TWI656432B

TWI656432B - 模組化系統與應用其之網路裝置

Info

Publication number: TWI656432B
Application number: TW107103514A
Authority: TW
Inventors: 張厚賢; 陳朝榮; 叢耀宗
Original assignee: 廣達電腦股份有限公司
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US10372178B2; EP3454633B1; JP6545316B2; CN109462485A; EP3454633A1; JP2019046445A; TW201913278A; US20190073006A1

Abstract

一種網路裝置包含機架組件，此機架組件具有側壁以形成外殼，此外殼具有可以從後端進入的滑動部件(sled)插槽。網路裝置包含多個操作滑動部件安裝在其中一個滑動部件插槽上。網路裝置提供了多個可拆卸風扇模組。每一個可拆卸風扇模組安裝在其中一個操作滑動部件中。可拆卸風扇模組可以獨立地從操作滑動部件拆卸，因此可以在網路裝置中其餘組件保持運作的情況下進行替換。

Description

模組化系統與應用其之網路裝置

本揭露一般涉及用於模組化元件電子裝置的風扇系統。更具體來說，本揭露涉及一種在電子裝置中使用模組化風扇，其利用操作滑動部件(sled)來交換模組化風扇，同時維持裝置運作。

隨著雲端計算應用的出現，分佈式網路系統得到了廣泛的應用。網路系統涵蓋許多連接裝置，包含伺服器、交換器和其他元件。傳統上，這樣的裝置具有多個固定的電路板，以及其他元件如冷卻系統和電力系統。然而，隨著網路系統的使用增加，對靈活性的需求以及零件升級的需求也在增加。最近，網路裝置已經基於一個模組化設計具有如機架組件的底盤。機架組件包含某些元件，如控制器、數據和電源接口。機架組件同時包含可用於安裝可更換操作滑動部件的插槽，其中包含可以連接到機架組件的硬體元件。此設計之優點在於，可以在不丟棄網路裝置的其他元件情況下更換或維護具有硬體元件的單獨操作。網路管理員可以從更大的靈活性中受益，因為它們可以升級或更改硬體而不需要更換整個裝置。

網路設備中的硬體元件在其運作期間產生熱量，從而要求風扇系統在其運作期間冷卻元件。在更多的模組化裝置中，操作滑動部件插入由機架組件固定的插槽中。一中央風扇系統，如風扇牆，安裝在機架組件的一端，以冷卻安裝在組件中所有的滑動部件。然而，在更換或連接獨立的操作滑動部件時，因為必須卸下風扇系統才能連接操作滑動部件，故整個裝置必須關閉電源。當移除單獨的滑動部件時，風扇無法產生功能。在沒有風扇牆的情況下操作裝置，將會導致其餘滑動部件上元件過熱。

第1圖顯示了典型的現有技術的網路計算裝置10，例如網路交換器，其包含具有背面14的機架組件12。機架組件12具有側壁16和18，並且由前組件20封閉，前組件20固定線路卡、矩陣卡(fabric card)和其他電子交換設備。背面14通常為開啟的，以允許安裝多個操作滑動部件，例如由側壁16和18所定位的操作滑動部件22、24、26和28。每一個操作滑動部件22、24、26和28包含各種元件，例如包括如核心處理和記憶體等硬體的模板，模板再進一步連接到前組件20上的線路卡和矩陣卡。每個滑動部件22、24、26和28之中模板上的元件和前組件20產生的熱量被風扇牆30冷卻，風扇牆30包含在滑動部件22、24、26和28附近的多個風扇。通常來說，在將操作滑動部件22、24、26和28放置在機架組件12後，再將風扇牆30安裝在裝置10的背面14上。

風扇牆30位於插入的操作滑動部件22、24、26和28附近，以便為每個滑動部件22、24、26和28上的硬體元件操作時產生的熱空氣提供直接的出口。風扇牆30中的風扇將此熱空氣從裝置10的背面14中排出。為了從機架組件12的背面更換或修復滑動部件22、24、26和28，必須先移除風扇牆30，進而可以從機架組件12中移除單獨的滑動部件。由於風扇牆30因此無法作用，在拆卸單個滑動部件期間，不能操作其餘的滑動部件。因此，必須中斷裝置10的操作以更換或維護單個滑動部件。

