CN112673718A - 模块化电子系统中的液体冷却分发 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，一种装置包括：机箱，该机箱包括用于接纳多个模块的多个插槽，该多个模块中的第一组模块在第一方向被接纳，并且该多个模块中的第二组模块在与所述第一方向正交的第二方向被接纳；以及冷却剂分发模块，该冷却剂分发模块在第一方向插入多个插槽中的一个插槽，以用于将冷却剂分发到第二组模块中的至少一个模块。本文还公开了一种用于将冷却剂分发到模块的方法。

Description

模块化电子系统中的液体冷却分发

技术领域

本公开总地涉及模块化电子系统，更具体地涉及模块化电子系统中的液体冷却分发。

背景技术

在过去的几年中，对较高性能通信网络的需求大大增加。增加的性能要求导致能源使用的增加，这使得组件的散热量增加。随着功率使用的增加，传统的空气冷却可能不再足以冷却网络设备，因此可能需要液体冷却。

模块化电子系统被设计为提供根据用户需求配置系统的灵活性。这些系统包括多个插槽以容纳各种模块(例如，线卡、网卡(fabric card)等)。具有水平和垂直插入的卡的正交系统可能会给液体冷却带来额外的挑战，因为卡通常连接到系统的正面和背面。

附图说明

图1示出了根据一个实施例的用于正交系统中的水平模块的液体冷却分发。

图2示出了根据一个实施例的用于正交系统中的垂直模块的液体冷却分发。

图3示出了根据一个实施例的用于正交系统中的水平模块和垂直模块二者的液体冷却分发。

图4是示出根据一个实施例的图3的正交系统的冷却剂分发模块中的液体冷却分发的示意图。

图5是示出根据一个实施例的被插入机箱的冷却剂分发模块的局部前透视图。

图6是图5的机箱和冷却剂分发模块的局部后透视图。

图7是图5所示的前透视图，其中机箱的一部分被移除以示出细节。

图8是图7所示的机箱和冷却剂分发模块的侧视图。

图9是图5所示的机箱和冷却剂分发模块的前视图。

图10是图6所示的机箱和冷却剂分发模块的后视图。

图11是示出液体冷却线卡的剖视图，该液体冷却线卡被插入具有冷却剂分发模块的机箱中。

图12A是水平冷却剂分发模块的前透视图。

图12B是水平冷却剂分发模块的后透视图。

图13A是水平冷却剂分发模块的俯视图。

图13B是水平冷却剂分发模块的前视图。

图14是垂直冷却剂分发模块的透视图。

图15A是垂直冷却剂分发模块的前视图。

图15B是垂直冷却剂分发模块的侧视图。

图16是根据一个实施例的具有空气冷却线卡和液体冷却线卡二者的机箱和冷却剂分发模块的局部侧视图，其中，机箱的一部分被移除以示出细节。

图17A是根据一个实施例的线卡的局部俯视图，该线卡在连接接口处通过键控引导件连接到垂直冷却剂分发模块。

图17B是图17A所示的线卡的局部前透视图。

图17C是线卡的局部前透视图，该线卡被配置为在键控引导件被阻塞的情况下仅用于空气冷却。

图18A是根据一个实施例的空气冷却模块与具有凹入液体冷却连接的冷却剂分发模块之间的接口的俯视示意图。

图18B是液体冷却模块与图18A的冷却剂分发模块之间的接合连接的俯视示意图。

图19A是示出根据一个实施例的冷却剂分发模块的液体冷却组件相对于空气冷却模块上的正交连接器偏移的俯视示意图。

图19B是示出图19A的冷却剂分发模块的液体冷却组件与液体冷却模块之间的连接的俯视示意图。

图20是其中可以实现本文描述的实施例的网络设备的框图。

图21是示出根据一个实施例的用于正交模块化电子系统中的冷却剂分发过程的概述的流程图。

在附图的数个视图中，相应的附图标记表示相应的部分。

具体实施方式

概述

在独立权利要求中陈述了本发明的多个方面，并且在从属权利要求中陈述了优选特征。一方面的特征可以单独地或与其他方面结合地应用于每个方面。

在一个实施例中，一种装置通常包括：机箱，该机箱包括用于接纳多个模块的多个插槽，该多个模块中的第一组模块在第一方向被接纳，并且该多个模块中的第二组模块在与第一方向正交的第二方向被接纳；以及冷却剂分发模块，该冷却剂分发模块在第一方向插入多个插槽中的一个插槽，以用于将冷却剂分发到第二组模块中的至少一个模块。

在另一实施例中，一种装置通常包括冷却剂分发模块，该冷却剂分发配模块用于在第一方向插入网络设备的机箱，以用于将冷却剂输送到在与第一方向正交的第二方向插入机箱的一个或多个模块。冷却剂分发模块包括用于连接到一个或多个模块的多个内部连接器以及用于将冷却剂输送到内部连接器的分发线路。

