CN109872733A - 具有吸声挡板的数据存储包壳 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了具有吸声挡板的数据存储包壳。一种数据存储包壳可以出于减少如旋转介质硬盘驱动器等数据存储装置性能退化的目的而采用吸声挡板。存储包壳可以容置多个数据存储装置以及至少一个冷却特征。一个或多个吸声挡板可以被定位在所述至少一个冷却特征与所述多个数据存储装置之间。所述吸声挡板可以将第一声压区域与第二声压区域隔开,所述第一声压区域邻近所述至少一个冷却特征,所述第二声压区域邻近所述多个数据存储装置。
Description
发明内容
在一些实施例中,数据存储包壳容置多个数据存储装置和至少一个冷却特征。一个或多个吸声挡板被定位在所述至少一个冷却特征与所述多个数据存储装置之间。所述吸声挡板将第一声压区域与第二声压区域隔开,所述第一声压区域邻近所述至少一个冷却特征,所述第二声压区域邻近所述多个数据存储装置。
附图说明
图1是根据各个实施例安排的示例数据存储系统的框图表示。
图2示出了能够用于图1的数据存储系统的示例数据存储机架的顶视图表示。
图3A和图3B相应地描绘了可以用于图1的数据存储系统的示例吸声挡板的线条表示。
图4A和图4B相应地是适用于图1的数据存储系统的示例吸声挡板的线条表示。
图5A至图5C相应地显示了能够用于图1的数据存储系统的示例吸声挡板的线条表示。
图6展示了根据各个实施例配置的示例数据存储包壳的一部分的顶视图线条表示。
图7A和图7B相应地示出了可以用于图1的数据存储系统的示例吸声挡板的部分的线条表示。
图8A和图8B相应地表示了根据一些实施例安排的示例吸声挡板的多个部分。
图9表达了能够用于图1的数据存储系统100的示例吸声挡板的一部分的线条表示。
图10显示了能够用于图1的数据存储系统的示例吸声挡板。
图11提供了根据各个实施例执行的用于示例声压级控制例程的流程图。
具体实施方式
本披露提供了总体上涉及数据存储系统的各种各样的非限制性实施例,所述数据存储系统采用具有吸声挡板的数据存储包壳。
由于工业和消费者力求更大的数据存储容量,所以增加数量的数据存储装置被容置在数据存储包壳中。更高数量的数据存储装置(如固态、旋转磁盘以及混合装置)产生增加的热量,这可能降低数据存储系统的数据存储性能。为了缓解热量产生,可以在数据存储包壳中使用冷却特征,如风扇、散热器以及中间冷却器。然而,冷却特征的使用可能产生声学特性 (如声压、声级以及声功率),这些声学特性降低了数据存储装置性能。
考虑这些问题,各个实施例将至少一个吸声挡板定位在数据存储包壳中以减小由(多个)冷却特征产生的声学特性。通过调整吸声挡板的材料、几何形状、大小和位置,能够减小冷却特征在数据存储装置上的声学作用,同时允许足够的冷却以维持数据存储包壳中的各种各样的数据存储装置的持续、最佳的运行。定制的吸声挡板还允许利用更强大的冷却特征、以及允许在吸声挡板上游产生增加数量的声学特性而不影响数据存储装置性能。
虽然不是非限制性的或必需的,吸声挡板可以被放置在一组数据存储装置与至少一个冷却特征之间,所述至少一个冷却特征用于冷却包壳内的整个硬件,如控制器、存储器以及数据存储装置。吸声挡板可以跨越数据存储包壳的压力通风(plenum)区域的内部面积范围,所述数据存储包壳具有被充满一种或多种类型的泡沫的挡板部分。挡板的部分可以被成角度和成形为在不显著扰乱气流的情况下来重定向并吸收呈声波的形式的声能,这降低或消除了来自(多个)冷却特征的声能之间的直接影响以便防止数据存储装置性能的性能退化。
应注意的是,吸声挡板的使用使得冷却风扇移动而与数据存储包壳中的数据存储装置相距更远,这可以促进数据存储性能。然而,需要将冷却空气带到数据存储装置的压力通风尺寸使得数据存储包壳实际上在许多基于机架的存储环境中不可用。因此,在各种不同的实施例中,针对形状、大小和气流几何形状调整吸声挡板以便允许使用相对小尺寸的压力通风并且在几乎所有数据存储环境(尤其机架安装式存储环境)中使用足够小的数据存储包壳。这样,可以在服务器、数据存储包壳以及存储服务器内使用吸声挡板而不受限制。
