DE112007001694B4

DE112007001694B4 - Schwenkgelenkanordnungen und ein System für deren Verwendung

Info

Publication number: DE112007001694B4
Application number: DE112007001694T
Authority: DE
Inventors: Ian Spearing; Tim Schrader
Original assignee: Liebert Corp
Current assignee: Vertiv Corp
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: US20080018212A1; WO2008011458A1; US7679909B2; CN101517185A; DE112007001694T5; CN101517185B

Abstract

Die vorliegende Offenbarung beschreibt Schwenkgelenkanordnungen zur Verwendung beim drehbaren Montieren von zwei Strukturen aneinander, so dass die Strukturen durch eine Fluidströmung in Fluidverbindung stehen, sowie Systeme mit solchen Gelenkanordnungen. Die Schwenkgelenkanordnungen umfassen im Allgemeinen eine Fluideinlassöffnung, eine Fluidauslassöffnung, Wellen, die die Einlass- und die Auslassöffnung umgeben und eine Drehung um eine oder mehrere Achsen ermöglichen, und Befestigungsmittel, die einteilig mit den Wellen der Gelenkanordnung ausgebildet sein können. Bei der Verwendung beseitigen diese Anordnungen die Notwendigkeit der Verwendung von sekundären Gelenken oder sekundären Montagekleinteilen beim Befestigen einer Tür und einer Struktur aneinander, um eine Fluidverbindung zwischen einem Elektronikgestell und einem Wärmetauscher, der an der Tür eines Elektronikgestells montiert ist, aufrechtzuerhalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenkgelenkanordnung mit einem ersten relativ stationären Basiselement und einem zweiten relativ stationären Basiselement, eine Schwenkgelenkanordnung, die zu einer 360°-Drehung um eine Mittelachse in der Lage ist und ein System zur Verwendung bei der Kühlung von Komponenten, die innerhalb eines Elektronikgestells untergebracht sind.
Das Wachstum der Computerindustrie über die vergangenen paar Jahrzehnte war phänomenal. Die Integration dieser Technologien beispielsweise in Rechenzentren und in die Telekommunikationsvermittlung hat zu immer größeren Effizienzen geführt, da größere Zahlen von Kommunikationen durch weniger Komponenten gehandhabt werden, die typischerweise in einem zentralen Kontrollraum untergebracht sind. Die Leistungsdichten von Computersystemen, die in solchen zentralen Räumen untergebracht sind, sind wiederum auf Niveaus angestiegen, die die Kapazität von herkömmlichen Vorgehensweisen zur Kühlung übersteigen, wodurch überhitzte Stellen innerhalb des Datenzentrums erzeugt werden, die die Verfügbarkeit von für den Betrieb kritischen Systemen verringern können.
Wie leicht ersichtlich ist, nimmt die Innentemperatur der elektronischen Komponenten in der Anlage beträchtlich zu, wenn die Anlage nicht wirksam gekühlt wird, was zu einer signifikant verringerten Systemleistung und in einigen Fällen zu einem gesamten Systemausfall führt. Wenn ein Kühlsystem die Anlage ineffizient kühlt, kann außerdem entweder die Anlage auf Grund einer erhöhten Betriebstemperatur ausfallen oder die Kosten für die Kühlung der Anlage können unnötig hoch sein. Was dann erforderlich ist, sind Kühlsysteme, deren Kühleigenschaften eng auf die Erwärmungseigenschaften der zu kühlenden Anlage zugeschnitten sind.
Bei der Konstruktion solcher Kühlsysteme besteht von Natur aus die Erkenntnis, dass ein Zusatz an Raum in solchen Computerraumumgebungen besteht, der an diesen zunehmenden Bedarf für Kühlkapazität angepasst ist. Eine Alternative bestand darin, die Kühlsysteme in die Decke umzusetzen, so dass die Kühlschlangen, Kühlgebläse und ein Teil eines gekapselten Raums einen abgeschlossenen Raum hinter den Kühlschlangen und Kühlgebläsen bilden, der dann als Verteilerschacht zum Zurückführen des Kühlfluids zur proximalen Stelle des zu kühlenden Objekts verwendet wird. Alternativ kann das Kühlsystem in den Boden umgesetzt werden, so dass die Kühlschlangen, Kühlgebläse und ein Teil eines gekapselten Raums einen abgeschlossenen Bereich hinter den Kühlschlangen und Kühlgebläsen bilden, der dann als Verteilerschacht zum Zurückführen des Kühlfluids in den zu kühlenden Bereich verwendet wird. Kühlschlangen und Kühlgebläse können nach Bedarf hinzugefügt werden, um den Raum hinter den Kühlschlangen und Kühlgebläsen vollständig zu umschließen.
US 2007/0204648 A1 betrifft ein gestaffeltes bzw. abwärts verlaufendes oberes Scharnier für eine Kühlschranktür mit einer externen Handhabeeinrichtung. Ein oberes Scharnier für eine Kühlschranktür ist mit einem ersten Bereich, der eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche hat, einem zweiten Bereich, der eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche hat, versehen, wobei beide Oberflächen seitlich von der unteren Oberfläche des ersten Bereichs verschoben bzw. verlagert sind. Ein hohler Bolzen bzw. Zapfen erstreckt sich in einer ersten Richtung von der unteren Oberfläche des zweiten Bereiches. Die obere Oberfläche des zweiten Bereiches ist in der ersten Richtung von der oberen Oberfläche des ersten Bereiches verschoben bzw. verlagert und ein Übergangsbereich verbindet den ersten Bereich und den zweiten Bereich.
Eine weitere Vorgehensweise umfasst die Verwendung von an Gestellen montierten Kühlsystemen, die in der Lage sind, eine konzentrierte, effiziente Zusatzkühlung mit hoher Kapazität zu liefern, während sie gleichzeitig wertvollen Rechenzentrumsbodenraum unverbraucht lassen. Obwohl bestimmte OEM-Kühlanwendungen vom Besitz von an Gestellen montierten Kühlsystemen, wie z. B. einer an der Rückseite eines Hardwaregestells montierten Kühlschlange, profitieren würden, würden herkömmliche Montageverfahren anschließend den Zugang zur Anlage von der Rückseite auf Grund der festen Position der Schlange ausschließen, was irgendeinen notwendigen Zugang zur Anlage sowohl hinsichtlich Zeit als auch Geld kostspielig macht sowie zu einer potentiellen Ausfallzeit für das Anlagensystem führt.
Folglich besteht auf dem Fachgebiet ein Bedarf an einer Anordnung, die die integrale, drehbare Montage einer Tür mit einer daran montierten Kühlanordnung an einer Fläche eines Hardwaregestells ermöglicht, während sie gleichzeitig eine kontinuierliche Fluidströmung innerhalb der Anordnung und eine Fluidverbindung zwischen der Kühlanordnung und der Anlage innerhalb des Hardwaregestells ermöglicht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Schwenkgelenkanordnungen sowie ein System zur Verwendung bei der Kühlung von Komponenten zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 7 sowie durch den Gegenstand von Patentanspruch 9 gelöst.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schwenkgelenkanordnung und des erfindungsgemäßen Systems.
Eine Schwenkgelenkanordnung weist folgendes auf: Ein erstes relativ stationäres Basiselement und ein zweites relativ stationäres Basiselement; ein erstes Schwenkelement, das mit dem ersten relativ stationären Basiselement einteilig ausgebildet ist; ein zweites Schwenkelement, das mit dem zweiten relativ stationären Basiselement einteilig ausgebildet ist; und einen Kanal, der sowohl durch das erste Schwenkelement als auch das zweite Schwenkelement verläuft und eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Schwenkelement schafft. Das zweite Basiselement und das zweite Schwenkelement weisen einen Schwenkschaft auf und das erste Basiselement und das erste Schwenkelement weisen mindestens eine Öffnung auf, in der der Schwenkschaft zur Drehung drehbar gelagert ist. Ferner ist das erste Schwenkelement am zweiten stationären Basiselement drehbar gelagert und das zweite Schwenkelement ist am ersten stationären Basiselement drehbar gelagert, wodurch eine Schwenkdrehung ermöglicht wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
1 stellt eine herkömmliche Kühlmittelverteilungseinheit für einen Computerraum dar.
2A stellt eine isometrische Ansicht einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
2B stellt eine isometrische Ansicht einer weiteren Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dar, die eine Türanordnung mit separaten Zirkulationsschleifen darstellt.
2C stellt ein alternatives Gelenkanordnungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dar, welches den Einschluss einer Kühlmittelverteilungseinheit innerhalb des Gehäuses darstellt.
2D stellt ein weiteres alternatives Gelenkanordnungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dar, welches eine alternative Anordnung einer Kühlmittelverteilungseinheit innerhalb des Gehäuses darstellt.
3 stellt ein Detail I der Anordnung von 2A dar.
