CN109462485A - 模块化系统与应用该模块化系统的网络装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模块化系统与应用该模块化系统的网络装置，该网络装置包含机架组件，此机架组件具有侧壁以形成外壳，此外壳具有可以从后端进入的滑动部件(sled)插槽。网络装置包含多个操作滑动部件安装在其中一个滑动部件插槽上。网络装置提供了多个可拆卸风扇模块。每一个可拆卸风扇模块安装在其中一个操作滑动部件中。可拆卸风扇模块可以独立地从操作滑动部件拆卸，因此可以在网络装置中其余组件保持运作的情况下进行替换。

Description

模块化系统与应用该模块化系统的网络装置

技术领域

本发明一般涉及用于模块化元件电子装置的风扇系统。更具体来说，本发明涉及一种在电子装置中使用模块化风扇，其利用操作滑动部件(sled)来交换模块化风扇，同时维持装置运作。

背景技术

随着云端计算应用的出现，分布式网络系统得到了广泛的应用。网络系统涵盖许多连接装置，包含服务器、交换器和其他元件。传统上，这样的装置具有多个固定的电路板，以及其他元件如冷却系统和电力系统。然而，随着网络系统的使用增加，对灵活性的需求以及零件升级的需求也在增加。最近，网络装置已经基于一个模块化设计具有如机架组件的底盘。机架组件包含某些元件，如控制器、数据和电源接口。机架组件同时包含可用于安装可更换操作滑动部件的插槽，其中包含可以连接到机架组件的硬件元件。此设计的优点在于，可以在不丢弃网络装置的其他元件情况下更换或维护具有硬件元件的单独操作。网络管理员可以从更大的灵活性中受益，因为它们可以升级或更改硬件而不需要更换整个装置。

网络设备中的硬件元件在其运作期间产生热量，从而要求风扇系统在其运作期间冷却元件。在更多的模块化装置中，操作滑动部件插入由机架组件固定的插槽中。一中央风扇系统，如风扇墙，安装在机架组件的一端，以冷却安装在组件中所有的滑动部件。然而，在更换或连接独立的操作滑动部件时，因为必须卸下风扇系统才能连接操作滑动部件，故整个装置必须关闭电源。当移除单独的滑动部件时，风扇无法产生功能。在没有风扇墙的情况下操作装置，将会导致其余滑动部件上元件过热。

图1显示了典型的现有技术的网络计算装置10，例如网络交换器，其包含具有背面14的机架组件12。机架组件12具有侧壁16和18，并且由前组件20封闭，前组件20固定线路卡、矩阵卡(fabric card)和其他电子交换设备。背面14通常为开启的，以允许安装多个操作滑动部件，例如由侧壁16和18所定位的操作滑动部件22、24、26和28。每一个操作滑动部件22、24、26和28包含各种元件，例如包括如核心处理和存储器等硬件的模板，模板再进一步连接到前组件20上的线路卡和矩阵卡。每个滑动部件22、24、26和28之中模板上的元件和前组件20产生的热量被风扇墙30冷却，风扇墙30包含在滑动部件22、24、26和28附近的多个风扇。通常来说，在将操作滑动部件22、24、26和28放置在机架组件12后，再将风扇墙30安装在装置10的背面14上。

风扇墙30位于插入的操作滑动部件22、24、26和28附近，以便为每个滑动部件22、24、26和28上的硬件元件操作时产生的热空气提供直接的出口。风扇墙30中的风扇将此热空气从装置10的背面14中排出。为了从机架组件12的背面更换或修复滑动部件22、24、26和28，必须先移除风扇墙30，进而可以从机架组件12中移除单独的滑动部件。由于风扇墙30因此无法作用，在拆卸单个滑动部件期间，不能操作其余的滑动部件。因此，必须中断装置10的操作以更换或维护单个滑动部件。

因此，需要一种包含模块化风扇系统的系统，其允许在更换单个滑动部件时操作多个滑动部件。此外，还需要一种模块化风扇系统，通过允许仅移除一组风扇来允许不同元件的冷却。另外，还需要可独立地组装到操作滑动部件并从操作滑动部件上移除的风扇模块。

发明内容

本发明的一态样是一种网络装置，其包含具有侧壁的机架组件，侧壁形成具有可以从后端进入的多个滑动部件槽。此装置包含多个操作滑动部件。每一个操作滑动部件安装在多个滑动部件插槽中的其中一个上。多个可拆卸风扇模块分别安装在操作滑动部件的其中之一中。

