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Hintergrund
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Einige elektronische Geräte erreichen hohe Gegendruckpegel innerhalb des Chassis oder Gehäuses. Beispielsweise können in einem Servergehäuse mit mehreren Rechenknoten diese hohen Gegendruckpegel erreicht werden. Häufig sind Gebläse implementiert, um Luft innerhalb der elektronischen Geräte zu bewegen. In einem elektronischen Gerät mit hohen Gegendruckpegeln sind bestehende Gebläseentwürfe jedoch häufig unzureichend oder ineffizient.
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Die
US 5385447 A beschreibt eine Axialflusspumpe für viskose Flüssigkeiten wie Öl, die einen glockenförmigen Einlass mit gekrümmten Seitenflächen aufweist, in dem ein Flügelrad drehbar auf einem mit gegenläufigen Flügeln versehenen Stator gelagert ist.
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Die
US 6935843 B2 offenbart ein Laufrad eines Mischflusslüfters, bei dem mehrere Schaufelblätter auf einer Nabe angeordnet sind, die eine gekrümmte Außenfläche und einen in axialer Richtung ansteigenden Durchmesser aufweist.
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Aus der
US 7443671 B2 und der
US 2007/0097623 A1 ist ein Lüfter bekannt, der ebenfalls ein Laufrad mit einer Nabe mit gekrümmter Außerfläche und in axialer Richtung ansteigenden Durchmesser aufweist, welches in einer zylindrischen Einhausung angeordnet ist.
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In der
US 2007/0264119 A1 wird eine Abdeckung für einen Lüfter beschrieben, die eine Klammer-Vorrichtung aufweist, um ein Versorgungskabel des Lüfters reversibel zu befestigen.
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Die
US 2009/0009962 A1 offenbart einen Lüfter mit Lufteinlässen in der Nabe eines Laufrads, durch die Luft in das Gehäuse des Lüftermotors strömen kann, um den Motor zu kühlen. Der Motor kann an einer zylindrischen Einhausung des Lüfters befestigt sein, wobei die Befestigungsvorrichtung einen in Flussrichtung ansteigenden Durchmesser hat, um eine Verengung hinter dem Laufrad zu bilden.
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Figurenliste
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Für eine detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung wird nachfolgend auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
- 1 stellt einen Querschnitt eines Mischfluss-Führungsgebläses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar;
- 2A-2B stellen eine Servergestellarchitektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar;
- 3A-3B stellen eine weitere Servergestellarchitektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar;
- 4A-4B stellen eine Führungsgebläseeinheit dar, die mit den Servergestellarchitekturen von 2A-2B und 3A-3B kompatibel ist;
- 5 stellt ein vergleichendes Flussleistungsfähigkeitsdiagramm für ein Mischfluss-Führungsgebläse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar;
- 6 stellt ein vergleichendes Druckleistungsfähigkeitsdiagramm für ein Mischfluss-Führungsgebläse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar;
- 7 stellt ein vergleichendes Leistungsaufnahmediagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar; und
- 8 stellt ein weiteres vergleichendes Leistungsaufnahmediagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar.
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Notation und Nomenklatur
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Bestimmte Begriffe werden in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um bestimmte Systemkomponenten zu bezeichnen. Wie es für einen Fachmann auf diesem Gebiet klar ist, können Computerfirmen eine Komponente mit unterschiedlichen Namen bezeichnen. Dieses Dokument beabsichtigt nicht, zwischen Komponenten zu unterscheiden, die sich vom Namen aber nicht der Funktion her unterscheiden. In der folgenden Erörterung und in den Ansprüchen werden die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ auf offene Weise verwendet, und sollten somit so interpretiert werden, dass sie bedeuten „umfasst, ist aber nicht begrenzt auf ....“. Außerdem ist der Begriff „koppeln“ oder „koppelt“ so gedacht, dass derselbe entweder eine indirekte, direkte, optische oder drahtlose elektrische Verbindung bedeutet. Falls somit ein erstes Element mit einem zweiten Element koppelt, kann diese Verbindung durch eine direkte elektrische Verbindung, durch eine indirekte elektrische Verbindung über andere Elemente und Verbindungen, durch eine optische elektrische Verbindung oder durch eine drahtlose elektrische Verbindung sein.
