气流挡板系统的制作方法

本发明涉及气流管理装置且特别是涉及用于数据中心及其他用途的气流挡板系统。

背景技术：

现代数据中心容纳大量的计算机服务器，其一般被容纳在多排服务器柜中，其中许多服务器被以密集间隔开的关系地安装在所述柜内部。在操作中，密集地设置的服务器产生相当大的热，所述热必须被除去以防止设备过热和不起作用。单独的服务器单元通常设有内部风扇，该风扇抽吸冷却空气通过所述单元。然而，因为设备的高密度，通常配备相当大的空调系统以向柜的前部供给冷却空气，可以用来由其内部风扇通过单个服务器抽出。

当服务器的输出功率已经逐渐地增大时冷却系统的运行效率成为增大的问题并且冷却其的花费变得非常有意义。控制冷却成本的重要方面是防止或者最小化冷却空气在柜前面与数据中心中的热空气混合。其中允许在服务器外面发生混合，必须以增加资本费用来增大A/C设备的能力。另外，由于返回至A/C设备的空气之间的较低温度差连累了A/C设备的效率。

现代数据中心应用来提高效率的技术之一是在热空气和冷空气通道中设置多排服务器柜。一般地，两排服务器柜被背靠背地定向，利用冷空气被供给至所述排的前部(形成冷通道)并且热空气被聚集在两排之间的热通道中，其然后被返回至A/C单元。该技术代表了前述配置的改进但是仍允许相当大量的冷空气绕过服务器并与热空气混合。

应用于现代数据中心的其他技术是完全空气保留(containment)(即，完全包围)和部分空气保留。完全空气保留涉及完全封闭多排服务器柜之间的通道，例如，冷空气通道。在完全空气保留中，顶蓬挡板被连接在相邻排的服务器柜的顶部之间以产生上部隔板，并且门(或者壁)在相邻排的端部处被连接在柜的侧部之间以产生侧面隔板。服务器室和柜的地板设有完全包围的保留侧。在冷空气通道中，例如，地板镶板中的穿孔允许空气流入被包围的冷空气通道中并且然后流至服务器。

在部分空气保留系统中，系统未完全包围相邻排柜之间的区域。部分空气保留系统的用途和意图是阻止不希望有的气流，但是同时提供了敞开式通道构造的优点。

技术实现要素：

本发明的气流挡板系统提供了一种免工具的、模块化的和可重复使用的空气保留系统的设计，且特别适用于现代的数据中心。所述系统很好构造并且按高效和成本有效的方式有效地隔离相邻的热空气通道和冷空气通道之间的热空气和冷空气的混合。

气流挡板系统适合于管理由相邻排的紧密间隔开的设备柜所形成的通道内的气流及其他运用。气流挡板系统包括具有基部和气流转向板的气流挡板。所述基部是可操作来可移除地安装至设备柜的顶部并且具有接触部分，该接触部分可操作来邻近设备柜的通道面向边缘地接触设备柜的顶部。气流转向板由基部支撑并且自基部向上延伸。至少一个安装臂被连接至基部，并且磁体被连接至安装臂并且自安装臂向下悬垂。磁体可操作来磁性地连接至设备柜的顶部、与基部的接触部分间隔开。

安装臂可在沿着基部宽度的多个位置处连接至基部，由此安装臂可沿着设备柜的宽度被定位于多个位置中。

基部可能具有沿着基部宽度的多个安装孔并且安装臂可在任何一个安装孔中连接至基部。

安装臂可以通过可调整的紧固件连接至基部，并且通过可调整的紧固件的操作，安装臂在水平面中相对于基部有选择地枢转并且可按多个角定向地固定到所述水平面中。

磁体可以通过挠性连接部被连接至安装臂以允许磁体相对于安装臂围绕水平轴线枢转。可弹性地压缩的垫圈被设置在磁体和安装臂之间，并且所述垫圈可操作来允许磁体相对于安装臂围绕任何水平轴线枢转。磁体在沿着安装臂长度的多个位置中可有选择地固定至安装臂。

