CN109931360A - 吸震器装置与机架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种吸震器装置与机架，该吸震器装置包含顶部机架框架、中间板和底部机架框架。顶部机架框架被配置为固定机架服务器的底部机架框架。顶部机架框架包含第一组轨道组件。中间板包含第二组轨道组件和与顶部机架框架的第一组轨道组件对应的第一组载体。第一组轨道组件被配置为将第一多个载体的移动限制在第一轴。底部机架框架包含与中间板的第二组轨道组件对应的第二组载体。第二组轨道组件被配置为将第二多个载体的移动限制在第二轴。

Description

吸震器装置与机架
技术领域
本发明涉及用于服务器和电子元件的机架系统，特别是涉及用于最小化地震或地震冲击活动期间的损坏的装置和方法。
背景技术
一般期望在地震或地震冲击活动期间保护电子设备免受损坏。尤其重要的是，地震或地震冲击后，位于地震附近的电信设备仍可运行。在一些数据中心，将框架用螺栓固定在地板上以限制强烈地震或地震冲击活动对电子元件的影响。将机架系统用螺栓固定在地板上倾向于降低机架系统翻覆的风险。然而，将机架系统用螺栓固定在地面上可能不会保护机架中的电脑装置免受在地震负载作用下，机架的地板上方的部分发生晃动所造成的损坏。
因此，将电子元件安装在专门设计的框架中，此框架旨在支撑此设备以便承受在附近可能发生的最严重的地震和地震冲击。众所周知，抗震框架应尽可能具有很高的固有振动频率(natural vibrational frequency)，并且为此目的制造此种刚性的框架。典型地，抗震框架由具有大截面支撑和加强构件的大截面结构制成。这些防震框架非常沉重且其制造昂贵。
传统框架通常已经用底层支撑结构来实现。然而，传统的框架并未按照其具体设计来实施。例如，当安全地安装在混凝土地板上时，传统框架在经受具有芮氏地震规模(Richter scale)强度测量约8.3的地震时，具有大约6.5Hz的自然振动频率。这个频率是可以接受的，以防止由框架支撑的电信设备的损坏。然而，电信设备通常位于建筑物的上层，例如，第二层或第三层。在地震活动期间，楼层的移动的水平加速度等级是由层到层从地面向上增加。当传统框架安装在地面以上时，楼层的加速度等级有效地作用在框架上，从而不太可能保护电子设备免受强烈地震或地震活动的影响。因此，传统的框架系无效的。
本发明提供一种可以使上述问题最小化的抗震电子设备框架。
发明内容
依据本发明的部分实施例，提供一种吸震器装置，其包含：顶部机架框架、中间板、底部机架框架。顶部机架框架，其配置为固定机架服务器的底部机架框架，顶部机架框架包含第一多个轨道组件；中间板，包含第二多个轨道组件和与顶部机架框架的第一多个轨道组件对应的第一多个载体，其中第一多个轨道组件被配置为将第一多个载体的移动限制在第一轴；以及底部机架框架，包含与中间板的第二多个轨道组件相对应的第二多个载体，其中第二多个轨道组件被配置为将第二多个载体的移动限制在第二轴。
根据本发明的部分实施例，其中中间板包含用于第一轴的第一多个弹簧模块和用于第二轴的第二多个弹簧模块。
根据本发明的部分实施例，其中底部机架框架包含防止机架服务器沿第三轴移动的多个阻尼器。
根据本发明的部分实施例，其中中间板包含用于第一轴的第一多个气垫模块和用于第二轴的第二多个气垫模块。
根据本发明的部分实施例，其中底部机架框架包含防止机架服务器沿第三轴移动的多个阻尼器。
根据本发明的部分实施例，其中还包含配置为将吸震器装置固定到地板表面的水平调整脚装置。
根据本发明的部分实施例，其中水平调整脚装置包含接触特征，接触特征包含外表面材料，使得当与地板表面接触时防止吸震器装置的移动。
根据本发明的部分实施例，其中水平调整脚装置可从吸震器装置的底部机架框架中缩回。
