-
Die
Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit
einem elektronische Leiterplatten oder Steckbaugruppen aufnehmenden
Gehäuse
und mit einer Klimatisierungseinrichtung, die über eine kühlmittelführende Vorlaufleitung und eine
Rücklaufleitung
mit mindestens einem zu kühlenden
elektronische Bauteil auf der jeweiligen Leiterplatte oder Steckbaugruppe
in Verbindung steht. Die Vorlaufleitung ist mit mindestens einer
dem elektronischen Bauteil zugeordneten Bauteilvorlaufleitung gekoppelt.
Die Rücklaufleitung
ist mit mindestens einer dem elektronischen Bauteil zugeordneten
Bauteilrücklaufleitung
gekoppelt.
-
Aus
der
EP 1 448 040 A2 ist
eine derartige Kühlvorrichtung
bekannt. In einem Schaltschrankgehäuse sind in horizontalen Ebenen übereinander
angeordnete Steckbaugruppen untergebracht. Auf den Steckbaugruppen
befinden sich elektronische Einbauten, insbesondere CPUs von Computer-Servern, die
gezielt gekühlt
werden müssen.
Da die entstehende Wärme
durch herkömmliche
Luftkühlung
nicht in ausreichendem Maße
mittels Lüftern
angeführt werden
kann, wird eine Kühlmittelkühlung eingesetzt. Die
zu kühlenden
Bauteile werden mittels flüssigkeitsdurchströmter Kühlkörper gekühlt, die
durch Vorlauf- und Rücklaufleitungen
mit einer Klimatisierungseinrichtung verbunden sind. Bauteilvorlauf-
und Bauteilrücklaufschläuche sind
fest mit den einzelnen Steckbaugruppen verbunden und werden aus
der jeweiligen Steckbaugruppe horizontal herausgeführt. Die
freien Enden lassen sich dann mit vertikalen Vorlauf- und Rücklaufsteigleitungen,
die zur Klimatisierungseinrichtung führen, verbinden. Beim Wechsel einzelner
Steckbaugruppen müssen
die Bauteilvorlauf- und Bauteilrücklaufschläuche von
den vertikalen Vorlauf- und Rücklaufsteigleitungen
abgezogen und wieder neu angesteckt werden. Zudem ist es bei der
bekannten Kühlvorrichtung
notwendig, genügend Raum
für die
Führung
und die Handhabung der aus jeder Steckbaugruppe herausgeführten Schläuche vorzusehen.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung der vorstehend
beschriebenen Art vorzusehen, die eine leichte und komfortable Handhabung von
Leiterplatten oder Steckbaugruppen ermöglicht. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
einen möglichst
kompakte Aufbau sowohl des Gehäuses
als auch der Leiterplatten oder Steckbaugruppen ermöglichen.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches
1 gelöst.
Die Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes.
-
Demgemäss ist vorgesehen,
dass die Bauteilvorlaufleitung und die Bauteilrücklaufleitung endseitig an
der jeweiligen Leiterplatte bzw. Steckbaugruppe angebrachte Kopplungsstücke aufweisen. Diese
bilden mit am Gehäuse
angebrachten endseitigen Gegen-Kopplungsstücken der Vorlaufleitung und
der Rücklaufleitung
eine lösbare
Kopplungsverbindung. Durch diese Anordnung ist es möglich, eine flüssigkeitsgekühlte Leiterplatte
bzw. Steckbaugruppe unmittelbar an die mit der Klimatisierungseinrichtung
verbundene Vorlaufleitung und Rücklaufleitung anzukoppeln.
Die zu kühlenden
elektronischen Bauteile lassen dabei auf einfache Weise mit einem
flüssigkeitsdurchströmten Flüssigkeitskühlkörper verbinden,
der einen Anschluss für
die Bauteilvorlaufleitung und einen Anschluss für die Bauteilrücklaufleitung aufweist.
-
In
besonders vorteilhafter Weise kann das Kopplungsstück der Bauteilvorlaufleitung
und das Kopplungsstück
der Bauteilrücklaufleitung
nebeneinanderliegend in einem Steckergehäuse untergebracht sein. Es
wird ein Kopplungsblock gebildet, der eine definierte räumliche
Anordnung der beiden Kopplungsstücke
garantiert.
