MX2013005178A - Sistema de distribucion de energia para los bastidores de equipo con sistema de enfriamiento. - Google Patents

Abstract

Un sistema de distribución de energía para bastidores de equipo con sistema de enfriamiento incluye un alojamiento de la PDU, una entrada de alimentación que penetra el alojamiento, una pluralidad de tomacorrientes colocadas en una superficie del alojamiento, circuitos integrados en el alojamiento que interconectan las tomacorrientes, una o mas entradas de aire asociadas con el alojamiento, una o mas salidas de aire asociadas con el alojamiento y un dispositivo de flujo de aire en comunicación fluida con una o mas de las entradas y salidas de aire. Un sensor ambiental puede activar el dispositivo de flujo de aire al momento de detect5ar condiciones ambientales predeterminadas, tales como temperaturas superiores al límite definido.

Description

SISTEMA DE DISTRIBUCION DE ENERGIA PARA LOS BASTIDORES DE EQUIPO CON SISTEMA DE ENFRIAMIENTO REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS La presente Solicitud de Reivindicaciones de Patente da prioridad a la Solicitud Provisional de Patente Estadounidense No. 61/411,831 titulada "SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA PARA LOS BASTIDORES DE EQUIPO CON SISTEMA DE ENFRIAMIENTO" presentada el 9 de noviembre de 2010, y cedida al cesionario del presente e incorporada en forma expresa al presente como si al a letra se insertase.

ANTECEDENTES Las unidades de distribución de energía (PDU) para bastidores de equipo eléctrico, tales como los bastidores RETMA, se están volviendo altamente sofisticadas. Siendo poco más que un simple enchufe, actualmente una PDU puede incluir un circuito complejo que puede realizar funciones de apagado y encendido de tomacorrientes , recepción de comandos desde administradores de energía remotos o transmisión de datos a los mismos y control de fuentes de energía tales como suministros de energía ininterrumpida (UPS) . Una PDU puede incluir un microprocesador y software integrado y se puede tener acceso a la misma a través de un navegador de Internet bajo el control de un usuario remoto. Algunos ejemplos de PDU están contenidos en las Patentes de EE.UU. No. 7,116,550; 7,137,850; 7,171,461; y 7,196,900, mismas que se incorporan al presente como si a la letra se insertasen.

Contar con espacio físico capaz de alojar una PDU en un bastidor de equipo es esencial ya que la mayoría del espacio en dicho bastidor es ocupado por computadoras y otros aparatos electrónicos . La mayoría de todos estos aparatos obtienen energía de la PDU. Como consecuencia, las PDU por lo general se construyen en recintos largos, estrechos y angostos, que cuentan con un espacio apenas suficiente para alojar una o más entradas de alimentación y hasta 24 o más tomacorrientes . Con frecuencia las PDU se diseñan con un factor vertical a fin de facilitar el montaje vertical en la esquina trasera de un bastidor de equipo, alejadas de los aparatos contenidos en el bastidor, pero accesibles desde la parte trasera del bastidor de modo que los aparatos puedan ser conectados y desconectados de las tomacorrientes .

En general, los alojamientos de las PDU no han sido expandidos a pesar de la adición de un circuito más completo que proporciona más capacidades a las PDU. Sin embargo, este circuito genera calor y al agregar más circuitos al espacio confinado en un alojamiento de la PDU se está logrando que disipar el calor sea un problema significativo.

Además del problema de la disipación del calor, se ha dado la tendencia de instalar computadoras y otros aparatos cada vez más complejos, y la mayoría de ellos en los bastidores de equipo. Lo anterior dio como resultado la generación de más calor dentro del bastidor, exigiéndole más a la PDU e incrementando de ese modo la cantidad de calor generado por el circuito de la PDU y reduciendo el volumen de aire en el bastidor que pudiera disipar dicho calor. La combinación del calor generado en un espacio confinado dentro de la PDU, el que generan los aparatos en el bastidor y el poco espacio de aire en el bastidor, ha hecho que mantener las temperaturas dentro de las PDU por debajo de los límites de seguridad sea una labor muy difícil.