应注意的是,“声压级(SPL)”意指压力扰动,所述压力扰动的强度受声源强度、周围环境的形状以及与声源相距的距离的影响。声压可以通过声级计(以dB为单位)测量、并且导致遇到声能的物体振动和移动。在各种各样的实施例中,吸声挡板被构造用于在不减小移动空气的冷却能力的情况下减小移动空气的声压级。
图1是示例数据存储系统100的框图表示,其中可以在所述示例数据存储系统中采用本披露的各个实施例。数据存储系统100可以经由(多个) 有线和/或无线网络106将一个或多个存储机架102与远程主机104相连接以便允许本地和远程数据的生成和存储。如所示出的,存储机架102可以具有服务器108,所述服务器将数据引导至由存储机架108物理地支撑的至少一个数据存储包壳110、并且从由所述存储机架物理地支撑的所述至少一个数据存储包壳引导数据。虽然图1中示出了机架102和服务器108构型,但是可以在服务器、数据存储包壳以及存储服务器内可以可替代地应用吸声挡板。
虽然数据存储包壳110可以被配置成具有不同的大小和性能能力,但是一些实施例将多个数据存储装置112定位在数据存储包壳110中以便经由一个或多个冷却特征114对流地冷却。应注意的是,数据存储装置112 可以是类似的或不同的类型、具有类似或不同的容量并且在数据存储包壳内位于类似或不同的物理位置。同样,可以同时采用相对于数据存储装置 112具有不同的类型、冷却能力以及取向的一个或多个冷却特征。选择性地使用不同的数据存储装置112和冷却特征114构型的能力允许根据各种各样的数据存储需求(如云计算、档案数据存储以及在线数字内容流传输) 来定制数据存储包壳110。
图2展示了能够用于图1的数据存储系统100的示例数据存储机架120 的一部分的顶视图线条表示。数据存储机架120可以支撑(多个)具有刚性或半柔性的框架的数据存储包壳110。任何数量的支撑轨道122可以从数据存储包壳110延伸以便物理地附接至机架支撑件124。应注意的是,支撑轨道122可以被配置用于允许数据存储包壳110相对于机架支撑件124的选择性插入、电连接以及移除。
数据存储包壳110可以结合至少一个本地控制器126(如微处理器) 以及本地存储器128(如易失性和/或非易失性固态存储器)以便在包壳110 内协调和引导操作。例如,控制器126和存储器128可以使用被定位在包壳110内的一个或多个传感器134来监测数据存储区域130中的各个单独的数据存储装置的数据容量、由本地电源132供应的电力消耗以及至少一个环境条件(如温度、湿度以及振动)。持续地或零星地监测包壳110内的各种各样的不同的运行参数的能力允许一个或多个冷却特征114的智能激活以便维持预定的数据存储装置运行温度范围而不过度消耗电力或在包壳110中导致振动。
为了在数据存储区域130中容纳被封装在一起的增加数量的数据存储装置112,采用较大数量和/或更强大的冷却特征114。然而,甚至智能冷却特征114控制可能不会减轻由冷却特征114产生的声压以及那种声压对各种各样的数据存储装置112的影响。换言之,将大量数据存储装置112维持在最优运行温度所需的冷却能力经常产生声压,所述声压使数据存储装置112振动足以降低数据存储性能,这可以被表征为“声学性能退化”。
因此,如由邻近冷却特征114的高声压级箭头140和邻近数据存储装置112的低声压级箭头142所展示的,各个实施例将至少一个吸声挡板136 定位在包壳110的压力通风138区域中以减小从冷却特征114到数据存储装置112的声压级。吸声挡板136贯穿压力通风区域138的内部尺寸持续延伸以便接触沿着Z轴的底部包壳表面和顶部包壳表面以及沿着X轴的左表面和右表面。