-
Auch
das Gegen-Kopplungsstück
der Vorlaufleitung und das Gegenkopplungsstück der Rücklaufleitung können nebeneinanderliegend
in einem Steckergehäuse
untergebracht sein. So wird ein Gegen-Kopplungsblock gebildet, der
in besonders vorteilhafter Weise zu dem Kopplungskopf der Bauteilvorlaufleitung
und der Bauteilrücklaufleitung
korrespondiert.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
kann eine Mehrzahl von zu kühlenden
und mit Flüssigkeitskühlkörpern versehenen
Bauteilen auf einer Leiterplatte bzw. Steckbaugruppe angeordnet
sein. In einfacher und wirkungsvoller Weise können dabei die Flüssigkeitskörper auf
der Leiterplatte bzw. Steckbaugruppe zueinander in Serie verbunden
sein. Die Bauteilvorlaufleitung und die Bauteilrücklaufleitung verbinden dabei
die Flüssigkeitskörper miteinander
und mit dem Kopplungsstück
der Bauteilvorlaufleitung und dem Kopplungsstück der Bauteilrücklaufleitung.
-
In
besonders vorteilhafter Weise kann die Kopplungsverbindung als eine
tropffrei lös-
und steckbare Kupplung ausgebildet sein. Dadurch wird verhindert,
dass Kühlflüssigkeit
beim Herausziehen der Leiterplatte bzw. Steckbaugruppe austritt.
-
Gemäß eines
weiterführenden
Gedankens können
eine Mehrzahl elektronischer Leiterplatten oder Steckbaugruppen
vertikal und zueinander parallel verlaufend im Gehäuse untergebracht
sein. Bei dieser Anordnung lässt
sich die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung zumindest teilweise
horizontal in Gehäuse
führen.
-
Gemäß noch eines
weiterführenden
Gedankens kann eine Mehrzahl von Gehäusen in einem Schaltschrank übereinander
angeordnet sein und die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung zumindest teilweise
vertikal im Schaltschrank verlaufen. Dabei kann die Klimatisierungseinrichtung
im Schaltschrank angeordneten sein, wobei die Vorlaufleitung und
die Rücklaufleitung
jedes Gehäuses
speist. Es können
dabei für
jedes Gehäuse
je eine separate Vorlaufleitung und Rücklaufleitung vorgesehen sein. Vorteilhafterweise
dient jedoch eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung mehreren Gehäusen zur Versorgung.
-
Das
Gehäuse
kann eine Aufnahmeeinrichtung zum Einschieben der jeweiligen elektronischen Leiterplatte
oder Steckbaugruppe in Richtung auf die Geräterückwandung aufweisen. Dabei
kann es für die
Handhabung besonders vorteilhaft sein, wenn die Geräterückwandung
die Gegen-Kopplungsstücke der
Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung
aufweist, in welche die Kopplungsstücke der Bauteilvorlaufleitung
bzw. der Bauteilrücklaufleitung
einkoppeln.
-
Um
die jeweilige elektronische Leiterplatte oder Steckbaugruppe im
eingeschobenen Zustand am Gehäuse
zu fixieren, kann eine Schraubverbindungen vorgesehen sein.
-
Neben
den flüssigkeitsgeführten Kopplungsverbindungen
kann die Geräterückwandung
auch eine Mehrzahl von elektrischen Steckkupplungen aufweisen, in
welche an der Leiterplatte oder Steckbaugruppe angebrachte Gegen-Steckkupplungen eingreifen.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
der jeweiligen Leiterplatte oder Steckbaugruppe ein gehäuserückseitiges
Wechselmodul (Rear Transition Module) zugeordnet sein, das Steckkupplungen
für elektrische
Ein- und Ausgabesignale aufweist. In das Wechselmodul greifen korrespondierende
elektrische Gegen-Steckkupplungen
an der Leiterplatte oder Steckbaugruppe ein. Die Kopplungsstücke der
Bauteilvorlaufleitung bzw. der Bauteilrücklaufleitung im Bereich der
elektrische Gegen-Steckkupplungen sind an der Leiterplatte oder
Steckbaugruppe und die Gegenkopplungsstücke der Vorlaufleitung bzw.
der Rücklaufleitung
an dem Wechselmodul angeordnet. Durch diese Anordnung ist es möglich, auf
engem Raum eine Mehrzahl unterschiedlicher Anschlussmöglichkeiten
zu schaffen.
-
Zusätzlich oder
alternativ kann die Geräterückwandung
eine Rückwandplatine
(Backplane) mit Steckkupplungen für Datenleitungen und/oder Steckkupplungen
zur Spannungsversorgung aufweisen, in welche korrespondierende Gegen-Steckkupplungen an
der jeweiligen Leiterplatte oder Steckbaugruppe eingreifen.
