线(VHDM)(未在图1和2中示出，但在图3中示出)插入在相关的背板插件槽20(图20中来实现。但是，也可以考虑采用其它具有合适结构的插塞式接头，并非局限于VHDM。我们知道：由于机笼12在其前部开口，因此每个插件16都可通过该开口的前部插入并沿水平方向移动，直到这些插件与相应的插件槽20相接合并导电连接在一起，具体如下所述。
如图1和2所示，背板14适合于容纳多个子插件16并与这些子插件电连接。例如，图示的背板14适合于容纳四个插件16。
尽管实施例对与子插件16例如处理器插件组件的接合作出了说明，但同样的发明构思还可应用到其它类型的电路板上。此外，还可以考虑对各个插件进行特殊加工，以应用到机笼12上。例如，在上述的示例性实施例中，子插件的插塞式接头对称设置，即，沿着插件边缘的整个长度进行设置。
我们知道：使用者可以对插件16进行修改，如果插件易于装卸的话，这种修改是有利的。如前所述，可以通过机笼12的开口前部装入每个插件。在现有技术中，机架分别定位在各个支架内，每个支架都在子插件的上方设置有一个风室，用于进气和排气，同时各个支架和机架相互叠置在一起。
如图1和2所示，为了便于将插件16安装到机笼12上和将其从机笼12上拆卸下来，该插件优选可滑动地设置在至少两个导轨22上，而这两个导轨又以可操作的方式与位于上部和下部结构中的机笼12的壁24相连接，例如将其连接到背板14上。在如图所示的示例性实施例中，壁24为一个中平面加强板。这样，当需要安装插件16时，就可以使插件16简单地沿水平方向滑动到机笼12内。导轨22可包括一种非导电材料，例如塑料。此外，导轨还可包括表面处理过的金属，例如镀镍钢。导轨22有利于将子插件16向背板14引导并与背板14对准。
子插件16可具有至少一个锁销26。该锁销26可被构造成为当子插件与背板14可操作地联通时能够将子插件16锁定在合适位置上的结构形式。另外，可以选择性地设置一个手柄28(图8)，以更加便于大型且沉重子插件16的安装，例如某些重量超过70磅的处理器插件部件。
现参照图3，图中示出了已经从CEC10上拆卸下来的子插件16的局部视图。已经从背板14上拆卸下来的子插件16还可以是一个主插件或中平面，而且可包括一个子插件机架30，该机架30内容纳有一个节点板32。该主插件14可具有至少一个VHDM电源模块(未示出)，这种电源模块可与至少一个设置在子插件16上的VHDM电源接头18相连接。主插件14还可具有至少一个设置在背板14上的VHDM信号接头(也未示出)，这种接头可与设置在子插件16上的至少一个VHDM信号晶片34相连接。背板可具有至少两个导销36(图2)，所述导销可与至少两个设置在子插件16上的导销孔38相接合，所述至少两个导销36和至少两个导销孔38可设置在上部和下部结构内。在图1和2所示的结构中，子插件16的前端位于图示的左侧，子插件16的后端位于右侧。
继续参照图3，节点板32是一个印刷电路板，该印刷电路板上设置有两个多芯片模块(MCM)40和近端接头18及中平面14，当将其安装到位时，可以缩短它们之间的直线长度。每个MCM40都包括多个整体上由标记42表示的芯片。这些MCM被安装在邻近中平面的位置上，以缩短位于不同节点板32上的MCM之间的直线长度或连接长度。
现参照图4和5，每个MCM40都包括一个相应的蒸气室散热部件44，该部件设置在各个MCM40的上方。蒸气室46包括一个第一表面，该表面与限定MCM40的封帽47热联通，而相对的表面则与翼状散热器50的底座48热联通。每个蒸气室46内都容纳有传热流体，例如水、氟利昂或乙二醇。相关领域内的技术人员应该知道：使蒸气室46恰好延伸到封帽47的边界之外能够使蒸气室将热量很好地扩散到模块封帽(例如，盖子或封帽47)的边界之外。在图5所示的示例性实施例中，散热蒸气室的宽度约为盖子47宽度的两倍，这样，就能够使由芯片42产生的热流沿图5中大致由箭头50所示的方向流动起来。此外，应该知道：每个散热部件44的宽度其尺寸都被设计成能够使不等量的气流产生偏转的结构形式，具体如下所述。例如，如果与上部散热部件相比，大部分空气都要从下部散热部件中流过，那么如图所示的下部散热部件44可被加工得更小一些。
