Патент на изобретение №2316805

(54) ПРИБОРНЫЙ УЗЕЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к приборным узлам со шкафами распределительного устройства. Технический результат состоит в расширении эксплуатационных возможностей путем обеспечения замены охлаждающего устройства. Приборный узел содержит, по меньшей мере, один шкаф распределительного устройства и одно охлаждающее устройство. Шкаф имеет замкнутое внутреннее пространство, в котором размещены электрические встроенные модули. Охлаждающее устройство прикреплено в области, расположенной вертикально к фронтальной стороне боковой поверхности шкафа, и проходит на протяжении, по меньшей мере, части его высоты и сообщается с внутренним пространством через, по меньшей мере, один воздухозаборник и, по меньшей мере, одно вентиляционное отверстие. Охлаждающее устройство имеет приемную камеру с размещенным в ней, по меньшей мере, одним теплообменником. Для того чтобы в таких конструкциях охлаждающее устройство могло легко адаптироваться к изменяющимся требованиям по охлаждению, предусмотрено, что приемная камера охлаждающего устройства, по меньшей мере, на отдельных участках подразделена на два или более расположенных друг над другом по вертикали частичных приемных отсека, и, по меньшей мере, в одном частичном приемном отсеке расположен охлаждающий модуль. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к приборному узлу с, по меньшей мере, одним шкафом распределительного устройства и одним охлаждающим устройством, причем шкаф распределительного устройства имеет замкнутое внутреннее пространство, в котором могут размещаться электрические встроенные модули, причем охлаждающее устройство прикреплено в области, расположенной вертикально к фронтальной стороне боковой поверхности шкафа распределительного устройства, проходит на протяжении, по меньшей мере, части высоты шкафа распределительного устройства и сообщается с внутренним пространством через, по меньшей мере, один воздухозаборник и, по меньшей мере, одно вентиляционное отверстие, причем охлаждающее устройство имеет приемную камеру с размещенным в ней, по меньшей мере, одним теплообменником.

Подобный приборный узел известен из фирменного каталога Rittal Handbuch 30, стр. 448. При этом охлаждающее устройство имеет замкнутый корпус, который вместо двери или боковой стенки может пристраиваться к шкафу распределительного устройства. В корпусе размещен теплообменник, который через воздуховод сообщается с внутренним пространством шкафа распределительного устройства. Воздух отсасывается из верхней зоны шкафа распределительного устройства, охлаждается в теплообменнике и вновь подводится в зону основания. Из соображений необходимой площади для размещения внутренние пространства шкафов распределительных устройств оборудуются в максимальной степени компактным образом. Из-за этого возникают более высокие отводимые тепловые потери. Охлаждающее устройство должно при таком оснащении заменяться прибором с более высокой охлаждающей мощностью.

Задачей изобретения является создание приборного узла вышеуказанного типа, который может легко адаптироваться к изменяющимся требованиям по охлаждению.

Эта задача решается тем, что приемная камера охлаждающего устройства, по меньшей мере, на отдельных участках подразделена на два или более расположенных друг над другом по вертикали частичных приемных отсека, и что, по меньшей мере, в одном частичном приемном отсеке расположен охлаждающий модуль.

Приемная камера охлаждающего устройства выполнена так и подразделена таким образом, что она модульным способом может быть оснащена одним или более блоками теплообменника. За счет этого оказывается возможным адаптировать индивидуальным образом охлаждающее устройство к растущим потребностям. Приемная камера охлаждающего устройства, в соответствии с изобретением, подразделяется по вертикали. Тем самым при необходимости могут образовываться зоны, посредством которых могут создаваться аналогичным образом расположенные друг над другом области охлаждения во внутреннем пространстве шкафа распределительного устройства. Таким образом можно предотвратить возникновение из-за увеличивающегося тепла зон с высоким температурным уровнем.

Целенаправленная подача воздуха может быть реализована простым способом в том случае, когда предусмотрено, что частичные приемные отсеки на их обращенной к шкафу распределительного устройства стороне закрыты посредством ограждения, которое образуют воздухозаборник и вентиляционное отверстие, и что размещенный на внешней стороне ограждения уплотнительный элемент в области между воздухозаборником и вентиляционным отверстием препятствует прямой передаче воздуха.