安装臂可能沿着其长度具有槽，并且磁体由穿过槽导向的可调整紧固件连接至安装臂。通过操作可调整的紧固件，磁体可有选择地移动并且可在沿着槽的任何位置中固定至安装臂。

气流转向板可能具有可操作来影响气流的上部部分和可操作来将气流转向板安装至基部的下部部分。气流转向板在至少第一和第二位置中可移除地安装到基部上。在气流转向板的第一位置中，所述上部部分处于相对于水平面的第一角定向；并且在气流转向板的第二位置中，所述上部部分处于相对于水平面的第二角定向，该第二角定向比第一角定向更竖直。第二角定向可能是实质上竖直的。

基部可能具有沿着其宽度被定尺寸和成形成接收和支撑所述板的下部部分的向上开口的沟道。所述沟道以相对于竖直方向的第一角度地对准并且板的下部部分以相对于板的上部部分的第二角度地对准，并且第一角度和第二角度的和为大致一百八十度。

基部可能具有可操作来调整气流转向板相对于设备柜的顶部的竖直位置的可调整立板。所述立板可能具有上部部分和下部部分，所述下部部分可操作来连接至设备柜的顶部，并且所述下部部分具有基部的接触部分，并且安装臂和磁体被连接至下部部分。上部部分可有选择地相对于下部部分沿竖直方向移动并且可相对于下部部分固定以调整气流转向板相对于设备柜的顶部的竖直位置。

基部可能具有固定高度的部分，并且立板能与基部的固定高度部分分开。安装臂和磁体可有选择地连接至基部的固定高度部分或者至立板。气流挡板可能具有相对于下部部分移动立板的上部部分的器件和相对于下部部分固定立板的上部部分的器件。

按排设置在数据中心中的多个设备柜和如上所述的气流挡板可能被安装在多个设备柜中的每个上并且沿着所述排的长度形成实质上连续的气流栅栏。

附图说明

图1是在数据中心环境中示出的根据本发明构造的气流挡板系统的第一实施例透视图；

图2是图1的系统的气流挡板的顶部透视图；

图3是图1的系统的气流挡板的侧视图；

图4是图1的系统的气流挡板的底部透视图；

图5是气流挡板系统的第二实施例的透视图；

图6是图5的气流挡板系统的基部的侧视图；

图7是图5的气流挡板系统的气流转向板的侧视图；

图8是图5的气流挡板系统的侧视图，显示了处于倾斜定向的气流转向板；

图9是图5的气流挡板系统的侧视图，显示了处于竖直定向的气流转向板；

图10是图5的气流挡板系统的透视图，显示了处于低位的立板；

图11是图10的气流挡板系统的透视图，显示了处于高位的立板；

图12是图10的气流挡板系统的立板的透视图；

图13是图10的气流挡板系统的立板的透视图，显示了用于调整和固定立板的高度的机构；和

图14是图13的立板的侧视图。

具体实施方式

参见图1，气流挡板系统10特别地适用于数据中心等中的气流管理，该数据中心等具有按间隔开的排14、16并排(一般相邻地)地设置的多个一般高度相等的设备柜12，以在这些排之间形成通道18。这种设备柜一般容纳计算机服务器、网络设备及其他电子设备，它们需要调节(冷却)的空气以维持正确的操作温度。在“冷通道”的情况中，柜的前表面面对通道18并且调节过的空气可以通过高架地板气室(raised-floor plenum)或者其它合适方法被供给至通道。一般地，调节过的空气被设备的内部风扇或者其他器件抽吸通过电子设备，并且所产生的热空气通过柜的后部排出到“热通道”内并被返回至调节的空气的来源。