4 stellt eine Schwenkgelenkanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die eine 180°-Schwenkgelenkanordnung zeigt.
6 stellt eine Schwenkgelenkanordnung gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
7 stellt eine Schwenkgelenkanordnung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
8 stellt eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der Schwenkgelenkanordnung von 7 dar.
9 stellt ein beispielhaftes Kugelventil zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung dar.
In allgemeinen Worten haben die Anmelder eine drehbare Schwenkgelenkanordnung mit sowohl Fluidübertragungsfähigkeit als auch Gelenkmontagefähigkeit erzeugt, die ermöglicht, dass das Gelenk an einer geeigneten Struktur montiert wird und gleichzeitig in der Lage bleibt, Fluide in einer im Wesentlichen kontinuierlichen Weise zu befördern.
Es sollte beachtet werden, dass in den Beschreibungen der Zeichnungen dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen werden und auf eine doppelte Erläuterung für dieselben Komponenten verzichtet wird. Die Verhältnisse von Größen, die in den verschiedenen Fig. erscheinen, stimmen nicht immer mit der Beschreibung überein. In der Beschreibung sollten relative Begriffe, wie z. B. ”horizontal”, ”vertikal” ”aufwärts” ”abwärts”, ”oben” und ”unten”, sowie Ableitungen davon (z. B. ”horizontal”, ”nach unten”, ”nach oben” usw.) als sich auf die Orientierung beziehend aufgefasst werden, wie dann beschrieben oder wie in der erörterten Zeichnungsfigur gezeigt. Diese relativen Begriffe dienen der Bequemlichkeit der Beschreibung und sollen normalerweise nicht eine spezielle Orientierung erfordern. Begriffe, einschließlich ”einwärts” gegenüber ”auswärts”, ”longitudinal” gegenüber ”seitlich” und dergleichen sollen relativ zueinander oder relativ zu einer Ausdehnungsachse oder einer Achse oder einem Drehzentrum, wie zutreffend, interpretiert werden. Begriffe, die Befestigungen, eine Kopplung und dergleichen betreffen, wie z. B. ”verbunden” und ”miteinander verbunden”, beziehen sich auf eine Beziehung, wobei Strukturen entweder direkt oder indirekt über zwischenliegende Strukturen aneinander befestigt oder angebracht sind, sowie sowohl bewegliche als auch starre Befestigungen oder Beziehungen, wenn nicht ausdrücklich anders beschrieben. Der Begriff ”wirksam verbunden” bezieht sich auf eine solche Befestigung, Kopplung oder Verbindung, die ermöglicht, dass betreffende Strukturen wie durch diese Beziehung beabsichtigt wirken.
Wie hierin verwendet, soll sich ”Elektronikuntersystem” auf irgendein Gehäuse, irgendeinen Rahmen, irgendein Gestell, irgendein Fach usw., das ein oder mehrere Wärme erzeugende Komponenten eines Computersystems oder eines anderen Elektroniksystems, das eine Kühlung erfordert, enthält, beziehen. Der Begriff ”Elektronikgestell” umfasst irgendeinen Rahmen oder irgendein Gestell mit einer Wärme erzeugenden Komponente eines Computersystems oder Elektroniksystems; und kann beispielsweise ein eigenständiger Computerprozessor mit Verarbeitungsfähigkeit mit hoher, mittlerer oder niedriger Qualität sein. In einer nicht begrenzenden Ausführungsform kann ein Elektronikgestell mehrere Elektronikschubladen mit jeweils einer oder mehreren Wärme erzeugenden Komponenten, die eine Kühlung erfordern, umfassen. Ferner sollte beachtet werden, dass, obwohl diese Offenbarung im Allgemeinen die Anwendung von Gelenkanordnungen beschreibt, die in der Lage sind, Fluid zwischen einer Tür und einer Elektronikgestellanordnung zu übertragen, solche Beschreibungen in keiner Weise begrenzend sein sollen. Obwohl die vorliegende Offenbarung Ausführungsformen und Anwendungen, die zur Elektronikkühlung gehören, erläutert, kann insbesondere ein Fachmann diese auf andere Anwendungen, wie z. B. auf unabhängige Kühler, bei denen der Einschluss der hierin beschriebenen Gelenkanordnungen einen leichten Zugang zu den Komponenten innerhalb des Kühlers für Reparaturen ermöglichen würde, indem einfach die Schlange (oder eine Gruppe von Komponenten) durch Drehen der Anordnung aus dem Wege bewegt wird, anwenden.
Unter Zuwendung zu den Figuren wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen die in allen verschiedenen Figuren verwendeten gleichen Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Komponenten bezeichnen. 1 stellt ein allgemeines Kühlmittelverteilungssystem vom herkömmlichen Typ für einen Computerraum dar, wie es sich im Allgemeinen die vorliegenden Erfindungen bezieht. Die Kühleinheit 1 umfasst typischerweise eine oder mehrere Kühleinheiten, die als Kühlsteuerungen 2 bezeichnet sind, einen Vorratsbehälter/Expansionstank 3, einen Wärmetauscher 4, eine Pumpe 5 (häufig von einer redundanten zweiten Pumpe, nicht gezeigt, begleitet), Zuführungsrohre des Kühlmitteleinlasses (z. B. Einlass für Brauchwasser oder Kühlmittel an Ort und Stelle oder von einer Einrichtung) 6 und Kühlmittelauslasses 7, einen Zuführungsrohrverteiler 8, der Kühlmittel über Kopplungen 11a und Leitungen 1lb zu den Rahmen 10 lenkt, und einen Rückführungsrohrverteiler 9, der Kühlmittel von den Rahmen 10 über Leitungen 11c und Kopplungen 11d lenkt. In dem beispielhaften Betrieb, wie dargestellt, wirkt der Wärmetauscher 4 als Kondensator und ein Kühlmittelfluid strömt von den Rahmen 10 über die Leitungen 11c zum Rückführungsrohrverteiler 9, dann durch den Wärmetauscher 4 und in den Vorratsbehälter 3. Danach strömt das Kühlmittelfluid in die Pumpe 5, in der es in den Zuführungsrohrverteiler 8 gedrängt wird und über die Rückführungsleitungen 11b zu den Rahmen 10 zurückgeführt wird.
2A stellt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit einem Computerhardware- oder Elektronikgestell dar. Insbesondere ist ein Rahmen 10 mit Säulen 12, Seitenschienen 14, vorderen und hinteren Schienen 16 und einer Basis 18 dargestellt. Die mehreren Säulen 12 verbinden mit den Ecken der Schienen 14 und 16 und der Basis 18, um den Rahmen zu bilden, unter Verwendung von Befestigungsvorrichtungen, Schweißen oder einer anderen mechanischen Verbindung. Der Schrank kann auch mehrere Sammelschienen zur Verbindung mit einer Last wie z. B. einem Computernetz (nicht dargestellt) enthalten. Der Rahmen 10 kann aus irgendeinem geeigneten Material wie z. B. galvanisiertem Metall bestehen und kann durch eine geeignete Befestigungsvorrichtung, wie z. B. Blindniete, Schrauben, Schweißen oder andere bekannte Befestigungsvorrichtungen, Befestigungsverfahren und Kombinationen davon aneinander, zusammen befestigt sein.
2A stellt auch dar, dass der Rahmen 10 eine über eine Schwenkgelenkanordnung 50 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung gelenkig montierte Tür 20 aufweist, wobei die Tür 20 eine Kühlanordnung 30, die an der Innenseite befestigt ist, aufweist. Die Kühlanordnung 30 umfasst typischerweise eine Kühlschlange oder eine andere ähnliche Kühlanordnung, die dazu in der Lage ist, dass ein Kühlfluid (Flüssigkeit, Gas oder beides) durch diese fließt. Obwohl die Kühlanordnung 30 an der Innenseite der Tür 20 befestigt gezeigt ist, kann sie gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung auch an der Außenseite der Tür befestigt sein. In weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Kühlanordnung 30 auch in einer Weise konstruiert sein, dass die Anordnung selbst als Tür wirkt, und am Rahmen 10 (oder einer ähnlichen Struktur) über die Schwenkgelenkanordnung 50 gelenkig befestigt ist. In zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Tür 20 so bemessen sein, dass sie kleiner ist als eine Öffnung am Rahmen 10, was sie zu einer gelenkig befestigten Struktur macht. Ebenso wird in Erwägung gezogen, dass die Tür 20 im Wesentlichen eine umrahmte Struktur mit einer oder mehreren daran befestigten Komponenten sein kann, wobei jedoch eine Mehrheit des Raums an der Tür 20 offen und durch irgendwelche Strukturen unblockiert ist.