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Detaillierte Beschreibung
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Effizienz von Gebläsen bei hohen Gegendruckpegeln zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch Angabe eines Computersystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Mischfluss-Führungsgebläses mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die folgende Erörterung bezieht sich auf verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung. Obwohl eines oder mehrere dieser Ausführungsbeispiele bevorzugt sein können, sollten die offenbarten Ausführungsbeispiele nicht so interpretiert oder anderweitig verwendet werden, dass sie den Schutzbereich der Offenbarung begrenzen, einschließlich der Ansprüche. Außerdem wird ein Fachmann auf dem Gebiet verstehen, dass die folgende Beschreibung breite Anwendung findet, und die Erörterung jedes Ausführungsbeispiels sollte nur beispielhaft sein für dieses Ausführungsbeispiel, und nicht bedeuten, dass der Schutzbereich der Offenbarung einschließlich der Ansprüche auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt ist.
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Gemäß Ausführungsbeispielen der Offenbarung weist ein Mischfluss-Führungsgebläse eine Führung mit einem Aufnahmedurchmesser, einem Trichterdurchmesser und einem Ablassdurchmesser auf, wobei der Trichterdurchmesser geringer ist als der Aufnahmedurchmesser und der Ablassdurchmesser. Ein Impeller ist in die Führung eingefügt zwischen den Trichterdurchmesser und den Ablassdurchmesser. Das Mischfluss-Führungsgebläse kann als ein mit einer Führung versehenes „Mischfluss“-Flügelaxialgebläse gesehen werden, wo sich „Mischfluss“ auf radialen Luftfluss und axialen Luftfluss bezieht. Das Mischfluss-Führungsgebläse kann mit einem Mehrknotenservergehäuse oder anderen elektronischen Geräten implementiert sein, die intern hohe Gegendruckpegel erreichen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das Mischfluss-Führungsgebläse als eine Mischfluss-Führungsgebläseeinheit implementiert, die kompatibel ist mit einem Gebläsefach für ein Mehrknotenservergehäuse oder ein anderes elektronisches Gerät.
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1 zeigt einen Querschnitt eines Mischfluss-Führungsgebläses 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Mischfluss-Führungsgebläse 100 eine ringförmige Führung 102 auf (dargestellt als Teile 102A - 102F) mit einem Führungseinlass mit einem Aufnahmedurchmesser der größer ist als ein Trichterdurchmesser. Die kreisförmige Führung 102 weist auch einen Führungsauslass auf mit einem Ablassdurchmesser, der größer ist als der Trichterdurchmesser.
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Verschiedene Abschnitte der ringförmigen Führung 102 sind als Abschnitte 102A - 102F gezeigt. Die Führungsabschnitte 102A und 102E sind Rand- oder Lippenabschnitte oder Glockenkurvenabschnitte, die den Führungsdurchmesser von einem Aufnahmedurchmesser zu einem Trichterdurchmesser reduzieren. Führungsabschnitte 102B und 102E erstrecken sich von Führungsabschnitten 102A bzw. 102D, um den Führungsdurchmesser von dem Trichterdurchmesser zu dem Ablassdurchmesser zu erhöhen. Gemäß zumindest einigen Ausführungsbeispielen ist der zunehmende Führungsdurchmesser zwischen dem Trichterdurchmesser und dem Ablassdurchmesser linear (d. h. die Form der ringförmigen Führung 102 in dem Abschnitt, der Führungsabschnitten 102B und 102E entspricht, ist ein konischer Stumpf). Somit erhöht sich der Führungsabschnitt 102B radial bezüglich der Mittelachse auf lineare Weise von dem Führungsabschnitt 102A zu dem Führungsabschnitt 102C. Gleichartig dazu erhöht sich der Führungsabschnitt 102E radial bezüglich der Mittelachse auf lineare Weise von dem Führungsabschnitt 102D zu dem Führungsabschnitt 102F. Bei zumindest einigen Ausführungsbeispielen beträgt der Winkel zwischen den Führungsabschnitten 102B und 102E etwa 10°.
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Die Führungsabschnitte 102C und 102F erstrecken sich von den Führungsabschnitten 102B bzw. 102E bis dieselben an einem Führungsauslass enden. Gemäß zumindest einigen Ausführungsbeispielen behalten die Führungsabschnitte 102C und 102F den Ablassdurchmesser bei, während sich dieselben axial erweitern bezüglich der Mittelachse (d. h. die Form der ringförmigen Führung 102 in dem Abschnitt, der den Führungsabschnitten 102C und 102F entspricht, ist zylindrisch).
