Шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветскихСоциалистическихРеспублик и 984088 фгл(63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01. 02. 80 (21) 28.77833/18-21с присоединением заявки Но(23) Приоритет(И)М,Кл з Н 05 К 7/20 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) ШКАФ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫИзобретение относится к радиоэлектронике, а более конкретно к устройствам охлаждения типовых моделей (процессора, памяти, коммутатора ) современных высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных комплексов, построенных по модульному принципу. Многопроцессорное построение в сочетании с модуль. ным принципом позволяет практически неограниченно увеличивать производительность вычислительных систем.Известно устройство для охлаждения электронной аппаратуры, которое предназначено для охлаждения типового модуля, содержащего логические устройства, питание и инженерный пульт, Это устройство имеет средства подачи воздуха, раздаточный короб, сконструированный и расположенный с учетом поворотного движения страниц, и переходники, предназначенные для подачи воздуха в раздаточные коробы страниц1.Указанное устройство использует в качестве хладагента воздух машинного зала ЭВМ. Это увеличивает холодопотери и, соответственно, требует большого расхода кондиционированного воздуха, а также приводит к загрязнению устройств ЭВМ вследствие того, что воздух засасывается непосредственно из зала. Кроме того, необходимо применение центрального кондицио нера большой мощности, применение воздуховодов крупного сечения и боль" шой протяженности, что увеличивает общие холодопотери, гидравлическое сопротивление системы охлаждения и шум в помещениях машинного зала. Поэтому при использовании такого уст-, ройства для охлаждения типового модуля приходится увеличивать затраты на термо- и звукоизоляцию и повышать расход электроэнергии на питание устройства охлаждения. Кроме того, функциональные элементы современных высокопроизводительных ЭВМ выдвигают жесткие требования к обеспечению заданных тепловых режимов и допустимому разбросу температур между ними. Так, логические устройства. наиболее эффективно работают при температуре логических элементов 40-50 С, а макси мальный КПД источников питания достигается при температуре составляющих элементов 60-70 С. При этом допустимый разброс температур не должен превышать 20 С. Устройство вследствие 30 конструктивных особенностей не поз"воляет обеспечить указанные требования, предъявляемые устройствам современных многопроцессорных вычислительных комплексов.Наиболее близким к предлагаемомуиЗобретению по технической сущности 5является шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, включающейблоки питания и логические блоки ввиде ячеек на поворотных рамах, содержащий размещенные в корпусе стойки 10для блоков питания и логических блоков, вентиляторы, теплообменники ираспределительный воздуховод. В известном устройстве для охлаждения каждого горизонтального ряда ячеекиспользуется один теплообменник, ко. торый находится под этим рядом.Воздух, охлаждающий кажддй ряд ячеекс помощью вентиляторов, расположенныхсверху и снизу стойки известного уст ройства, предварительно прогоняетсячерез соответствующий теплообменник2.Однако и в этом случае забор охлаждающего воздуха производится из 25помещения, где установлены ЭВМ. Хотя. н таком устройстве и решается задачаобеспечения жесткости допусков натемпературные разбросы логическихэлементов, но оптимальные тепловые реОжимы элементов (40-50 ОС для логических устройств и 60-70 С для источников питания) в рамках единого модуляобеспечены быть"Не могут, Кроме того, в таком устройстве значительнуючасть объема занимают расположенныемежду рядами ячеек теплообменники,что приводит к увеличению связей между логическими элементами и, следовательно ухудшению такого важногопоказателя ЗВМ, как производительность,Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения.Поставленная цель достигается тем 45что шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, содержащий блокипитания и логические блоки в видеячеек на поворотных рамах, имеющийразмещенные в корпусе стойки для блоков питания и логических блоков, вентиляторы, теплообменники и распределительный воздуховод, снабжен усеченными диффузорами с непараллельнымиоснованиями, жестко закрепленными,натеплообменниках, причем часть вентиляторов размещена на диффузорах,часть - на поворотных рамах логйческих блоков, а стойка для блоков питания снабжена наклонными перегородками, расположенными между ее полками 60с возможностью образования воэдуховодовпеременного сечения, при этомстойки для логических блоков и дпяблоков питания расположены с возможностью образования между ними распре делительного воэдуховода, сообщающегося с воздуховодами переменногосечения стойки для блоков питания.Кроме того, смежные усеченные дифФуэоры с непараллельными основаниямизакреплены развернутыми попарно вразные стороны относительно оси теплообменника.На Фиг. 1 - схематически изображенпредлагаемый шкаф, общий вид; нафиг,. 2 - стойка теплообменника.Шкаф содержит размещенные в егокорпусе стойку 1 для теплообменников,стойку 2 для блоков питания и стойку3 для.логических блоков.В стойке 1 установлены теплообменники 4 типа "жндкость-воздуха", которые последовательно соединены с помощью гибких вставок 5, при этом книжнему и верхнему теплообменникам 4подсоединены входной 6 и выходной 7трубопроводы, в результате чего встойке 1 образуется гидравлическийконтур, по которому проходит жидкийхладагент. На каждом из теплообменников 4 жестко закреплены усеченныедиффузоры 8 с непараллельными основаниями, на диффузорах 8 размещенывентиляторы 9. Диффузоры,8 закреплены на теплообменниках 4 развернутыми попарно в разные стороны относительно осей теплообменников, Конструкции стойки 1 предусматриваетналичие камеры 10 всасывання и основной камеры 11 нагнетания, котораязаканчивается воздуховодом 12 с прямоугольным сечением.Стойка 2 питания, представляющаясобой этажерОчную конструкцию, предназначена для установки блоков 13питания, которые располагаются инесколько горизонтальных рядов. Вверхней части стойки 2 питания находится транзитный прямоугольный .воздуховод 14, которнй сообщается своздуховодом 12. Стойка 2 снабженанаклонными перегородками, расположенными между ее полками-блоками 13 питания с возможностью образования подводящих 15 и отводящих 16 воздуховодовпеременного сечения. При этом воэдуховоды 16 сообщаются с камерой 10всасывания. В подводящих воздуховодах15 установлены дросселирующие устройства 17, с помощью которых производится индивидуальная регулировка воздушного потока для каждого блока 13питания.В стойке 3, для логических блоковрасполагаются поворотные рамы 18 сустановленными в несколько, рядовячейками 19, которые образуют множество вертикальных каналов 20,В верхней части стойки 3 находится имеющий прямоугольное сечение распределительный воэдуховод 21, в котором предусмотрены раздаточные отверстия. 22. В нижней части поворотныхрам 18 установлен ряд вентиляторов23. Стойка 2 и стойка 3 расположеныс возможностью образования междуними распределительного воздуховода24, сообщающегося с воздуховодами 15стойки 2 для блоков питания. Двери 25и различные виды обшивок 26, выполненные с учетом герметизации типового модуля по отношению к внешнемупространству, имеют обычную конструкцию,При стыковке (фиг. 1) стойки 1для теплообменниковстойки 2 для блоков питания и стойкй 3 для логических блоков образуется единый типовой 35,модуль, узлы и элементы которого составляют автономное устройство охлаждения тепловыделяющих узлов (ячееки блоков питания) центрального процессора. 20Шкаф для охлаждения работает следующим образом.Воздушный поток охлаждающего воз-духа, создаваемый с помощью вентиляторов 9,из камеры 11 нагнетания че рез воздуховоды 12 и 14 поступает враспределительный воздуховод 21.Отсюда охлаждающий воздух через раздаточные отверстия 22 поступает в стойку 3и распределяется на множество вертикальных потоков, проходящих черезвертикальные каналы 20, рн этом про-.