依据本发明的部分实施例，提供一种机架，其包含：顶部机架框架和底部机架框架、吸震器装置、顶部机架框架、中间板、底部机架框架。顶部机架框架和底部机架框架，顶部机架框架和底部机架框架由至少一垂直柱连接；吸震器装置，位于底部机架框架，其中吸震器装置包含：顶部机架框架，其配置为固定机架的底部机架框架，顶部机架框架包含第一多个轨道组件；中间板，中间板包含第二多个轨道组件和与顶部机架框架的第一多个轨道组件对应的第一多个载体，其中第一多个轨道组件被配置为将第一多个载体的移动限制在第一轴；以及底部机架框架，包含与中间板的第二多个轨道组件相对应的第二多个载体，其中第二多个轨道组件被配置为将第二多个载体的移动限制在第二轴。
根据本发明的部分实施例，其中中间板包含用于第一轴的第一多个弹簧模块和用于第二轴的第二多个弹簧模块。
根据本发明的部分实施例，其中底部机架框架包含防止机架服务器在第三轴上移动的多个阻尼器。
根据本发明的部分实施例，其中中间板包含用于第一轴的第一多个气垫模块和用于第二轴的第二多个气垫模块。
根据本发明的部分实施例，其中底部机架框架包含防止机架服务器在第三轴上移动的多个阻尼器。
根据本发明的部分实施例，其中还包含配置为将吸震器装置固定到地板表面的水平调整脚装置。
根据本发明的部分实施例，其中水平调整脚装置包含接触特征，接触特征包含外表面材料，使得当与地板表面接触时防止吸震器装置的移动。
根据本发明的部分实施例，其中水平调整脚装置可从吸震器装置的底部机架框架中缩回。
附图说明
为了描述可以获得本发明的上述和其它优点及特征的方式，将通过参考附图中示出的具体示例来呈现上述原理的更具体的描述。这些附图仅描绘了本发明的示例性方面，因此将不被认为是对其范围的限制。通过使用以下附图并通过附加特征和细节来描述和解释原理。
图1A为本发明的实施方式中安装在吸震器装置上的机架的透视图；
图1B为本发明的实施方式中机架的透视图以及吸震器装置的分解图；
图2为本发明的实施方式中的吸震器装置的示意图；
图3A为本发明的第一实施例中使用弹簧和橡胶阻尼器的吸震器装置的示意图；
图3B为本发明的第二实施例中使用气垫和橡胶阻尼器的吸震器装置的示意图；
图4更详细地绘示吸震器装置的示意图；
图5更详细地绘示吸震器装置的示意图；
图6为机架相对于吸震器装置的相对位移的示意图；
图7A为安装在图2的吸震器装置上且处于第一位置的水平调整脚装置的示意图；
图7B为安装在图2的吸震器装置上且处于第二位置的水平调整脚装置的示意图；
图8为沿着图3A的吸震器装置的截面A-A的横截面的示意图；
图9为沿着图3A的吸震器装置的截面B-B的横截面的示意图。
符号说明
60：垂直柱
70：底侧梁
80：顶侧梁
90：前后梁
100：机架
120：左壁
130：右壁
140：顶板
145：基座
150A：顶部机架框架
150B：底部机架框架
155：轨道组件
200：吸震器装置
200A：吸震器装置
200B：吸震器装置
230：中间板
230A：中间板
230B：中间板
233：载体
235：轨道组件
237：弹簧模块
239：弹簧模块
241：气垫模块
243：气垫模块
260：底部机架框架
260A：底部机架框架
260B：底部机架框架
263：载体
265：橡胶阻尼器
267：橡胶阻尼器
280：水平调整脚装置
282：连接组件
284：止动特征
286：接触特征
A-A：截面
B-B：截面
x、y、z：轴
具体实施方式
请参照附图来描述本发明，其中在所有附图中使用相同的附图标记来表示相似或等同的元件。附图并未按比例绘制，并且它们仅用于说明本发明。下面参照用于说明的示例应用来描述本发明的几个方面。应该理解的是，在此阐述的许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的全面理解。然而，相关领域的普通技术人员将容易理解到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法来实践本发明。在其他情况下，未详细示出公知的结构或操作以避免模糊本发明。本发明不受限于所示的步骤或事件的顺序，因为一些步骤可能以不同的顺序发生和/或与其他步骤或事件同时发生。此外，根据本发明的方法并非所有示出的步骤或事件都需要实施。
