RU168956U1

RU168956U1 - CABINET FOR PLACING ELECTRONIC COMPONENTS

Info

Publication number: RU168956U1
Application number: RU2016111538U
Authority: RU
Inventors: Егор Александрович Дружинин; Андрей Александрович Михасев; Алексей Борисович Шмелев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "РСК Технологии"
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-02-28

Abstract

Предлагается устройство охлаждения электронных модулей, содержащее набор вертикальных и горизонтальных стоек, образующих каркас шкафа, по меньшей мере, две вертикальные панели, выполненные из вертикальных и горизонтальных стоек и закрепленные в каркасе шкафа, при этом вертикальные панели каркаса содержат набор крепежных элементов для размещения между ними охлаждаемых электронных компонентов, по меньшей мере, один вертикальный канал подачи охлажденного хладоносителя и один вертикальный канал слива отепленного хладоносителя, при этом оба канала механически связаны между собой и используются в качестве элемента жесткости каркаса шкафа и каждый из них содержит, по меньшей мере, один фитинг с гибким шлангом на конце, соответствующим фитингу, расположенному на стороне охлаждаемых электронных компонент, впускное и выпускное отверстия в виде фитинга для подачи/слива хладоносителя. Технический результат - повышение эффективности и экономичности конструкции системы охлаждения электронных модулей, упрощение их конструкции. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.A cooling device for electronic modules is proposed, comprising a set of vertical and horizontal racks forming a cabinet frame, at least two vertical panels made of vertical and horizontal racks and mounted in a cabinet frame, while the vertical panel panels contain a set of fasteners for placement between them cooled electronic components, at least one vertical channel for supplying a chilled coolant and one vertical channel for draining a heated coolant, both channels are mechanically interconnected and are used as a stiffening element of the cabinet frame and each of them contains at least one fitting with a flexible hose at the end corresponding to the fitting located on the side of the cooled electronic components, an inlet and outlet in the form of a fitting for supply / discharge of coolant. The technical result is an increase in the efficiency and economy of the design of the cooling system of electronic modules, simplification of their design. 4 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к устройствам для монтажа и охлаждения вычислительных модулей компьютера, силовых компонентов питания вычислительных модулей компьютера, сетевым устройствам и системам хранения и, в определенном воплощении, к системам и методам охлаждения модульных систем без использования циркуляции воздуха.The claimed technical solution relates to electrical engineering, in particular to devices for mounting and cooling computer computing modules, power components of the computer computing modules, network devices and storage systems and, in a specific embodiment, cooling systems and methods of modular systems without the use of air circulation.

Рассеиваемая мощность интегральных микросхем, устройств, содержащих интегральные микросхемы, продолжает увеличиваться. Эта тенденция требует оптимизации систем охлаждения как на модульном, так и системном уровне. Обычно требуется увеличение объема потока воздуха, необходимое для эффективного охлаждения модулей высокой мощности, и увеличение температуры воздуха, выходящего из охлаждаемых модулей. Как правило, многие устройства, такие как вычислительные модули, а также соответствующая электроника (например, процессоры, память, жесткие диски, сетевые устройства, блоки питания, усилители и т.д.), размещены в корпусе, съемной конструкции или совмещены в пределах корзины или шасси. Обычно компоненты охлаждаются воздухом, движущимся в параллельных направлениях, как правило, спереди назад, движимый одним или несколькими устройствами (например, вентиляторами). Увеличивающаяся тепловая мощность в пределах одного корпуса или шасси может быть скомпенсирована путем обеспечения большего потока воздуха, например, за счет использования более мощного вентилятора или путем увеличения скорости вращения. Однако этот подход становится неприменим в контексте больших центров обработки данных. Приемлемый тепловой режим обеспечивается увеличением объема воздуха, перемещаемого в охлаждаемом объеме. В некоторых случаях может также возникнуть ситуация, когда горячий воздух, выходящий от одного оборудования, попадает на вход близлежащих. Кроме того, уровень акустического шума перемещаемого воздуха от мощного корпуса или шасси воздуха может быть в допустимых пределах, то общий акустический шум в помещении может выходить за допустимый уровень. Кроме того, воздуховоды в корпусах имеют ограниченный размер, что не дает возможность оптимизировать аэродинамику и акустику входа и выхода воздушных потоков. Также вследствие прохождения неоптимизированного воздушного потока возникает вибрация, амплитуда которой может увеличиваться за счет интерференции, в близко расположенных электронных платах. Соответственно, существует значительная необходимость в укреплении механизмов охлаждения электронных компонентов и самих компонентов, индивидуально и на всех уровнях монтажа, включая вычислительные модули компьютера, шасси или монтажный шкаф. Необходимость охлаждения существующей и будущей высокой тепловой нагрузки от электронных компонентов требует развития новых систем охлаждения, таких как жидкостные системы охлаждения, и способов изготовления монтажных шкафов.The power dissipation of integrated circuits, devices containing integrated circuits, continues to increase. This trend requires optimization of cooling systems at both the modular and system levels. Typically, an increase in the volume of air flow required to efficiently cool high power modules and an increase in the temperature of the air leaving the cooled modules are required. As a rule, many devices, such as computing modules, as well as the corresponding electronics (for example, processors, memory, hard drives, network devices, power supplies, amplifiers, etc.) are housed in a housing, removable design or combined within the basket or chassis. Typically, components are cooled by air moving in parallel directions, usually from front to back, driven by one or more devices (for example, fans). Increasing heat output within a single chassis or chassis can be compensated by providing more air flow, for example, by using a more powerful fan or by increasing the speed of rotation. However, this approach is not applicable in the context of large data centers. An acceptable thermal regime is provided by an increase in the volume of air transported in the cooled volume. In some cases, a situation may also arise when the hot air coming from one equipment enters the nearby entrance. In addition, the level of acoustic noise of transported air from a powerful casing or chassis can be within acceptable limits, then the total acoustic noise in the room may go beyond the acceptable level. In addition, the ducts in the housings are of a limited size, which makes it impossible to optimize the aerodynamics and acoustics of the air inlet and outlet. Also, due to the passage of an unoptimized air stream, vibration occurs, the amplitude of which can increase due to interference, in closely located electronic boards. Accordingly, there is a significant need to strengthen the cooling mechanisms of electronic components and the components themselves, individually and at all installation levels, including computer compute modules, chassis or wiring closet. The need to cool existing and future high thermal loads from electronic components requires the development of new cooling systems, such as liquid cooling systems, and methods for manufacturing enclosures.