2B stellt eine weitere Anordnung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar, die zeigt, dass mehr als ein Satz von Gelenkanordnungen pro Türplatte verwendet werden kann, und die Gelenkanordnungen mit mehreren Kühlanordnungen verwendet werden und/oder diesen zugeordnet sein können. An sich kann die Tür 20 zum Rahmen 10 mehrere (z. B. zwei, wie in der Fig. gezeigt) Kühlanordnungen 31 und 33 aufweisen, die in einer geeigneten Weise an einer Innenseite der Tür 20 montiert sein können. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die Kühlanordnungen 31 und 33 als Verdampfer wirken und die Schwenkgelenkanordnungen dienen zum Aufrechterhalten der Kühlmittel- oder Kühlfluidverbindung zwischen den Kühlanordnungen 31 und 33 und einem Kondensatorsystem wie z. B. der Kühleinheit 1, die sich entfernt vom Rahmen 10 befindet. In diesem Fall würde während des Verlaufs des Betriebs das Kühlmittelfluid in den Kühlanordnungen 31 und 33 herum strömen, die innerhalb der Tür aufgenommen sind, wobei es Wärme von der Luft aufnimmt, die aus dem Rahmen 10 strömt, welcher das Elektroniksystem und die Elektronikvorrichtungen aufnimmt. Die Schwenkgelenkanordnungen 51b und 53b können miteinander in Fluidverbindung stehen, was ermöglicht, dass Fluid von der Kühlanordnung 33 zur Kühlanordnung 31 oder umgekehrt strömt, wonach das Kühlmittel dann aus den Kühlanordnungen und vom Rahmen 10 weg zu einem entfernten Kondensatorsystem, das sich in einem separaten Schrank befindet, durch die Schwenkgelenkanordnungen 51a und/oder 53a transportiert werden kann. In dieser Weise kann die Wärme, die durch die innerhalb der Elektronikschränke untergebrachten Elektroniksysteme erzeugt wird, schnell, sicher und effizient abgewiesen werden. Wahlweise und gleichermaßen annehmbar können die Wärmetauscher vielmehr parallel als in Reihe geschaltet sein, wie es die gewünschte thermische Leistung vorgeben kann.
Als alternative Anordnung und Verwendung und bei fortgesetztem Bezug auf 2B kann die Tür 20 zwei (oder mehr) Kühlanordnungen 31 und 33, die an ihrer Innenseite montiert sind, und vier Schwenkgelenke aufweisen, wobei zwei der Kühlanordnung 31 zugeordnet sind und zwei der unteren Kühlanordnung 33 zugeordnet sind. Die obere Kühlanordnung 31 besitzt eine Schwenkgelenkanordnung 53, die ihr zugeordnet ist, so dass sich eine erste Schwenkgelenkanordnung 53a nahe der Oberseite der Kühlanordnung befindet und eine zweite Schwenkgelenkanordnung 53b sich nahe der Unterseite der Kühlanordnung befindet, was eine Kühlmittelströmung nach außen zu Systemen innerhalb des Rahmens 10 und eine Kühlmittelströmungsrückführung in die Kühlanordnung 31 zurück ermöglicht. Ebenso ist die untere Kühlanordnung 33 mit einer Schwenkgelenkanordnung 51 dargestellt, die dieser zugeordnet ist, so dass sich eine erste Schwenkgelenkanordnung 51b nahe der Oberseite der Kühlanordnung und eine zweite Schwenkgelenkanordnung 51a nahe der Unterseite der Kühlanordnung befindet. Gemäß dieser Anwendung können die Kühlanordnungen 31 und 33 als Kondensatoren verwendet werden, die zum Kühlen von Fluid (Kühlmittel) wirken, das Wärme von Systemen, die innerhalb des Rahmens 10 untergebracht sind, aufnimmt, ähnlich zu den in 2C und 2D dargestellten Aspekten. Wie darin dargestellt, kann eine Schwenkgelenkanordnung 50 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung an einem Gehäuse wie z. B. dem Rahmen 10 montiert sein, wobei das Gehäuse auch die Kühlmittelverteilungseinheit mit der Zirkulationseinheit 22 und der Wärmequelle 24 innerhalb derselben Struktur und in Verbindung miteinander aufnimmt, während die Tür (zumindest teilweise) einen Schlangenkühler oder eine Wärmeabweisungseinheit 30a umfasst. Die Kühlmittelverteilungseinheit kann eine beliebige Anzahl von luftgekühlten Kondensator/Kühler-Systemen sein, wobei sowohl die Elektronik als auch die Kühlsysteme selbst innerhalb derselben Struktur montiert sein können. Gemäß diesen Aspekten der vorliegenden Offenbarung und wie in 2D dargestellt, können die Positionen der Wärmequelle 24 und des Zirkulators 22 innerhalb des Rahmens 10 vertauscht oder verändert werden, wie anwendbar und wie durch die Geometrie und/oder die Inhalte des Gehäuses selbst bestimmt werden kann.
Ähnlich zu den vorstehend erörterten Eigenschaften ermöglichen die Schwenkgelenke der Schwenkgelenkanordnung 53a eine Strömung von flüssigem Kühlmittel aus den Systemen, die innerhalb des Rahmens 10 untergebracht sind, wobei die Wärme durch die Kühlanordnung 31 in die Atmosphäre, die den Elektronikrahmen umgibt, zurück abgewiesen wird. Das Kühlmittel, das einen beträchtlichen Teil der Wärmeenergie, das es enthielt, freigesetzt hat, kann dann zu den Systemen und um diese, die innerhalb des Rahmens 10 untergebracht sind, über eine Kühlmittelströmungsrückführung durch das zweite Schwenkgelenk 53b im Zyklus zurückgeführt werden. Eine ähnliche Anwendung kann durch die untere Anordnung 33 stattfinden, wobei 33 ebenso als Kondensator wirkt und das Kühlmittel aus den unteren Teilen des Rahmens 10 und in diese zurück über die Schwenkgelenke 51a und 51b im Zyklus führt. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die mit der modifizierten Anordnung von 2B in Zusammenhang steht, könnten zwei (oder mehr) Wärmetauscher aufeinander, einander zugewandt montiert werden (nicht dargestellt), was ermöglicht, dass die zwei Kühlanordnungen mehrere verschiedene Kühlschleifen bedienen. Dies kann beispielsweise nützlich sein, wenn zwei verschiedene Kühlmittel innerhalb der ersten und der zweiten Kühlanordnung verwendet werden. Ebenso kann ein Wärmetauscher mit Kühlmittel von einem Schwenkgelenk beliefert werden und kann es an zwei oder mehr Schwenkgelenke abgeben oder kann von zwei oder mehr Schwenkgelenken beliefert werden und es über ein einzelnes Schwenkgelenk abgeben.
3 stellt ein Detail I von 2A dar. Wie darin dargestellt, ist die Schwenkgelenkanordnung 50 so konstruiert, dass sie an einer Säule 12 des Rahmens 10 und der Tür 20 durch Basiselemente 70a und 70b gelenkig montiert ist, die wiederum ein Mittel zum Befestigen der Schwenkgelenkanordnung 50 am Rahmen 10 und an der Tür 20 unter Verwendung von Befestigungsvorrichtungen wie z. B. Schrauben 72 vorsehen. Gemäß Aspekten dieser Offenbarung kann die Anordnung 50 auch am Rahmen 10 (oder einer anderen geeigneten Struktur) durch ein mechanisches Befestigungsverfahren wie z. B. durch Schweißen der Schwenkgelenkanordnung 50 an der Stelle befestigt werden. Wie darin dargestellt, ermöglicht die Schwenkgelenkanordnung 50, dass die Tür 20 drehbar und gelenkig an der Säule 12 des Rahmens 10 in einer Weise befestigt wird, so dass sich die Tür 20 und der Rahmen 10 relativ zueinander drehen können, wie zutreffend, während eine Fluidverbindung zwischen der Kühlanordnung 30 und den Komponenten innerhalb des Rahmens 10 aufrechterhalten wird. Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können die proximalen Enden 64 der Schwenkgelenkanordnungen 50 beispielsweise schraubbar an der Kühlanordnung 30 bzw. Fluidfördermitteln innerhalb des Rahmens 10 befestigt werden. In dem Fall, dass auf den Zugang zu Komponenten, die innerhalb des Rahmens 10 untergebracht sind, zugegriffen werden muss, kann die Tür 20 in einer herkömmlichen Weise geöffnet werden, wobei die Schwenkgelenkanordnung 50 sowohl eine gelenkige Drehung der Tür 20 um die dargestellte Y-Achse als auch eine im Wesentlichen kontinuierliche Fluidverbindung zwischen der Kühlanordnung 30 und den Komponenten innerhalb des Rahmens 10 vorsieht.