参见图1-4，在第一实施例中，气流挡板系统10包括可安装到柜12的顶部22上的一个或多个气流挡板20。每个气流挡板20具有伸长基部26和刚性的、优选平面的或者弯曲的气流转向板28，该伸长基部26沿着或者邻近柜的面向通道的边缘24(例如，一般为“冷”通道的前边缘或者“热”通道的后边缘)可移除地安装到柜12上，该气流转向板28从基部26以悬伸的方式向上延伸。

基部26能包括基部26的底部32上的一个或多个磁体30，以可移除地、磁性地将气流挡板20安装到柜12的顶部22的金属部分上(图4)。另外，基部26可以包括基部26的前边缘36上的向下悬垂的唇部34，以接合柜12的面向通道的边缘24(图3)。

优选地，如沿着基部26的纵向(长)轴线所测得的基部26的宽度实质上等于如沿平行于柜12的面向通道的边缘24的水平方向所测得的柜12的宽度。例如，基部26对于24英寸宽的柜可能具有大约23.75或者23.875英寸的宽度、对于30英寸宽的柜可能具有大约29.75或者29.875英寸的宽度并且对于31.5英寸宽的柜可能具有大约31.25或者31.375英寸的宽度。优选地，气流转向板28的宽度实质上等于基部26的宽度。然而，该板28的宽度可能更大或者更小，例如，该板28的宽度可能实质上等于600mm、750mm和800mm的柜宽度或者另一宽度。可替换地，基部26和气流转向板28的宽度可能实质上等于柜的整数倍(例如，1、2或者3个柜等)。

气流转向板28可能具有大约18英寸的长度(如从基部26至该板28的自由端33所测得的)。板28可能相对于基部26被固定，以使得当挡板20被安装到柜12上时该板28被按相对于柜12的一固定角度(θ₁)(例如，自水平面的30度)地对准，并且使得板28延伸入通道18内大约15英寸(如水平地测得的)。可替换地，每个板28可能被水平地、竖直地或者以另一角度地对准。

优选地，气流转向板28可以是由透明材料构造的，诸如对于最大光透过性的无色的或者染色的聚碳酸酯。然而，其他透明的、半透明的或者不透的材料也适合于该板。板28优选符合或者超过用于信息技术设备的消防的NFPA标准和/或评定为UL94V0。

气流挡板20可能被按通道18的一侧或者两侧上的排12、14地安装在多个邻近柜12中的每个上，以沿着一排或者两排柜12、14的全长形成实质上连续的空气栅栏(图1)。每个气流转向板28可能按相对于水平面的一角度(θ₁)地对准，以使得板28从柜12的顶部22并朝向通道18的中心向上伸出。优选地，排12、14中的每个气流挡板20的气流转向板28按相同角度或者实质上相同的角度地对准，以使得它们形成实质上连续的空气栅栏。

当排14、16中的柜12全部高度相同并且气流转向板28按相同角度对准时，板的侧边缘32接近平行地对准(例如，分开大约0.25-0.50英寸)。为了提高由气流挡板20形成的空气栅栏的效用，相邻挡板的一个或者两个气流转向板28能包括安装到相邻的板28的侧边缘35上的垫片(或者其它柔性的或者刚性的插入件)以密封它们之间的间隙。

当被安装到柜12上时，气流挡板20的气流转向板28阻止热空气和冷空气混合。特别地，当气流转向板28以向上倾斜的角度地延伸到冷通道18内时，其增加了通道中的压力从而将调节的空气流诱导到电子设备内。当气流转向板28在热通道的任一侧上竖直地延伸时，其将加热的空气导向到柜上方，从而阻止热空气和冷空气的混合。