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Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Führungsgebläse 100 einen Propeller 103 mit einer Nabe 104 und Blättern 106 auf, die sich radial von der Nabe 104 erstrecken. Die Nabe 104 ist mit einem Stator 108 gekoppelt, der in der ringförmigen Führung 102 verspannt ist. Bei zumindest einigen Ausführungsbeispielen erhöht sich der Durchmesser der Nabe 104 linear, da sich der Durchmesser der ringförmigen Führung 102 von dem Trichterdurchmesser zu dem Ablassdurchmesser linear erhöht (d. h. die Form der Nabe 104 ist ein konischer Stumpf oder ein teilweise konischer Stumpf). Der Winkel zwischen gegenüberliegenden Seiten der Nabe 104, die sich bezüglich der Mittelachse zu dem Führungsablass radial erstrecken, kann beispielsweise zwischen 40° und 50° liegen. Folglich ist bei einigen Ausführungsbeispielen der sich linear erhöhende Durchmesserabschnitt der Nabe 104 stärker abgewinkelt als der sich linear erhöhende Durchmesserabschnitt der ringförmigen Führung 102 zwischen dem Trichterdurchmesser und dem Ablassdurchmesser (z. B. 40° - 50° im Vergleich zu 10°).
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Gemäß zumindest einigen Ausführungsbeispielen können bestimmte Abmessungen des Mischfluss-Führungsgebläses 100 bezüglich einer gewünschten Gebläsegröße bestimmt werden. Der Einfachheit halber kann die Gebläsegröße einem Ablassdurchmesser („X“) entsprechen. Bei solchen Ausführungsbeispielen ist der Trichterdurchmesser etwa 0,89 * X, der Blatteinsatz (d. h. der minimale Abstand von dem Führungseinlass, wo Vorderkanten der Blätter 106 beginnen, sich von der Nabe 104 zu erstrecken) ist etwa 0,20 * X, der Blattversatz (d. h. der minimale radiale Abstand zwischen Blättern 106, die sich von der Nabe 104 erstrecken) beträgt etwa 0,36 * X, und jeder Trichterabschnitt (d. h. die gekrümmten Bogenabschnitte, die den Führungsabschnitten 102A und 102B entsprechen) haben etwa einen 0,14 * X Radius.
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Gemäß zumindest einigen Ausführungsbeispielen ist das Mischfluss-Führungsgebläse 100 Teil einer Mischfluss-Führungsgebläseeinheit. Beispielsweise kann die Mischfluss-Führungsgebläseeinheit kompatibel sein mit einem Servergestellgebläsefach. 2A - 2B stellen eine Servergestellarchitektur 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar. Genauer gesagt, 2A stellt eine Vorderseitenansicht der Servergestellarchitektur 200 dar und 2B stellt eine Rückseitenansicht der Servergestellarchitektur 200 dar. Wie es in 2A gezeigt ist, weist die Servergestellarchitektur 200 ein Chassis 202 mit einer Mehrzahl von Ressourceneinheitsfächern 203 auf. In 2A sind 7 von 8 Ressourceneinheitsfächern 203 durch Ressourceneinheiten 204 (z. B. Blätter) besetzt. Die Servergestellarchitektur 200 weist auch eine Steuer-/Informationsschnittstelle 205 auf. In 2B ist das Chassis 202 so gezeigt, dass dasselbe eine Mehrzahl von Leistungsversorgungsfächem 210 und eine Mehrzahl von Gebläseeinheitsfächern 207 aufweist. Genauer gesagt, 5 von 6 Gebläseeinheitsfächern 207 sind durch die Gebläseeinheiten 208 besetzt und 5 von 6 Leistungsversorgungsfächern 210 sind durch die Leistungsversorgungen 206 besetzt. Gemäß zumindest einigen Ausführungsbeispielen weist jede der Gebläseeinheiten 208 ein Mischfluss-Führungsgebläse 100 auf. In 2A - 2B kann die Anzahl von installierten Ressourceneinheiten 204, Leistungsversorgungseinheiten 206 und Gebläseeinheiten 208 variieren.