如上所述，提供抗震电子设备框架具有重大的意义。特别是对开发如下机制有着重大的兴趣：(1)将考虑有效作用于框架的地面上的加速度等级的移动；和(2)在所有工作频率范围内消耗的震动。本发明的一些实施例提供弹簧和橡胶阻尼器(rubber dumper)以提供刚度和阻尼以抵消震动力和频率。在替代或另外的实施例中，本发明提供了气垫(aircushion)和橡胶阻尼器以提供刚度和阻尼来抵消震动力和频率。尽管未在实施例中明确示出，但是在本发明的实施例的范围内可以考虑气垫和弹簧可以作为附加的震动耗散装置，意旨互补的震动耗散装置或可替代地作为专用装置而被并入。
图1A绘示示例性实施例中机架100的透视图。机架100可以是安装在数据中心内多个机架中的其中一个。机架100包括前后梁(front-to-back beam)90、顶侧梁80、底侧梁70、垂直柱60、顶板140、基座145、左壁120和右壁130。前后梁90和顶侧梁80连接以形成顶部机架框架150A。类似地，前后梁90和底侧梁70连接以形成底部机架框架150B。在部分实施例中，前后梁90永久地连接到底侧梁70和顶侧梁80。例如，使用诸如铆钉和焊接的永久性连接件使前后梁90连接到底侧梁70和顶侧梁80。在替代实施例中，前后梁90可拆卸地连接到底侧梁70和顶侧梁80。例如，使用可移除的连接件或紧固件(例如螺母和螺栓、螺钉等)，使前后梁90连接到底侧梁70和顶侧梁80。吸震器装置200可以在底部机架框架150B处连接到机架100。这将在图1B中更详细地讨论。
垂直柱60连接顶部机架框架150A和底部机架框架150B以形成机架100。具体地，垂直柱60连接底侧梁70和顶侧梁80。在一些实施例中，垂直柱60可拆卸地连接底侧梁70和顶侧梁80。例如，垂直柱60使用诸如螺母、螺栓和螺钉的可移除的连接件连接底侧梁70和顶侧梁80。在替代实施例中，垂直柱60永久地连接底侧梁70和顶侧梁80。例如，垂直柱60使用诸如铆钉和焊接的永久性连接件永久地连接底侧梁70和顶侧梁80。
在一些实施例中，左壁120和右壁130可拆卸地连接到前后梁90和垂直柱60上。例如，左壁120和右壁130使用诸如螺母、螺栓以及螺钉的可拆卸的连接件，连接到前后梁90和垂直柱60上。在替代实施例中，左壁120和右壁130永久地连接到前后梁90和垂直柱60。例如，左壁120和右壁130使用诸如铆钉和焊接的永久性连接件，连接到前后梁90以及垂直柱60。左壁120和右壁130为机架100提供额外的刚度，并且更具体地，为前后梁90和垂直柱60提供额外的刚度。
图1B绘示根据本发明的实施方式中机架100的透视图以及吸震器装置200的分解图。基座145连接到机架100的垂直柱60。在一些实施例中，基座145可移除地连接到垂直柱60。例如，基座145使用诸如螺母、螺栓和螺丝的可移除的连接件连接到垂直柱60。在替代实施例中，基座145永久地连接到垂直柱60。例如，基座145使用诸如铆钉和焊接的永久性连接件连接到垂直柱60。基座145也可拆卸地连接到吸震器装置200。吸震器装置200包括中间板230和底部机架框架260。基座145、中间板230和底部机架框架260之间的连接将于下述图2中做更详细的描述。在一些实施例中，基座145可以是作为顶部机架框架的吸震器装置的构件。
图2绘示根据本发明的实施方式的吸震器装置200。机架100的基座145可以包括用于y轴移动的轨道组件155。吸震器装置200的中间板230可以包括用于y轴移动的载体(carrier)233和用于x轴移动的轨道组件235。底部机架框架260可以包括用于x轴移动的载体263。基座145的轨道组件155可以限制对应的设备仅在y轴移动。类似地，中间板230的轨道组件235可以限制对应的设备仅在x轴移动。