исходит охлаждение выделяющих теплоячеек 19. Отработавший воздухподхватывается вентиляторами 23 ипопадает в подводящий воэдуховод 15,Там, пройдя дросселирующие устройства 17, с помощью которых происходитперераспределение воздушного потокамежду блокамй 13 питания для каждогогоризонтального ряда, он поступаетдля охлаждения блоков 13 питания.После этого, отработав .вторично, воздух по отводящим воздуховодам 16, направляется в камеру 10 всасывания.Здесь воздух прогоняется через теплообмеиники 4, по которым циркулируетохлаждающая жидкость. Затем охлажденный воздух снова поступает в распределительный воздуховод 24 и т.д, Таким образом, с .помощью практически 50одного и того же объема воздуха,который находится в режиме рециркуляции, производится охлаждение тепловыделяющих узлов типового модуля,.находящихся в различных температур- . 55ных режимах. Вентиляторы 23, закрепленные наповоротных рамах 18, служат также для прогона воздуха с целью обеспечения заданных тепловых режимов ячеек 19 во время профилактики и ремонта стойки 3, т.е. в тот момент, когда типовой модуль разгерметизирован, и раьы 18 вывернуты наружу. 65Попарное расположение осей смеж-ных вентиляторов 9 в разные стороныотносительно осей теплообменниковпозволяет значительно улучшить аэродинамические характеристики камеры11 нагнетания и создать при этом необходимый воздушный напор.Каналы для циркуляции охлаждающего воздуха, атакже распределительный воздуховод образуют несколькогрупп параллельных соединений, связанных последовательно между собой,что позволяет оптимальным образомс точки зрения обеспечения тепловыхрежимов скомпоновать Функциональныеузлы типового модуля.Наличие камер всасывания 10 и йагнетания 11 и распределительного воэдуховода 24 позволяет обеспечить необходимый режим теплообмена при кратковременной разгерметизации типовогомодуля во время открывания дверейстойки 2 н стойки 3 для ремонта иоткладки узлов.Предлагаемый шкаф для охлажденияпозволяет создавать типовые конструктивные модули для использования ихв многопроцессорных вычислительныхкомплексах, в которых при этом выдерживаются требования по допустиьвмдлинам,.электронных связей и, следовательно, может быть, достигнута необходимая производительность,Объединение теплообменников и вен.тиляторов в единый блок позволяетснизить энергопотребление устройстваохлаждения, повысить его надежность,а также уменьшить конструктивные габариты.Замкнутая система воздухообменас рециркуляцией охлаждающего воздухапозволяет снизить хладопотери в окружающую среду, исключить попаданиевоздуха из машинного зала и уменьшитьпри этом загрязнение радиоэлектроннойаппаратуры. В связи с этим можно отказаться от применения внутри конструктивного модуля Фильтров, приэтом появляется возможность использования вентиляторов, создающих меньший напор и потребляющих меньше энергии.Формула изобретения1, Шкаф для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, содержащий блоки питания и логические блоки в виде ячеек на поворотных рамах, имеющий размещенные в корпусе стойки для блоков питания и логических блоков, вентиляторы, теплообменники и распределительный воздуховод, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, он снабжен усеченными диффузорами с непараллельными основаниями,жестко.Ужгоро закрепленными на теплообменниках,причем часть вентиляторов размещенана диффуэорах, часть - на поворотныхрамах логических блоков, а стойка дляблоков питания снабжена перегородка.Ми, расположенными между ее полкамис возможностью образования воздуховодов переменного сечения, при этомстойки для логических блоков и дляблоков питания расположены с возможностьюобразования между ними распре- оделительного воздуховода, сообщающегося с воздуховодами переменногосечения стойки для блоков питания. 2. Шкаф по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, смежные усеченные диффузоры с непараллельными основаниями закреплены развернутыми попарно в разные стороны относительно оси теплообменника,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 9 3147403,кл, 317-100, опублик. 01.09.64. 2. Авторское свидетельство СССР Р 750767, кл, Н 05 К 7/20, 20,06,77