Außerdem und gemäß der vorliegenden Offenbarung könnender Rahmen 10, die Säulen 12 und die Schwenkgelenkanordnung 50 derart konstruiert werden, dass die Befestigung der Schwenkgelenkanordnung 50 an der Säule 12 und der Tür 20 und unter Verwendung von einem oder mehreren 0-Ringen zwischen den Komponenten zu einem vollendeten Fluidströmungsweg führt. Die Säule 12 des Rahmens 10 kann beispielsweise im Wesentlichen hohl sein, wobei sie eine sekundäre Fluidverbindungsöffnung aufweist, die eine geschweißte Verbindung oder eine geschraubte Verbindung sein kann, die mit der Kühlanordnung 30 verbindet. Dies kann für die Tür vom Konstruktionsaspekt günstig sein, wobei die Tür der Verdampfer selbst ist. Außerdem kann dies ferner bei der Kühlmittelverteilung durch den ganzen Rahmen selbst unterstützen, beispielsweise in Fällen, in denen mehrere Gelenkanordnungen zwischen dem Rahmen und der Tür erforderlich sein können, wie vorstehend mit Bezug auf 2B erörtert.
4 stellt eine teilweise Detailansicht der Schwenkgelenkanordnung 50 von 3 dar, die um die Achse ”Y” drehbar ist und die ein erstes Schwenkelement oder einen Anschluss 52 mit einem einteilig ausgebildeten und relativ stationären Basiselement oder Befestigungsflügel 70b umfasst, das/der an einer Fläche des Schwenkelements 52 befestigt ist. Wie in der Fig. dargestellt, kann das Basiselement 70b der Anordnung 50 durch irgendein geeignetes Befestigungsverfahren oder -mittel, wie z. B. durch Schweißen, Hartlöten oder ähnliche bekannte Befestigungsverfahren, mit der Schwenkgelenkanordnung 50 verbunden werden. Die Schwenkgelenkanordnung 50 umfasst auch ein zweites Schwenkelement 54 auch mit einem einteilig ausgebildeten und relativ stationären Basiselement oder Befestigungsflügel 70a. Sowohl das erste als auch das zweite Schwenkelement 52 und 54 können einen Fluidkanal 60, der sich im Wesentlichen innerhalb dieser erstreckt, und ein oder mehrere Fluidströmungslager 62, die drehbar derart orientiert sind, dass eine im Wesentlichen kontinuierliche Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Schwenkelement aufrechterhalten werden kann, umfassen. Schraubbare Enden 55 am proximalen Ende von jedem der Schwenkelemente ermöglichen eine abdichtbare Befestigung an der Anordnung, die einer Drehung unterzogen wird, wie z. B. der Kühlanordnung 30 (nicht dargestellt). Wahlweise und gleichermaßen annehmbar können die schraubbaren Enden 55 durch Rohre mit einer geeigneten Zusammensetzung (z. B. Stahl, Aluminium, Bronze oder Kupfer) ersetzt oder unterstützt werden, so dass sie in die Position geschweißt, weichgelötet oder hartgelötet werden können, wie geeignet. Die Enden 55 können auch in einer geeigneten Weise konstruiert oder angepasst werden, um zu ermöglichen, dass ein Verbindungselement wie z. B. ein Schnelllöseverbindungselement, das zum Aufrechterhalten einer Kühlfluidströmung geeignet ist, mit der Schwenkgelenkanordnung 50 in Eingriff oder in Verbindung gebracht wird. Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können die Basiselemente (oder Befestigungsflügel) 70a und 70b an ersten und zweiten äußeren Objekten wie z. B. der Tür 20 bzw. der Rahmensäule 12 (siehe 2A) unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Befestigungsmittels, einschließlich Schrauben 72 oder anderen geeigneten Befestigungsvorrichtungen, die Fachleuten bekannt sind, befestigt werden.
4 stellt auch dar, dass die Schwenkgelenkanordnung 50 O-Ringe 58a und 58b umfasst, die zum Kanal 60 im zweiten Schwenkelement 54 im Wesentlichen senkrecht orientiert sind und diesen umschreiben und zum inneren Kanal (nicht dargestellt) im ersten Schwenkelement 52 im Wesentlichen parallel orientiert sind. Wahlweise können die Anordnungen der vorliegenden Erfindung einen oder mehrere untere O-Ringe 59 umfassen, die eine zusätzliche innere Druckdichtung zwischen dem ersten Schwenkelement 52 und dem zweiten Schwenkelement 54 bereitstellen können. Wie weiter in 4 dargestellt, weisen die Halteringelemente 56 und 57 einen inneren Zylinderumfangsflächendruck auf, der die O-Ringe 58a und 58b in der Position einschließt, was eine Fluiddichtung bildet, wenn der innere Kanal im ersten Schwenkelement 52 benachbart zum Kanal 60 des zweiten Schwenkelements 54 angeordnet ist. Wenn sie so angeordnet sind, können sich die Gehäuse der Schwenkelemente 52 und 54 relativ zum Strömungslager 62 um und zentral zu Y-Achsen, die zentral zu den inneren Kanälen 60 sind, drehen, sind jedoch nicht axial relativ dazu beweglich. Solche Drehungen können im Bereich von etwa 0° bis etwa 360° liegen, wie geeignet, können jedoch auch Drehungen, die kontinuierlich (z. B. nicht begrenzt) sind, sowie vorgegebene Drehungen zwischen beliebigen zwei Drehungen zwischen 0° und 360°, wie z. B. von etwa 10° bis etwa 120°, umfassen. Solche kontinuierlichen Drehmerkmale können beispielsweise beim Drehen einer Platte anstelle eines Türelements aufgezeigt werden.
Der Körper der Schwenkgelenkanordnung 50 mit den Schwenkelementen 52 und 54 und den Basiselementen 70a und 70b kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, wie erforderlich, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Stahllegierungen, Aluminium, Messing, Kupfer, Kupferlegierungen (z. B. Bronze wie z. B. Aluminiumbronze, Siliciumbronze und Bleibronze sowie die herkömmlichen Bronzen vom Kupfer-Zink-Legierungstyp), Nickel enthaltende Metalle, Magnesium und seine Legierungen, Nickel und seine Legierungen, Eisenmetalle, Nicht-Eisen-Metalle, fluid- und wärmebeständige Polymere sowie Kombinationen davon, von denen beliebige wahlweise beschichtet oder plattiert werden können, wie geeignet, z. B. mit einer Nickel- oder Chromatplattierung. Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können außerdem der Körper und das Schwenkelement jeweils aus einem Stück Material einteilig ausgebildet werden. Die schraubbaren Enden 55 weisen typischerweise eine herkömmliche Konstruktion und Funktionsweise auf.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ferner die Schwenkgelenkanordnung 50 weiterhin ein oder mehrere Lasttragelemente (nicht dargestellt) wie z. B. Lager oder dergleichen umfassen. Solche Lasttragelemente können insbesondere bevorzugt enthalten sein, wenn die Schwenkgelenkanordnungen wirken, um nicht nur eine Fluidverbindung zwischen einer Kühlanordnung und den Komponenten innerhalb eines Schranks zu schaffen, sondern auch wenn solche Schwenkgelenkanordnungen 50 gleichzeitig als Gelenke selbst wirken, die eine gelenkige Befestigung für die Tür am Rahmen vorsehen. In solchen Fällen weisen die Lasttragelemente die Kapazität zum Erhöhen der Last und Lasttraganwendungen der Schwenkgelenkanordnungen 50 auf. Diese Lasttragelemente können enthalten sein, um die Momentlast zu absorbieren und dadurch die Gewichts-/Drucklast der Tür von den Dichtungsoberflächen vollständiger abzunehmen oder zu entfernen. Lasttragelemente können auch erforderlich sein, wenn die Gelenke Fluid mit hohem Druck und/oder hoher Temperatur enthalten, da die hydraulischen/pneumatischen Kräfte in diesen Situationen häufig erhöht sind. Die Abwesenheit solcher Lasttragelemente könnte verursachen, dass sich die Gelenkkomponenten abtrennen, und/oder könnte den Verschleiß an den drehbar in Kontakt stehenden Oberflächen erhöhen, was zu einer verkürzten Produktlebensdauer führt.
Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können ferner die Basiselemente 70a und 70b, wie im Allgemeinen in 3 dargestellt, einteilig mit den Schwenkelementen 52 und 54 der Schwenkgelenkanordnung 50 ausgebildet sein. Folglich können sowohl das Schwenkelement als auch die Basiselemente aus demselben Stück Stangenmaterial hergestellt werden, wodurch die mit der Herstellung verbundenen Kosten minimiert werden. Wahlweise und gleichermaßen annehmbar können die Basiselemente 70a und 70b an einer oder mehreren geeigneten Außenflächen des Körpers der Schwenkelemente 52 und 54 unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Befestigungsverfahrens, einschließlich Schweißen oder Gießen, befestigt werden.