现参照图6，具有两个MCM的节点板或PCB32具有与中平面14隔开的壁24或前部加强板24。中平面14的前表面与该前部加强板24的背面导热联通，而中平面14的相对背面则与中平面板后部加强板54导热联通。
现参照图6和7，后部加强板54通过从电源插头58的背侧吸取热量的方式提供了一条从埋置的铜制电源面56延伸至导热的前部加强板24的热通道(图7)。与中平面板的环氧玻璃相接触的前部加强板24的后侧设置有多个沟槽(未示出)，这些沟槽适当地安装在各接头排的上方，以安装导热垫60，其中导热垫设置在前部加强板24与插头58的背侧之间并用于与相应的电源相连接或插到相应的电源内。插头58提供了一条从中平面电源面56和从产生热量的直流部件(DCA)接头或插头58延伸出来的低阻导热通路。导热垫60设置在能够与电源插头58的背侧相接触的位置上(例如电镀的通孔(PTH))，以使其相对位于中平面内的铜制电源面56具有较低的热阻，其中在中平面内由驱动逻辑节点16的中平面高电流产生了热量。一旦由电源面56和DCA接头58产生的热量被传导给前部加强板24，那么热量就会通过加强板24进行传导并扩散到其相对的表面上，以利用由箭头62表示的冲击气流进行冲击冷却，从而在那里形成对流。在一个示例性的实施例中，前部加强板24的一个相对的表面上安装有冲击翼片64(例如圆形或方形，但未示出)，目的在于提高冲击气流产生对流的表面面积。在一个示例性实施例中，后部加强板为铸铝，但也可将其加工成体积更小的结构形式。
在另一实施例中，如果将一个零插入力(ZIF)的插座用于系统板14上，那么也可以省掉加强板24。在这种情况下，可以考虑使气流70直接对背板14进行冲击。
现参照图1和8，图中示出了一个电路板或子插件，例如刀片或节点16，其设置有两个处理器多芯片模块(MCM)40和设置在每个MCM40上方的相应蒸气室散热部件44(为简明起见，在图1中仅示出了其中的一个)，256GB的存储器66，一个输入/输出(I/O)插件(未示出)和一个多路控制插件68，例如该控制插件可与背板14相连接。如图所示，空气入口70位于CEC10的前部，空气穿过散热部件44的翼片50流动并对前部加强板24进行冲击。在气流大体沿垂直于前部加强板24的方向对该前部加强板24进行冲击后，气流分别沿着箭头72和74所示的方向流向CEC10的下部和上部。这样，就可以利用平行的水平气流70对水平设置的存储器、I/O和处理器模块进行空气冷却。MCM40内容纳有多个大功率处理器并支承着多个逻辑芯片，而且可以利用充分平行的气流对其进行冷却，从而使任何一个MCM都不会利用来自另一MCM散热部件44的预热排气。
参照图1，CEC10包括一个电源76，该电源被构造成能够提供直流电以对CEC10内的各个部件进行驱动的结构形式。在如图所示的示例性实施例中，电源76包括12个DCA，这些DCA被构造成能够将较高的直流电压转换成较低的直流电压的结构形式。DCA在图7中被表示成电源面56。电源76设置在邻近节点16的CEC10的后部并位于后部加强板54的相对侧。一对下部风扇部件80(图1中仅示出了其中的一个)设置在位于CEC10内的节点16的下方，而两个上部风扇82则设置在电源76的上方，以将排气从顶后部排出，如箭头84所示。每个上部风扇82都是一个可以现场更换的单元(FRU)，它具有一个单个离心叶轮86、一个马达驱动单元和位于其排气口处的再循环挡板，这在本领域内是公知的。每个下部风扇部件80都是一个可以现场更换的单元，该单元具有一对离心叶轮86(在图1中未示出)和一个能够分别控制滚动风扇86的双马达驱动单元88。因此，CEC10包括四个下部滚动风扇和两个上部滚动风扇，总共有六个滚动风扇。