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3A - 3B stellen eine weitere Servergestellarchitektur 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar. Genauer gesagt, 3A stellt eine Vorderseitenansicht der Servergestellarchitektur 300 dar und 3B stellt eine Rückseitenansicht der Servergestellarchitektur 300 dar. Wie es in 3A gezeigt ist, weist die Servergestellarchitektur 300 ein Chassis 302 mit einer Mehrzahl von Ressourceneinheitsfächern 304 auf, und eine Mehrzahl von Leistungsversorgungsfächern 308. In 3A sind 2 von 16 Ressourceneinheitsfächern 304 durch Ressourceneinheiten 307 (z. B. Blätter) besetzt, und 5 von 6 Leistungsversorgungsfächern 308 sind durch Leistungsversorgungen 306 besetzt. Die Servergestellarchitektur 300 weist auch eine Steuer-/Informationsschnittstelle 305 auf. In 3B ist das Chassis 302 so gezeigt, dass dasselbe eine Mehrzahl von Verbindungsfächern 311 und eine Mehrzahl von Gebläseeinheitsfächern 312 aufweist. Genauer gesagt, in 3B sind 7 von 8 Verbindungsfächern 311 durch Verbindungseinheiten 310 besetzt, und 9 von 10 Gebläseeinheitsfächern 312 sind durch Gebläseeinheiten 308 besetzt. Gemäß zumindest einigen Ausführungsbeispielen weist jede der Gebläseeinheiten 308 ein Mischfluss-Führungsgebläse 100 auf. In 3A - 3B kann die Anzahl installierter Ressourceneinheiten 307, Leistungsversorgungseinheiten 306 und Gebläseeinheiten 308 variieren.
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4A - 4B stellen eine Führungsgebläseeinheit 400 dar, die mit den Servergestellarchitekturen von 3A - 3B und 4A - 4B kompatibel ist. Wie es in 4A gezeigt ist, weist die Führungsgebläseeinheit 400 ein Gehäuse 402 auf, das mit den Gebläsefächern entweder der Servergestellarchitekturen 200 oder 300 (d. h. Gebläsefächern 207 oder 312) kompatibel ist. Das Mischfluss-Führungsgebläse 100 ist in das Gehäuse 402 eingepasst. Die Führungsgebläseeinheit 400 weist auch einen Statusindikator 406 (z. B. eine lichtemittierende Diode (LED)) auf, der anzeigt, ob die Führungsgebläseeinheit 400 funktioniert oder ausgefallen ist, oder ob Informationen bezüglich der Führungsgebläseeinheit 400 durch einen Anzeigebildschirm (z. B. die Steuer-/Informationsschnittstelle 205 oder 305) angezeigt werden. Die Führungsgebläseeinheit 400 kann auch einen Griff 404 aufweisen, der das Verriegeln und Entriegeln der Führungsgebläseeinheit 400 in ihrer installierten Position ermöglicht.
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4B zeigt ein Servergestell 420, in dem fünf Führungsgebläseeinheiten 400 in einem Chassis 422 installiert sind. Jede der Führungsgebläseeinheiten 400 kann selektiv entfernt oder ersetzt werden, je nach Bedarf. Beispielsweise ist in 4B die mittlere Führungsgebläseeinheit von dem Chassis 422 entfernt gezeigt.
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5 stellt ein vergleichendes Flussleistungsfähigkeitsdiagramm 500 für das Mischfluss-Führungsgebläse 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar. Bei dem Diagramm 500 wird die Flussleistungsfähigkeit des Mischfluss-Führungsgebläses 100 als eine Funktion des Volumens (in Kubikfuß pro Minute (cfm)) und des statischen Drucks (Zoll Wassersäule) bestimmt. Wie es gezeigt ist, ist die Flussleistungsfähigkeit des Mischfluss-Führungsgebläses 100 etwa gleich wie ein zweistufiges Axialflussgebläse. Ferner ist die Flussleistungsfähigkeit des Mischfluss-Führungsgebläses 100 größer als die Flussleistungsfähigkeit für ein einstufiges Flügelaxialgebläse, ein Röhrenaxialgebläse und ein Standardpropellergebläse. Obwohl die Flussleistungsfähigkeit des Mischfluss-Führungsgebläses 100 so gezeigt ist, dass dieselbe etwa gleich ist wie diejenige eines zweistufigen Axialflussgebläses, liefert das Mischfluss-Führungsgebläse 100 Vorteile, wie z. B. größere Effizienz und weniger Rauschen im Vergleich zu einem zweistufigen Axialflussgebläse.