Se ha reconocido el problema general de la administración térmica en los bastidores de equipo y se han propuesto diversos métodos y dispositivos para enfriar computadoras, suministros de energía de computadoras y otros aparatos en un bastidor de equipo. A modo de ejemplo, en la Patente de EE.UU. No. 7,173,821 emitida a Coglitore, se propone instalar varios aparatos paralelamente en un bastidor con un suministro de energía elevado y con aire de enfriamiento fluyendo entre los aparatos; y ubicar un suministro de energía central en un bastidor por sí solo con un sistema de enfriamiento dedicado.

SUMARIO Brevemente y en términos generales, el problema de la disipación del calor en la PDU del bastidor de equipo se resuelve al hacer que el aire de enfriamiento circule a través de la PDU. Un sistema de distribución de energía para los bastidores de equipo de acuerdo con una presentación incluye un alojamiento de la PDU, una entrada de alimentación que penetre el alojamiento, una pluralidad de tomacorrientes colocadas en una superficie del alojamiento, un circuito integrado en el alojamiento que interconecte la entrada de alimentación y las tomacorrientes, una o. más entradas de aire asociadas con el alojamiento, una o más salidas de aire asociadas con el alojamiento y un dispositivo de flujo de aire conectado a al menos una de las entradas y las salidas de aire.

Los espacios entre las tomacorrientes y el alojamiento pueden estar cerrados con juntas. El dispositivo de flujo de aire puede incluir un ventilador y un conducto que forme el paso del aire entre el ventilador y el alojamiento. En una representación con dos ventiladores, se puede colocar un deflector en forma pivotante entre ambos de modo que cuando los dos sean activados el flujo de aire de los mismos impulse al deflector a una posición neutral, y cuando sólo uno de los ventiladores sea activado el flujo de aire impulse al deflector contra el otro ventilador. Se podrá utilizar un sensor ambiental, como un termostato, a fin de activar el ventilador que depende de la temperatura dentro del alojamiento de la PDU.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de un bastidor de equipo con una PDU instalada de acuerdo con una representación, tomada desde el frente del bastidor.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de la porción superior de un bastidor de equipo con una PDU instalada de acuerdo con una representación, tomada desde la parte trasera del bastidor.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva de la parte superior de un bastidor de equipo con una PDU instalada de acuerdo con una representación, tomada desde el frente del bastidor.

La Fig. 4 es una perspectiva de la parte inferior de un bastidor de equipo con una PDU instalada de acuerdo con una representación, tomada desde el frente del bastidor.

La Fig. 5 es una vista en perspectiva de un conjunto de soporte y ventilador tomada desde el frente .

La Fig. 6 es una vista en perspectiva de un conjunto de soporte y ventilador tomada desde la parte trasera y sin el conducto para que se muestre el deflector con ambos ventiladores en operación.

La Fig. 7 es una vista en perspectiva de un conjunto de soporte y ventilador tomada desde la parte trasera y sin el conductor para que se muestre el deflector con un ventilador en operación.

La Fig. 8 es una vista superior de una pluralidad de bastidores de equipo con un canal de enfriamiento conectado a las PDU en los bastidores.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Como se muestra en las Figuras 1 a 3 , un sistema de distribución de energía para el bastidor de equipo de acuerdo con una representación incluye un alojamiento prolongado de la unidad de distribución de energía (PDU) 101. El alojamiento se muestra instalado en un bastidor, como un bastidor de equipo RETMA 103. El alojamiento de la PDU puede estar asegurado al bastidor por cualquier brida de fijación conveniente. Por ejemplo, el alojamiento de la PDU podrá ser soportado por un soporte 105, mediante sujetadores (no se muestran) que se extienden a través de orificios en el alojamiento y a través de un soporte 107 que forma parte del bastidor o con cualquier otra disposición de montaje que se desee. Se incluye una pluralidad de soportes, tales como soportes de estante 109, en el bastidor y se utilizan para soportar computadoras y otros dispositivos que se instalen en el bastidor. Mientras que diversos elementos de las representaciones ilustradas ofrecen alojamientos de PDU que se pueden montar verticalmente en los bastidores de equipo, se entenderá fácilmente que los conceptos descritos en el presente también aplican a las PDU que tienen otros factores de forma, como es el caso de unidades montables horizontalmente .