在这种情况下，将基座145的轨道组件155配置为接收中间板230的载体233。轨道组件155将载体233的移动限制在y轴。将中间板230的轨道组件235配置为接收底部机架框架260的载体263。轨道组件235将载体263的移动限制在x轴。个别的轨道组件和相应的载体能够使机架100在x和y轴上与吸震器装置200发生相对位移。此外，个别的轨道组件和相应的载体限制在z轴上的移动。这些结合在一起的线性引导件限制了机架100相对于吸震器装置200的特定运动。
在本发明的一些实施例中，基座145、中间板230和底部机架框架260可包括弹簧和阻尼器模块，以提供刚度和阻尼以抵消震动力和频率。在替代实施例中，基座145、中间板230和底部机架框架260可以包括气垫和阻尼器模块，以提供刚度和阻尼以抵消震动力和频率。与弹簧和阻尼器模块或与气垫和阻尼器模块结合的线性引导使得吸震器装置200能够吸收与地震或其他地震活动相关的大部分的震能量。这将在下面图4和图5中做更详细地讨论。
图3A绘示根据第一实施例中使用弹簧和橡胶阻尼器的吸震器装置200A。相反地，图3B绘示根据第二实施例中使用气垫和橡胶阻尼器的吸震器装置200B。回到图2，基座145包括y轴轨道；中间板230包括y轴载体和x轴轨道；并且底部机架框架包括x轴载体和用于z轴的橡胶阻尼器(将下面图4和图5中讨论)。如图3A所示，将弹簧和阻尼器模块装在基座(未示出)、中间板230A和底部机架框架260A之间。与以上关于图2所描述的线性引导件的配置相结合，弹簧和阻尼器模块使得机架100能够与吸震器装置200A发生相对移位。
如图3B所示，将气垫和阻尼器模块组装于基座(未示出)、中间板230B和底部机架框架260B之间。与以上关于图2描述的线性引导件的配置相结合，气垫和阻尼器模块使得机架100能够与吸震器装置200B发生相对移位。请先参照图6，其绘示机架100的相对位移。机架100可以在x轴和y轴上相对于吸震器装置200移动，并同时限制在z轴上的移动。与弹簧和阻尼器模块(图3A)或气垫和阻尼器模块(图3B)结合的这些线性引导件吸收地震或其他地震活动产生的地震能量。
图4更详细地绘示吸震器装置200A。吸震器装置200A可以包括中间板230A和底部机架框架260A。中间板230A可以包括用于x轴的弹簧模块237和用于y轴的弹簧模块239。底部机架框架260A可以包括用于限制在z轴上移动的橡胶阻尼器265。
请先参考图8，其提供了沿着吸震器装置200A的截面A-A的横截面。基座145的轨道组件155可以连接到中间板230A的载体233。橡胶阻尼器265可以组装在基座145和中间板230A之间。请先参考图9，其提供了沿着吸震器装置200A的截面B-B的横截面。中间板230的轨道组件235可以连接到底部机架框架260A的载体263。配置在基座145、中间板230A和底部机架框架260A之间的弹簧模块237、239和橡胶阻尼器265使机架(如图2所示)在吸收地震能量的同时可相对于吸震器装置200A移位。
图5更详细地绘示吸震器装置200B。吸震器装置200B可以包括中间板230B和底部机架框架260B。中间板230B可以包括用于y轴的气垫模块241和用于x轴的气垫模块243。底部机架框架260B可以包括用于限制在z轴上移动的橡胶阻尼器267。如图2所示，基座的轨道组件(都显示在图2中)可以连接到中间板230B的载体233。此外，中间板230的轨道组件235可以连接到底部机架框架260B的载体263。组装在机架(如图2所示)、中间板230B和底部机架框架260B之间的气垫模块241、243和橡胶阻尼器267使机架(图2所示)能够在吸收地震能量的同时相对于吸震器装置200B移动。
通过安装在数据中心内多个机架中的一机架100所提供的振荡器，吸震器装置200可减轻与地震相关的影响。每个机架100可以与所公开的吸震器装置200配合以抑制地震或其他地震活动的影响。为了完全有效，吸震器装置200必须固定到稳固的表面，即地板或地面。