在又一实施例中，一种方法通常包括：在冷却剂分发模块接收冷却剂，该冷却剂分发模块在第一方向插入机箱的插槽；以及将冷却剂输送到在与第一方向正交的第二方向插入机箱中的多个插槽的多个模块，以用于冷却这些模块上的组件。

通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对本文所述实施例的特征和优点的进一步理解。

示例实施例

呈现以下描述以使本领域普通技术人员能够做出和使用实施例。对具体实施例和应用的描述仅作为示例被提供，并且各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。在不脱离实施例的范围的情况下，本文描述的一般原理可以应用于其他应用。因此，实施例不限于所示出的那些，而是将被赋予与本文所描述的原理和特征一致的最宽范围。为了清楚起见，没有详细描述与实施例有关的技术领域中已知的与技术材料有关的细节。

网络设备正在从传统的中间背板设计向基于正交的系统发展，该基于正交的系统可以包括例如，水平插入的线卡和垂直插入的网卡，这会导致线卡和网卡的方向正交，其中，每个网卡连接到所有线卡并且所有线卡连接到所有网卡。这种直接附接消除了对机箱中间背板的需求。

随着处理器和系统组件上的功耗增加，传统的空气冷却可能不再足够，并且可能需要液体冷却。与空气冷却相比，液体冷却提供了改善的效率和更出色的热性能，并且对于冷却满足未来带宽要求所需的更高功率处理器可能是必不可少的。由于电路板的高功率组件连接到基于正交的系统的正面和背面，所以该系统可能会给液体冷却的实施带来额外的挑战。如果期望对空气冷却系统的改造，还会带来额外的挑战。

本文描述的实施例提供了一种系统，该系统可以通过使用插入在基于正交的模块化电子系统中的一个或多个冷却剂分发模块而以液体冷却(或液体冷却和空气冷却)方式操作。液体冷却可以被分发，供水平插入的、垂直插入的、或水平和垂直插入的一个或多个模块使用。一个或多个实施例可以在新的机箱设计中支持可交换的空气和液体冷却模块，或者可以对空气冷却系统进行适配以实现对高热密度电子器件的液体冷却，而无需管理每个模块处的单独的液体分发(管道)连接。根据一个或多个实施例，被配置用于空气冷却的系统可以被修改为支持集中式液体冷却分发系统。例如，本文描述的实施例可用于将空气冷却机箱转换成液体冷却机箱，而不需要用于每个现场可替换单元的外部管道连接。在一个或多个实施例中，可以通过替换现有的空气冷却机箱中的一个或多个现场可替换单元来提供液体冷却分发，并且该系统可以使用空气冷却和液体冷却二者。因此，实施例允许在一个机箱中一起使用液体冷却模块和空气冷却模块二者。如以下详细描述的，水平适配器卡(冷却剂分发模块)可用于向垂直模块(例如，网卡)提供液体冷却，垂直适配器卡(冷却剂分发模块)可用于向水平模块(例如，线卡)提供液体冷却，或者水平适配器卡和垂直适配器卡二者可用于向水平模块和垂直模块提供液体冷却。集中式冷却剂分发消除了对手动连接和断开现场可替换单元(例如，线卡、网卡)的OIR(在线安装和拆卸)的管道的需要。在一个或多个实施例中，最小量的外部管道连接可以与管理各个现场可替换单元的中央冷却剂分发系统一起使用。在一个或多个其他实施例中，可以使用独立的冷却系统来从线卡或网卡卸载热负荷，而无需任何外部管道。

本文描述的实施例可以在包括多个网络设备的数据通信网络的上下文中操作。网络可以包括通过任意数量的节点(例如，路由器、交换机、网关、控制器、边缘设备、接入设备、聚合设备、核心节点、中间节点、或其他网络设备)进行通信的任意数量的网络设备，这些节点有助于数据在一个或多个网络上的传递。一个或多个网络设备可以包括模块化电子系统，该模块化电子系统包括本文所述的液体冷却分发系统。网络设备可以包括一个或多个处理器、存储器、和网络接口，其中，这些组件中位于某个模块上的一个或多个组件(例如，线卡、网卡)可移除地插入在网络设备中。

应当理解，本文使用的术语“模块”可以指任何模块化的电子组件、现场可替换单元、线卡、网卡、服务卡、或被配置用于插入模块化网络设备的机箱中并从其中移除的其他卡、元件、或者组件。在本文所述的示例中，线卡被水平插入机箱，网卡被垂直(与线卡正交)插入机箱，然而，任何类型的模块(例如，线卡、网卡、或其他卡)可以被与任何其他类型的模块正交地放置。本文使用的术语“正交”通常描述两个几何结构之间的关系，其中，这两个几何结构被布置为彼此大致成90°。本文使用的术语“水平”和“垂直”是相对术语，并且如果机箱被安装在其侧面，则水平模块将被垂直安装，而垂直模块将被水平安装。