通过使用吸声挡板136填充压力通风区域138的至少一部分,由(多个)冷却特征114产生的声压级对数据存储装置112的直接影响,这减小了对包壳110以及相应的数据存储装置112的振动、误差以及应力。在吸声挡板136的各个实施例情况下,挡板不受气流制约,并且由于声学噪音不受气流方向制约,所述挡板可以在风扇拉动或风扇推动气流环境中使用。
应注意的是,不同的数据存储装置112能以各种无限制的方式封装在存储区域130中。例如,可以在数据存储装置112与吸声挡板136之间添加中平面印刷电路板。在一些实施例中,声学阻尼材料被定位在一些或所有压力通风空间中(如沿着压力通风区域138的顶部、底部以及侧壁)以便进一步减小来自(多个)冷却特征114的声音排放。
作为另一示例,存储装置112可以通过水平对齐的纵轴(X轴)被定向(如列144所示)、通过竖直对齐的纵轴(Z轴)被定向(如列146所示)、或者通过横向对齐的纵轴(Y轴)被定向(如列148所示)。所设想的是,各种各样的数据存储装置112的取向可以相对于吸声挡板136的材料和形状而调整以便为具有减小的声压级的数据存储装置112提供足够冷却。
图3A和图3B相应地显示了示例吸声挡板150的不同的线条表示视图,其中所述示例吸声挡板可以被单独地或与另一个吸声挡板组合地应用在数据存储包壳110和系统100中。在图3A的正视图中,插入件152占据挡板壳体154的内部。虽然没有限制,但是插入件152可以是单一材料(如闭孔泡沫、开孔泡沫、橡胶、聚合物或陶瓷),使用粘合剂和/或(多个)紧固件将所述单一材料固定在挡板壳体154中。在其他实施例中,插入件152 包括多种不同的材料,所述多种不同的材料占据挡板壳体154的内部。
如图3A中所示出的插入件152具有中心列156,所述中心列相对于 Z-X平面以非垂直、非零度的角度倾斜。若干凸出部158从中心列156延伸、并且相应地被孔口160隔开。参照图3B的后部透视图,相应的凸出部 158相对于Z-X平面以非垂直、非零度的取向倾斜,从而使得不存在穿过挡板150的、声音无阻碍穿过的任何直接通路。也就是说,挡板150的左侧上的凸出部158以一个或多个角度向下倾斜,而挡板150的右侧上的凸出部158以一个或多个角度向上倾斜,这样使得在不减小移动空气的冷却能力的情况下声压级被吸收并扩散。
调整不同构型的插入件152的部分的形状、大小和位置的能力允许根据数据存储包壳110的可用的空间和冷却要求来定制吸声挡板150。图4A 和图4B相应地展示了示例吸声挡板170的线条表示,其中所述示例吸声挡板可以根据各个实施例被单独地或与其他吸声挡板组合使用。应注意的是,吸声挡板170不需要壳体、而是可以被构造为单个结构,所述单个结构可以在没有挡板壳体的情况下安装在数据存储包壳内。然而,壳体可以用于接触挡板170的一些或所有周缘。
图4A的前透视图显示了插入件孔口172如何连续地延伸穿过插入件本体174。第一区域176的孔口172各自被成角度为使移动空气沿着Z轴向下转向,而第二区域178的孔口172被成角度为使移动空气沿着Z轴向上转向。第一区域176和第二区域178的不同孔口172构型起作用以便减小声强,这与吸声挡板170的下游侧180上(而非上游侧182上)的较低声压级相对应。
图4B的后部透视图展示了挡板170如何围绕其中平面184可以成为镜像。将空气分离到在不同取向处成角度的相应的孔口172中起作用以便在不降低气流的对流能力的情况下扰乱声能。虽然每个孔口172以单个角度线性地延伸穿过插入件本体174,但是这种构型是不需要的。图5A至图5C 相应地表达了示例吸声挡板190的部分的线条表示,其中所述示例吸声挡板可以根据各种各样的实施例用于数据存储包壳110中。