因此，需要一種包含模組化風扇系統的系統，其允許在更換單個滑動部件時操作多個滑動部件。此外，還需要一種模組化風扇系統，透過允許僅移除一組風扇來允許不同元件的冷卻。另外，還需要可獨立地組裝到操作滑動部件並從操作滑動部件上移除的風扇模塊。

本揭露的一態樣是一種網路裝置，其包含具有側壁的機架組件，側壁形成具有可以從後端進入的多個滑動部件插槽。此裝置包含多個操作滑動部件。每一個操作滑動部件安裝在多個滑動部件插槽中的其中一個上。多個可拆卸風扇模組分別安裝在操作滑動部件的其中之一中。

本揭露的另一態樣是一種可以從網路裝置的機架組件移除的操作滑動部件。操作滑動部件包含殼體，具有側壁以定義前部和後部。電路板位於後部，風扇安裝托架位於前部。可拆卸風扇模組插入進風扇安裝托架中。可拆卸風扇模組包含馬達和風扇。

本揭露的又一態樣是一種用於不同電子元件的模組化系統。模組化系統包含機架組件，其具有多個側壁和前面板，以定義外殼，機架組件具有可從與前面板相對的後端連接的多個滑動部件插槽。模組化系統包含多個操作滑動部件。每個操作滑動部件安裝在多個滑動部件插槽的其中一個之上。多個可拆卸風扇模組分別安裝在其中一個操作滑動部件之中。

10‧‧‧網路計算裝置

12‧‧‧機架組件

14‧‧‧背面

16、18‧‧‧側壁

20‧‧‧前組件

22、24、26、28‧‧‧操作滑動部件

30‧‧‧風扇牆

100‧‧‧網路裝置

102‧‧‧機架組件

104‧‧‧背面

106、108‧‧‧側壁

110‧‧‧前組件

122、124、126、128‧‧‧操作滑動部件

132、134、135、136、137、138、139‧‧‧風扇模組

200‧‧‧殼體

202、204‧‧‧滑動部件側壁

206‧‧‧頂板

208‧‧‧底板

209‧‧‧動態防呆導槽

210‧‧‧銷

220‧‧‧連接器面板

222‧‧‧鎖固元件

230‧‧‧前部

232‧‧‧後部

240、242‧‧‧風扇安裝托架

245‧‧‧風扇隔板

246‧‧‧鎖定桿

310‧‧‧框架

312‧‧‧格柵

314‧‧‧彈片

322‧‧‧頂部散熱片

324‧‧‧風扇門按鈕

326‧‧‧風扇把手

330‧‧‧風扇安裝組件

332‧‧‧後風扇護罩

410‧‧‧矩陣卡

420‧‧‧滑動部件托架

422‧‧‧滑動部件蓋

430‧‧‧連接器

440‧‧‧風扇板

450‧‧‧CPU板

當與附圖一起閱讀時，可以從以下的詳細描述中更好的理解本揭露的各個面向。

第1圖為包含操作滑動部件和用於冷卻操作滑動部件的風扇牆的現有技術系統；第2圖為具有多個操作滑動部件和對應風扇模組的網路裝置一實施例的方塊圖；第3圖為第2圖中網路裝置的可拆卸風扇模組和操作滑動部件的透視圖；第4A圖為第3圖中的其中一個操作滑動部件的透視後視圖；第4B圖為第3圖中的其中一個操作滑動部件的透視正視圖；以及第4C圖為第3圖中的其中一個操作滑動部件的多個元件的分解透視圖。

本發明可以以許多不同的形式體現。在附圖中顯示了代表性的實施例，並將在此詳細描述，其理解為本揭露為本揭露的原理之範例或是說明，且並非意圖將本揭露廣泛的方面限制於實施例的插圖。在這種情況下，例如在摘要、發明內容和詳細描述部分中揭露要素和限制，但是在請求項中並未明確地闡述，不應該透過暗示、推論或其他方式單獨或集體地併入請求項中。除非特別聲明，為了本詳細描述的目的：單數包含包數，反之亦然；「包含」一詞是指「包含但不限於」。此外，在本文中可以使用諸如「大約」、「幾乎」、「實質上」、「近似」等相似的詞語，可以用於表示「在、接近或接近於」或「在3-5%以內」或「在可接受的製造容差之內」，或任何邏輯組合。