Наиболее близким техническим решением является патент РФ 135429 от 10.12.2013, в котором раскрыт шкаф, содержащий набор горизонтальных и вертикальных стоек шкафа, по меньшей мере, две горизонтальные полки и/или стенки, прикрепленные к вертикальным стойкам шкафа с, по меньшей мере, одним внутренним каналом для прохождения хладоносителя и установленным на ней, по меньшей мере, одним электронным компонентом, впускное и выпускное отверстия для подачи хладоносителя, каналы подачи и слива хладоносителя, связанные соответственно с впускным и выпускным отверстиями. Недостатками вышеуказанного шкафа является то, что он не позволяет монтировать в своей структуре электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, снабженных собственными жидкостными охладителями различной конфигурации, а также существующий в нем коллектор выполняет только одну функцию - подачи хладоносителя.The closest technical solution is the patent of the Russian Federation 135429 from 12/10/2013, in which a cabinet is disclosed containing a set of horizontal and vertical cabinet racks, at least two horizontal shelves and / or walls attached to vertical cabinet racks with at least one the internal channel for the passage of the coolant and installed on it by at least one electronic component, the inlet and outlet openings for supplying the coolant, the supply and discharge channels of the coolant associated respectively with the inlet and outlet holes. The disadvantages of the above cabinet is that it does not allow the installation in its structure of electronic components with non-uniform heat dissipation, equipped with their own liquid coolers of various configurations, and the collector existing in it performs only one function - supplying a coolant.

Предлагаемое решение направлено на устранение указанных выше недостатков.The proposed solution is aimed at eliminating the above disadvantages.