图5A显示了单个插入件本体192如何被分割成由空气通道196分离的凸出部194。空气通道196与孔口160和172不同之处在于,通过被成形为使空气沿着多个不同的方向移动穿过本体192。如所示出的,每个空气通道 196连续地延伸穿过具有由多个不同线性方向限定的基本上V形的本体192,这可以减小声强和声压级同时允许移动空气有效地穿过。
在一些实施例中,至少一个空气通道196具有曲线侧壁,如弯曲或基本上S形。其他实施例使用一个或多个不同的纹理(如光滑的、微凹的或粗短刺状的)配置至少一个空气通道196的内部侧壁以便促进层流气流穿过挡板190并且降低声音产生的性能损失。所设想的是,空气通道196可以与线性孔口160/172相组合。进一步设想的是,空气通道196部分地或完全地内衬有不同的材料(如聚合物或金属),这确保移动空气的冷却能力得以保持同时通过吸声挡板190使声能扩散。
图5B示出了每个凸出部194如何可以从本体基底198进行悬臂支撑。本体基底198可以将用于挡板190的方便的安装表面提供给数据存储包壳 110的壳体。图5C的顶视图显示了不同的凸出部194和空气通道196的另一个透视图。通过一些实施例,不同的空气通道196可以被不同地配置,如配置有较宽开口和/或较细凸出部194。如图3A至图5C中所显示的,定制吸声挡板的凸出部、孔口以及空气通道的能力允许吸声挡板提供声音扩散器和空气导流器的优化平衡,所述声音扩散器和所述空气导流器可以贯穿数据存储包壳的数据存储区域分配对流冷却。
图6展示了根据一些实施例采用多个吸声挡板212和214的示例数据存储包壳210的一部分的顶视图线条表示。吸声挡板212和214各自被定位在包壳210的压力通风区域138中,所述压力通风区域是由(多个)冷却特征114与数据存储区域130之间的距离限定的。作为由(多个)冷却特征114产生的声能的结果,具有(如由高SPL箭头216表示的)高SPL (如高于50dB)的移动空气穿过第一冷却距离218行进到第一吸声挡板 212,其中SPL被减小到如由箭头220表示的中间SPL。
所设想的是,第一吸声挡板212减小了移动空气的SPL而不减小朝向数据存储区域130的空气的速度。也就是说,第一吸声挡板212可以重定向并扩散移动空气以便减小声强(SPL)而不减小空气的速度或密度。第一吸声挡板212可以通过第二吸声挡板214进行补充,所述第二吸声挡板进一步将移动空气的SPL减小到如由箭头222表示的低SPL水平。低SPL移动空气然后可以移动调整的距离224而到达被安排在数据存储区域130中的数据存储装置。调整的距离224可以允许空气跨压力通风区域130的宽度沿着X轴均匀地分布,这样使得数据存储装置接收均匀的冷却。
虽然不是必需的,各个实施例将空气导流器定位成邻近吸声挡板 212/214中的一者或两者。如所示出的,第一空气导流器226可以将空气成漏斗形集中而小于第二吸声挡板214的整个宽度,并且第二空气导流器228 随后可以将空气向外引导贯穿调整的距离224。空气导流器226/228中任一者可以被配置有脊、凹口以及不同的高度以便引导和保持从(多个)冷却特征114到数据存储区域130的气流。
相应的吸声挡板212和214可以被类似地或不同地配置以便提供有助于优化的数据存储装置操作的低SPL 222。例如,第一吸声挡板212可以由不同的材料构成、具有不同的插入设计、并且具有的大小与第二吸声挡板 214的大小不同。作为另一个非限制性示例,第一吸声挡板212可以相对于包壳210的宽度230具有较大或较小的气流分布,这可以通过使用一个或多个空气导流器226/228来补充。
在一些实施例中,第一吸声挡板212被定位在冷却特征114中。也就是说,吸声挡板可以与冷却风扇壳体相接触,这样使得由冷却风扇产生的声能(SPL)被立即扩散、吸收和/或抑制。这种风扇中声音阻隔可以与零第一冷却距离218和挡板孔口相对应,所述挡板孔口的大小被确定成匹配风扇的输出流量。风扇中声音阻隔的使用可以使空气扰动的风险最小化,所述空气扰动可能无意地增加来自冷却特征114下游的冷却空气的SPL。