Mit Bezug auf die hierin dargestellten Schwenkgelenkanordnungen 50 müssen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung die Einlass- und/oder Auslassöffnungen und der zugehörige innere Fluidströmungskanal 60 keine gleichmäßige Größe aufweisen. Die Auslassöffnung der Schwenkgelenkanordnung 50 kann beispielsweise notwendigerweise größer sein, um das erhöhte Volumen der Fluidströmung eines Kühlmittels, wenn es von einem Durchlauf durch das System zurückkehrt, woraufhin es auf Grund der von der Temperatur abhängigen Dichte und/oder einer teilweisen oder vollständigen Phasenänderung von Flüssigkeit in Dampf im Volumen zugenommen hat, effizient aufzunehmen.
Wenn man sich nun 5 zuwendet, ist eine optionale Konstruktion für die Schwenkgelenkanordnung 50 gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt, wobei das Schwenkgelenk für eine Strömungsumkehr von im Wesentlichen 180° im Fluidströmungsweg durch den inneren Kanal 60, der durch im Wesentlichen die gesamte innere Länge der Schwenkgelenkanordnung 50 verläuft, ausgelegt ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Schwenkgelenkanordnung 50 derart orientiert, dass der erste und der zweite Schwenkschaft im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sind, wenn die Anordnung an einer Struktur wie z. B. dem Rahmen 10 befestigt ist, wie gezeigt. Das erste und das zweite Schwenkelement 52 und 54 können an der Kühlanordnung 30 bzw. einem geeigneten Rahmen- oder Schrankkühlsystem über Verbindungselemente 80, die an den schraubbaren Enden 55 der Schwenkelemente schraubbar befestigt werden, befestigt werden. Außerdem können die Schwenkgelenkanordnungen 50 auch in einer beliebigen Anzahl von Orientierungen, wie geeignet, wobei das erste Schwenkelement 52 und das zweite Schwenkelement 54 von etwa 0° bis etwa 180° relativ zueinander orientiert sind, und irgendeiner geeigneten Orientierung (z. B. 135°) zwischen diesen zwei Orientierungen liegen.
6 stellt eine weitere Schwenkgelenkanordnung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Wie darin dargestellt, umfasst die Schwenkgelenkanordnung 100 einen ersten, geformten Hauptkörperabschnitt 102 und einen zweiten Schwenkabschnitt 104. Der Hauptkörperabschnitt 102 umfasst mindestens einen schraubbaren Einlass 106 sowie Arme 112 und 114, die zusammen mit der Innenkante 115 des Hauptkörperabschnitts 102 einen Durchgang 116 bilden. Mindestens ein Abschnitt des Schwenkabschnitts 104 kann innerhalb des Durchgangs 116 des Hauptkörperabschnitts 102 enthalten sein, so dassder Hauptkörperabschnitt 102 und der Schwenkabschnitt 104 zusammenwirken, um eine drehbare Achse 120 zu bilden, um die die Schwenkgelenkanordnung 100 schwenkt. Die Körperabschnitte 102 und 104 können an einer geeigneten Rahmen- und Türanordnung, wie hierin beschrieben, unter Verwendung eines geeigneten Befestigungsverfahrens, wie z. B. unter Verwendung von Schraubenelementen 110a und 110b, befestigt werden. Beim typischen Betrieb geschieht die Fluidströmung in der Richtung des Pfeils 111 (obwohl die Fluidströmung gleichermaßen in der entgegengesetzten Richtung stattfinden könnte), einwärts durch den schraubbaren Einlass 106, der an einer Fluidströmungsleitung (nicht dargestellt) befestigt sein kann, durch beide Abschnitte 102 und 104 und aus dem Schwenkabschnitt 104 über den schraubbaren Auslass 108 heraus und in eine Fluidkühlanordnung (nicht dargestellt).
Obwohl nicht dargestellt, wird ebenso in Erwägung gezogen, dass die Schwenkgelenkanordnung 100 von 6 derart ausgelegt sein kann, dass sie zwei Einlässe und zwei Auslässe an einer einzelnen Schwenkgelenkanordnung umfasst. In dieser Weise könnte die Schwenkgelenkanordnung zwei separate, unabhängige Strömungswege (Einlässe/Auslässe) umfassen. Alternativ könnten die zwei unabhängigen Strömungswege zwei verbundene Strömungswege sein, die eine höhere Durchflussrate für eine gegebene Dicke der Schwenkgelenkanordnung im Vergleich zu den Schwenkgelenkanordnungen mit einem einzelnen Strömungsweg, wie gemäß separaten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben, ermöglichen würden. In dieser letzten Ausführungsform können zwei Einlässe und ein Auslass oder ein Einlass und zwei Auslässe oder zwei Einlässe und zwei Auslässe ohne Begrenzung vorhanden sein. Im Allgemeinen kann gemäß dieser Ausführungsform die Anzahl von Einlässen im Allgemeinen anders sein als die Anzahl von Auslässen, um die Installation des Gesamtsystems zu vereinfachen und/oder die Verteilung von Kühlmittel zu/von mehreren Stellen stromabwärts/stromaufwärts vom Gelenk zu ermöglichen.
7 stellt eine weitere Ausführungsform gemäß den Schwenkgelenkanordnungen der vorliegenden Offenbarung dar, eine Schwenkgelenkanordnung 200 mit mehreren Positionen ist zur Fluidverbindung zwischen dem Elektronikgestell und den Schlangenkühlern, Wärmeabweisungseinheiten oder dergleichen, die der Gestelltür zugeordnet sind, in der Lage, und wobei der Körper als Schwenkstift der Gelenkanordnung gleichzeitig mit oder wahlweise unabhängig von den Gelenkflügeln wirkt. Die Schwenkgelenkanordnung 200 mit mehreren Positionen umfasst ein erstes Flügelelement 202 und ein zweites Flügelelement 204 (als Rahmenflügelanordnung und Türflügelanordnung dargestellt), eine zentrale Gelenktrommel 220, die als Gelenkstift wirkt, eine Kühlmittelrückführungsleitung 206 und eine Kühlmittelzuführungsleitung 212. Nur für die Zwecke der Darstellung wurden das erste und das zweite Flügelelement als Rahmen- bzw. Türflügelanordnung gezeigt; wie für Fachleute zu erkennen ist, sind jedoch das erste und das zweite Flügelelement austauschbar. In Abhängigkeit davon, welcher Flügel an der Tür befestigt und welcher Flügel am Rahmen befestigt, kann der Ort von Axiallagern innerhalb der Schwenkgelenkanordnung 200 eingestellt werden, um das Gewicht der Tür handhaben zu können, wie geeignet. Ferner und wie nachstehend genauer erörtert wird, enthält die zentrale Gelenktrommel 220 vorzugsweise eine Kugel (nicht dargestellt) oder einen Zylinder oder eine äquivalente Anordnung, die zum Vorsehen einer Drehfluidverbindung zwischen der Kühlmittelzuführungsleitung 212 und der Kühlmittelrückführungsleitung 206 dient. Gemäß diesem Aspekt der Offenbarung ist es wichtig zu beachten, dass, obwohl das Fluidverbindungsmittel hierin als Kugel 300 dargestellt ist, in anderen Optionen die zylindrische Fluidverbindungsleitung und die Kugel 300 wahlweise und gleichermaßen annehmbar eine einteilige zylindrische Anordnung sein könnten. Gemäß dieser optionalen Ausführungsform kann dieser einteilige Zylinder einen zentralen Abschnitt (nicht gezeigt) mit einer Größe, die ungefähr gleich der Größe der Kugel ist, die in 8 hierin dargestellt ist, und mit einer verjüngten Oberseite und Unterseite, an denen der Sitz/die Dichtungen 230a und 230b sitzen kann/können, aufweisen.
Mit fortgesetztem Bezug auf 7 können die Kühlmittelrückführungsleitung 206 und die Kühlmittelzuführungsleitung 212 im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sein, wie dargestellt, obwohl andere Orientierungen zur Verwendung bei der Schwenkgelenkanordnung 200 mit mehreren Positionen auch geeignet sind. Solche optionalen Orientierungen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf Orientierungen, in denen die Kühlmittelrückführungsleitung 206 und die Kühlmittelzuführungsleitung 212 im Wesentlichen axial ausgerichtet sind, wobei sie durch eine geeignet ausgebildete Kugel innerhalb der zentralen Gelenktrommel 220 verbunden sind. Wie in 7 dargestellt, können die Kühlmittelzuführungsleitung 212 und die Kühlmittelrückführungsleitung 206 von einem Kühlsystem, wie z. B. vom XDP-System (Liebert Corporation), bzw. zu einem Kühlsystem verlaufen, so dass Fluid in die Schwenkgelenkanordnung strömt und um etwa 90° über die Schwenkkugel 300 (siehe 8) zu einem Kühlsystem umgelenkt wird. Alternativ und gleichermaßen annehmbar kann die Kühlmittelrückführungsleitung 212 eine Rückführungsleitung von einem Kühlsystem sein und die Kühlmittelzuführungsleitung 206 kann eine Zuführungsleitung sein, die Kühlmittel/Kältemittel zu einem gewünschten System liefert.