Предлагаемый шкаф для размещения электронных компонентов выполняют в виде монтажного каркаса для монтажа электронных компонентов с неоднородным тепловыделением. Данный шкаф снабжен коллектором распределения жидкого хладоносителя, и позиционирован для свободного сквозного размещения блоков, снабженных своими жидкостными охладителями. Предлагаемый шкаф является дальнейшим развитием систем жидкостного охлаждения электронных устройств и для облегчения охлаждения многокомпонентных электронных систем, таких как стойки, включающие несколько видов различной электроники или вычислительные модули компьютера. Монтажный каркас полностью заменяет отдельные корпуса электронных устройств и позволяет монтировать в своей структуре электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, снабженных жидкостными охладителями различной конфигурации. Существующий в монтажном каркасе коллектор выполняет одновременно две функции - подачи и распределения хладоносителя, элемента жесткости каркаса, принимающего на себя нагрузку от корпусов электронных устройств.The proposed cabinet for placement of electronic components is performed in the form of a mounting frame for mounting electronic components with non-uniform heat dissipation. This cabinet is equipped with a liquid coolant distribution manifold, and is positioned for free through placement of units equipped with their own liquid coolers. The proposed cabinet is a further development of liquid cooling systems for electronic devices and to facilitate the cooling of multicomponent electronic systems, such as racks, including several types of various electronics or computer computing modules. The mounting frame completely replaces the individual housings of electronic devices and allows you to mount in your structure electronic components with non-uniform heat dissipation, equipped with liquid coolers of various configurations. The collector existing in the mounting frame simultaneously performs two functions - the supply and distribution of the coolant, the frame stiffener, which takes the load from the housings of electronic devices.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности и экономичности конструкции системы охлаждения электронных модулей, упрощение их конструкции.The technical result of the proposed technical solution is to increase the efficiency and economy of the design of the cooling system of electronic modules, simplifying their design.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство охлаждения электронных модулей, состоящих из электронных компонентов с неоднородным тепловыделением, размещенных между, по меньшей мере, двумя стенками монтажного каркаса шкафа для монтажа электронных компонентов, содержащими набор крепежных элементов для размещения охлаждаемых электронных компонентов. При этом устройство охлаждения содержит коллектор, который выполнен с возможностью монтажа к одной из передней, и/или задней, и/или боковой стенке монтажного каркаса, состоящий из, по меньшей мере, одного вертикального канала подачи охлажденного хладоносителя и, по меньшей мере, одного вертикального канала слива отепленного хладоносителя, при этом оба канала механически связаны между собой и каждый из них содержит, по меньшей мере, один фитинг с гибким шлангом на конце, соответствующим фитингу, расположенному на охладителях различной конфигурации охлаждаемых электронных компонентов, впускное отверстие в виде фитинга для подачи хладоносителя в канал подачи охлажденного хладоносителя и выпускное отверстие в виде фитинга для вывода хладоносителя из канала слива отепленного хладоносителя.The specified technical result is achieved in that the cooling device of electronic modules consisting of electronic components with non-uniform heat dissipation, located between at least two walls of the mounting frame of the cabinet for mounting electronic components, containing a set of fasteners for placement of cooled electronic components. Moreover, the cooling device comprises a collector, which is configured to be mounted to one of the front and / or rear and / or side wall of the mounting frame, consisting of at least one vertical feed channel of the cooled refrigerant and at least one a vertical drain channel of the heated coolant, both channels being mechanically connected to each other and each of them contains at least one fitting with a flexible hose at the end corresponding to a fitting located on coolers of various sizes iguratsii cooled electronic components, in the form of an inlet fitting for supplying coolant in a coolant-cooled feed channel and an outlet in the form of a fitting for the withdrawal of the coolant channel drain coolant heating.

Крепежные элементы желательно выполнять в виде полок, или выдвижных рельс, или в виде других элементов для удерживания в заданном положении охлаждаемых электронных компонент, главное, чтобы они позволяли извлекать электронные компоненты без применения инструментов.It is desirable to perform fasteners in the form of shelves, or extendable rails, or in the form of other elements for holding cooled electronic components in a predetermined position, the main thing is that they allow electronic components to be removed without the use of tools.

Предпочтительно выполнять вертикальный канал подачи или слива хладоносителя в виде металлической трубы квадратного сечения.It is preferable to perform a vertical channel for supplying or draining the coolant in the form of a metal pipe of square cross section.

Кроме того, к впускному отверстию в виде фитинга необходимо посредством крана подключать насос, подающий хладоноситель из внешнего резервуара с хладоносителем.In addition, a pump must be connected to the inlet in the form of a fitting by means of a crane, which supplies the coolant from an external reservoir with the coolant.

Для удобства предпочтительно использовать фитинги типа john guest и гибкие шланги на конце также должны иметь фитинги john guest или кран с фитингом john guest.For convenience, it is preferable to use john guest fittings and flexible hoses at the end should also have john guest fittings or a tap with john guest fittings.

Также устройство охлаждения электронных модулей предпочтительно должно включать, как минимум одну, объединительную плату, содержащую электрические разъемы и электронные компоненты, служащую для передачи электрической энергии через разъемы для охлаждаемых электронных компонент и передачи и формирования управляющих сигналов для охлаждаемых компонент.Also, the cooling device of the electronic modules should preferably include at least one backplane containing electrical connectors and electronic components, used to transfer electrical energy through the connectors for cooled electronic components and transmit and generate control signals for the cooled components.

Предлагаемое устройство охлаждения электронных модулей поясняется следующими фигурами.The proposed cooling device for electronic modules is illustrated by the following figures.