Если предусмотрено, что охлаждающий модуль в качестве отдельных конструктивных блоков имеет блок теплообменника и, по меньшей мере, один блок вентилятора, то охлаждающим модулем легко манипулировать. Это имеет преимущества, особенно при ограничениях по площади для размещения. Например, в вычислительных центрах между рядами шкафов распределительных устройств образуется проход шириной всего 80 см. С использованием предложенного в изобретении выполнения охлаждающий модуль с его конструктивными блоками может легко монтироваться в частичных приемных отсеках охлаждающего устройства.

Устойчивая конструкция для охлаждающего устройства обеспечивается в том случае, когда предусмотрено, что охлаждающее устройство имеет рамный каркас, выполненный из горизонтальных и вертикальных рамных профилей, причем рамные профили в углах рамного каркаса связаны друг с другом, причем для отделения частичных приемных отсеков на рамном каркасе закреплены горизонтальные полки, и при этом охлаждающий модуль или модули могут располагаться на этих полках. Если при этом дополнительно предусмотрено, что охлаждающий модуль или частичные конструктивные блоки (согласно пункту 3) имеют конструктивную ширину, которая меньше, чем размер в свету промежутка между двумя фронтальными вертикальными рамными профилями рамного каркаса, то охлаждающий модуль может встраиваться с фронтальной стороны прибора и/или с задней стороны. Это имеет преимущества особенно в том случае, когда при ограничениях по площади размещения доступ сбоку отсутствует или не обеспечивается достаточный доступ к охлаждающему устройству.

Конструктивный вариант осуществления приборного узла может быть выполнен таким образом, что охлаждающее устройство на своей обращенной от шкафа распределительного устройства стороне герметично закрыто с помощью стенового элемента.

Однако также возможен вариант, когда охлаждающее устройство встроено между двумя шкафами распределительных устройств и частичные приемные отсеки по выбору могут приводиться в воздуховодное соединение с внутренним пространством одного или двух шкафов распределительных устройств. Таким способом с помощью одного охлаждающего устройства могут кондиционироваться одновременно два шкафа распределительных устройств.

Возможный вариант осуществления изобретения выполнен таким образом, что охлаждающее устройство имеет подающую линию и возвратную линию, посредством которых может подаваться охлаждающая среда, причем компоненты теплообменника могут соединяться с подающей и возвратной линиями. Подающая и возвратная линии могут, например, подсоединяться к внешней системе циркуляционного охлаждения. За счет этого снабжение компонентов теплообменника холодильной мощностью решается простым способом.

Если при этом предусмотрено, что подающая и возвратная линии имеют быстроразъемные соединения, не допускающие образования капель при соединении и разъединении, посредством которых подсоединяются охлаждающие модули, то для подсоединения охлаждающих модулей не обязательно использовать квалифицированный персонал.

Предпочтительное применение изобретения обуславливается в тех случаях, когда электрические встроенные модули выполняются как серверные блоки, которые имеют структуры каналов охлаждения, проходящие в направлении в глубину шкафа распределительного устройства, при этом вентиляционное отверстие согласовано со структурой охлаждающих каналов в области фронтальной стороны шкафа распределительного устройства, а воздухозаборник – в области задней стороны шкафа распределительного устройства.

Изобретение поясняется далее более подробно на примере осуществления, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:

Фиг.1 – пространственное представление сбоку охлаждающего устройства, и

Фиг.2 – приборный узел, состоящий из двух шкафов распределительных устройств и охлаждающего устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.1 представлено охлаждающее устройство 10 с рамным каркасом. Он составлен из двенадцати рамных профилей 11, 12. Горизонтальные рамные профили 11, 12 образуют рамы основания и верха, в угловых областях которых приварены четыре вертикальных рамных профиля того же поперечного сечения. Окруженная рамным каркасом приемная камера разделена посредством горизонтальных полок 15 на три частичных приемных отсека. Частичные приемные отсеки могут на широких сторонах рамного каркаса перекрываться посредством боковых ограждений 16 с обеих сторон. Ограждения 16 содержат соответственно воздухозаборник 14 и вентиляционное отверстие 13. Передняя и задняя узкие стороны, а также верхняя сторона рамного каркаса перекрыты соответствующими заглушками. Полки 15 закреплены на вертикальных рамных профилях и служат для приема соответствующего охлаждающего модуля 20. При этом каждый охлаждающий модуль 20 состоит из двух конструктивных блоков, блока 21 теплообменника и блока 24 вентилятора.

Блок 21 теплообменника содержит корпус 25 теплообменника, в который встроен воздушно-водяной теплообменник 22. Корпус 25 теплообменника имеет два вентиляционных отверстия 23, которые могут располагаться по одной линии с вентиляционным отверстием 13 ограждений 16.

Блок 24 вентилятора содержит корпус 26 вентилятора, в котором размещаются два вентилятора 24. Корпус 26 вентилятора через свои открытые стороны 27 сообщается с воздухозаборниками 14 ограждений 16.

Для монтажа охлаждающего модуля 20 блок 21 теплообменника вдвигается в соответствующий частичный приемный отсек через открытую фронтальную сторону рамного каркаса между обоими вертикальными рамными профилями 13 на полку 15 до тех пор, пока корпус 25 теплообменника не будет ограничен в своем перемещении упором 18 ограждения 16. Аналогичным образом, с задней стороны рамного каркаса блок 24 вентилятора вдвигается в частичный приемный отсек на полке 15, служащей в качестве направляющей скольжения. Упор 18 вновь ограничивает перемещение при вдвигании.

Показанное на фиг.1 охлаждающее устройство 10 может встраиваться в приборный узел, как, например, показано на фиг. 2. При этом охлаждающее устройство 10 встраивается между двумя шкафами 30 распределительных устройств. Шкафы 30 распределительных устройств по своей конструкции выполняются обычным образом и имеют рамный профиль, облицованный стеновыми элементами и дверью с передней стороны. На обращенных друг к другу сторонах шкафов распределительных устройств охлаждающее устройство 30 заменяет стеновой элемент.

Шкафы 30 распределительных устройств, как видно из чертежей, оборудованы двумя северными блоками (электрические встроенные блоки 31) каждый. При этом каждый серверный блок размещен соответственно в области верха и в области основания шкафа 30 распределительного устройства. Между обоими серверными блоками имеется пустое пространство, которое, при необходимости заполнения внутреннего пространства шкафа 30 распределительного устройства, может быть использовано для монтажа третьего серверного блока. Соответственно оснащению шкафа 30 распределительного устройства, охлаждающее устройство 10 содержит два охлаждающих модуля 20. Каждый из охлаждающих модулей 20 сообщается с внутренним пространством обоих шкафов 30 распределительных устройств посредством воздухозаборников 14 и вентиляционных отверстий 23. Посредством блоков 24 вентиляторов воздух в области задней стороны шкафов 30 распределительных устройств может транспортироваться по структуре каналов серверных блоков в направлении в глубину шкафов 30 распределительных устройств. Этот воздух охлаждается в теплообменнике 22 блока 21 теплообменника и затем вновь в области фронтальной стороны шкафов 30 распределительных устройств подается через вентиляционные отверстия к структуре каналов. Если позже шкафы 30 распределительных устройств должны будут оснащены третьим серверным блоком, то можно простым способом дооснастить охлаждающее устройство 10 третьим охлаждающим модулем 20.

Если только в одном шкафу 30 распределительного устройства должен будет затем смонтирован серверный блок, то к другому шкафу 30 распределительного устройства монтируется ограждение 16, которое не допускает никакого пропускания воздуха. Таким способом можно все частичные приемные отсеки адаптировать к индивидуальным условиям монтажа в шкафу 30 распределительного устройства.

Охлаждающее устройство может также пристраиваться только к одному шкафу 30 распределительного устройства. В этом случае обращенная от шкафа 30 распределительного устройства сторона охлаждающего устройства закрывается боковой стенкой.