此外，应当理解，本文使用的术语“液体冷却”可以指任何冷却剂流体(液体、气体、或多相)，以将其与传统风扇提供的“空气冷却”区分开。冷却剂可以包括例如，液体(例如，水、水/乙二醇(例如，80％的水、20％的乙二醇))、非导电流体/液体、气态制冷剂、或混合相冷却剂(沿着冷却剂回路部分地从液体变成气体)。冷却剂也可以是压缩气体，该压缩气体被输送以冷却模块，然后被释放到开放的环境中，从而消除了对回流线路的需求。冷却剂可以由低温供应冷却剂的来源提供，该低温供应冷却剂通过分发管道被发送，如下所述，并通过网络设备内部的元件(例如，模块上的组件(线卡、网卡、或其他现场可替换单元))被路由。暖冷却剂可以通过回流歧管聚集，在回流歧管中它通过热交换器将热量从冷却剂回路移除到外部冷却设备，然后重复该循环。热交换器可以是液-液热交换器或液-气热交换器，例如，设有风扇以将废热排到大气中。热交换器可以位于网络设备内、邻近网络设备、或在服务于任意数量的网络设备的中央位置处远离网络设备。例如，热交换器可以与网络设备位于相同的机箱内，或者系统可以连接到建筑物范围内的液体冷却分发系统。在一个或多个实施例中，热交换器可以包括两个孤立的流体通道。如果冷却剂从一个通道停止流动，则另一通道可以提供足够使关键组件保持运转的冷却剂。可以提供隔离以防止一个流体回路中的压力损失也影响冗余回路中的压力。

用于冷却剂分发的泵可以位于网络设备外部或模块化电子系统内。还可以根据需要在冷却剂回路内(例如，在冷却剂分发模块上、在液体冷却卡上、或其他位置)放置额外的泵。在一个或多个实施例中，各种传感器可以在回路周围的关键点监视总的和各个分支的冷却剂温度、压力、流速量、或其任意组合，以识别冷却剂或冷却的损失。

在一个或多个实施例中，一种装置包括：机箱，该机箱包括用于接纳多个模块的多个插槽，第一组模块在第一方向被接纳，并且第二组模块在与第一方向正交的第二方向被接纳；以及冷却剂分发模块，该冷却剂分发模块被配置用于在第一方向插入多个插槽中的一个插槽，并且将冷却剂分发到第二组模块中的至少一个模块，以用于冷却该模块上的组件(电子组件、光学组件)。第二冷却剂分发模块可以在第二方向插入多个插槽中的一个插槽，以用于将冷却剂分发到第一组模块中的至少一个模块。

现在参考附图，并且首先参考图1，示出了多个模块(例如，线卡10、网卡12)彼此正交布置(即，线卡和网卡的边缘/纵向表面是彼此正交的(垂直的))。在该示例中，线卡10水平放置，网卡12垂直放置。为了简化起见，仅示出了四个线卡10和七个网卡12，并且未示出支撑这些模块的机箱。另外，为了简化起见，未示出水平线卡和垂直网卡之间的正交数据连接器。应当理解，系统可以包括任意数量或类型的模块10、12，其中，第一组模块在第一方向插入，第二组模块在与第一方向正交的第二方向插入。如图1的简化示意图所示，每个线卡10可以包括任意数量的电子组件13(例如，ASIC(专用集成电路)或其他集成电路、芯片、处理器、或高热密度电子组件)、光学组件14(例如，光收发器)、或其中组件的散热能力不足以调节其温度的其他组件。每个模块10、12可以包括任意数量的组件13、14，其中，液体冷却被提供给这些组件中的一个或多个组件。如前所述，还可以提供空气冷却(例如，由一个或多个风扇提供)来冷却未接收到液体冷却的一个或多个组件或模块，或者与液体冷却一起提供额外的冷却。

在图1所示的示例中，垂直适配器卡(在本文也称为冷却剂分发模块)15在连接器16(外部管道连接)处接收冷却剂，并经由分发线路17将冷却剂通过耦合器18(例如，快速断开连接器或其他可插拔的液体冷却连接)分发到每个水平线卡10，其中，耦合器18连接到穿过电子组件13、14的分发线路19。应当理解，图1所示的垂直适配器卡15的位置仅是示例，并且垂直适配器卡可以代替任何网卡12被放置在任何垂直插槽内，且可以使用不止一个垂直适配器卡15。连接器18和管道19因此可以沿着线卡10的边缘被放置在不同的位置，以与插入机箱内的不同垂直插槽的冷却剂分发模块15配合。

现在参考图2，示出了以下示例，其中，通过使用水平适配器卡(在本文也称为冷却剂分发模块)25向垂直卡12提供液体冷却。液体冷却剂供应在外部管道连接26处被接收，并且经由分发线路27在连接到线路29的耦合器28(例如，快速断开连接器或其他可插拔的液体冷却连接)处被提供给每个垂直网卡12，以冷却网卡12上的电子组件23。如前面参考图1指出的，水平适配器卡25可以插入任何水平插槽中，并且可以使用不止一个卡25。