第2圖顯示了具有多個操作滑動部件和對應風扇模組的網路裝置一實施例的方塊圖。在該實施例中，網路裝置100是具有用於連接到網路節點的矩陣卡(fabric card)和網卡的一個網路交換器。在第2圖中，裝置100包含一機架組件102，機架組件包含一背面104和兩個側壁106與108。前組件110支撐線路卡和矩陣卡以及包含來自網路節點和其他網路裝置的電纜的連接端口的固定前面板(未顯示)。由於前組件110中的硬體連續地連接和斷開電纜的需求，前組件110永久地連接到側壁106和108。因此，前組件110與側壁106和108結合形成定義機架組件102的外殼。

機架組件102包含在基板或背板上的元件，如網路接口電路、電源接口電路、塊控制器等。在該實施例中，機架組件102將四個操作滑動部件122、124、126和128固定在由前組件110與側壁106和108形成的外殼中。操作滑動部件122、124、126和128可以從機架組件102分別被推出，因此可被維修和更換。在該實施例中，操作滑動部件122、124、126和128支撐各種元件諸如處理器、記憶體和接口電路，這些元件可以耦合到前組件110的線路卡和矩陣卡。操作滑動部件122、124、126和128可以連接到機架組件102的元件以接收電源和數據信號。

一組風扇模組132、134、136和138安裝於相應的操作滑動部件122、124、126和128上。風扇模組132、134、136和138可以包含由馬達供電的一個或多個風扇，並可以透過背面104來冷卻操作滑動部件122、124、126和128上的各個元件。如下所述，每一個風扇模組132、134、136和138分別地連接到單一個操作滑動部件。因此，每個操作滑動部件122、124、126和128可以分別地被移除，而操作滑動部件的其餘部分可以持續操作，因為它們可以被各自的風扇模組冷卻。此外，風扇模組132、134、136和138可以從各自的操作滑動部件移除，同時滑動部件仍然連接到機架組件102。

第3圖為第2圖中網路裝置100的透視圖。如第3圖所示，網路裝置100的機架組件102將操作滑動部件122、124、126和128安裝於側壁106和108之間。操作滑動部件122、124、126和128透過背面104安裝和移除。如第3圖所示，操作滑動部件124已經部分地移除，而其他操作滑動部件 122、126和128仍然安裝在機架組件102中。如第3圖所示，操作滑動部件124已經被拉出機架組件102，其中連接的風扇模組134和另外的風扇模組135預先安裝在滑動部件124中。在第3圖中，風扇模組135已經從操作滑動部件124移除。在該範例中，每一個操作滑動部件122、124、126和128包含兩個風扇模組。例如，操作滑動部件126支撐風扇模組136和137，以及操作滑動部件128撐風扇模組138和139。每一個風扇模組132、134、135、136、137、138和139是相同的，並且包含由電動馬達(未顯示)推動的風扇。風扇模組132、134、135、136、137、138和139各自由來自機架組件102的電源電路連接供電。應當理解，儘管兩個風扇模組連接到各自的操作滑動部件，但是每個操作滑動部件可以包含多個風扇模組。