图7A和图7B相应地表达了采用挡板壳体242的示例吸声挡板240的线条表示,所述挡板壳体使用可选择的接片246固定许多挡板面板244。通过操纵不同的接片246,挡板面板244能以各种各样不同的取向进行安排以便以预定的取向接触面板244并将所述面板固定在壳体242中。在图7A的非限制性示例中,如接片246的构型所指示的,面板244在壳体244内以不同角度倾斜。
图7B示出了挡板壳体242的底部部分248,所述底部部分展示了壳体 242如何可以包括用于固定挡板面板244的多个互连的部分。图7B中缺乏挡板面板244,显示了可选择的接片246如何可以贯穿壳体242而定位并且单独地操纵以便将面板244定位在固定位置中。
图8A和图8B相应地是示例吸声挡板260的透视图和顶视图线条表示,所述示例吸声挡板可以在没有被挡板壳体(如壳体242)包围的情况下用于数据存储系统。也就是说,挡板面板262可以单独地或共同地定位在数据存储包壳的压力通风区域中、并且使用摩擦力、粘合剂或紧固件固定。例如,图8B中示出的侧向对称的面板模式可以通过使用紧固件或粘合剂或经由面板与压力通风区域(如数据存储包壳的顶部与底部区段)之间的摩擦力附接每个面板262来在压力通风区域实现。
图9是另一个示例吸声挡板270的透视线条表示,其中所述示例吸声挡板可以在具有或不具有挡板壳体的情况下使用。挡板270中的单一连续材料274中的多个气流孔口272的使用可以提供与其他吸声挡板构型(如图3A至图8B的构型)相比不同的声音排放性能。所设想的是,多个不同的挡板集合可以同时用于单个压力通风区域或共同挡板壳体中。
图10展示了具有由挡板面板284限定的内部腔室282的示例吸声挡板 280。调整吸声挡板284可以调整内部腔室282的大小以及挡板280的气流阻力。这样,压力通风区域可以被配置有一个或多个挡板280,所述一个或多个挡板被定制成在数据存储包过中使用从冷却特征至数据存储装置的冷却空气流动来均衡声能吸收/耗散。
图11描绘了声压级控制例程290,所述声压级控制例程可以通过各个实施例在作为数据存储系统的一部分的至少一个数据存储包壳中执行。最初,在步骤292中,例程290将至少一个吸声挡板定位在数据存储包壳的压力通风区域中。应注意的是,除了在风扇壳体内或与所述风扇壳体物理地接触之外,步骤292可以将多个不同的、或匹配的吸声挡板定位在压力通风区域中。步骤294然后激活至少一个数据存储装置来执行数据存储操作,这可以将数据转移到数据存储包壳的数据存储区域的一个或多个数据存储装置中或从所述一个或多个数据存储装置中转移出所述数据。步骤294 的数据存储操作可以在不激活任何冷却特征或少于所有冷却特征全速运行的情况下发生。
接下来,步骤296使用至少一个传感器来监测数据存储包壳中的至少一个环境条件,如温度、湿度以及振动。所设想的是,在步骤292和/或294 过程中持续执行步骤296。在步骤296监测温度的情况下,决定298可以判定是否已经达到温度阈值。如果传感器读出超过所述阈值的较高温度,则在步骤300中激活至少一个冷却特征。监测的温度可以可替代地允许控制器在步骤302中预测高温度运行环境,这触发步骤300激活冷却特征。
步骤300中一个或多个冷却特征的激活可以与步骤304中使用至少一个吸声挡板抑制SPL相一致。也就是说,随着空气移动穿过一个或多个吸声挡板,由冷却特征产生的初始SPL被减小。使用声音阻隔调整SPL减小使移动空气在所述数据存储装置上的振动和声学效果最小化,这允许使用与无挡板的数据存储包壳相比更强大的冷却特征。因此,一个或多个吸声挡板的材料、形状以及位置消除了声能对数据存储装置的直接影响,从而防止了数据存储包壳的性能退化,同时提供了低于温度阈值(如100°F)的冷却的运行温度。