图6绘示机架100相对于吸震器装置200的相对位移。绘示了机架100的相对位移。机架100可以在x轴和y轴上相对于吸震器装置200移动，并同时限制其在z轴上的移动。与弹簧和阻尼器模块(图3A)或气垫和阻尼器模块(图3B)结合的线性引导件(图2的)吸收地震或其他地震活动所产生的地震能量。
图7A绘示安装在(图2的)吸震器装置200上且处于第一位置的水平调整脚装置(levering feet device)280。水平调整脚装置280可以包括连接组件282、止动特征284和接触特征286。底部机架框架260可以包括配置为接收水平调整脚装置280的连接组件282的孔口(未示出)。孔口(未示出)可以被配置为与水平调整脚装置280具有相同的圆周，以使得水平调整脚装置280的连接组件282能够以很小的公差或无公差滑进孔口。止动特征284可以具有比底部机架框架260的孔口(未示出)更大的圆周，以防止水平调整脚装置280在z轴方向上进一步前进。此外，水平调整脚装置280的接触特征286可以由当其在地板表面上移动时可提供摩擦的材料制成。例如，水平调整脚装置280的接触特征286可以具有橡胶外表面，使得其与地板的接触防止了吸震器装置200的移动。相较之下，连接组件282和止动特征284可以由更坚硬的材料。连接组件282、止动特征284及其元件可以由金属片制成并且使用传统的金属制造技术(例如弯曲、成形和冲压)。因此，可以便宜地制造连接组件282和止动特征284。或者，中间板230及其元件可以由铝合金、钢合金或其任何组合制成。
图7B绘示安装在图2的吸震器装置200上并处于第二位置的水平调整脚装置280。当水平调整脚装置280处于第二位置时，水平调整脚装置280被定位成使得接触特征286不与地板接触。具体地，水平调整脚装置280不会将吸震器装置200和机架100锚定到地上或地面。这将允许操作员在没有来自水平调整脚装置280的阻力的情况下，自由地将机架100和吸震器装置200移动以跨越一表面。
本发明提供了一种吸震器装置。此吸震器装置包括顶部机架框架、中间板和底部机架框架。顶部机架框架被配置为固定机架服务器的底部机架框架。顶部机架框架包括第一组轨道组件。中间板包括第二组轨道组件和与顶部机架框架中的第一组轨道组件对应的第一组载体。第一组轨道组件被配置将第一多个载体的移动限制在第一轴。底部机架框架包括与中间板的第二组轨道组件对应的第二组载体。第二组轨道组件被配置为将第二多个载体的移动限制在第二轴。
在本发明的一个方面，中间板包括用于第一轴的第一组弹簧模块和用于第二轴的第二组弹簧模块。在本发明的一些实施例中，底部机架框架包括阻止机架服务器在第三轴上移动的一组阻尼器。在本发明的一些替代实施例中，中间板包括用于第一轴的第一组气垫模块和用于第二轴的第二组气垫模块。在一些实施例中，吸震器装置还包括配置为将吸震器装置固定到地板表面的水平调整脚装置。请参考以上于图7A和图7B中关于水平调整脚装置的详细描述。在本发明的一些实施例中，水平调整脚装置包括接触特征。接触特征包括外表面材料，使得当其与地板表面接触时可防止吸震器装置和其后的机架服务器移动。在本发明的一些实施例中，水平调整脚装置可从吸震器装置的底部机架框架中缩回。
本发明还提供了一种机架服务器。机架服务器包括由至少一个垂直柱连接的顶部机架框架和底部机架框架。机架服务器还包括位于底部机架框架处的吸震器装置。此吸震器装置包括顶部机架框架、中间板和底部机架框架。顶部机架框架被配置为固定机架服务器的底部机架框架。顶部机架框架包括第一组轨道组件。中间板包括第二组轨道组件和与顶部机架框架的第一组轨道组件对应的第一组载体。第一组轨道组件被配置为将第一多个载体的移动限制在第一轴。底部机架框架包括与中间板的第二组轨道组件对应的第二组载体。第二组轨道组件被配置为将第二多个载体的移动限制在第二轴。
虽然本文描述的许多示例都围绕涉及固态硬盘(solid state drive,SSD)装置，但应当理解，这些仅是示例，并且本发明在这方面不受限制。相反地，安装在电脑数据中心内的任何电子元件都可以在所公开的范围内实现。