如第3圖中移除的操作滑動部件124所示，操作滑動部件124包含矩形的殼體200。殼體200包含滑動部件側壁202和204、頂板206和底板208。底板208包含如銷210的安裝元件，底板208可以與機架組件102中的凹槽(未顯示)配合，以允許操作滑動部件124進入或移出機架組件102。殼體200包含一個或多個電路板(未顯示)和用於來自機架組件102的電力和電子數據信號的連接器。電路板可以連接到滑動部件側壁202和204，頂板206或底板208。頂板206包含有助於定位操作滑動部件124的動態防呆導槽209。操作滑動部件124包含連接器面板220，連接器面板包含USB端口、以太網端口(Ethernet port)等外部連接端口，以允許外部連接到操作滑動部件124的電路板上的元件。當操作滑動部件124完全插入機架組件102 時，鎖固元件222用於將操作滑動部件124鎖緊到機架組件102上，如第3圖中的操作滑動部件122、126和128所示。操作滑動部件124的殼體200包含前部230和後部232。後部232支撐各種電路板，其具有如處理器、記憶體和其他積體電路的硬體元件，以及電源和數據接口元件。在該範例中，前部230包含兩個風扇安裝托架240和242，每個風扇安裝托架240和242各自包含用於支撐各自的風扇模組134和135的支撐構件，其靠近殼體200的後部232中的電路板。風扇隔板245(如操作滑動部件126所示)分離了兩個風扇模組。風扇安裝托架240和242都包含了與可拆卸風扇模組134和135接觸的鎖定桿246。鎖定桿246可以在第一位置和第二位置之間致動，其中第一位置將可拆卸風扇模組從安裝托架中推出，第二位置將可拆卸風扇模組固定於安裝托架。例如，當鎖定桿246向外轉動時，如第3圖的風扇模組135所示，風扇模組從風扇安裝托架中推出，以允許風扇模組被移除。當風扇模組插入其中一個風扇安裝托架240和242中，鎖定桿246朝著操作滑動部件124旋轉，以將風扇模組鎖定在風扇安裝托架中的適當位置。

第4A圖為第3圖中的操作滑動部件124的透視後視圖，第4B圖為第3圖中的操作滑動部件124透視正視圖。第4C圖為操作滑動部件124的元件的分解透視圖。在第4A-4C圖中，相同的元件在第3圖中用相同的元件符號標記。在該範例中，操作滑動部件124支撐矩陣卡410和相關聯的電子裝置。應當理解，其他任何類型的電子元件可以安裝在操作滑動部件124與風扇134和135的結構中。

如第4A-4C圖所示，殼體200包含具有滑動部件側壁204、頂板206和底板208的矩陣卡滑動部件托架420。滑動部件托架420還包含滑動部件側壁202的一部分。矩陣卡滑動部件蓋422形成滑動部件側壁202的其餘部分，並可以從矩陣卡滑動部件托架420移除。從第4C圖可以看出，矩陣卡410包含與第2圖中的裝置100的前組件上的相對應連接器相配的各種電子元件和連接器430。殼體200還支撐具有控制元件以控制風扇模組134和135的操作的風扇板440。風扇模組134和135各自包含連接到風扇板440的連接器。殼體200還支撐著管理操作滑動部件124的元件的操作的CPU板450。

如第3圖所示，每一個風扇模組132、134、135、136、137、138和139都是相同的且包含相同的元件。每一個風扇模組132、134、135、136、137、138和139可以分別從各自的操作滑動部件拆卸且可以交換。無論操作滑動部件是否完全安裝在如第3圖中的操作滑動部件122、126和128的機架組件102中，或當部分地或全部地移除操作滑動部件如第3圖中的操作滑動部件124，皆可以拆卸風扇模組。

例如，風扇模組135包含固定格柵312的前框架310，以允許由操作滑動部件124上的元件產生的熱空氣被內部風扇抽往機架組件102的外部。框架310的一側固定有靜電防護彈片314。風扇模組135包含頂部散熱片322和從前框架310向後突出的風扇門按鈕324，並且有助於將風扇模組135對準操作滑動部件124的托架242。風扇把手326連接到格柵312下的前框架310，以允許使用者一旦在鎖定桿246被釋放後，從操作滑動部件拉出風扇模組135。

風扇模組135包含風扇安裝組件330，風扇安裝組件330支撐位於前框架310附近的風扇馬達和連接的風扇。風扇安裝組件330是固定在前框架310和後風扇護罩332之間。風扇模組135的後部包含允許機架組件102或操作滑動部件上的控制器來控制和監視模組135的風扇速度的操作之電力連接和控制連接。在該實施例中，前框架310、風扇安裝組件330和後風扇護罩的高度、寬度和深度允許風扇模組135與操作滑動部件124的任一安裝托架240或242配合。

風扇模組132、134、135、136、137、138和139的模組化特性，允許風扇模組132、134、135、136、137、138和139中的任何一個被換出，而其他的風扇模組繼續運作。這使得操作滑動部件中的硬體元件以及機架組件102可以被冷卻並因此繼續運作。例如，第3圖中所顯示的風扇模組136與操作滑動部件126分離，而其仍然安裝在機架組件102中。因此，風扇模組136可以被更換，同時操作滑動部件126的元件仍然被供電且可以操作，因為可以由另一風扇模組137進行冷卻。因此，單一風扇模組的故障不需要將整個網路裝置100或甚至單獨的滑動部件停止運作和斷電以更換風扇模組。