上部气流部分74在对前部加强板24进行冲击后，上部风扇82将其向上拉入上部风扇82的入口90内。在下部气流部分72对前部加强板24进行冲击后，下部风扇部件80将其向下拉入下部风扇部件的入口90内。在空气通过MCM散热部件44排出后，两个上部风扇82将空气抽吸到垂直中平面14的上方。两个上部风扇82确保最大的气流及对中平面进行对称冷却。应该知道：由于在CEC10的底部部分比其上部部分多设置有两个滚动风扇，因此大部分水平气流70被分入气流部分72内。
现参照图9和10，图中分别相对图1的方位示出了左侧和右侧风扇部件80。每个风扇部件80都包括一个基本为矩形的风扇外壳100。风扇外壳包括一个底座102和一个相对的顶部104，该顶部104为每个滚动风扇106限定了一对空气入口90。外壳100还由四个侧面中间底座102和顶部104限定而成。前侧110限定了一个用于容纳双马达驱动单元88的隔间，而相对的后侧112则限定了一个后部排放口114(图10)，用于设置在其附近的DCA风扇或后部风扇120。其中一个相对侧116包括一个侧面排放口118，以用于设置在其附近的辅助风扇或前部风扇122。
现结合图9和10继续参照图1，图中更加清楚地示出了下部气流部分72。下部气流部分72被进一步分开并流入到各个风扇部件80的入口90。后部风扇120将整体上由后部气流箭头124表示的空气排入到设置于电源76下方的空气室126内。来自那对后部风扇120的后部气流124经电源76排出，这样就能够使DCA气流达到最大。作为一种替代，或者除此之外，流过电源76的气流箭头124可对整体上由标记127表示的逻辑插件进行冲击并沿着由气流箭头128表示的方向从CEC10内排出。
现结合图11参照图1，设置在CEC10的前部并分别设置有左和右排放口118的辅助风扇122将在图1中整体上由流量箭头130表示的气流排出。每个风扇部件80的排放口118都与排放侧导管134的一个相应入口132流体联通，其中排放侧导管134被构造成能够通过侧导管134的排气出口136将气流130导向CEC10后部的结构形式。
参照图12，更具体地说，在框架200的相对两侧(例如，左侧和右侧)设置有一个排气侧导管134，以将来自相应的辅助风扇122的排气气流130收集起来并通过排气出口136将空气从侧面排气装置118排放到CEC的后部。这样，热的排气就被引向CEC的后部，而不会流向产生冷却入口气流70的前部。
在另一实施例中，气流130可被引向空气室126内，以进一步对电源76进行辅助冷却并对设置于其上方的至少一个逻辑插件做进一步冷却。
风扇部件80按照下述方式进行构造和定位：使其每个入口90都是对称的，这样就可以降低流过节点16的气流的不均匀性至最小。此外，还应该知道：为了实现这一点，每个辅助风扇和DCA风扇或滚轮都具有相同的尺寸。合并侧面导管排气口118有利于将尺寸相同的滚轮放置在各个风扇部件80内。换言之，壳体100允许将两个风扇叶轮包装在一个单个包装件中，而且不会宽于单个风扇所需的宽度，同时迫使空气沿着一个由前部风扇或辅助风扇延伸到后部风扇(例如DCA风扇)的方向流动。无需在外壳100的宽度内占用或添加额外的空间就能够将前部风扇(例如辅助风扇)用的风扇导管容纳于其中。每个风扇部件80的前部和后部风扇叶轮都具有相同的尺寸并包括多个能够将排气排向CEC10的后部的相应导管。