-
Dabei
kann das Gehäuse
rückwandseitig eine
vertikal verlaufende Strebe zur Halterung der Rückwandplatine aufweisen. An
der Strebe können die
Gegenkopplungsstücke
der Vorlauf- und der Rücklaufleitung
angeordnet sein, wobei die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung
zumindest teilweise entlang der Strebe verlaufen.
-
Eine
platzsparende Leitungsführung
wird dadurch erreicht, dass die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung
in der Strebe integriert ausgebildet ist.
-
Zusätzlich können Führungsstifte
zur sicheren Steckung der Leiterplatte oder Steckbaugruppe mit den
elektrischen Steckkupplungen und den flüssigkeitsgeführten Kopplungsverbindungen
zwischen den Komponenten angeordnet sein.
-
Um
die von der Flüssigkeitskühlung nicht
abgeführte
Restwärme
abzuführen,
kann am Gehäuse oder
an der jeweiligen Leiterplatte oder Steckbaugruppe zumindest ein
Lüfter
zur Erzeugung einer kühlenden
Luftströmung
angeordnet sein.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 in
schematisch-perspektivischer Ansicht einen Baugruppenträger zur
Aufnahme von vertikal angeordneten Steckbaugruppen;
-
2 in
schematisch-perspektivischer Ansicht einen Baugruppenträger, ein
Wechselmodul und eine Rückwandplatine
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
in getrennter Anordnung;
-
3 in
schematischen Seitenansicht den Baugruppenträger, das Wechselmodul und die
Rückwandplatine
gemäß 2 in
zusammengesetzter Anordnung;
-
4 in
schematisch-perspektivischer Ansicht einen Baugruppenträger, ein
Wechselmodul und eine Rückwandplatine
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
in getrennter Anordnung;
-
5 in
schematischen Seitenansicht den Baugruppenträger, das Wechselmodul und die
Rückwandplatine
gemäß 4 in
zusammengesetzter Anordnung; und
-
6 in
schematisch-perspektivischer Ansicht eine Kopplungsverbindung gemäß der in
den 5 und 6 gezeigten zweiten Ausführungsform.
-
Die 1 zeigt
in schematisch-perspektivischer Ansicht einen Baugruppenträger 12 zur
Aufnahme von vertikal angeordneten (nicht gezeigten) Steckbaugruppen.
Der Baugruppenträger 12 weist ein
Traggestell 60 mit vertikalen und horizontalen Rahmenprofilen
auf. Die beiden in 1 gezeigten Seitenteile des
Baugruppenträgers 12 sind
mit Seitenwänden 64 versehen.
Eine Bodenplatte und eine Deckplatte sind nicht eingesetzt. Jedoch
können
derartige Platten in gelochter oder ungelochter Ausführung angebracht
werden. Eine Rückwand
ist ebenfalls ausgelassen. Jedoch zeigt der Baugruppenträger 12 in
seinem Rückwandbereich
eine Querstrebe 54 die als T-Strebe ausgebildet ist. An
der Vorderseite ist der Baugruppenträger 12 offen. Hier
können Steckbaugruppen
in (nicht gezeigte) Führungsschienen
eingeschoben werden und im eingeschobenen Zustand mittels Schraubverbindungen
am Baugruppenträger 12 fixiert
werden. Der Randbereich der Vorderseite weist rechtsseitig und linksseitig
jeweils ein seitlich vorstehendes Rahmenteil 66 und 68 auf, an
welchen mehrere Durchgangsbohrungen 70 und 72 zur
Montage an einem (nicht gezeigten) Schaltschrank angebracht sind.
-
2 zeigt
in schematisch-perspektivischer Ansicht einen Baugruppenträger 10,
ein Wechselmodul 38 und eine Rückwandplatine 44 gemäß einer ersten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
in getrennter Anordnung. Die gezeigten Komponenten können in
einen Baugruppenträger 12 gemäß 1 eingebaut
werden.
-
3 zeigt
den Baugruppenträger 12,
das Wechselmodul 38 und die Rückwandplatine 44 gemäß 2 in
zusammengesetzter Anordnung.
-
Eine
(schematisch dargestellte) Klimatisierungseinrichtung 14 steht über eine
kühlmittelführende Vorlaufleitung 16 und
eine Rücklaufleitung 18 mit drei
flüssigkeitsdurchströmten Flüssigkeitskühlkörper 32a, 32b, 32c und 32d zum
Kühlen
(nicht gezeigter) elektronischer Bauteile auf der Steckbaugruppe 10 in Verbindung.