此外，風扇模組132、134、135、136、137、138和139的模組化特性允許整個操作滑動部件為了更換或維護而被拆卸，同時允許其他的操作滑動部件的運作。如第3圖所示，操作滑動部件124可以透過鬆開鎖固元件222並將操作滑動部件124從機架組件102拉出而從機架組件102移除。一旦從機架組件102移除，當風扇模組(如風扇模組134和135)從操作滑動部件124移除時，可以更換操作滑動部件124中的電路板。在更換或修復電路板或板之後，可以更換風扇模組134和135，且操作滑動部件124可以被插入到機架組件102中。或者，整個操作滑動部件124可以被另一個操作滑動部件取代。由於風扇模組134和135是可拆卸和模組化的，即使操作滑動部件124的元件發生故障，這些風扇模組134和135也可以和其他操作滑動部件重複使用。

由於剩餘的風扇模組仍然安裝在各自的操作滑動部件122、126和128上，當操作滑動部件124被移除時，它們保持運作並冷卻操作滑動部件的元件以及機架組件102中的那些元件。因此，其他滑動部件的硬體元件可以維持運作，同時移除其中一個或多個其他操作滑動部件。雖然上述的範例涉及網路裝置100，但應當理解，模組化的風扇設計可以與任何類型的模組化裝置一起使用，用於安裝在類似於第3至4圖所示的操作滑動部件中的不同電子元件，該模組化風扇插入第2至3圖中的網路裝置100中。

如本申請中所使用的術語「元件」、「模組」、「系統」等通常是指與計算機相關的實體、硬體(例如，電路)、硬體和軟體的組合、軟體或具有一個或多個特定功能的操作機器相關的實體。例如，一元件可以是但不限於處理器上的處理過程(例如，數據信號處理器)、處理器、物件、可執行文件(executable)、執行線程(thread of execution)、程序和/或計算機。作為說明，在控制器上運作的應用和控制器，都可以是元件。一個或多個元件可以留在程序和/或執行線程內，且元件可以被配置在一台計算機和/或分布在兩個或更多計算機之間。此外，「裝置」可以特殊設計的硬體形式出現；透過在通用硬體其上執行軟體專門化，使得硬體可以執行特定的功能；軟體儲存在計算機可讀取媒體(computer-readable medium)上；或其組合。

計算機裝置通常包含各種媒體，其可以包含計算機可讀取媒體和/或通訊媒體，其中這兩個術語在本文中彼此不同，可以被使用如下。計算機可讀取媒體可以是由計算機存取的任何可用的儲存媒體，通常具有非暫時性質，且包含依電性(volatile)和非依電性(nonvolatile)媒體，可移動和不可移動媒體。作為範例而非限制，計算機可讀取媒體可以實現結合用於信息的儲存之任何方法或技術，如計算機可讀取指令、程序模組、結構化數據或非結構化數據。計算機可讀取媒體可以包含但是不限於動態隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)、快閃式記憶體(flash memory)和其他儲存技術，光碟機(CD-ROM)、數位多功能光碟機(digital versatile disk，DVD)或其他光碟儲存器、磁帶盒、磁帶、磁盤儲存器或其他磁儲存裝置，或其他可用於儲存所需信息的有形的和/或非暫時媒體。計算機可讀取媒體可以透過一個或多個本地(local)或遠程(remote)計算裝置存取，例如透過存取需求、查詢或其他數據檢索協定，以針對由媒體儲存信息的各種操作。

本文使用的術語僅用於描述特定的實施例，並不限於本揭露。如本文使用的，單數形式「一」和「該」也包含複數形式，除非上下文另有明確指示。此外，在詳細描述和/或申請專利範圍術語「包含」、「包括」、「具有」、「有」、「帶有」或其變化的術語，這些術語旨在於將類似於術語「包含」含括在內。