本发明的另一态样是一种可以从网络装置的机架组件移除的操作滑轨。操作滑轨包含壳体，具有侧壁以定义前部和后部。电路板位于后部，风扇安装托架位于前部。可拆卸风扇模块插入进风扇安装托架中。可拆卸风扇模块包含马达和风扇。

本发明的又一态样是一种用于不同电子元件的模块化系统。模块化系统包含机架组件，其具有多个侧壁和前面板，以定义外壳，机架组件具有可从与前面板相对的后端连接的多个滑动部件插槽。模块化系统包含多个操作滑动部件。每个操作滑动部件安装在多个滑动部件插槽的其中一个之上。多个可拆卸风扇模块分别安装在其中一个操作滑动部件之中。

附图说明

当与附图一起阅读时，可以从以下的详细描述中更好的理解本发明的各个面向。

图1为包含操作滑动部件和用于冷却操作滑动部件的风扇墙的现有技术系统的示意图；

图2为具有多个操作滑动部件和对应风扇模块的网络装置一实施例的方块图；

图3为图2中网络装置的可拆卸风扇模块和操作滑动部件的透视图；

图4A为图3中的其中一个操作滑动部件的透视后视图；

图4B为图3中的其中一个操作滑动部件的透视正视图；以及

图4C为图3中的其中一个操作滑动部件的多个元件的分解透视图。

符号说明

10：网络计算装置

12：机架组件

14：背面

16、18：侧壁

20：前组件

26、28：操作滑动部件

30：风扇墙

100：网络装置

102：机架组件

104：背面

106、108：侧壁

110：前组件

122、124、126、128：操作滑动部件

132、134、135、136、137、138、139：风扇模块

200：壳体

202、204：滑动部件侧壁

206：顶板

208：底板

209：动态防呆导槽

210：销

220：连接器面板

222：锁固元件

230：前部

232：后部

240、242：风扇安装托架

245：风扇隔板

246：锁定杆

310：框架

312：格栅

314：弹簧

322：顶部散热片

324：风扇门按钮

326：风扇把手

330：风扇安装组件

332：后风扇护罩

410：矩阵卡

420：滑动部件托架

422：滑动部件盖

430：连接器

440：风扇板

450：CPU板

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式体现。在附图中显示了代表性的实施例，并将在此详细描述，其理解为本发明为本发明的原理的范例或是说明，且并非意图将本发明广泛的方面限制于实施例的插图。在这种情况下，例如在摘要、发明内容和详细描述部分中公开要素和限制，但是在权利要求中并未明确地阐述，不应该通过暗示、推论或其他方式单独或集体地并入权利要求中。除非特别声明，为了本详细描述的目的：单数包含包数，反之亦然；「包含」一词是指「包含但不限于」。此外，在本文中可以使用诸如「大约」、「几乎」、「实质上」、「近似」等相似的词语，可以用于表示「在、接近或接近于」或「在3-5％以内」或「在可接受的制造容差之内」，或任何逻辑组合。

图2显示了具有多个操作滑动部件和对应风扇模块的网络装置一实施例的方块图。在该实施例中，网络装置100是具有用于连接到网络节点的矩阵卡(fabric card)和网卡的一个网络交换器。在图2中，装置100包含一机架组件102，机架组件包含一背面104和两个侧壁106与108。前组件110支撑线路卡和矩阵卡以及包含来自网络节点和其他网络装置的电缆的连接端口的固定前面板(未显示)。由于前组件110中的硬件连续地连接和断开电缆的需求，前组件110永久地连接到侧壁106和108。因此，前组件110与侧壁106和108结合形成定义机架组件102的外壳。

机架组件102包含在基板或背板上的元件，如网络接口电路、电源接口电路、块控制器等。在该实施例中，机架组件102将四个操作滑动部件122、124、126和128固定在由前组件110与侧壁106和108形成的外壳中。操作滑动部件122、124、126和128可以从机架组件102分别被推出，因此可被维修和更换。在该实施例中，操作滑动部件122、124、126和128支撑各种元件诸如处理器、存储器和接口电路，这些元件可以耦合到前组件110的线路卡和矩阵卡。操作滑动部件122、124、126和128可以连接到机架组件102的元件以接收电源和数据信号。

一组风扇模块132、134、136和138安装于相应的操作滑动部件122、124、126和128上。风扇模块132、134、136和138可以包含由马达供电的一个或多个风扇，并可以通过背面104来冷却操作滑动部件122、124、126和128上的各个元件。如下所述，每一个风扇模块132、134、136和138分别地连接到单一个操作滑动部件。因此，每个操作滑动部件122、124、126和128可以分别地被移除，而操作滑动部件的其余部分可以持续操作，因为它们可以被各自的风扇模块冷却。此外，风扇模块132、134、136和138可以从各自的操作滑动部件移除，同时滑动部件仍然连接到机架组件102。