Die Flügelelemente 202 und 204 können ein einziges Stück Material sein oder können für eine verbesserte leichte Montage am Rahmen 10 und an der Tür 20 sowie für eine leichte Aufnahme und Orientierung der Kühlmittelrückführungs- und Kühlmittelzuführungsleitung 206 und 212 aus zwei oder mehreren Abschnitten (202a, 202b und 204a, 204b) bestehen. Schraubenlöcher 203 können in diesen Flügeln zum Aufnehmen von geeigneten Befestigungsmitteln wie z. B. Schrauben zum Befestigen der Flügelelemente an ihren jeweiligen Stellen an der Tür und am Rahmen, wie z. B. in Fugen, die in einem oder beiden des Gestellrahmens 12 und der Tür 20 ausgebildet sind, vorgesehen sein. Wahlweise und gleichermaßen annehmbar können die Flügelelemente 202 und 204 am Rahmen 10 und an der Tür 20 unter Verwendung irgendeines Fachleuten bekannten Befestigungsverfahrens befestigt werden, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Schweißen.
Mit fortgesetztem Bezug auf 7 kann die zentrale Gelenktrommel 220 der Schwenkgelenkanordnung 200 mit mehreren Positionen von einem (oder beiden) Flügelelement durch ein geeignetes Verbindungsmittel, wie z. B. einen oberen bzw. unteren Verbindungsarm 208 und 210, räumlich getrennt sein. Gemäß einem Aspekt dieses Aspekts der Offenbarung kann ein proximales Ende des Verbindungsarms die zentrale Gelenktrommel 220 umschreiben und kann an der Gelenktrommel durch ein geeignetes Befestigungsmittel, wie z. B. durch eine Metallschraube oder dergleichen, befestigbar sein. Das distale Ende des (der) Verbindungsarms (Verbindungsarme) kann mit Flügelelementen 202 wie z. B. durch Gießen ausgebildet sein oder kann an eine Fläche des entsprechenden Flügelelemente geschweißt sein. Die zentrale Gelenktrommel 220 umfasst ferner ein oberes und ein unteres Ende, wobei das untere Ende einen Halsabschnitt 218 und eine Endkappe 222 umfasst, die das untere Ende der Gelenktrommel 220 bildet. Das obere Ende der Gelenktrommel 220 umfasst einen Halsabschnitt 216 sowie einen Dichtungskragen 214, der die Kühlmittelzuführungsleitung 212 umgibt. Gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung, kann, obwohl in der Fig. nicht gezeigt, die Gelenktrommel 220, die als Gelenkstift der Gelenkanordnung wirkt, an der Tür selbst durch die äußeren Hülsenabschnitte befestigt sein, um zu ermöglichen, dass die Kräfte des Öffnen und Schließens der Tür hauptsächlich auf die Gelenktrommel 220 selbst und weniger auf die inneren Strömungsleitungen, das Kugelventil und/oder die Dichtungen wirken. Gemäß diesem Aspekt und in Abhängigkeit von der Orientierung der Schwenkgelenkanordnung 200 in Bezug auf den Rahmen 10 des Elektronikgestells und der Tür 20 müsste beispielsweise dann, wenn das Flügelelement 204 am Rahmen 10 befestigt ist, das Axiallager zwischen dem Halsabschnitt 218 und dem Flügelabschnitt 204b angeordnet sein. Wenn jedoch, wie in 7 dargestellt, das Flügelelement 202 am Rahmen 10 befestigt ist, dann müsste das Axiallager zwischen dem Halsabschnitt 216 und dem Flügelabschnitt 204a angeordnet sein.
Wenn man sich nun 8 zuwendet, ist ein teilweiser Querschnitt der Schwenkgelenkanordnung von 7 dargestellt. Wie aus der Fig. zu sehen ist, kann der Gelenkkörper der Schwenkgelenkanordnung 200 obere und untere Hülsenabschnitte 220a bzw. 220b umfassen, die in einer beliebigen geeigneten Weise, wie z. B. durch schraubbare, hartgelötete Verbindungen, wie gezeigt, oder äquivalente Verbindungsmittel, miteinander verbunden sein können. Innerhalb des Inneren der Hülsenabschnitte 220a und 220b ist eine Kugel 300 aufgenommen, die, wie dargestellt, dazu dient, die Rückführungs- und Zuführungsleitungen 206 und 212 miteinander zu verbinden.
Entweder die Kühlmittelzuführungsleitung 212 selbst oder alternativ die Kühlmittelrückführungsleitung 206 können mechanisch an die Kugel 300 unter Verwendung beliebiger geeigneter Bindeverfahren gebunden werden (z. B. durch Schweißen, Hartlöten oder ähnliche mechanische Bindemittel), wodurch sichergestellt wird, dass der einzige Leckweg für das Kühlmittel am Kugelsitz/an der (den) Dichtung(en) 230a und/oder 230b vorbei geht. Somit und gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Kugel 300 direkt an die vertikale Kühlmittelzuführungsleitung 212 mechanisch gebunden werden. Folglich schwenkt die Kugel 300 relativ zur Gelenktrommel 220, was ermöglicht, dass die Tür 20 mit minimalen Sorgen einer Unterbrechung der Kühlmittelströmung in dem Rahmen 10 und in diesem herum frei geöffnet und geschlossen wird.
Innerhalb des Inneren der Gelenktrommel 220 sind auch obere und untere primäre Dichtungen 230a und 230b aufgenommen, die zum Absetzen und Festhalten der Kugel 300 in der Position wirken, ohne eine übermäßige Beanspruchung an den Kühlmittelzuführungsleitungen 206 und 212 während der Funktion der Schwenkgelenkanordnung zu schaffen. Die primären Dichtungen 230a und 230b können aus einem beliebigen geeigneten Material, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Silikon oder irgendeine Anzahl von Elastomer- oder Polymermaterialien, sowie Metallmaterialien (z. B. Stahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl und Stahllegierungen), um metallische Dichtungen oder mit Metall plattierte (z. B. mit Zinn plattierte) Kugeldichtungen zu bilden, bestehen und können in einer beliebigen geeigneten Form oder Größe vorliegen, wie z. B. O-Ringe. Typischerweise, jedoch ohne Begrenzung sind die Dichtungen 230a und 230b derart orientiert, dass sie die Kugel 300 in etwa den oberen 1/3 und unteren 1/3 der im Wesentlichen sphärischen Oberfläche der Kugel 300 umgeben, um einen maximalen Schutz, Halt und/oder ein maximales Absetzen für die Kugel zu schaffen. Wie Fachleuten klar sein wird, ermöglicht die Verwendung der Kugel 300, dass die Strömung von Kühlmittel oder Kühlfluid im Wesentlichen kontinuierlich bleibt, selbst wenn sich das Gelenk während des Verlaufs des Türöffnens oder -schließens dreht.
Der obere Kragen 214 wirkt zum Zusammendrücken der Dichtungen innerhalb der Gelenkanordnung wie z. B. der Dichtungen (O-Ringe) 228 direkt unter ihnen, wenn eine Tür geöffnet oder geschlossen wird. Mit Bezug auf 8 können die Dichtungen 228 beispielsweise zusammengedrückt werden, wenn die Tür 20 geschlossen wird. Dann kann ein Mechanismus, der vielleicht durch einen Riegel betätigt wird, den Kragen 214 geringfügig anheben und ermöglichen, dass sich die Dichtungen (z. B. 228) entspannen, wenn die Tür geöffnet werden soll, was folglich eine leichtere Drehung der Tür an der Schwenkgelenkanordnung 200 ermöglicht. Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der Benutzer die Tür schließt und verriegelt, würde der Kragen 214 wieder nach unten geschoben werden, wodurch die Dichtungen 228 zusammengedrückt werden und folglich eine stärkere Dichtung bereitgestellt wird. Dieses Kompressionsmerkmal des oberen Kragens 214 hängt von der Montageorientierung der Schwenkgelenkanordnung 200 zwischen dem Schrank und der Tür ab. Eine Kappe 222 kann in Abhängigkeit von der Situation auf die Gelenktrommel 220 geschweißt oder geschraubt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Kappe 222 nur in solchen nicht begrenzenden Situationen, wie in 8 dargestellt, auf die Gelenktrommel 220 geschweißt oder geschraubt werden kann. In einer Situation, in der die Fluidströmung sowohl aus der Oberseite als auch Unterseite der Schwenkgelenkanordnung (nicht dargestellt) stattfinden würde, wobei die Unterseite der Anordnung die Oberseite der Anordnung, die in 8 dargestellt ist, spiegeln würde, würde die Kappe 222 durch den Kragen 214 ersetzt werden, der sich relativ zur Gelenktrommel 220 aufwärts und abwärts bewegen müsste, wie vorstehend beschrieben.