图13示出了已经局部从框架200的前部拆卸下来的CEC10。CEC10示出了左侧排放口140，该排放口与左侧风扇部件80(未示出)的排气侧口118对准。框架200示出了通向右侧排放侧导管134的入口132，其中左侧导管示出了排气口136的一部分。这里，可以容易地看到：来自每个辅助风扇122的气流130被排向CEC10和框架200的后部，这样就可以避免将热排气与进入到CEC10和框架200的前部的冷却入口空气70混合在一起。还应该指出的是：在图13中没有示出庞大的电力部件(BPA)，但当存在时，BPA设置在CEC10的上方。BPA将线电压转换成直流电压并向DCA提供相同的直流电压。
相关领域内的技术人员应该知道：为了能够使经过优化的平衡气流流向设置有电源76的CEC10的后部，可将每个风扇部件80上的安装在前部的滚轮或辅助风扇122倒置。这些倒置配合的风扇能够产生最大量的DCA气流用于冷却。侧导管134分别包括一个从入口132向出口136逐渐扩张、以减小排气阻力的导管。作为一种选择，从侧面导管134流出的排气可被部分重新导向，以对位于电源76上方的逻辑插件127进行冷却，因为逻辑插件127在高于电源排气128的温度下运作(图1)。
现结合图14参照图2，对于每个节点或子插件16而言，有多个气窗220与MCM散热部件44对准。每组气窗都设置在一个下部MCM散热部件44与DCA风扇120之间。箭头222示出了处于打开位置上的气窗220，而箭头224则示出了处于关闭位置上的气窗220。处于打开位置上的气窗220允许气流部分72通过这些气窗流入到DCA风扇120和辅助风扇122的入口90内。这样，当安装节点或插件16时，相应的气窗就会打开，以允许已被分开的气流72流过下部MCM散热部件44并以对流的方式对相应的MCM40进行冷却。
现参照图15，在图中，气窗220处于打开位置上。气窗220是节点驱动式气窗，当将相应的节点16安装到CEC10内时，每个气窗220都会回转到打开位置上。类似地，当将相应的节点16从CEC10上拆卸下来时，气窗220将回转到关闭位置上。换言之，气窗220利用节点的插入和拔出而使与节点16相对应的气窗动作。更具体地说，节点驱动式气窗220设置在一个下部插件导向件上，而该导向件又位于连续的下部导轨22之间。多个凸指240从引导前下缘234伸出，该引导前下缘234限定了能够使各个气窗220动作的每个节点16。凸指240由塑料制成，但也可以采用其它合适的材料。每个凸指240都基本上限定了一个三角形，该三角形具有一个引导锥形尖部242，该前尖部分被构造成能够楔入限定相应气窗220的相应引导缘244内或将其撬起。每个凸指240都由连续的根部246和尖部242限定而成，其中尖部242位于根部246之间并与其相对。如图14所示，当气窗220处于完全打开的位置上时，根部246内容纳着相应气窗220的引导缘244。尖部242由一个倾斜边缘250限定而成，该倾斜边缘限定了从根部246延伸到尖部242的三角形。倾斜边缘250有利于气窗220回转到打开位置或关闭位置上，这决定于凸指240相对气窗220的引导缘244的移动量。当气窗220的引导缘244抵靠在相应的根部246上时，其相对移动受到限制。应该知道：根部246还由一个形成一连续凸指240的边缘252限定而成，而且平行于与其配合的气窗220的回转边缘254并基本与它同轴。应该知道：尽管在上述的示例性实施例中气窗220是通过凸指240进行动作的，但是也可以考虑采用具有其它结构的凸指240和/或气窗220，而且尽管结构不同，但仍然能够保持由节点驱动式气窗的功能。