图3为图2中网络装置100的透视图。如图3所示，网络装置100的机架组件102将操作滑动部件122、124、126和128安装于侧壁106和108之间。操作滑动部件122、124、126和128通过背面104安装和移除。如图3所示，操作滑动部件124已经部分地移除，而其他操作滑动部件122、126和128仍然安装在机架组件102中。如图3所示，操作滑动部件124已经被拉出机架组件102，其中连接的风扇模块134和另外的风扇模块135预先安装在滑动部件124中。在图3中，风扇模块135已经从操作滑动部件124移除。在该范例中，每一个操作滑动部件122、124、126和128包含两个风扇模块。例如，操作滑动部件126支撑风扇模块136和137，以及操作滑动部件128支撑风扇模块138和139。每一个风扇模块132、134、135、136、137、138和139是相同的，并且包含由电动马达(未显示)推动的风扇。风扇模块132、134、135、136、137、138和139各自由来自机架组件102的电源电路连接供电。应当理解，尽管两个风扇模块连接到各自的操作滑动部件，但是每个操作滑动部件可以包含多个风扇模块。

如图3中移除的操作滑动部件124所示，操作滑动部件124包含矩形的壳体200。壳体200包含滑动部件侧壁202和204、顶板206和底板208。底板208包含如销210的安装元件，底板208可以与机架组件102中的凹槽(未显示)配合，以允许操作滑动部件124进入或移出机架组件102。壳体200包含一个或多个电路板(未显示)和用于来自机架组件102的电力和电子数据信号的连接器。电路板可以连接到滑动部件侧壁202和204，顶板206或底板208。顶板206包含有助于定位操作滑动部件124的动态防呆导槽209。操作滑动部件124包含连接器面板220，连接器面板包含USB端口、以太网端口(Ethernet port)等外部连接端口，以允许外部连接到操作滑动部件124的电路板上的元件。当操作滑动部件124完全插入机架组件102时，锁固元件222用于将操作滑动部件124锁紧到机架组件102上，如图3中的操作滑动部件122、126和128所示。操作滑动部件124的壳体200包含前部230和后部232。后部232支撑各种电路板，其具有如处理器、存储器和其他集成电路的硬件元件，以及电源和数据接口元件。在该范例中，前部230包含两个风扇安装托架240和242，每个风扇安装托架240和242各自包含用于支撑各自的风扇模块134和135的支撑构件，其靠近壳体200的后部232中的电路板。风扇隔板245(如操作滑动部件126所示)分离了两个风扇模块。风扇安装托架240和242都包含了与可拆卸风扇模块134和135接触的锁定杆246。锁定杆246可以在第一位置和第二位置之间致动，其中第一位置将可拆卸风扇模块从安装托架中推出，第二位置将可拆卸风扇模块固定于安装托架。例如，当锁定杆246向外转动时，如图3的风扇模块135所示，风扇模块从风扇安装托架中推出，以允许风扇模块被移除。当风扇模块插入其中一个风扇安装托架240和242中，锁定杆246朝着操作滑动部件124旋转，以将风扇模块锁定在风扇安装托架中的适当位置。

图4A为图3中的操作滑动部件124的透视后视图，图4B为图3中的操作滑动部件124透视正视图。图4C为操作滑动部件124的元件的分解透视图。在图4A～图4C中，相同的元件在图3中用相同的元件符号标记。在该范例中，操作滑动部件124支撑矩阵卡410和相关联的电子装置。应当理解，其他任何类型的电子元件可以安装在操作滑动部件124与风扇134和135的结构中。

如图4A～图4C所示，壳体200包含具有滑动部件侧壁204、顶板206和底板208的矩阵卡滑动部件托架420。滑动部件托架420还包含滑动部件侧壁202的一部分。矩阵卡滑动部件盖422形成滑动部件侧壁202的其余部分，并可以从矩阵卡滑动部件托架420移除。从图4C可以看出，矩阵卡410包含与图2中的装置100的前组件上的相对应连接器相配的各种电子元件和连接器430。壳体200还支撑具有控制元件以控制风扇模块134和135的操作的风扇板440。风扇模块134和135各自包含连接到风扇板440的连接器。壳体200还支撑着管理操作滑动部件124的元件的操作的CPU板450。