一般地，排14、16中的相邻柜12相互邻接。然而，可以在一排中的柜之间存在间隙，例如，其中支撑柱的存在需要连续的柜之间的间隙。为了当在柜之间存在间隙时作准备，可以在连接至间隔开的柜的相邻空气转向挡板20的气流转向板28之间可移除地附接例如实质上气流转向板28的尺寸和形状的气流转向间隙板。气流转向间隙板可能通过上述垫片或者其它合适支撑机构被连接到相邻的气流转向板28上。如可以意识到的，这种间隙板还可以被应用在连续的机架排(柜之间没有间隙)上，例如通过将气流挡板20附接到一排中的每隔一个柜上并且使挡板20与间隙板互连以沿着该排柜的长度有效地产生连续的空气栅栏。

取决于应用的需要，气流挡板20可能被按角位置(例如，悬伸到冷通道上)地安装，或者代替地可能被按竖直位置地安装以更好地防止热空气和冷空气的混合。气流挡板20可能被安装在柜的前部和/或后部的顶部边缘两者上，例如按角位置地将气流挡板20配置在邻近冷通道的柜的面向通道的(前部)边缘上和竖直地配置在邻近热通道的相同柜的面向通道的(后部)边缘上。

气流挡板是模块化的并且可以在通道的两侧上横跨每个柜的顶部地定位，或者可以被单独地使用以定点减少高温位置。气流挡板可以在高架地板或者平板环境及其它环境中提高气流效率和/或降低服务器的入口温度。

当气流挡板20被成角度地定位时，例如解决高架地板环境中的冷通道中的冷气流排出砖块(tiles)时，气流挡板20对竖直气流产生阻断并且给冷通道加压，以允许容纳在柜中的服务器或者其他设备在空气逸出到天花板之前更好利用冷空气，这可能减少或者消除未调节的空气流入房间。成角度的气流挡板20还将返回的热空气与冷通道隔离。当气流挡板20被按竖直位置定位在邻近冷通道的机架的前边缘的顶上时，其目的是更好地执行热屏蔽并且隔离排出的热服务器空气以防返回到服务器的冷入口侧。当气流挡板20被竖直地定位以对付排出热通道的热气流时，挡板20产生热屏蔽栅栏，阻断热空气试图返回冷通道的流动并且还协助产生烟囱效应以使热空气朝向天花板聚集。

参见图5-9，在第二实施例中，气流挡板系统110包括具有伸长基部126的气流挡板120和按悬臂方式从基部126向上延伸的气流转向板128。第二实施例(和所有的其他实施例)的气流挡板120具有类似结构，并且按相同配置地适合于与本文相对于第一实施例所述的气流挡板20相同的目的和环境。

气流挡板120(和所有其他实施例)的基部126和气流转向板128可能具有与第一实施例的气流挡板20相同的总尺寸，包括宽度和长度尺寸。

多个气流挡板120可能被安装在通道的一边或者两边上的成排柜中的多个相邻柜中的每个上，以沿着一排或者两排柜的总长度形成实质上连续的空气栅栏，并且每个气流转向板128可以被按相对于水平面的一角度地对准以使得该板128从柜的顶部向上并朝向通道的中心地伸出。可替换地，每个板128可能被水平地、竖直地或者以其它角度地对准。优选地，一排柜上的每个气流挡板120的气流转向板128被按相同或者实质上相同的角度对准，以使得它们形成实质上连续的空气栅栏。

基部126可能是一整体的刚性金属挤出件或者可能包括连接到一起的分离部件。基部126可能沿着其宽度具有接触部分154，以用于将气流挡板120邻近其面向通道的边缘地支撑在设备柜的顶部上。优选地，接触部分154处于具有底部(自由)边缘的向下延伸的、竖直地对准的凸缘形式，以沿着基部126的宽度(或者实质上整个宽度)提供狭窄的伸长支撑支轴。

基部126的中间部分150自接触部分154的顶部向后水平地延伸。优选地，中间部分150处于比接触部分154的底部边缘高的位置。

基部126可能具有安装法兰156，该安装法兰156相对于接触部分150与气流转向板128相反地、水平地向后沿着基部126的宽度延伸。优选地，安装法兰156处于比接触部分154和中间部分150高的位置。安装法兰156可能具有沿着基部126的宽度设置在其上的多个安装孔158。