Die zu kühlenden
elektronischen Bauteile sind mit den flüssigkeitsdurchströmten Flüssigkeitskühlkörper 32a, 32b, 32c und 32d über einen Anschluss
für die
Bauteilvorlaufleitung 20 und einen Anschluss für die Bauteilrücklaufleitung 22 verbunden.
Die Flüssigkeitskühlkörper 32a, 32b, 32c und 32d sind
zueinander in Serie durch die Bauteilvorlaufleitung 20 und
die Bauteilrücklaufleitung 22 verbunden
sind. Die Vorlaufleitung 16 ist mit der Bauteilvorlaufleitung 20 und
die Rücklaufleitung 18 mit
der Bauteilrücklaufleitung 22 gekoppelt,
wobei die Bauteilvorlaufleitung 20 und die Bauteilrücklaufleitung 22 endseitig
an der Steckbaugruppe 10 angebrachte Kopplungsstücke 24 und 26 aufweisen.
Die Kopplungsstücke 24 und 26 bilden
mit am Wechselmodul 38 angebrachten endseitigen Gegen-Kopplungsstücken 28 und 30 der
Vorlaufleitung 16 und der Rücklaufleitung 18 eine
lösbare
Kopplungsverbindung. Das Wechselmodul 38 ist rückwandseitig
am Baugruppenträger 12 gemäß 1 angeordnet
und bildet einen Teil dessen Rückwand.
-
In 3 erkennt
man, dass das Kopplungsstück 24 der
Bauteilvorlaufleitung 20 und das Kopplungsstück 26 der
Bauteilrücklaufleitung 22 nebeneinanderliegend
in einem Steckergehäuse
untergebracht sind und einen Kopplungsblock 34 bilden.
Das Gegen-Kopplungsstück 28 der
Vorlaufleitung 16 und das Gegen-Kopplungsstück 30 der Rücklaufleitung 18 sind
nebeneinanderliegend in einem Steckergehäuse untergebracht und bilden
einen Gegen-Kopplungsblock 36.
-
Die
durch Zusammenbringen beider Kopplungsblöcke 34 und 36 gebildete
Kopplungsverbindung ist als eine tropffrei lös- und steckbare Kupplung ausgebildet.
-
Anhand
von 2 wird deutlich, dass die Vorlaufleitung 16 und
die Rücklaufleitung 18 zumindest
streckenweise horizontal in Gehäuse 12 bzw. entlang
der Rückwandinnenseite
verlaufen. Dies ermöglicht,
dass eine Mehrzahl von gleichartigen, flüssigkeitsgekühlten Steckbaugruppen 10 vertikal
und zueinander parallel verlaufend im Gehäuse 12 untergebracht
und jeweils durch eine flüssigkeitsführende Kopplungsverbindung
mit der horizontal verlaufenen Vorlaufleitung 16 und der
horizontal verlaufenen Rücklaufleitung 18 gekoppelt
werden können.
Zu diesem Zweck lassen sich entlang der horizontal verlaufenen Vorlauf-
und der Rücklaufleitung 16 und 18 parallel
zueinander ausgerichtete Wechselmodule 38 anordnen, die
jeweils über
daran angebrachte Kopplungsblöcke 36 eingeschobene
Steckbaugruppen 10 mit deren Kopplungsblöcken 34 verbinden
können.
-
Die
horizontal verlaufene Vorlaufleitung 16 und die horizontal
verlaufene Rücklaufleitung 18 gehen
jeweils in eine vertikal zur Klimatisierungseinrichtung 14 führende Steigleitung über.
-
Insbesondere
wenn eine Mehrzahl von Baugruppenträgern gemäß 1 in einem
(nicht gezeigten) Schaltschrank übereinander
angeordnet sind, werden die Vorlaufleitung 16 und die Rücklaufleitung 18 aus
sich zumindest teilweise vertikal innerhalb des Schaltschrankes
erstreckenden Steigleitungen gebildet. Die Steigleitungen führen bei
einer derartigen Anordnung zur im oberen Bereich des Schaltschrank angeordneten
Klimatisierungseinrichtung 14.
-
Gemäß einer
(nicht gezeigten) alternativen Ausführungsform kann am Schaltschrank,
am Baugruppenträger 12 oder
an der jeweiligen Steckbaugruppe 10 zusätzlich zur Flüssigkeitskühlung ein
Lüfter
zur Erzeugung einer kühlenden
Luftströmung
angeordnet sein.