图3示出了为水平卡10和垂直卡12二者提供液体冷却的示例。在该示例中，一个水平模块(线卡)10和一个垂直模块(网卡)12分别被替换为冷却剂分发模块25、35。外部管道连接26通过水平适配器卡25将流体分发到垂直卡12(如上面针对图2所述)，并且在连接器38处将冷却剂供应到垂直适配器卡35，垂直适配器卡35通过分发线路17将冷却剂分发到连接到每个水平卡10的耦合器18(如上面针对图1所述)。这消除了对垂直适配器卡35处的外部管道连接的需求。如前所述，可以使用不止一个水平适配器卡25或垂直适配器卡35来提供冗余或额外的冷却能力。

应当理解，图1、图2、和图3所示的液体冷却分发系统仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下可以使用其他分发配置。例如，任意数量的水平线卡10(例如，无、一个、一些、或全部)可被配置为接收液体冷却，并且任意数量的垂直模块12(例如，无、一个、一些、或全部)可被配置为接收液体冷却，而任何剩余的卡则由风扇进行空气冷却。因此，由风扇进行空气冷却且未被配置用于液体冷却的传统线卡或网卡可以适当地与冷却剂分发模块一起使用。机箱可以被配置为具有用于冷却剂分发模块15、25、35的专用插槽，或者传统机箱可以使用一个或多个现有的线卡或网卡插槽来接纳冷却剂分发模块。

在本文所示的示例中，在水平适配器卡25的前面板上提供外部管道连接26。外部管道连接也可以位于机箱的侧面、后部、或顶部。例如，在一个或多个实施例中，可以从后部提供用于垂直适配器卡的外部管道，以向水平线卡10和水平适配器卡提供冷却，水平适配器卡进而又向垂直网卡12提供冷却。冷却剂分发可例如通过使冷却剂线路穿过被设计成为冷却剂线路提供空间的风扇托盘而从机箱的后部提供。另外，例如，可以移除一个或多个风扇以提供用于冷却剂分发的空间，或者线路可以穿过风扇托盘内、风扇之间、风扇上方、或风扇下方的空间。冷却剂分发线路也可以穿过机箱侧面或顶部的检修面板(accesspanel)。

图4是示出根据一个实施例的水平适配器卡(冷却剂分发模块)40和垂直适配器卡(冷却剂分发模块)42内的冷却剂分发的概况的流体示意图。在该示例中，水平适配器卡40包括两个外部管道连接，一个用于将冷却剂输送到垂直适配器卡42(LC主供应/回流)，另一个用于将冷却剂输送到垂直网卡(FC主供应/回流)。LC主供应/回流将冷却剂提供给垂直适配器卡42，垂直适配器卡42进而又将冷却剂输送到一个或多个水平线卡(LC0...LCn)。FC主供应/回流通过水平适配器卡40将冷却剂提供给一个或多个网卡(FC0...FCn)。

分发管道包括供应线路(冷流体)和回流线路(热/暖流体)。如图4所示，可以为供应线路和回流线路提供单独的管道，或者可以使用具有用于供应和回流的单独导管的单个管子，在供应线路和回流线路之间进行充分的热隔离，这将减少外部和内部流体连接器的数量。如以下示例中所述，分发线路可以在正交连接器的上方或侧面或者在连接器的空间内通过，以使冷却剂线路穿过水平卡和垂直卡之间。在一个示例中，外部连接器包括用于接收冷流体的供应耦合器和用于在冷却线卡和网卡上的组件之后回流热/暖流体的回流耦合器。外部连接器可以包括两个单独的连接器，用于耦合两条单独的线路(供应线路和回流线路)或歧管，该歧管包括单独的连接和内部通道，在供应通道和回流通道之间有足够的间隔。

在图4所示的示例中，LC主供应/回流和FC主供应/回流分别与外部热交换器46流体连通。如下所述，水平适配器卡40可以包括两对外部连接器(用于线卡冷却的供应/回流和用于网卡冷却的供应/回流)。流体分发线路也可以聚集在水平适配器卡内，并且仅使用一对连接器(供应/回流)。而且，水平线卡40和垂直适配器卡42可分别具有它们自己的、与一个或多个热交换器46流体连通的外部连接。每个冷却剂回路可包括位于机箱外部或位于冷却剂分发模块上的一个或多个泵48。在另一示例中，冷却剂分发模块可以包括泵，以从模块卸载热负荷，而无需外部管道。

可以基于要冷却的模块的数量和这些模块的热容量来确定流体分发线路的尺寸。例如，可以基于要使用液体冷却来冷却的模块的数量(例如，一到十七(或更多)个线卡和一到七(或更多)个网卡)来使用不同容量的冷却剂分发模块。可以考虑泵、快速断开连接器、流体线路、以及模块的数量执行流网络建模。也可以考虑这些卡上的冷却分发系统(包括配件、三通、弯头、冷板、或分发系统的任何其他部分)以及卡上的流量压力和温度分配，在卡上执行流网络建模。可以确定和优化冷板和卡的液压和热阻。热交换器的尺寸可以被设计为通过冷却剂分发系统足以移除由卡产生的热量。