Una entrada de alimentación 111 penetra el alojamiento 101 y suministra energía a la PDU. La entrada de alimentación puede estar en forma de un cable de alimentación y enchufe monofásico, según se muestra; o puede ser un cable de alimentación y enchufe trifásico o bien un suministro eléctrico de cableado permanente, como un cable Romex o similar. En algunas representaciones, la entrada de alimentación incluye entradas de alimentación duales o redundantes. Las tomacorrientes 113 están colocadas en una superficie 115 del alojamiento. Los circuitos (no se muestran) integrados en el alojamiento de la PDU interconectan la entrada de alimentación y las tomacorrientes y pueden realizar otras funciones, tales como detectar parámetros de flujo de energía eléctrica a través de las tomacorrientes, controlar estas últimas y comunicarse con una aplicación de administración de energía externa (no se muestra) .

Una entrada de aire 117 se coloca en el primer extremo 119 del alojamiento. En la representación ilustrada, un dispositivo de flujo de aire 121 se conecta a la entrada de aire. En otra representación, según se muestra en la Fig. 4, se coloca una salida de aire 123 en un segundo extremo 125 del alojamiento y se conecta un dispositivo de flujo de aire 127 a la salida de aire. Algunas representaciones pueden utilizar dispositivos de circulación de aire tanto para entradas como salidas de aire; otras representaciones utilizan únicamente un dispositivo de circulación de aire en una de las entradas y salidas .

Regresando a la Fig. 2, en algunas representaciones un lector digital 129 colocado en el alojamiento, u otro indicador en comunicación con los circuitos, proporciona un despliegue visual de información como flujo de corriente a una o todas las salidas, voltaje, temperatura u otro parámetro relacionado con la PDU.

Se puede utilizar una pluralidad de juntas, como la junta 131, para minimizar la fuga de aire en todas las tomacorrientes . Cada junta forma un sello entre una de las salidas y el alojamiento. Las juntas pueden ser de caucho, caucho sintético o alguna otra sustancia que se ajuste a los bordes de la salida y la superficie 115 del alojamiento.

El dispositivo de flujo de aire 121 puede incluir al menos un ventilador 133 y un conducto 135 que forme un paso de aire entre el ventilador y el alojamiento. Se entenderá fácilmente que, en otras representaciones, un dispositivo de flujo de aire puede incluir más o menos componentes, ya sea un único ventilador colocado en la parte interna o inmediatamente adyacente al alojamiento de la PDU. Con referencia continua al dispositivo de flujo de aire 121 de la representación de la Fig. 2, un soporte 137 incluye una brida de fijación de bastidor de equipo tales como aperturas 139 que reciben un sujetador 141 para unir el soporte al bastidor. Una brida de fijación del ventilador como una pluralidad de aperturas 143 puede recibir un sujetador (no se muestra) para unir el ventilador 133 al soporte 137. Algunas representaciones utilizan más de un ventilador; por ejemplo, un segundo ventilador 145 según lo transporta el soporte 137.