-
Ein
Teilbereich der Geräterückwandung
wird in der in den 2 und 3 gezeigten
Ausführungsform
durch das gehäuserückseitige
Wechselmodul (Rear Transition Modul) 38 gebildet. Dieses
Modul weist eine Mehrzahl von elektrischen Steckkupplungen auf,
in welche an der Steckbaugruppe 10 angebrachte Gegen-Steckkupplungen eingreifen.
Das Wechselmodul 38 wird rückwandseitig durch Schraubverbindungen 38a und 38b am
Baugruppenträger 12 angebracht.
Die Handhabung beim Einbringen in die richtige Position wird durch
verriegelbare Ein-Aushebegriffe 39a und 39b,
die am unteren und oberen Teilbereich des Wechselmoduls angeordnet sind,
erleichtert.
-
An
der Vorderseite des Baugruppenträgers 12 lassen
sich die Steckbaugruppen 10 ebenfalls mit Hilfe von verriegelbaren
Ein-Aushebegriffen einstecken und herausziehen. In eingeschobener
Position lassen sich die Steckbaugruppen 10 am Baugruppenträger 12 mittels
Schraubverbindungen fixieren.
-
Das
gehäuserückseitige
Wechselmodul 38 weist in seinem oberen, der Steckbaugruppe 10 zugewandten
Bereich Steckkupplungen 40 für elektrische Ein- und Ausgabesignale
auf. In diese Steckkupplungen 40 greifen korrespondierende
elektrische Gegen-Steckkupplungen 42 an der Steckbaugruppe 10 ein.
Die Kopplungsstücke 24 und 26 der Bauteilvorlaufleitung 20 bzw.
der Bauteilrücklaufleitung 22 sind
im Bereich der elektrische Gegen-Steckkupplungen 42 an
der Steckbaugruppe 10 angeordnet. Die Gegenkopplungsstücke 28 und 30 der
Vorlaufleitung 16 bzw. der Rücklaufleitung 18 sind
an dem Wechselmodul 38 angeordnet.
-
Am
oberen Teilbereich des Wechselmodul 38 sind in Richtung
auf die eingesteckte Steckbaugruppe 10 gerichtete Führungsstifte 37 zur
sicheren Steckung der Steckbaugruppe 10 mit den elektrischen
Steckkupplungen 42, 50 und 52 und den
flüssigkeitsgeführten Kopplungsverbindungen 24 und 26 angeordnet.
-
4 zeigt
in schematisch-perspektivischer Ansicht einen Baugruppenträger 10,
ein Wechselmodul 38 und eine Rückwandplatine 44 gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
in getrennter Anordnung, wobei 5 eine zusammengesetzte
Anordnung zeigt. 6 zeigt in schematisch-perspektivischer
Ansicht eine Kopplungsverbindung gemäß der in den 5 und 6 gezeigten
zweiten Ausführungsform.
-
Der
untere Teil der inneren, teilweise durch das Wechselmodul 38 gebildeten
Geräterückwandung
weist eine Rückwandplatine
(Backplane) 44 auf, die sich am oberen Rand an der im Querschnitt T-förmigen Strebe 54 abstützt. Die
Rückwandplatine 44 weist
Steckkupplungen 46 für
Datenleitungen und/oder Steckkupplungen 48 zur Spannungsversorgung
auf. In die Steckkupplungen 46 greifen korrespondierende
Gegen-Steckkupplungen 50 und 52 an der jeweiligen
Leiterplatte 12 oder Steckbaugruppe ein. An der Strebe 54 sind
die Gegenkopplungsstücke 28 und 30 der
Vorlaufleitung 16 und der Rücklaufleitung 18 angeordnet.
Die Vorlaufleitung 16 und die Rücklaufleitung 18 verlaufen
im Inneren der sich vertikal erstreckenden Strebe 54.
-
Anhand
der 6 wird deutlich, dass entlang der Strebe 54 eine
Mehrzahl von Gegenkopplungsstücken 28 und 30 parallel
nebeneinander angeordnet werden können, um Kopplungen mit einer entsprechenden
Mehrzahl von parallel zueinander eingesteckten Steckbaugruppen 10 zu
ermöglichen. Die
Strebe 54 bildet gleichzeitig einen gemeinsamen Kopplungsblock 36 für eine Mehrzahl
von Kopplungsverbindungen.
-
Lediglich
der Vollständigkeit
halber sei an dieser Stelle erwähnt,
dass anstelle einer mit Kühlmittel
kühlbaren
Leiterplatte 10 oder Steckbaugruppe auch eine konventionell
luftkühlbare
Leiterplatte im Gehäuse
einbaubar ist, wenn das Gehäuse
entsprechend ausgelegt ist.