图5是安装有水平卡适配器(冷却剂分发模块)52和垂直卡适配器(冷却剂分发模块)54的机箱50的前透视图。机箱50可以包括一个或多个框架或结构，这些框架或结构被配置为支撑组件并且可滑动地接纳任意数量的可移除模块(适配器卡、线卡、网卡、或其他可移除模块)。机箱框架50可以由任何合适的材料形成，这些材料包括例如，铝、钢、或者任何其他金属、非金属、或复合材料。

如以上针对图4所述，在一个或多个实施例中，水平冷却剂分发模块52可以包括两对外部连接器53，每对外部连接器包括供应线路连接器和回流线路连接器。连接器53可以是快速断开连接器或者任何其他合适的连接器，这些连接器在与相关联的外部冷却线路断开连接时防止流体损失。在该示例中，两个外部连接器53耦合到供应和回流线路55，用于经由分发线路66将冷却剂供应到垂直适配器卡54和从垂直适配器卡54回流冷却剂。垂直适配器卡54经由冷却剂分发线路59在连接器58(内部连接器)处将冷却剂分发到水平线卡(未示出)并从水平线卡(未示出)接收回流冷却剂。另外两个外部连接器53耦合至冷却剂分发线路51，该冷却剂分发线路51附接到歧管56，歧管56被配置为经由线路57向垂直网卡(未示出)供应(分发)冷却剂并从垂直网卡(未示出)接收(聚集)回流冷却剂。如前所述，线路51、55、57、59的尺寸被适当地设计为提供足以冷却模块上的组件的流量。如上所述，供应和回流线路可以组合成包括隔离的供应和回流导管的单个线路。

图6是图5所示的机箱50的后透视图。垂直适配器卡54包括歧管60，歧管60用于经由线路59分发供应冷却剂和聚集回流冷却剂，线路59耦合至连接器58以附接至水平线卡(未示出)。水平适配器卡52的冷却剂线路57在其开口端耦合至连接器62以附接至垂直网卡(未示出)。如图5和图6的示例中所示，水平适配器卡52和水平线卡从机箱50的前部安装到插槽65中，并且垂直适配器卡54和垂直网卡从机箱50的后部安装到插槽67中。

应当理解的是，图5和图6所示的插槽65、67和适配器卡52、54的类型、数量、和布置仅是示例，并且机箱可以包括任意数量的插槽用于接纳以任意格式布置(例如，水平或垂直放置)的任意数量或类型的模块，包括例如，网卡、线卡、服务卡、组合卡、控制器卡、处理器卡、高密度线卡、高功率线卡、或高密度和功率线卡。而且，如前所述，可以将适配器卡52、54插入机箱50内的任何插槽65、67中。

如前所述，一个或多个线卡或网卡可能未被配置用于液体冷却，而仅被配置用于空气冷却。因此，冷却剂分发线路57、59和内部连接器58、62优选地被配置为不干扰传统的空气冷却卡上的正交连接器，并且可以如下所述地偏移或凹入。

图7和图8分别是图5和图6所示的机箱50的透视图和侧视图，其中，机箱的壁被移除以示出水平适配器卡52和垂直适配器卡54的额外细节，包括分发线路51、55、57、59、66，外部连接器53，以及内部连接器58、62。如图7所示，与垂直适配器卡54流体连通的冷却剂分发线路(供应和回流)55可以具有比冷却剂线路57更大的直径，冷却剂线路57的尺寸被设计为用于到各个垂直网卡的冷却剂分发以及来自这些网卡的冷却剂回流。类似地，耦合至线路51的冷却剂线路66可以具有比线路59更大的直径，线路59的尺寸被设计为用于到各个水平线卡的冷却剂分发以及来自这些线卡的冷却剂回流。线路51向歧管56提供冷却剂或从歧管56接收冷却剂，并且线路51的尺寸也被设计为用于较高的流量。

图9是机箱50的前视图，示出了用于水平适配器卡52的外部连接器53和用于冷却剂流入和流出水平线卡(未示出)的内部连接器58。图10是机箱50的后视图，示出了用于将冷却剂分发到垂直网卡(未示出)并从垂直网卡接收回流的内部连接器62。