除非另外定義，本文使用的所有術語(包含技術和科學術語)具有與本領域普通技術人員一般理解的相同含義。此外，諸如常用辭典中定義的術語，應該被解釋具有在相關領域的背景下一致的含義，除非本文明確定義，否則不會以理想化或過度形式上的方式來解釋。

雖然已經在上面詳細描述了本揭露的各種實施例，但是應當理解，它們僅是作為範例呈現而非限制。在不脫離本揭露的精神或範圍的情況下，可以根據本文的揭露內容對揭露的實施例進行許多改變。因此，本揭露的廣度和範圍不應受到任何上述實施例的限制。相反來說，本揭露的範圍應該根據所附的請求項以及其等同物來定義。

儘管已經對於一個或多個實現方式說明和描述本揭露，但是在閱讀和理解本說明書和附圖後，本領域技術人員將會想到等效的改變和修改。此外，儘管本揭露的特定特徵已經針對幾個執行過程的其中一個而揭露，該特徵可以與其他執行過程的一個或多個的其他特徵組合，如對於任何給定的或特定的應用可能是被期望的或有利的。

Claims

一種網路裝置，包含：一機架組件，具有多個側壁以形成一外殼，該機架組件具有可以從後端進入的多個滑動部件插槽；多個操作滑動部件，每一該些操作滑動部件安裝在該些滑動部件插槽的其中一個之上；以及多個可拆卸風扇模組，每一該些可拆卸風扇模組安裝在該些操作滑動部件的其中一個中，其中每一該些操作滑動部件包含一對滑動部件側壁、一前部分和一後部分，其中該後部分包含與該前部分接合的硬體，且該前部分包含用於支撐該可拆卸風扇模組之一的一安裝托架，其中該操作滑動部件包含與對應之該可拆卸風扇模組接觸的一鎖定桿，該鎖定桿在一第一位置與一第二位置之間致動，其中位於該第一位置之該鎖定桿將該可拆卸風扇模組從該安裝托架推出，位於該第二位置之該鎖定桿將該可拆卸風扇模組固定於該安裝托架。
如請求項1所述之網路裝置，其中每一該些操作滑動部件包含該些可拆卸風扇模組。
如請求項1所述之網路裝置，其中每一該可拆卸風扇模組包含一風扇和一風扇馬達。
如請求項1所述之網路裝置，更包含一前組件，接合到該側壁中與該後端相對者，該前組件包含多個電子元件。
一種操作滑動部件，可以自一網路裝置的一機架組件移除，該操作滑動部件包含：一殼體，包含多個側壁以定義一前部分和一後部分；一電路板，設置在該後部分；一第一風扇安裝托架，設置在該前部分；一第一可拆卸風扇模組，插入該第一風扇安裝托架中，該第一可拆卸風扇模組包含一馬達和一風扇；以及一鎖定桿，與該第一可拆卸風扇模組接觸，並且在一第一位置與一第二位置之間致動，其中位於該第一位置之該鎖定桿將該第一可拆卸風扇模組從該第一安裝托架推出，位於該第二位置之該鎖定桿將該第一可拆卸風扇模組固定於該第一安裝托架中。
如請求項5所述之操作滑動部件，更包含：一第二風扇安裝托架，設置在該前部分；以及一第二可拆卸風扇模組，插入該第二風扇安裝托架中。
一種模組化系統，用於不同的電子元件，包含：一機架組件，具有多個側壁和一前面板，以定義一外殼，該機架組件具有可從與該前面板相對的一後端連接的多個滑動部件插槽；多個操作滑動部件，每一該些操作滑動部件安裝在該些滑動部件插槽的其中一個中；以及多個可拆卸風扇模組，每一該些可拆卸風扇模組安裝在該些操作滑動部件的其中一個中，其中每一該些操作滑動部件包含一對滑動部件側壁、一前部分和一後部分，其中該後部分包含與該前部分接合的硬體，且該前部分包含用於支撐該可拆卸風扇模組之一的一安裝托架，其中該操作滑動部件包含與對應之該可拆卸風扇模組接觸的一鎖定桿，該鎖定桿在一第一位置與一第二位置之間致動，其中位於該第一位置之該鎖定桿將該可拆卸風扇模組從該安裝托架推出，位於該第二位置之該鎖定桿將該可拆卸風扇模組固定於該安裝托架。