多个(优选，两个)伸长的安装臂160被附接至安装法兰156并且可能在气流转向板128相对于接触部分150的相反(远离)方向上自安装法兰156向外延伸。每个安装臂160优选至少大约5英寸长。每个安装臂160可以通过可移除的、可调整紧固件162(诸如，翼形螺钉等或者其他合适的可调整紧固件)被连接至安装法兰156，该紧固件162被导引通过安装法兰156中的安装孔158并且被导引到安装臂160的端部中的相应安装孔内。可以通过移除可调整的紧固件162以从安装法兰156上拆开安装臂158、将安装臂158移动至不同的安装孔158并且利用可调整的紧固件162将安装臂158重新连接到安装法兰156上来沿着安装法兰156调整安装臂160的位置。安装臂160可能自安装法兰156向外水平地垂直延伸或者可能在安装法兰下面枢转或者可能处于任何角位置。安装臂158可有选择地在水平面中相对于基部126枢转(例如,180度)并且可通过操作可调整紧固件162按多个角定向地固定在水平面中(优选可无限地调整的)。可替换地地或者另外地,安装法兰156可能包括槽(未显示)以允许调整安装臂158的位置。

磁体164被附接至每个安装臂160以用于将气流挡板120可移除地磁性地连接至柜或者其他金属结构。优选地,每个安装臂160包括沿着安装臂160的长度的槽166,并且相关联的磁体164被穿过槽166从安装臂160的顶部导引到磁体164内的可调整紧固件168(诸如,翼形螺钉等或者类似的可调整紧固件)连接到安装臂160上,以使得磁体164沿着安装臂160的位置可以被有选择地调整并且通过操作可调整紧固件168来固定。可替换地或者另外地，安装臂160可能包括多个安装孔(未显示)以允许调整磁体164的位置。

磁体164可能是具有平坦底表面170的实质上盘形的。磁体164的底表面170可能与基部126的接触部分154的底部边缘处于相同高度，并且在静止位置中，底部170可能在接触所述接触部分154的底部边缘的平面上并实质上与其平行。优选地，磁体164和安装臂160之间的连接允许磁体164围绕多条(或者所有的)水平轴线枢转，以使得磁体164(包括其底表面170)的定向可以调整至符合不同的目标安装表面(例如，柜的顶部)以使至该表面的磁附着最大。作为一实例，环形的弹性体垫圈172可以利用穿过垫圈172的中心开口导引到磁体164内的可调整紧固件166被设置在磁体164和安装支臂160之间(图6)。当张紧可调整紧固件166以沿着安装臂160固定磁体164的位置时，垫圈172将压缩。然而，垫圈172的弹性体特性将允许磁体164相对于安装臂10枢转来调整至目标安装面。

连接至从安装法兰156伸出的伸长安装臂160上的磁体164被与基部126的接触部分154间隔开并且提供由接触部分154产生的与支轴相反的抵销力(力矩)以平衡气流转向板128的重量，该气流转向板在某些构造中可能按悬臂方式延伸到通道内。

基部126沿着基部126的宽度具有向上开口(即，平行于基部126的纵向轴线)的沟道174以用于支撑气流转向板128。沟道174可能具有一对相对的平行侧壁178、180和底部176以支撑气流转向板128。沟道174优选地被设置在基部126的中间部分150上方，该中间部分形成了沟道174的底部176。沟道174被定尺寸并成形成紧密地、可移除地接收气流转向板128。沟道174优选具有实质上等于或者稍微大于气流转向板128的厚度的开口尺寸(当在相对的壁178、180之间测量时)。例如，气流转向板128可能具有大约0.175英寸的厚度，并且沟道150可能具有大约0.200英寸的开口。