图11是安装在机箱50的插槽中的水平线卡(模块)110的俯视剖视图。在该示例中，线卡110被安装在水平适配器卡正上方的插槽中。线卡110在供应线路59处接收冷却剂，冷却剂通过线路118被输送到电子组件114，并且热/暖冷却剂通过路线119被回流到垂直适配器卡54。线卡110包括用于与垂直适配器卡54的内部连接器59配合的快速断开连接器。线卡110可包括印刷电路板116上的一个或多个电子电路和组件114以及用于与垂直网卡配合的数据接口(正交连接器)115。线卡110可以包括多个端口或其他开口，该多个端口或其他开口被配置为接纳连接器、电缆、或可插拔的收发器模块(例如，小型可插拔(SFP)收发器模块、光收发器模块等)。线卡110可以包括用于将线卡插入机箱50或从机箱50移除的一个或多个手柄(臂)112。

图12A、图12B、图13A、图13B、图14、图15A、和图15B示出了根据一个实施例的冷却剂分发模块(水平适配器卡52、垂直适配器卡54)的细节。如前所述，冷却剂分发模块被配置用于在第一方向插入网络设备的机箱50中，以用于将冷却剂输送到在与第一方向正交的第二方向插入机箱的至少一个模块(线卡、网卡)以冷却该模块上的组件。冷却剂分发模块包括用于连接到一个或多个模块的多个内部连接器以及用于将冷却剂从外部连接器输送至内部连接器的冷却剂分发线路。

图12A和图12B是水平适配器卡52的透视图，图13A是水平适配器卡52的俯视图，并且图13B是水平适配器卡52的前视图(例如，机箱50的前部)。如前所述，水平适配器卡52包括两对外部连接器(快速断开连接器)53以及连接到歧管56的线路51，其中，两对外部连接器53附接到线路55以与垂直适配器卡流体连通，歧管56也附接到多条线路57以与垂直网卡流体连通。在该示例中，外部快速断开连接器53位于适配器卡52的前面板上以便于接入。如前所述，外部连接器也可以位于机箱的后面板、顶部面板、或侧面板上。

根据一个实施例，图14是垂直适配器卡54的透视图，图15A是垂直适配器卡54的前视图(例如，机箱的前部)，并且图15B是垂直适配器卡54的侧视图。在该示例中，歧管60在供应线路66处从水平适配器卡接收冷却剂供应，并且在供应线路59处将冷却剂分发给水平线卡。回流冷却剂在回流分发线路59处返回歧管，在歧管中暖/热冷却剂聚集并被从回流线路66发送到水平适配器卡52。如前所述，冷却剂也可以在与水平适配器卡分开的外部连接器处被供应给垂直适配器卡54。

应当理解，图12A、图12B、图13A、图13B、图14、图15A、和图15B所示的冷却剂分发模块52、54仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下可以使用其他配置。例如，如前所述，分发线路51、55、57、59、66可以被配置为在一根管子内承载供应和回流流体导管二者，这将减少流体分发系统中的线路和连接器的数量。而且，冷却剂分发系统可以独立地包含在一个或多个冷却剂分发模块52、54上，并且包括泵和热交换器或散热器，以从线卡或网卡卸载热负荷，而无需任何外部管道。

如前所述，可以使用不止一个冷却剂分发模块52、54来提供冷却路径冗余或额外的冷却能力。每个冷却剂分发模块可以包括其自己的外部管道连接，使得来自单个外部管道连接的液体冷却流的损失将不会造成可能的热损害或关断系统。而且，这将允许在另一冷却剂分发模块承载全部系统负荷的同时，修理一个冷却剂分发模块。双冗余冷却回路可以利用止回阀进行管理，或者可以完全相互隔离。

在一个或多个实施例中，冷却剂分发模块52、54还可包括传感器和控制组件(流量阀、泵、节流器)，以用于满足对每个单独分支(线卡、网卡)的冷却剂流量要求。控制系统可以是，例如，在系统配置时设置有手动阀的开环系统，或者是使用一个或多个伺服阀的闭环系统，该伺服阀由来自温度传感器或冷却剂回流温度的反馈调节。控制系统还可以包括泄漏检测系统(例如，湿度传感器、流量传感器、压力传感器)，该泄漏检测系统被配置为在检测到泄漏的情况下切断冷却剂流。

如前所述，液体冷却分发系统可以与一个或多个风扇提供的传统空气冷却一起使用。在一个或多个实施例中，可以将被设计为仅用于空气冷却的传统线卡或网卡与被配置用于液体冷却的模块一起使用，以提供向后兼容性并允许空气冷却模块和液体冷却模块(或空气和液体冷却模块)的混合。本文所述的水平和垂直冷却剂分发模块52、54也可以插入机箱中，在该机箱中，所有模块(水平和垂直卡)均被空气冷却并且未被配置用于液体冷却。这些模块可以在之后被替换为被配置用于液体冷却的模块。如果水平或垂直冷却剂分发模块与一个或多个未被配置用于液体冷却的传统模块(空气冷却线卡或网卡)一起使用，则可以实现各种机制或设计来避免损坏正交连接器。图16、图17A、图17B、图17C、图18A、图18B、图19A、和图19B示出了设计配置或机制的示例，这些设计配置或机制可用于防止损坏位于空气冷却模块(例如，传统线卡或网卡)和冷却分发模块之间的接口处的正交连接器。