气窗220以再循环挡板的方式进行操作，以能够同时对节点进行维护。当机器处于操作状态下时，现有技术不允许同时更换这些节点。当节点不存在时，位于每个逻辑节点下方的气窗是关闭的，当设置有节点时，这些气窗是打开的。这样，通过节点进行动作的气窗就能够同时进行维修和添加节点，而且无需特殊的工具和关机。此外，当将一个或多个节点拆下时，气窗可保持气流在已安装的节点上方流动。当不存在节点时，各个凸指就会与相应的气窗脱开并在重力作用下将气窗关闭。在关闭位置上，气窗的相对表面上存在的气压差有利于将气窗关闭，从而将气流引向所需的位置(例如，引向插装有节点的位置，而且不是引向没有节点的位置)上。
尽管已经对优选实施例作出了图示和说明，但是在本发明的构思范围内，可以对其作出各种修改和替换。因此，应该理解：上面对本发明的说明仅仅是示例性的，而不是限制性的。

Claims (29)

1.一种用于在电子设备的机架内对气流进行管理的系统，该系统包括：
一背板组件，该背板组件包括至少一个背板连接件、一前部加强板和一主插件，所述前部加强板位于子插件与主插件之间；
至少一个所述子插件，所述子插件包括一子插件连接件，该子插件连接件能够可拆卸地与背板连接件连接在一起，所述子插件基本上垂直于背板组件定位，从而使冷却气流基本上平行于子插件；和
设置在所述子插件上并定位成能便于气流从前向后流动的组件，其中，进入的冷却空气冲击到背板组件上并被分成至少两个沿一限定背板组件的表面向不同的方向流动的流量部分，所述背板组件中的所述前部加强板利用冷却空气进行冲击冷却。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于：所述不同的方向均平行于一限定背板组件的表面。
3.根据权利要求1的系统，其特征在于：所述设置在所述子插件上并定位成能便于气流从前向后流动的组件包括一对多芯片模块，这对多芯片模块沿垂直方向排成一排并邻近背板连接件，以使连接长度、压降和信号延迟中的至少一个最小化。
4.根据权利要求3的系统，其特征在于：每个所述的多芯片模块都包括一设置在相应的多芯片模块封帽和翼状散热部件之间的热扩散器。
5.根据权利要求4的系统，其特征在于：至少两个沿不同的方向流动的流量部分是不对称的，多芯片模块和相应的热扩散器及翼状散热部件的尺寸与不对称的气流分布成比例。
6.根据权利要求3的系统，其特征在于：所述一对多芯片模块受到并联冷却，这与串联冷却的情况相反。
7.根据权利要求1的系统，其特征在于：所述背板组件设置在垂直的平面内，所述子插件设置在垂直或水平的平面内。
8.根据权利要求7的系统，其特征在于：所述前部加强板由铝制成。
9.根据权利要求1的系统，其特征在于：在前部加强板与用于插接电源的背侧插头之间设置有一导热、电绝缘垫。
10.根据权利要求9的系统，其特征在于：所述插头提供了一条从中平面电源面和从电源连接件经所述导热、电绝缘垫通向前部加强板的低热阻通路。
11.根据权利要求9的系统，其特征在于：所述前部加强板包括暴露于进入冷却空气下的冲击翼片，这些冲击翼片能够增加暴露于冲击气流下的前部加强板的表面面积的结构形式。
12.根据权利要求1的系统，其特征在于：至少一个气流部分对电源进行冷却，至少另一气流部分在系统的后部离开系统。
13.根据权利要求12的系统，其特征在于：所述气流的至少一部分向上流过至少一个风扇并离开该系统，而至少另一部分向下流过至少一个风扇并对电源进行冷却。
14.一种中央电子复合装置，其包括：
一机架；
一垂直设置于机架内的背板组件，该背板组件包括至少一个背板连接件、一前部加强板和一主插件，所述前部加强板位于子插件与主插件之间；
至少一个所述子插件，所述子插件包括一子插件连接件，该子插件连接件能够可拆卸地与背板连接件连接在一起，所述子插件基本上垂直于背板组件定位，从而使冷却气流基本上平行于子插件；
至少一个导轨，所述导轨与机架连接并从背板组件延伸出去，该导轨便于子插件的安装和拆卸；和