Фиг. 1 - общий вид устройства охлаждения электронных модулей;FIG. 1 is a general view of an electronic module cooling device;

Фиг. 2 - схема движения потоков хладоносителя внутри устройства охлаждения электронных модулей;FIG. 2 is a diagram of the movement of coolant flows inside a cooling device of electronic modules;

Фиг. 3 - показан пример соединения гибких шлангов с каналами слива/подачи хладоносителя.FIG. 3 shows an example of connecting flexible hoses to drain / coolant channels.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

Предлагаемое техническое решение состоит в формировании структуры устройства охлаждения электронных модулей для размещения электронных компонентов с системой распределения жидкого хладоносителя в виде единой сборки, которые полностью заменяют отдельные корпуса электронных устройств и позволяют монтировать в своей структуре электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, снабженные жидкостными охладителями различной конфигурации Фиг. 1. Конструкция состоит из структуры монтажного каркаса Фиг. 1, системы распределения жидкого хладоносителя (коллектора) Фиг. 1, которая предназначена для монтажа к одной из передней, и/или задней, и/или боковой стенке монтажного каркаса, который включает в себя структуры для установки электронных компонент с неоднородным тепловыделением, снабженных жидкостными охладителями различной конфигурации. Коллектор распределения жидкого хладоносителя выполняет две функции - подачи хладоносителя и элемента жесткости конструкции, принимающего на себя нагрузку со стороны электронных компонентов. Система распределения жидкого хладоносителя содержит канал подачи хладоносителя и канал слива хладоносителя, предназначенные для обеспечения охлаждения по крайней мере одного электронного модуля, снабженного жидкостным охладителем, система включает в себя по крайней мере одно впускное поз. 4 и выпускное поз. 5 отверстия, см. фиг. 2, связанные с каналом поз. 6 для подачи хладоносителя. Система распределения жидкого хладоносителя дополнительно включает в себя множество гибких шлангов, каждый связанный с каналом подачи хладоносителя и каналом слива хладоносителя жидкостного охладителя используемой в монтажном каркасе электроники. Электронные компоненты с неоднородным тепловыделением, различной конфигурации, снабженные жидкостными охладителями, монтируются в направляющих полок поз. 7, см. фиг. 3, либо иными средствами, например, крепежным инструментом в полках поз. 7.The proposed technical solution consists in shaping the structure of a cooling device for electronic modules for placing electronic components with a liquid refrigerant distribution system in the form of a single assembly, which completely replace separate housings of electronic devices and allow mounting electronic components with non-uniform heat dissipation, equipped with liquid coolers of various configurations . 1. The structure consists of the structure of the mounting frame of FIG. 1, liquid refrigerant (manifold) distribution systems FIG. 1, which is intended for mounting to one of the front and / or rear and / or side walls of the mounting frame, which includes structures for installing electronic components with non-uniform heat dissipation, equipped with liquid coolers of various configurations. The liquid coolant distribution manifold performs two functions - the supply of the coolant and the structural stiffener, which takes the load from the electronic components. The liquid coolant distribution system includes a coolant supply channel and a coolant drain channel, designed to provide cooling for at least one electronic module equipped with a liquid cooler, the system includes at least one inlet position. 4 and graduation pos. 5 holes, see FIG. 2 associated with the channel pos. 6 for supplying a coolant. The liquid coolant distribution system further includes a plurality of flexible hoses, each connected to a coolant supply channel and a liquid cooler coolant drain channel used in an electronics mounting frame. Electronic components with heterogeneous heat dissipation, of various configurations, equipped with liquid coolers, are mounted in the guide shelves pos. 7, see FIG. 3, or by other means, for example, a mounting tool in the shelves pos. 7.

Выше были раскрыты основные особенности устройства охлаждения электронных модулей, но любому специалисту в данной области техники очевидно, что на основе раскрытых данных можно создать вариации устройств, например, с вариациями охлаждения предлагаемого и воздушного и т.д.The main features of the cooling device for electronic modules have been disclosed above, but it is obvious to any person skilled in the art that based on the disclosed data, it is possible to create device variations, for example, with cooling variations of the proposed and air, etc.

Claims

1. The cooling device of electronic modules consisting of electronic components with non-uniform heat dissipation, located between at least two walls of the mounting frame of the cabinet for mounting electronic components, containing a set of fasteners for placing cooled electronic components, the cooling device contains a collector, which made with the possibility of mounting to one of the front and / or rear and / or side wall of the mounting frame, consisting of at least one vertical channel for supplying a cooled refrigerant carrier and at least one vertical drain channel for a heated refrigerant carrier, both channels being mechanically interconnected and each of them contains at least one fitting with a flexible hose at the end corresponding to a fitting located on coolers of different configurations of cooled electronic components, an inlet in the form of a fitting for supplying coolant to the feed channel of the cooled refrigerant and an outlet in the form of a fitting for withdrawing coolant from the channel and a plum of a heated coolant.

2. The cooling device for electronic modules according to claim 1, characterized in that the vertical feed or discharge channel of the heated coolant is a square metal pipe.

3. The cooling device for electronic modules according to claim 1, characterized in that a pump is connected to the inlet in the form of a fitting by means of a tap, which delivers the coolant from an external reservoir with the coolant.

4. The cooling device for electronic modules according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the fittings are fittings type john guest.

5. The cooling device for electronic modules according to claim 1, characterized in that the flexible hoses at the end have a john guest fitting or a tap with a john guest fitting.