图16是机箱50的局部侧视图，其中，移除了一个壁以示出细节。在该示例中，一个液体冷却线卡110被插入水平线卡适配器52正上方的插槽中。插入液体冷却线卡110上方的两个传统线卡162被配置为仅用于空气冷却(即，没有冷却剂线路)。液体冷却连接器58在卡插入时与液体冷却卡110接合，并在线卡162和垂直适配器卡之间的接口(连接器58)处从传统空气冷却卡162上的正交连接器115凹入。传统线卡162被插入插槽中，而不会干扰垂直适配器卡的冷却剂连接器58和分发线路59。垂直适配器卡上的冷却组件(连接器58)从传统线卡配合连接器115凹入，因此垂直适配器卡和线卡162之间没有干扰。

类似于以上针对图16描述的示例，未被配置用于液体冷却的传统垂直网卡(模块)可以被插入具有水平冷却剂分发模块的机箱中，该水平冷却剂分发模块用于将冷却剂分发到至少一个垂直卡。

图17A至图17C示出了根据一个实施例的布置在水平模块与垂直模块之间的接口处的键控构件170的示例。键控构件170用于对准模块并保护正交电缆免受损坏。在图17A至图17C所示的示例中，水平线卡175上的插座块选项可以确定键控特征。图17A示出了两个从垂直适配器卡延伸并插入线卡175上的键控构件170中的键控引导销171。第二引导销安装在垂直适配器卡上，用于管道配合处的水平插槽。图17B是线卡175的后透视图，示出了具有开口172的键控构件170，开口172用于在引导销171插入机箱中时接纳引导销171。图17C示出了不使用液体冷却的线卡上的键控构件170上的阻塞的引导插座174。

图18A和图18B示出了液体冷却接口，该液体冷却接口可操作来在未接合(即，未插入机箱或插入不支持液体冷却的卡)时从其正常操作位置凹入。图18A中示出了未被配置用于液体冷却的水平线卡180，该水平线卡安装在具有垂直冷却剂分发模块182的机箱中，垂直冷却剂分发模块182包括冷却剂基础设施(线路/连接器)184。在该示例中，液体冷却基础设施184在未接合时凹入以防止干扰正交连接器185。剩余的正交连接器185连接到垂直网卡186。垂直冷却剂分发模块182包括具有可伸缩管道基础设施184的传感器188，传感器188检测何时其被插入与具有兼容液体冷却基础设施的卡相接口的插槽中，从而防止损坏空气冷却模块180上的正交连接器185。传感器188可以包括各种类型的机制，包括例如键控特征、按钮、或近场接近传感器。一旦垂直适配器卡182与相应的水平液体冷却模块189(图18B)接合，冷却剂基础设施184就延伸以与液体冷却模块上的冷却剂基础设施187接合。

图19A和图19B示出了另一示例，其中，冷却剂线路和连接器194从正交连接器195偏移，其中有足够的空间可用。这允许液体冷却基础设施与正交机箱共存而不会产生干扰，并使支持液体冷却的卡或传统空气冷却卡能够与冷却剂分发模块相接口而没有损坏的风险。图19A示出了插入具有垂直冷却剂分发模块192和垂直卡196的机箱中的空气冷却模块190。图19B示出了具有与垂直冷却剂分发模块192上的分发线路194对准的冷却分发线路197的液体冷却模块199。

如前所述，本文描述的实施例可以在网络设备的上下文中操作。在一个实施例中，网络设备是可以实现为硬件、软件、或其任何组合的可编程机器。网络设备120包括一个或多个处理器122、存储器124、和网络接口(线卡、网卡)126(图20)。一个或多个组件(例如，处理器、存储器、接口(数据接口、电接口、光接口、冷却接口))可以位于线卡或网卡上，并且一个或多个组件可以位于冷却剂分发模块上(例如，冷却接口)。

存储器124可以是易失性存储器或非易失性存储装置，其存储供处理器122执行和使用的各种应用、操作系统、模块、和数据。网络设备120可以包括任意数量的存储器组件。

逻辑可以被编码在一种或多种有形介质中，以供处理器122执行。例如，处理器122可以执行存储在诸如存储器124之类的计算机可读介质中的代码。计算机可读介质可以是例如，电子的(例如，RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器))、磁性的、光学的(例如，CD，DVD)、电磁的、半导体技术的、或任何其他合适的介质。在一个示例中，计算机可读介质包括非暂态计算机可读介质。网络设备120可以包括任意数量的处理器122。

应当理解，图20所示和上面描述的网络设备120仅是简化示例，并且本文描述的实施例可以在不同配置的网络设备中实现。例如，网络设备120可以进一步包括硬件、软件、算法、处理器、设备、组件、或元件的任何合适的组合。