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6 stellt ein vergleichendes Druckleistungsfähigkeitsdiagramm 600 für das Mischfluss-Führungsgebläse 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar. In dem Diagramm 600 ist die Druckleistungsfähigkeit des Mischfluss-Führungsgebläses 100 bestimmt als eine Funktion des Volumens (in Kubikfuß pro Minute (cfm)) und des Differenzdrucks (dP). In 6 wird die Druckleistungsfähigkeit des Mischfluss-Führungsgebläses 100 verglichen mit der Druckleistungsfähigkeit eines einstufigen Flügelaxialgebläses. Bei geringer Geschwindigkeit ist das Mischfluss-Führungsgebläse 100 etwa gleich leistungsfähig wie das einstufige Flügelaxialgebläse, bis etwa 0,25 dP. Über 0,25 dP ist das Mischfluss-Führungsgebläse 100 leistungsfähiger als das einstufige Flügelaxialgebläse bei niedriger Geschwindigkeit. Wie es gezeigt ist, ist der Stillstandspunkt des Mischfluss-Führungsgebläses 100 bei geringer Geschwindigkeit im Vergleich zu dem Stillstandspunkt des einstufigen Flügelaxialgebläses eingestellt, um eine Hochwiderstandskurve zu vermeiden, die die Systemumgebung darstellt, in der das Mischfluss-Führungsgebläse 100 vorteilhaft ist (z. B. die Architekturen 200 und 300). Bei hoher Geschwindigkeit ist das Mischfluss-Führungsgebläse 100 etwas weniger leistungsfähig als das einstufige Flügelaxialgebläse bis etwa 1,5 dP. Über 1,5 dP ist das Mischfluss-Führungsgebläse 100 leistungsfähiger als das einstufige Flügelaxialgebläse bei hoher Geschwindigkeit. Wie es gezeigt ist, ist der Stillstandspunkt des Mischfluss-Führungsgebläses 100 bei hoher Geschwindigkeit im Vergleich zu dem Stillstandspunkt des einstufigen Flügelaxialgebläses eingestellt, um eine Hochwiderstandskurve zu vermeiden, die die Umgebung von Systemen darstellt, in denen das Mischfluss-Führungsgebläse vorteilhaft ist (z. B. die Architekturen 200 und 300).
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7 stellt ein vergleichendes Leistungsaufnahmediagramm 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar. In dem Diagramm 700 ist die Leistungsaufnahmeleistung gezeigt durch die Anzahl von Watt, die für unterschiedliche Gebläseeinstellungen und Gebläsegeschwindigkeiten aufgenommen werden. In 7 werden Mischfluss-Führungsgebläsesätze mit einstufigen Flügelaxialgebläsesätzen verglichen. Wie es gezeigt ist, reduzieren Mischfluss-Führungsgebläsesätze (5 oder 6 Gebläse) die Leistungsaufnahme (zwischen 18% bis 35 %) bei verschiedenen Geschwindigkeiten im Vergleich zu einstufigen Flügelaxialgebläsesätzen. Das Diagramm 700 entspricht beispielsweise einer Leistungsaufnahmeanalyse für die Servergestellarchitektur 200 von 2A - 2B, wo bis zu 6 Gebläseeinheiten verwendet werden.
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8 stellt ein weiteres vergleichendes Leistungsaufnahmediagramm 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung dar. In dem Diagram 800 ist die Leistungsaufnahmeleistungsfähigkeit gezeigt durch die Anzahl von Watt, die für unterschiedliche Gebläseeinstellungen und Gebläsegeschwindigkeiten aufgenommen werden. In 8 werden Mischfluss-Führungsgebläsesätze mit einstufigen Flügelaxialgebläsesätzen verglichen. Wie es gezeigt ist, reduzieren Mischfluss-Führungsgebläsesätze (7 bis 10 Gebläse) die Leistungsaufnahme (zwischen 5 % bis 22 %) bei verschiedenen Geschwindigkeiten im Vergleich zu einstufigen Flügelaxialgebläsesätzen. Das Diagramm 800 entspricht beispielsweise einer Leistungsaufnahmeanalyse für die Servergestellarchitektur 300 von 3A - 3B, wo bis zu 10 Gebläseeinheiten verwendet werden.
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Die obige Erörterung ist darstellend für die Prinzipien und verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Variationen und Modifikationen werden für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, sobald die obige Offenbarung vollständig klar ist. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche so interpretiert werden, dass dieselben alle solchen Variationen und Modifikationen umfassen.