本发明的附加特征和优点已于上面的描述中阐述，并且部分可从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明的原理而学习。可以通过在所附权利要求中特别指出的方法和组合来实现和获得本发明的特征和优点。根据以上的描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征将变得完全地显而易见，或者可通过实施本文阐述的原理而习得。
虽然已经绘示和描述了本发明的特定实施例，但是对于相关领域的技术人员来说进行改变和修改而不会在其广义方面背离本发明是显而易见的。因此，所附权利要求的目的是包括落入本发明的真实精神和范围内的所有这些改变和修改。在前面的描述和附图中阐述的内容仅作为说明而不是用以提供限制。当基于现有技术以适当的视角观察时，本发明的实际范围旨在被定义于以下的权利要求中。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式「一」、「一个」和「该」旨在也包括多个形式。此外，就在详细描述和/或权利要求中使用的术语「包括」、「包含」、「具有」、「有」或其变体的范围而言，这样的术语旨在是包括与术语「包含」类似的方式。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，并且不会被理解为理想化或过度形式化的意义除非在此明确地如此定义。

Claims (10)

1.一种吸震器装置，其特征在于，该吸震器装置包含：
顶部机架框架，该顶部机架框架被配置为固定机架服务器的底部机架框架，该顶部机架框架包含多个第一轨道组件；
中间板，包含多个第二轨道组件和与该顶部机架框架的该些第一轨道组件对应的多个第一载体，其中该些第一轨道组件被配置为将该些第一载体的移动限制在一第一轴；以及
底部机架框架，包含与该中间板的该些第二轨道组件相对应的多个第二载体，其中该些第二轨道组件被配置为将该些第二载体的移动限制在一第二轴。
2.如权利要求1所述的吸震器装置，其中该中间板包含用于该第一轴的多个第一弹簧模块和用于该第二轴的多个第二弹簧模块。
3.如权利要求2所述的吸震器装置，其中该底部机架框架包含防止该机架服务器沿一第三轴移动的多个阻尼器。
4.如权利要求1所述的吸震器装置，其中该中间板包含用于该第一轴的多个第一气垫模块和用于该第二轴的多个第二气垫模块。
5.如权利要求4所述的吸震器装置，其中该底部机架框架包含防止该机架服务器沿一第三轴移动的多个阻尼器。
6.如权利要求1所述的吸震器装置，还包含配置为将该吸震器装置固定到地板表面的水平调整脚装置。
7.如权利要求6所述的吸震器装置，其中该水平调整脚装置包含接触特征，该接触特征包含外表面材料，使得与该地板表面接触时可防止该吸震器装置的移动。
8.如权利要求7所述的吸震器装置，其中该水平调整脚装置可从该吸震器装置的该底部机架框架中缩回。
9.一种机架，其特征在于，该机架包含：
顶部机架框架和一底部机架框架，该顶部机架框架和该底部机架框架由至少一垂直柱连接；以及
吸震器装置，位于该底部机架框架，其中该吸震器装置包含：
顶部机架框架，该顶部机架框架被配置为固定该机架的该底部机架框架，该顶部机架框架包含多个第一轨道组件；
中间板，该中间板包含多个第二轨道组件和与该顶部机架框架的该些第一轨道组件对应的多个第一载体，其中该些第一轨道组件被配置为将该些第一载体的移动限制在一第一轴；以及
底部机架框架，包含与该中间板的该些第二轨道组件相对应的多个第二载体，其中该些第二轨道组件被配置为将该些第二载体的移动限制在一第二轴。
10.如权利要求9所述的机架，还包含配置为将该吸震器装置固定到地板表面的水平调整脚装置。
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