图21是示出根据一个实施例的用于在模块化电子系统中分发冷却剂的过程的概述的流程图。在步骤130，在冷却剂分发模块(水平或垂直适配器卡)接收冷却剂，其中，该冷却剂分发模块在第一方向插入机箱。将冷却剂输送到在与冷却剂分发模块的第一方向正交的第二方向插入机箱的模块(线卡、网卡)(步骤132)。从模块接收回流冷却剂(步骤134)，并且将暖(或热)冷却剂回流到热交换器(步骤136)。在网络设备可操作且供应有冷却剂时，或直到移除冷却剂分发模块之前，冷却剂持续流动。如以上针对图3所描述的，第二冷却剂分发模块可以在第二方向插入一个插槽，以用于将冷却剂分发到第一方向上的至少一个模块。将重复上述相同的过程以将冷却剂从第二冷却剂分发模块输送到第一方向中的一个或多个模块。

如前所述，使用快速断开连接器来允许任何模块(线卡、网卡)的OIR(在线插入和移除)，而不会中断网络设备的操作或冷却剂向剩余液体冷却模块的输送。冷却剂分发系统被配置为在移除水平或垂直卡时确保相等的压力，并确保适当的压力来避免因卡类型不同而发生凝结。如前所述，机箱还可包括仅被空气冷却的一个或多个模块(例如，线卡或网卡)。

应当理解，图21所示和以上描述的过程仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下可以添加、组合、修改、或移除步骤。

尽管已经根据所示的实施例描述了方法和装置，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，在不脱离实施例的范围的情况下，可以对实施例进行各种变化。因此，旨在将以上描述中包含的以及附图中示出的所有内容解释为说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种装置，包括：

机箱，所述机箱包括用于接纳多个模块的多个插槽，所述模块中的第一组模块在第一方向被接纳，并且所述模块中的第二组模块在与所述第一方向正交的第二方向被接纳；以及

冷却剂分发模块，所述冷却剂分发模块在所述第一方向插入所述多个插槽中的一个插槽，以用于将冷却剂分发到所述第二组模块中的至少一个模块。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：第二冷却剂分发模块，所述第二冷却剂分发模块在所述第二方向插入所述多个插槽中的一个插槽，以用于将冷却剂分发到所述第一组模块中的至少一个模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二冷却剂分发模块从在所述第一方向插入所述多个插槽中的一个插槽的所述冷却剂分发模块接收冷却剂。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一组模块和所述第二组模块中的一组模块包括线卡，并且所述第一组模块和所述第二组模块中的另一组模块包括网卡。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第二组模块包括水平地插入所述机箱的线卡。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第二组模块包括垂直地插入所述机箱的网卡。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述第一组模块和所述第二组模块中的至少一个模块被配置为仅用于通过所述机箱中的风扇进行空气冷却。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述冷却剂分发模块包括用于接收所述冷却剂的至少一个外部连接器。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述冷却剂分发模块包括用于与所述第二组模块中的多个模块上的冷却剂分发线路配合的多个快速断开连接器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中，所述冷却剂穿过所述机箱外部的热交换器。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述冷却剂分发模块包括用于与接收所述冷却剂的所述第二组模块上的连接器配合的内部连接器，所述内部连接器从空气冷却模块上的正交连接器的位置偏移。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述冷却剂分发模块包括用于与接收所述冷却剂的所述第二组模块上的连接器配合的内部连接器，所述内部连接器能操作来在以下两个位置之间移动：与空气冷却模块配合时的凹入位置和与所述第二组模块上的所述连接器配合时的接合位置。

13.一种装置，包括：

冷却剂分发模块，用于在第一方向插入网络设备的机箱，以用于将冷却剂输送到在与所述第一方向正交的第二方向插入所述机箱的一个或多个模块，所述冷却剂分发模块包括：

多个内部连接器，用于连接到所述一个或多个模块；以及

分发线路，用于将冷却剂输送到所述多个内部连接器。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述冷却剂分发模块还包括：至少一个外部连接器，用于从外部源接收所述冷却剂。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，所述内部连接器中的至少一个被配置用于将所述冷却剂分发到在所述第二方向插入所述机箱的第二冷却剂分发模块，以用于将所述冷却剂分发到在所述第一方向插入所述机箱的一个或多个模块。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个模块包括线卡。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个模块包括多个模块，所述多个模块中的至少一个模块被配置为仅用于通过所述机箱中的风扇进行空气冷却。

18.一种方法，包括：

在冷却剂分发模块接收冷却剂，所述冷却剂分发模块在第一方向插入机箱的插槽；以及

将冷却剂输送到在与所述第一方向正交的第二方向插入机箱中的多个插槽的多个模块，以用于冷却这些模块上的组件。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：将冷却剂输送到第二冷却剂分发模块，以用于将所述冷却剂输送到在所述第一方向插入所述机箱的插槽的多个模块，所述第二冷却剂分发模块在所述第二方向插入所述插槽中的一个插槽。

20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括：空气冷却插入所述机箱并且被配置为仅用于空气冷却的一个或多个模块。

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