设置在该子插件上并定位成便于气流从前向后流动的组件，其中，进入的冷却空气冲击到背板组件上并被分成至少两个沿一限定背板组件的表面向不同的方向流动的流量部分，所述背板组件中的所述前部加强板利用冷却空气进行冲击冷却。
15.根据权利要求14的中央电子复合装置，其特征在于：所述设置在所述子插件上并定位成能便于气流从前向后流动的组件包括一对多芯片模块，这对多芯片模块沿垂直方向排成一排并邻近背板连接件，以使连接长度、压降和信号延迟中的至少一个最小化。
16.根据权利要求15的中央电子复合装置，其特征在于：每个所述的多芯片模块都包括一设置在相应的多芯片模块封帽和翼状散热部件之间的热扩散器。
17.根据权利要求16的中央电子复合装置，其特征在于：至少两个沿不同的方向流动的流量部分是不对称的，多芯片模块和相应的热扩散器及翼状散热部件的尺寸与不对称的气流分布成比例。
18.根据权利要求14的中央电子复合装置，还包括：多个设置在相邻的下部导轨之间并与各个子插件对齐的节点驱动式气窗，每个节点驱动式气窗都能够在拆卸一个或多个子插件时通过在拆卸子插件时将气窗关闭使气流保持在已安装的子插件上方流动。
19.根据权利要求18的中央电子复合装置，其特征在于：多个凸指从一限定各个子插件的引导前下缘伸出，这些凸指能够致动各个气窗，当打开这些气窗时，气流离开子插件并进入到一风扇入口室内。
20.根据权利要求19的中央电子复合装置，其特征在于：每个凸指都基本上限定了一三角形，该三角形具有一引导锥形尖部，该尖部能够将一限定相应气窗的相应引导缘撬起到打开位置上。
21.一种用于计算机的气流管理系统，其包括：
一框架；
一安装在框架内的中央电子复合装置机架；
一垂直设置在机架内的背板组件，该背板组件包括至少一个背板连接件、一前部加强板和一主插件，所述前部加强板位于子插件与主插件之间；
多个所述子插件，每个子插件都包括一子插件连接件，该子插件连接件能够以可拆卸的方式与背板连接件连接在一起，每个子插件都基本上垂直于背板组件定位，从而使冷却空气基本上平行于各个子插件的方向流动；
至少一个导轨，所述导轨与机架连接并从背板组件延伸出去，该导轨便于子插件的安装和拆卸；和
设置在每个子插件上并定位成便于气流从前向后流动的组件，其中，进入的冷却空气冲击到背板组件上并被分成至少两个沿一限定背板组件的表面向不同的方向流动的流量部分，所述背板组件中的所述前部加强板利用冷却空气进行冲击冷却。
22.根据权利要求21的系统，其特征在于：所述设置在所述子插件上并定位成能便于气流从前向后流动的组件包括一对多芯片模块，这对多芯片模块沿垂直方向排成一排并邻近背板连接件，以使连接长度、压降和信号延迟中的至少一个最小化。
23.根据权利要求22的系统，其特征在于：每个所述的多芯片模块都包括一设置在相应的多芯片模块封帽和翼状散热部件之间的热扩散器。
24.根据权利要求23的系统，其特征在于：至少两个沿不同的方向流动的流量部分是不对称的，多芯片模块和相应的热扩散器及翼状散热部件的尺寸与不对称的气流分布成比例。
25.根据权利要求21的系统，其特征在于：至少一个气流部分对次级空气冷却结构进行冷却，至少另一气流部分在系统的后部离开该系统。
26.根据权利要求25的系统，其特征在于：所述气流的至少一部分向上流过至少一个风扇并离开该系统，而至少另一部分向下流过至少一个风扇并对次级空气冷却结构进行冷却。
27.根据权利要求26的系统，其特征在于：所述次级空气冷却结构包括电源和设置在电源上方的所有插件中的至少一个。
28.根据权利要求27的系统，其特征在于：至少另一部分向下流过至少一个风扇并首先对电源进行冷却，然后在离开系统后部之前对设置在电源上方的所有插件进行冷却。
29.根据权利要求21的系统，其特征在于：所述子插件是一处理器插件组件。
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