Ungeachtet der Anordnung kann eine solche Kompression in einer Anzahl von Weisen aktiviert werden, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf eine Türriegelanordnung. In diesem Fall, wie im Allgemeinen vorstehend angeführt, würde die Dichtung zusammengedrückt werden, wenn die Tür verriegelt wird, und entspannt werden, wenn der Riegel gelöst wird, was eine leichtere Schwenktätigkeit der Schwenkgelenkanordnung ermöglicht. Zum Aufrechterhalten der Kompression und Abdichtbarkeit der Schwenkgelenkanordnung 200, so dass Kühlmittelfluid ununterbrochen durch die Anordnung strömen kann, sind auch sekundäre O-Ring-Dichtungen 228 und Axiallager 226 integriert. Der Kragen 214 kann so konstruiert sein, dass er sich während der Funktion der Schwenkgelenkanordnung physikalisch dreht, schwenkt, anhebt oder absenkt, was eine im Wesentlichen kontinuierliche Fluidströmung durch den ganzen vollen Bereich der Schwenkung der Tür ermöglicht. Wie vorstehend angedeutet, kann beispielsweise ein Verbindungsmechanismus verwendet werden, um mit dem Kragen 214 zu kommunizieren, wenn die Tür verriegelt oder entriegelt wird. Wenn die Tür entriegelt wird, kann der Verbindungsmechanismus den Kragen 214 anheben und den Kragen 214 wieder absenken, sobald die Tür verriegelt wird. In dieser Weise kann der Kragen 214 wirken, um die Dichtungen 228 zusammenzudrücken, wenn die Tür geschlossen wird, und die Dichtungen 228 zu entspannen, wenn die Tür geöffnet wird und an der Schwenkgelenkanordnung 200 schwenkt. Wie vorstehend angedeutet, hängt, ob der Kragen 214 an der Oberseite, der Unterseite oder sowohl der Oberseite als auch der Unterseite verwendet wird, von der Orientierung der Schwenkgelenkanordnung 200 ab.
Folglich kann der Kragen 214 zum Verringern der Reibung innerhalb der Schwenkgelenkanordnung während des Verlaufs eines typischen Schwenkgelenkvorgangs wirken, während gleichzeitig ein Austritt aus dem Fluidströmungsweg innerhalb der Schwenkgelenkanordnung 200 verhindert wird.
Die Schwenkgelenkanordnung 200 kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, wie z. B. geschmiedeten Metallen wie Messing, oder irgendeinem anderen geeigneten Material, die die Übertragung von Fluiden mit einer Temperatur im Bereich von etwa –300°F (etwa –184°C) bis zu etwa 300°F (etwa 148°C) und einer Arbeitsdruckströmung im Bereich von etwa 10 psi bis etwa 1000 psi, wie z. B. etwa 610 psi, ermöglichen. Die primären Dichtungen 230a, b und die sekundären O-Ringe können aus einer beliebigen Anzahl von bekannten Materialien bestehen, die eine Dichtungskraft bereitstellen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Elastomermaterialien, Kautschuke und PTFE (Polytetrafluorethylen, TEFLON^®).
9 stellt weitere Details der Kugel 300 dar, die für die Verwendung innerhalb der Schwenkgelenkanordnung 200 von 7 geeignet ist. Wie darin dargestellt, kann die Kugel 300 eine im Wesentlichen sphärische Form mit mehreren Öffnungen 302a, 302b, 302c aufweisen, die so geformt sind, dass sie sich auf die Schwenktätigkeit des Kugelventils und des Schwenkgelenks einstellen, wobei die Öffnungen zumindest teilweise Einlass- und/oder Auslassströmungsdurchgänge durch das Ventil definieren. Die Öffnung 304 der Kugel 300 ist die Öffnung, an der eine mechanische Verbindung zwischen der Kugel 300 und der Zuführungsleitung 212 hergestellt ist. Obwohl die Kugel 300 so gezeigt ist, dass sie drei Öffnungen 302 aufweist, kann sie in Abhängigkeit von der speziellen Konfiguration des Schwenkgelenks mehr oder weniger aufweisen. Gemäß einem nicht begrenzenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die Öffnungen 302, wie in 9 dargestellt, eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt aufweisen oder sie können eine längliche (ovale) Form oder eine bogenförmige, langgestreckte Form aufweisen, wie gewünscht, um sich weiter auf die Schwenktätigkeit der Kugel 300 während des Verlaufs der Funktion einzustellen und diese zu verbessern. Außerdem kann der Einschluss von solchen länglichen, bogenförmigen, langgestreckten Öffnungen von jedem Strömungsdurchgang derart arbeiten, dass bei der Verwendung, wenn sich die Kugel 300 dreht, die bogenförmige, langgestreckte Öffnung jedes Strömungsdurchgangs, der freigelegt wird, vollständig oder im Wesentlichen vollständig geöffnet wird, bevor der nächste Durchgang geöffnet wird.
Obwohl hierin nicht dargestellt, können eine Anzahl von alternativen und dennoch gleichermaßen annehmbaren Kühlmittelkugelventilen, die für die Verwendung bei den Schwenkgelenkanordnungen 200 der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, in Abhängigkeit von der Art des innerhalb des Kühlsystems strömenden Fluids und vom gewünschten Nutzen des Endverwenders in Erwägung gezogen werden. Beispielsweise und ohne Begrenzung kann in Erwägung gezogen werden, dass eine Dreiwegekugel mit einem im Wesentlichen sphärisch geformten Körper ähnlich dem in 9 dargestellten in der Schwenkgelenkanordnung 200 enthalten sein kann, wobei die Kugel eine erste Öffnung, eine zweite Öffnung und eine dritte Öffnung aufweist, die in Richtungen orientiert sind, die zu einer Achse senkrecht sind, die sich durch die Öffnung erstreckt, die an das Fluidströmungsrohr mechanisch gebunden ist. Ferner wird in Erwägung gezogen, dass solche Kugeln für die Verwendung bei den gegenwärtig offenbarten Schwenkgelenken eine oder mehrere Widerstandsanordnungen (nicht dargestellt) umfassen können, die zumindest teilweise innerhalb einer oder mehrerer der Bohrungen der Kugel positioniert sein können. Eine solche Widerstandsanordnung kann ohne Begrenzung Nuten, Kanäle, Löcher oder ähnliche Strömungssteuer- oder Strömungslenkdurchgänge oder -strukturen durch die Widerstandsanordnung, an der Oberfläche der Widerstandsanordnung oder beiden umfassen. In dieser Weise kann die Strömung eines Fluids durch die Schwenkgelenkanordnungen 200 nach Wunsch verlangsamt werden.
Die hierin beschriebenen Gelenke sind in der Lage, ein Fluid, eine Flüssigkeit oder eine Kombination von zwei oder mehr Fluiden oder Flüssigkeiten, einschließlich gasförmiger Fluide, von einer Kühlanordnung, wie z. B. einer Kühlschlange, zu einem Zirkulationssystem innerhalb eines Hardwaregestells, wie z. B. eines Gestells für Computeranordnungen, zu befördern. Geeignete Flüssigkeiten für die Verwendung bei den hierin beschriebenen Gelenkanordnungen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf eine beliebige Anzahl von geeigneten Kühlmitteln oder Kältemitteln, einschließlich flüssiger Kühlmittel, wie z. B. flüssiges Wasser (auch als nicht verdampfendes oder ”Phasenänderungs”-Kühlmittel bezeichnet), Wasser-Methanol-Lösungen und Freon^® (irgendeines von einer Anzahl von mehreren Fluorchlorkohlenwasserstoffen, die im Handel und in der Industrie verwendet werden, von denen zahlreiche aliphatische organische Verbindungen sind, die zumindest Kohlenstoff und Fluor enthalten, wie z. B. HFC und HCFC), Fluorkohlenwasserstoffe wie z. B. die SUVA^®-Marke von Kühlmitteln (DuPont), Bis-(difluormethyl)ether-Kühlmittel, Kohlendioxid (CO²), einschließlich gasförmigen Kohlendioxids, transkritischen Kohlendioxids und flüssigen CO², oder Hybridkühl mittel, wie z. B. das Liebert-XD^®-Kühlmittelkühlsystem (Liebert Corporation, Columbus, OH), wobei das Kühlmittel bei Atmosphärentemperatur und/oder -druck ein Gas ist, jedoch als Flüssigkeit gepumpt werden kann. Solche Hybridkühlmittel sind für die Verwendung in Zusammenhang mit Computersystemen bevorzugt, da die Fluidphasenänderung den Wirkungsgrad des Systems erheblich verstärkt, während gleichzeitig die Möglichkeit einer Beschädigung oder einer elektrischen Gefahr durch Flüssigkeit, falls sich ein Leck bildet, beseitigt wird, da es in einem solchen Fall nur ein umweltfreundliches ”grünes” Gas aussenden würde. In weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung umfasst die Flüssigkeit oder das Fluid für die Verwendung innerhalb der hierin beschriebenen Gelenkanordnungen Flüssigmetallkühlmittel, einschließlich sowohl Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt für Computergestell-Kühlanwendungen, als auch Metallen mit höherem Schmelzpunkt für andere Anwendungen, die mit Computergestellen nicht in Zusammenhang stehen. Geeignete Flüssigmetallkühlmittel umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf Na, K, Na-K, Cs, Li, Na-K-Cs-Legierungen, Ga, gemischte Metallsysteme wie z. B. Ga⁶¹/n²⁵Sn¹³ und Pb-Bi-Eutektika, sowie jene flüssigen Metalle oder Metallkombinationen mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. von Miner, A., et al. [Applied Physics Letters, Band 85(3): S. 506–508 (2004)] beschrieben und angeführt.