Algunas representaciones pueden omitir el ventilador. El aire dentro del alojamiento se calienta al realizar el cableado y los circuitos en el alojamiento y se eleva saliendo del alojamiento por la parte superior. Lo anterior genera que aire fresco, relativamente frío sea arrastrado al alojamiento en la parte inferior, estableciendo un patrón de flujo de aire que fluye dentro del alojamiento en la parte inferior, absorbiendo calor de los circuitos y el cableado en el alojamiento, elevándose mientras va absorbiendo el calor y saliendo del alojamiento por la parte superior. Se pueden utilizar conductores para suministrar vías de flujo de aire desde el exterior del bastidor hasta la parte inferior del alojamiento o desde la parte superior del mismo al exterior del bastidor o ambos. En las representaciones ilustradas, un dispositivo de flujo de aire puede conectarse a la entrada de aire, que puede estar ubicada en la parte superior o inferior del alojamiento o cerca de dichas partes, de modo que el dispositivo impulse aire frío a través del conducto hacia el alojamiento. En ese momento el aire caliente se expulsa a través de la salida de aire que se ubica en el extremo opuesta del alojamiento o cerca de dicho extremo. En otras representaciones, se puede conectar un dispositivo de flujo de aire a la salida de aire para sacar el aire caliente del alojamiento. En algunas representaciones, se utilizan dispositivos de flujo de aire tanto en la entrada como en la salida de aire. En algunas representaciones, la salida de aire puede incluir una pluralidad de aperturas en el alojamiento de la PDU que permite al aire que se introduce al alojamiento a través de las entradas de aire, salir del alojamiento de la PDU y eliminar el calor de los componentes dentro del alojamiento. Las salidas de aire pueden ubicarse en forma uniforme a lo largo de una o más superficies del alojamiento o de modo que proporcionen un flujo de aire mejorado alrededor de ciertos componentes dentro del alojamiento.

En representaciones que tienen un ventilador, éste absorbe aire frío, por ejemplo, del exterior del bastidor de equipo como en las representaciones que se muestran en las Figs. 1 a 4, e impulsa este aire frío hacia el alojamiento. Esta acción del ventilador hace que el aire fluya a través del alojamiento, eliminando el calor y expulsándolo del mismo a través de la salida de aire. En algunas representaciones, un canal puede eliminar el aire caliente de la salida de aire, por ejemplo, al exterior del bastidor de equipo.

Se pueden instalar dos ventiladores en forma adyacente el uno del otro como se muestra en las Figs . 5 a 7. Un primer ventilador 147 y un segundo ventilador 149 son transportados por un soporte 151 e integrados en un conducto único 153. Un deflector 155 se coloca en forma pivotante entre los dos ventiladores, de acuerdo con esta representación. Por ejemplo, el deflector puede estar soportado por un eje pivote 157 en puntos de pivote 159. El deflector puede tener una primera y segunda placas de aire 161 y 163, respectivamente; la primera placa de aire 161 colocada para recibir flujo de aire de uno de los ventiladores 147 y la segunda placa de aire 163 colocada para recibir flujo de aire del otro ventilador 149. Cuando ambos ventiladores sean activados el flujo de aire de los mismos impulsan al deflector a una posición neutral, según se muestra en la Fig. 6, y cuando sólo un ventilador esté activo el flujo de aire impulsa al deflector contra el otro ventilador. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 7, cuando el primer ventilador 147 está activado y el segundo ventilador 149 no, el flujo de aire del ventilador 147 empuja contra la primera placa de aire 161, impulsando al deflector a girar en torno al eje pivote 157 y presionar la segunda placa de aire 163 contra el segundo ventilador 149, evitando que el aire se escape a través del segundo ventilador 149 fuera del bastidor.

En algunas representaciones se podrá utilizar un sensor ambiental, como un termostato, el cual se muestra en general como 165, para suministrar enfriamiento mejorado. El sensor ambiental 165 está en comunicación eléctrica con los ventiladores y es sensible a la temperatura- en el alojamiento para activar uno, varios o ningún ventilador según sea necesario para mantener la temperatura del alojamiento dentro de los límites deseados. Por ejemplo, el termostato puede incluir un sensor de temperatura (no se muestra) dentro del alojamiento.