如图3所示，每一个风扇模块132、134、135、136、137、138和139都是相同的且包含相同的元件。每一个风扇模块132、134、135、136、137、138和139可以分别从各自的操作滑动部件拆卸且可以交换。无论操作滑动部件是否完全安装在如图3中的操作滑动部件122、126和128的机架组件102中，或当部分地或全部地移除操作滑动部件如图3中的操作滑动部件124，都可以拆卸风扇模块。

例如，风扇模块135包含固定格栅312的前框架310，以允许由操作滑动部件124上的元件产生的热空气被内部风扇抽往机架组件102的外部。框架310的一侧固定有静电防护弹片314。风扇模块135包含顶部散热片322和从前框架310向后突出的风扇门按钮324，并且有助于将风扇模块135对准操作滑动部件124的托架242。风扇把手326连接到格栅312下的前框架310，以允许使用者一旦在锁定杆246被释放后，从操作滑动部件拉出风扇模块135。

风扇模块135包含风扇安装组件330，风扇安装组件330支撑位于前框架310附近的风扇马达和连接的风扇。风扇安装组件330是固定在前框架310和后风扇护罩332之间。风扇模块135的后部包含允许机架组件102或操作滑动部件上的控制器来控制和监视模块135的风扇速度的操作的电力连接和控制连接。在该实施例中，前框架310、风扇安装组件330和后风扇护罩的高度、宽度和深度允许风扇模块135与操作滑动部件124的任一安装托架240或242配合。

风扇模块132、134、135、136、137、138和139的模块化特性，允许风扇模块132、134、135、136、137、138和139中的任何一个被换出，而其他的风扇模块继续运作。这使得操作滑动部件中的硬件元件以及机架组件102可以被冷却并因此继续运作。例如，图3中所显示的风扇模块136与操作滑动部件126分离，而其仍然安装在机架组件102中。因此，风扇模块136可以被更换，同时操作滑动部件126的元件仍然被供电且可以操作，因为可以由另一风扇模块137进行冷却。因此，单一风扇模块的故障不需要将整个网络装置100或甚至单独的滑动部件停止运作和断电以更换风扇模块。

此外，风扇模块132、134、135、136、137、138和139的模块化特性允许整个操作滑动部件为了更换或维护而被拆卸，同时允许其他的操作滑动部件的运作。如图3所示，操作滑动部件124可以通过松开锁固元件222并将操作滑动部件124从机架组件102拉出而从机架组件102移除。一旦从机架组件102移除，当风扇模块(如风扇模块134和135)从操作滑动部件124移除时，可以更换操作滑动部件124中的电路板。在更换或修复电路板或板之后，可以更换风扇模块134和135，且操作滑动部件124可以被插入到机架组件102中。或者，整个操作滑动部件124可以被另一个操作滑动部件取代。由于风扇模块134和135是可拆卸和模块化的，即使操作滑动部件124的元件发生故障，这些风扇模块134和135也可以和其他操作滑动部件重复使用。

由于剩余的风扇模块仍然安装在各自的操作滑动部件122、126和128上，当操作滑动部件124被移除时，它们保持运作并冷却操作滑动部件的元件以及机架组件102中的那些元件。因此，其他滑动部件的硬件元件可以维持运作，同时移除其中一个或多个其他操作滑动部件。虽然上述的范例涉及网络装置100，但应当理解，模块化的风扇设计可以与任何类型的模块化装置一起使用，用于安装在类似于图3至图4C所示的操作滑动部件中的不同电子元件，该模块化风扇插入图2至图3中的网络装置100中。

如本申请中所使用的术语「元件」、「模块」、「系统」等通常是指与计算机相关的实体、硬件(例如，电路)、硬件和软件的组合、软件或具有一个或多个特定功能的操作机器相关的实体。例如，一元件可以是但不限于处理器上的处理过程(例如，数据信号处理器)、处理器、物件、可执行文件(executable)、执行线程(thread of execution)、程序和/或计算机。作为说明，在控制器上运作的应用和控制器，都可以是元件。一个或多个元件可以留在程序和/或执行线程内，且元件可以被配置在一台计算机和/或分布在两个或更多计算机之间。此外，「装置」可以特殊设计的硬件形式出现；通过在通用硬件其上执行软件专门化，使得硬件可以执行特定的功能；软件存储在计算机可读取媒体(computer-readable medium)上；或其组合。