应当理解的是,虽然已经在以前说明中阐述了本披露的各个实施例的许多特性和构型以及各个实施例的结构和功能的细节,但是这个详细说明仅是说明性的,并且可以在所附权利要求书表述的条款的宽泛、一般意义所指明的全部范围的程度上做出改变,尤其是在本披露的原理的范围内的结构和零件安排的方面。例如,在不背离本技术的精神和范围的情况下,具体元件可以根据具体应用而变化。
Claims (20)
1.一种系统,包括:
包壳,所述包壳容置数据存储装置和冷却特征;以及
吸声挡板,所述吸声挡板被定位在所述冷却特征与所述数据存储装置之间,所述吸声挡板将第一声压区域与第二声压区域隔开,所述第一声压区域邻近所述冷却特征,所述第二声压区域邻近所述数据存储装置。
2.如权利要求1所述的系统,其中,所述包壳容置多个数据存储装置和多个冷却特征。
3.如权利要求1所述的系统,其中,所述吸声挡板连续延伸以占据所述包壳的整个宽度。
4.如权利要求1所述的系统,其中,所述包壳被固定在数据存储机架内。
5.如权利要求1所述的系统,其中,所述吸声挡板包括至少一个插入件,所述插入件被固定在挡板壳体内,所述挡板壳体连续延伸以包围所述至少一个插入件的周缘。
6.如权利要求1所述的系统,其中,所述吸声挡板包括泡沫材料。
7.如权利要求1所述的系统,其中,所述吸声挡板包括多种不同的材料。
8.如权利要求1所述的系统,其中,所述吸声挡板包括单个插入件,所述单个插入件具有多个孔口,每个孔口连续地延伸穿过所述单个插入件。
9.如权利要求8所述的系统,其中,所述多个孔口中的每个孔口相对于所述单个插入件的中平面是倾斜的,这样使得不存在使得空气移动穿过所述单个插入件的无阻碍路径。
10.如权利要求8所述的系统,其中,所述多个孔口被安排成第一组和第二组,所述第一组相对于所述单个插入件的中平面以与所述第二组不同的非垂直、非零度的角度倾斜。
11.一种设备,所述设备包括:包壳,所述包壳容置数据存储装置,所述数据存储装置通过所述包壳的压力通风区域与冷却特征隔开;第一吸声挡板以及第二吸声挡板,每个吸声挡板被定位在所述压力通风区域中、并且在所述压力通风区域中彼此隔开,所述第一吸声挡板具有与所述第二吸声挡板不同的孔口构型,所述第一吸声挡板将邻近所述冷却特征的第一声压区域与第二声压区域隔开,所述第二吸声挡板将所述第二声压区域与邻近所述数据存储装置的第三声压区域隔开。
12.如权利要求11所述的设备,其中,所述第一声压区域大于所述第二声压区域和所述第三声压区域,所述第二声压区域大于所述第三声压区域。
13.如权利要求11所述的设备,其中,所述冷却特征是风扇,所述风扇具有风扇壳体。
14.如权利要求13所述的设备,其中,所述第一吸声挡板与所述风扇壳体接触。
15.如权利要求11所述的设备,其中,所述第一吸声挡板具有多个第一孔口,所述多个第一孔口以第一模式进行安排,并且所述第二吸声挡板具有多个第二孔口,所述多个第二孔口以第二模式进行安排,所述第一模式和所述第二模式不同。
16.如权利要求11所述的设备,其中,所述第一吸声挡板包括第一材料,并且所述第二吸声挡板包括第二材料,所述第一材料和所述第二材料不同。
17.如权利要求11所述的设备,其中,导流器定位在所述第一吸声挡板与所述第二吸声挡板之间。
18.一种方法,包括:
将吸声挡板在数据存储包壳中定位在数据存储装置与冷却特征之间;
激活所述冷却特征以移动空气并且创建第一声压级,所述第一声压级邻近所述冷却特征;以及
使用所述吸声挡板来将所述第一声压级减小到第二声压级,所述第二声压级邻近所述数据存储装置。
19.如权利要求18所述的方法,其中,所述冷却特征响应于对于所述数据存储装置的预测的运行温度而激活。
20.如权利要求18所述的方法,其中,所述冷却特征不被激活直到传感器检测到所述数据存储包壳中的运行温度高于预定的阈值。
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