Se pueden proporcionar más de dos ventiladores de acuerdo con algunas representaciones. Por ejemplo, se puede instalar un tercer ventilador 167 y un cuarto ventilador 169 en el panel 151 e integrarlos en un conducto 171. El conducto 153 puede ser prolongado a la entrada de aire 227 del alojamiento y el conducto 171 puede extenderse a la salida de aire 123. Los ventiladores 149 y 151 absorberán aire frío del exterior del bastidor y lo impulsará dentro del alojamiento y los ventiladores 167 y 169 absorberán aire del alojamiento y lo impulsarán fuera del bastidor. O bien el conducto 171 puede unirse al conducto 153 para proporcionar una tasa más alta de flujo de aire o proporcionar un control más preciso sobre el volumen de flujo de aire de enfriamiento al permitir la activación selectiva de varios ventiladores.

La Fig. 8 ilustra una configuración en la que una pluralidad de bastidores de equipo 201, 202, 203, 204, 205 y 206 están equipados con aire de enfriamiento de una fuente externa (no se muestra) . La fuente externa puede ser un sistema de aire acondicionado central u otro dispositivo del que se pueda obtener un flujo de aire de enfriamiento. Este aire de enfriamiento fluye de la fuente hasta un conducto 207 al interior de un canal 209. El canal 209 está conectado al alojamiento de una PDU 211 a través de un canal de conexión 221 en el bastidor de equipo 201; al alojamiento de una PDU 212 a través de un canal de conexión 222 en el bastidor de equipo 202; al alojamiento de una PDU 213 a través de un canal de conexión 223 en el bastidor de equipo 203; al alojamiento de una PDU 214 a través de un canal de conexión 224 en el bastidor de equipo 204; al alojamiento de una PDU 215 a través de un canal de conexión 225 en el bastidor de equipo 205; y al alojamiento de una PDU 216 a través de un canal de conexión en el bastidor de equipo 206. O bien el canal 209 puede estar configurado para conectarse directamente a varios alojamientos de PDU, en cuyo caso los canales de conexión pueden ser omitidos. Si se desea, pueden utilizarse otras configuraciones de canalización. Como sucede con las representaciones ya descritas, el aire puede fluir ya sea hacia arriba o abajo a través de las PDU. Por ejemplo, el canal 209 se puede colocar en la parte superior de los bastidores de equipo y se puede impulsar aire a través del mismo, por ejemplo mediante ventiladores (no se muestran) en los extremos superiores de los alojamientos de PDU y hasta abajo a través de los alojamientos. O bien el canal 209 puede estar colocado debajo de los bastidores de equipo y se puede impulsar aire a través del mismo hacia los extremos inferiores de los alojamientos de PDU.

Se sometió a prueba un sistema de enfriamiento construido de acuerdo con una representación. Se utilizaron sensores para detectar las temperaturas reales de diversos componentes dentro de la PDU. En primer lugar, se sometió a prueba el sistema sin enfriamiento y con una temperatura ambiente nominal de 50 °C en el interior del bastidor. A continuación, se sometió a prueba el sistema con el sistema de enfriamiento en operación y con la misma temperatura ambiente. Finalmente, el sistema se sometió a prueba con el sistema de enfriamiento en operación y una temperatura ambiente nominal de 70 °C en el interior del bastidor.

TABLA I: Secuencia de Primera Prueba En la secuencia de la primer prueba, las temperaturas ambiente reales (línea 8) excedieron las temperaturas ambientes nominales. Sin enfriamiento, las temperaturas de los diversos componentes (líneas 1-6) exceden significativamente la temperatura ambiente. Con enfriamiento, las temperaturas de todos los componentes disminuyeron sustancialmente, aunque únicamente un componente tuvo una temperatura muy por debajo de los 50° ambiente y todos los demás tuvieron una temperatura sustancialmente inferior a los 70 °C ambiente.

Aunque se han descrito con detalle diversas representaciones de la presente invención, para los expertos en la materia es evidente que se realizarán modificaciones y alteraciones a tales representaciones. Sin embargo, se entenderá expresamente que tales modificaciones y alteraciones se encuentran dentro del alcance y espíritu de la presente invención, según lo establecido en las siguientes reivindicaciones. Asimismo, la invención descrita en el presente es capaz de tener otras representaciones, de ser implementada o ser transportada de diversas formas . Adicionalmente, se entenderá que la fraseología y terminología utilizadas en este acto es para objetos descriptivos y no se deberá considerarse una limitación. El uso de los términos "incluyendo", "compuesto por" o "que cuenta con" y cualquier variación abarca los puntos enlistados posteriormente y sus equivalentes, así como cualquier elemento adicional .