计算机装置通常包含各种媒体，其可以包含计算机可读取媒体和/或通讯媒体，其中这两个术语在本文中彼此不同，可以被使用如下。计算机可读取媒体可以是由计算机存取的任何可用的存储媒体，通常具有非暂时性质，且包含依电性(volatile)和非依电性(nonvolatile)媒体，可移动和不可移动媒体。作为范例而非限制，计算机可读取媒体可以实现结合用于信息的存储的任何方法或技术，如计算机可读取指令、程序模块、结构化数据或非结构化数据。计算机可读取媒体可以包含但是不限于动态随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电子抹除式可复写只读存储器(EEPROM)、闪存式存储器(flash memory)和其他存储技术，光盘机(CD-ROM)、数字多功能光盘机(digital versatile disk，DVD)或其他光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储装置，或其他可用于存储所需信息的有形的和/或非暂时媒体。计算机可读取媒体可以通过一个或多个本地(local)或远程(remote)计算装置存取，例如通过存取需求、查询或其他数据检索协定，以针对由媒体存储信息的各种操作。

本文使用的术语仅用于描述特定的实施例，并不限于本发明。如本文使用的，单数形式「一」和「该」也包含复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，在详细描述和/或权利要求术语「包含」、「包括」、「具有」、「有」、「带有」或其变化的术语，这些术语旨在于将类似于术语「包含」含括在内。

除非另外定义，本文使用的所有术语(包含技术和科学术语)具有与本领域普通技术人员一般理解的相同含义。此外，诸如常用辞典中定义的术语，应该被解释具有在相关领域的背景下一致的含义，除非本文明确定义，否则不会以理想化或过度形式上的方式来解释。

虽然已经在上面详细描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，它们仅是作为范例呈现而非限制。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以根据本文的公开内容对公开的实施例进行许多改变。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述实施例的限制。相反来说，本发明的范围应该根据所附的权利要求以及其等同物来定义。

尽管已经对于一个或多个实现方式说明和描述本发明，但是在阅读和理解本说明书和附图后，本领域技术人员将会想到等效的改变和修改。此外，尽管本发明的特定特征已经针对几个执行过程的其中一个而公开，该特征可以与其他执行过程的一个或多个的其他特征组合，如对于任何给定的或特定的应用可能是被期望的或有利的。

Claims (10)

1.一种网络装置，其特征在于，包含：

机架组件，具有多个侧壁以形成一外壳，该机架组件具有可以从后端进入的多个滑动部件插槽；

多个操作滑动部件，每一该些操作滑动部件安装在该些滑动部件插槽的其中一个之上；以及

多个可拆卸风扇模块，每一该些可拆卸风扇模块安装在该些操作滑动部件的其中一个中。

2.如权利要求1所述的网络装置，其中每一该些操作滑动部件包含该些可拆卸风扇模块。

3.如权利要求1所述的网络装置，其中每一该些操作滑动部件包含一对滑动部件侧壁、一前部分和一后部分，其中该后部分包含与该前部分接合的硬件，且该前部分包含用于支撑该可拆卸风扇模块之一的安装托架。

4.如权利要求3所述的网络装置，其中该操作滑动部件包含与对应的该可拆卸风扇模块接触的一锁定杆，该锁定杆在一第一位置与一第二位置之间致动，其中该第一位置将该可拆卸风扇模块从该安装托架推出，该第二位置将该可拆卸风扇模块固定于该安装托架。

5.如权利要求1所述的网络装置，其中每一该可拆卸风扇模块包含风扇和风扇马达。

6.如权利要求1所述的网络装置，还包含前组件，接合到该侧壁中与该后端相对者，该前组件包含多个电子元件。

7.一种操作滑动部件，可以自一网络装置的一机架组件移除，其特征在于，该操作滑动部件包含：

壳体，包含多个侧壁以定义一前部分和一后部分；

电路板，设置在该后部分；

第一风扇安装托架，设置在该前部分；以及

可拆卸风扇模块，插入该第一风扇安装托架中，该第一可拆卸风扇模块包含马达和风扇。

8.如权利要求7所述的操作滑动部件，还包含：

第二风扇安装托架，设置在该前部分；以及

第二可拆卸风扇模块，插入该第二风扇安装托架中。

9.如权利要求7所述的操作滑动部件，还包含与该可拆卸风扇模块接触的锁定杆，该锁定杆在一第一位置与一第二位置之间致动，该第一位置将该第一可拆卸风扇模块从该第一安装托架推出，该第二位置将该第一可拆卸风扇模块固定于该第一安装托架中。

10.一种模块化系统，用于不同的电子元件，其特征在于，包含：

机架组件，具有多个侧壁和一前面板，以定义一外壳，该机架组件具有可从与该前面板相对的一后端连接的多个滑动部件插槽；

多个操作滑动部件，每一该些操作滑动部件安装在该些滑动部件插槽的其中一个中；以及

多个可拆卸风扇模块，每一该些可拆卸风扇模块安装在该些操作滑动部件的其中一个中。