Формула изобретения

1. Приборный узел с, по меньшей мере, одним шкафом распределительного устройства и одним охлаждающим устройством, причем шкаф распределительного устройства имеет замкнутое внутреннее пространство, в котором могут размещаться электрические встроенные модули, причем охлаждающее устройство прикреплено в области расположенной вертикально к фронтальной стороне боковой поверхности шкафа распределительного устройства и проходит на протяжении, по меньшей мере, части высоты шкафа распределительного устройства, и сообщается с внутренним пространством через, по меньшей мере, один воздухозаборник и, по меньшей мере, одно вентиляционное отверстие, причем охлаждающее устройство имеет приемную камеру с размещенным в ней, по меньшей мере, одним теплообменником, отличающийся тем, что приемная камера охлаждающего устройства (10), по меньшей мере, на отдельных участках подразделена на два или более расположенных друг над другом по вертикали частичных приемных отсека и, по меньшей мере, в одном частичном приемном отсеке расположен охлаждающий модуль (20).

2. Приборный узел по п.1, отличающийся тем, что частичные приемные отсеки на их обращенной к шкафу (30) распределительного устройства стороне закрыты посредством ограждения (16), при этом ограждение (16) образует воздухозаборник (14) и вентиляционное отверстие (13), причем размещенный на внешней стороне ограждения (16) уплотнительный элемент (17) в области между воздухозаборником (14) и вентиляционным отверстием (13) препятствует прямому прохождению воздуха.

3. Приборный узел по п.1, отличающийся тем, что охлаждающий модуль (20) имеет в качестве отдельных компонентов блок (22) теплообменника и, по меньшей мере, один блок (24) вентилятора.

4. Приборный узел по п.1, отличающийся тем, что охлаждающее устройство (10) имеет рамный каркас, выполненный из горизонтальных и вертикальных рамных профилей (11, 12), причем рамные профили (11, 12) в углах рамного каркаса связаны друг с другом, причем для отделения частичных приемных отсеков на рамном каркасе закреплены горизонтальные полки (15), при этом охлаждающие модули (20) могут располагаться на полках (15).

5. Приборный узел по п.3 или 4, отличающийся тем, что охлаждающие модули (20) или их отдельные компоненты имеют конструктивную ширину, которая меньше чем размер в свету промежутка между двумя фронтальными вертикальными рамными профилями рамного каркаса.

6. Приборный узел по п.1, отличающийся тем, что охлаждающее устройство (10) на своей обращенной от шкафа распределительного устройства стороне герметично закрыто с помощью стенового элемента.

7. Приборный узел по п.1, отличающийся тем, что охлаждающее устройство встроено между двумя шкафами (30) распределительных устройств, при этом частичные приемные отсеки по выбору могут приводиться в воздуховодное соединение с внутренним пространством одного или обоих шкафов (30) распределительных устройств.

8. Приборный узел по п.7, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из охлаждающих модулей через воздухозаборники (14) и вентиляционные отверстия (13) сообщается с обоими внутренними пространствами шкафов (30) распределительных устройств.

9. Приборный узел по п.1, отличающийся тем, что охлаждающее устройство (20) имеет подающую линию и возвратную линию, посредством которых может подаваться охлаждающая среда, причем охлаждающие модули (20) могут соединяться с подающей и возвратной линиями.

10. Приборный узел по п.9, отличающийся тем, что подающая и возвратная линии имеют быстроразъемные соединения, не допускающие образования капель при соединении и разъединении, посредством которых подсоединены охлаждающие модули (20).

11. Приборный узел по п.1, отличающийся тем, что электрические встроенные модули (31) выполнены как серверные блоки, которые имеют структуры каналов охлаждения, проходящие в направлении в глубину шкафа распределительного устройства, при этом вентиляционное отверстие (13) согласовано со структурой каналов в области фронтальной стороны шкафа (30) распределительного устройства, а воздухозаборник (14) – в области задней стороны шкафа (30) распределительного устройства.

РИСУНКИ