In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die hierin nicht dargestellt sind, kann ein Schrank oder Rahmen ähnlich dem Rahmen 10 eine Kühlanordnung 30 aufweisen, die gelenkig an einer oder mehreren Flächen des Gestells befestigt ist, um Komponenten innerhalb des Gestells zu kühlen, wobei die Kühlanordnung 30 nicht an einer Tür befestigt ist, sondern an dem Gestell über eine Gelenkanordnung 50, wie hierin beschrieben, unabhängig gelenkig befestigt ist.
Weitere alternative Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen die Verwendung der hierin beschriebenen Gelenke und Gelenkanordnungen beim Erzeugen einer Trennwand oder einer Raumteilanordnung, die aus mehreren Wandtafeln besteht, wobei die hierin beschriebenen Gelenkanordnungen als gelenkige Verbindungsmittel wirken, die die mehreren Wandtafeln miteinander verbinden. Gemäß diesem Aspekt können ferner mehrere (oder alle) der mehreren Wandtafeln Kühlanordnungen wie z. B. die Kühlanordnung 30 umfassen, um zum Erzeugen eines isolierten ”kalten Raums” zu fungieren, wie geeignet. Außerdem und ohne Begrenzung wird in Erwägung gezogen, dass die Schwenkgelenkanordnungen der vorliegenden Offenbarung wahlweise in Kombination mit oder in einem System verwendet werden können, das die Verwendung von Kühlmittelverbindungselementen umfasst, so dass die Verbindungselemente eine schnelle Trenn- und Verbindungsoption vorsehen, um das Kühlmittelsystem innerhalb des Gestells 10 und die Kühlanordnung 30 an der Tür in Fluidverbindung zu bringen.

Claims

Schwenkgelenkanordnung (50) mit: einem ersten relativ stationären Basiselement (70b) und einem zweiten relativ stationären Basiselement (70a); einem ersten Schwenkelement (52), das mit dem ersten relativ stationären Basiselement (70b) einteilig ausgebildet ist; einem zweiten Schwenkelement (54), das mit dem zweiten relativ stationären Basiselement (70a) einteilig ausgebildet ist; und einem Kanal (60), der sowohl durch das erste Schwenkelement (52) als auch durch das zweite Schwenkelement (54) verläuft und eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Schwenkelement (52) und dem zweiten Schwenkelement (54) schafft; wobei das zweite Basiselement (70a) und das zweite Schwenkelement (54) einen Schwenkschaft (61) aufweisen und das erste Basiselement (70b) und das erste Schwenkelement (52) mindestens eine Öffnung aufweisen, in der der Schwenkschaft (61) zur Drehung drehbar gelagert ist; und wobei das erste Schwenkelement (52) und das zweite Schwenkelement (54) jeweils in Bezug auf das zweite relativ stationäre Basiselement (70a) und das erste relativ stationäre Basiselement (70b) drehbar sind.
Schwenkgelenkanordnung (50) nach Anspruch 1, wobei das erste Basiselement (70b) und das zweite Basiselement (70a) Mittel aufweisen, um die Basiselemente (70a, 70b) mit einem ersten äußeren Objekt (20) bzw. einem zweiten äußeren Objekt (12) in Eingriff zu bringen.
Schwenkgelenkanordnung (50) nach Anspruch 2, wobei die Mittel, um ein zweites äußeres Objekt (12, 20) in Eingriff zu bringen, ein Teil mit einem geformten Abschnitt umfassen, das am Basiselement (70a, 70b) und einteilig mit dem Schwenkelement (52, 54) ausgebildet ist.
Schwenkgelenkanordnung (50) nach Anspruch 1, die ferner ein oder mehrere Lasttrageelemente umfasst.
Schwenkgelenkanordnung (50) nach Anspruch 1, wobei sich das erste Schwenkelement (52) und das zweite Schwenkelement (54) kontinuierlich im Bereich von etwa 0° bis etwa 360° drehen können.
Schwenkgelenkanordnung nach Anspruch 1, wobei sich das erste Schwenkelement (52) und das zweite Schwenkelement (54) kontinuierlich von etwa 0° bis etwa 360° in einer kontinuierlichen Anzahl von Drehungen drehen können.
Schwenkgelenkanordnung (200), die zu einer 360°-Drehung um eine Mittelachse in der Lage ist, wobei die Schwenkgelenkanordnung (200) umfasst: ein erstes Flügelelement (202) und ein zweites Flügelelement (204); eine Gelenktrommel (220), die sich zwischen dem ersten Flügelelement (202) und dem zweiten Flügelelement (204) befindet; eine Kühlmittelrückführungsleitung (206), die mit der Gelenktrommel (220) verbunden ist; eine Kühlmittelzuführungsleitung (212), die mit der Gelenktrommel (220) verbunden ist; und eine Kugel (300) mit zwei oder mehr Öffnungen (302a, 302b), die innerhalb der Gelenktrommel (220) enthalten ist und eine Fluidverbindung zwischen der Kühlmittelrückührungsleitung (206) und der Kühlmittelzuführungsleitung (212) herstellt, wobei die Kühlmittelrückführungsleitung (206) im Wesentlichen senkrecht zur Kühlmittelzuführungsleitung (212) orientiert ist.
Schwenkgelenkanordnung (200), nach Anspruch 7, die ferner einen Halsabschnitt (216) und ein Axiallager (226) umfasst, wobei das Axiallager (226) zwischen dem Halsabschnitt (216) und der Gelenktrommel (220) liegt.
System zur Verwendung bei der Kühlung von Komponenten, die innerhalb eines Elektronikgestells untergebracht sind, wobei das System umfasst: ein Elektronikgestell mit einem Rahmen (10); eine Verschlussanordnung für das Elektronikgestell; einen Wärmetauscher (4); Kühlmittelfluid-Zuführungsrohre (6, 7); und eine Schwenkgelenkanordnung (200; 50) nach Anspruch 7 oder Anspruch 1, wobei die Schwenkgelenkanordnung (200; 50) zwischen dem Rahmen (10) und der Verschlussanordnung liegt und eine Fluidverbindung zwischen den Kühlmittelfluidzuführungsrohren (6, 7) und dem Wärmetauscher (4) schafft.
System nach Anspruch 9, wobei das System zwei oder mehr Schwenkgelenkanordnungen (200; 50) aufweist.
System nach Anspruch 9, wobei die Schwenkgelenkanordnung (200; 50) an dem Rahmen (10) des Elektronikgestells durch ein mechanisches Befestigungsmittel angebracht ist.
System nach Anspruch 9, wobei der Wärmetauscher (4) an der Verschlussanordnung angebracht ist.
System nach Anspruch 12, wobei der Wärmetauscher (4) an einer Innenseite der Verschlussanordnung angebracht ist.
System nach Anspruch 12, wobei der Wärmetauscher (4) an einer Außenseite der Verschlussanordnung angebracht ist.
System nach Anspruch 9, das ferner zwei oder mehr Wärmetauscher (4) aufweist, wobei jeder Wärmetauscher (4) entweder an einer Innenseite oder einer Außenseite der Verschlussanordnung angebracht ist.
System nach Anspruch 9, wobei der Wärmetauscher (4) einen Schlangenkühler, eine Wärmeabweisungseinheit (30a) oder beides aufweist.
System nach Anspruch 9, das ferner eine Kühlmittelzirkulationseinheit (22) und eine Wärmequelle (24) aufweist, die innerhalb des Elektronikgestells angeordnet und in Fluidverbindung miteinander sind.
System nach Anspruch 9, das ferner ein Kondensatorsystem aufweist, das von dem Elektronikgestell entfernt gelegen ist und fluidmäßig mit dem Wärmetauscher (4) gekoppelt ist.