Claims (18)

J ' 21 REIVINDICACIONES

1. Un sistema de distribución de energía para bastidores de equipo que está compuesto por: 5 un alojamiento de unidad de distribución de energía; una entrada de alimentación que penetra el alojamiento; una pluralidad de tomacorrientes colocados en una superficie del alojamiento; circuitos integrados en el alojamiento que interconectan 10 la entrada de alimentación y las tomacorrientes; al menos una entrada de aire asociada con el alojamiento; al menos una salida de aire asociada con el alojamiento; y 15 un dispositivo de flujo de aire conectado con comunicación fluida con una o más de las entradas y salidas de aire.

2. El sistema de la reivindicación 1, compuesto, 20 además, por una pluralidad de juntas, cada una de las cuales forma un sello entre una de las tomacorrientes y el alojamiento .

3. El sistema de la reivindicación 1 en donde el dispositivo de flujo de aire está compuesto al menos por un conducto que forma un paso de aire entre el ventilador y el alo amiento.

4. El sistema de la reivindicación 3 en donde el dispositivo de flujo de aire está compuesto, además, por un soporte de montaje del bastidor de equipo y una brida de fijación del ventilador conectado con el soporte de montaje del bastidor de equipo.

5. El sistema de la reivindicación 3 en donde el alojamiento está configurado para montaje vertical en el bastidor de equipo.

6. El sistema de la reivindicación 3 en donde el dispositivo del flujo de aire está conectado a una o más entradas de aire.

7. El sistema de la reivindicación 6 en donde el ventilador obtiene aire del exterior del bastidor de equipo e impulsa el aire hacia el alojamiento. i 23

8. El sistema de la reivindicación 1 en donde el flujo de aire está compuesto por un ventilador que impulsa el aire hacia el alojamiento. 5

9. El sistema de la reivindicación 8 en donde el ventilador obtiene aire del exterior del alojamiento e impulsa el aire a través del alojamiento hacia una o más salidas de aire.

10 10. El sistema de la reivindicación 1 en donde el dispositivo de flujo de aire está compuesto por un ventilador de entrada en comunicación fluida con una o más de las entradas de aire, y un ventilador de salida en comunicación fluida con una o más salidas de aire. 15

11. El sistema de la reivindicación 3 en donde el dispositivo de circulación de aire está compuesto por una pluralidad de ventiladores. 20

12. El sistema de la reivindicación 11 y que está compuesto, además, por un deflector colocado en forma pivotante entre uno o más de dichos ventiladores.

13. El sistema de la reivindicación 12 en donde el deflector está compuesto por una primera y una segunda placas de aire : la primera se encuentra colocada para recibir flujo de aire de uno de los ventiladores, y la segunda se coloca para recibir flujo de aire de otro de los ventiladores .

14. El sistema de la reivindicación 13 en donde el flujo de aire de los ventiladores impulsa al deflector a una posición predeterminada, cuando uno o más ventiladores están activados .

15. El sistema de la reivindicación 11 está compuesto, además, por un sensor de temperatura en comunicación eléctrica con uno o más ventiladores; el sensor de temperatura es sensible a la temperatura de la PDU para activar uno o más ventiladores.

16. El sistema de la reivindicación 14 en donde el sensor de temperatura está compuesto por uno o más termopares y un termostato.

17. El sistema de la reivindicación 1 está compuesto además por un sensor ambiental conectado con el dispositivo de flujo de aire para activar el mismo cuando se detecte una condición ambiental predeterminada.

18. El sistema de la reivindicación 17 en donde el sensor ambiental está compuesto por un sensor de temperatura .