沟道174优选地相对于水平面(例如，当被安装时相对于基部126的接触部分150)按向前倾斜的角度(例如，大约60度)和相对于竖直面(例如从相对的侧壁178、180中间的平面起计算并平行于所述相对的侧壁)大约30度的角度(θ₂)地对准。

气流转向板128可能具有形成所述板128的大部分高度和表面面积的上部部分182和具有小部分高度(例如，大约1-2英寸)的下部部分184。下部部分184优选被相对于上部部分182按大于90度(例如，大约150度)的内部角度(θ₃)地对准。

基部126的沟道174被定尺寸并成形成由下部部分184可移除地接收并支撑气流转向板128。可以将一个或多个安装螺钉186(或者其他合适的可移除的紧固件或者其他紧固件)导引到沟道174内到与下部部分184接触以固定所述板128。

优选地，气流转向板128可以被在至少两个位置中安装到沟道174中，包括具有向下指向的内部角度(θ₃)的第一位置，其中气流转向板128的上部部分182向前延伸并且按相对于水平面的一角度、例如按相对于水平面的大约30度的角度(θ₄)地对准(图28)。可替换地，气流转向板128可能被具有向上指向的内部角度地安装在第二(反向)位置中，其中上部部分182被竖直地对准(图9)。预期到沟道174和气流转向板128的下部部分184的其他相对角度。然而，优选地，沟道174和板128的下部部分184的相对角度是互补的以使得在所述板128的一个位置中，上部部分182按相对于水平面和竖直面的一角度(即，相对于水平面小于90度的角度)对准并且在第二(反向)位置中，板128的上部部分182被竖直地对准。气流转向板120的内部角度θ₃(例如，大约150度)和沟道174与竖直方向形成的角度θ₂(例如，大约30度)的和优选实质上为或者大约180度。可替换地，沟道174和板128的下部部分184的相对角度是这样的，即，在第一和第二(反向)位置中，板128的上部部分182相对于水平面按两个不同角度对准，每个角度小于90度。

参见图10-14，在气流挡板系统210的第三实施例中，基部226可能包括立板290以将气流转向板228调整至为该排中的其它挡板所共有的高度，对于当一排中的设备柜具有不均匀的高度或者其他用途时。立板290可能包括下部部分292并且可能包括上部部分294，所述下部部分可操作来连接至设备柜的顶部，所述上部部分可有选择地移动并且可相对于下部部分292固定在竖直方向上以调整气流转向板228相对于设备柜的顶部的高度。立板290的上部部分294被可滑动地接收在下部部分292内，以调整气流转向板228的高度。

基部226可能包括相应于第一和第二实施例的上述基部26、126的固定高度部分296，该固定高度部分与立板290成为整体或者可与其分开并且支撑气流转向板228。立板290的上部部分294可以互补地成形并且适合于连接至基部的固定高度部分296并支撑该基部的固定高度部分296。

立板290的下部部分292优选具有类似于上述实施例的基部的尺寸和安装结构，包括接触部分250、向后延伸的安装法兰256、安装臂260和磁体264。

诸如翼形螺钉的可调整紧固件297或者其他合适的紧固件可以邻近立板290的横向端地被设置在立板290的前部上，以相对于下部部分292有选择地调整并固定上部部分294(和气流转向板228)的竖直高度。立板290可能包括剪式机构298或者其他合适的机构以调整立板290的高度。剪式机构298可以由可从立板290的前部接近的钮300操作来提供调整立板290的高度的受控的单个点。

如为立板的替代或者另外地，其中相邻的柜具有不同的高度，可以在相邻的板之间竖直地安装可选的竖直挡板以在板之间提供密封。这种竖直的挡板可能是实质上菱形的。

在进一步的实施例中，气流转向板可能也是可调整的并且可相对于基部枢转，以使得板相对于柜的角度可能被调整达90度或者270度或者更大。例如，气流转向板可能相对于基部自竖直向下指向定向、平贴柜(或者服务器)的前部地转动至水平定向、平贴柜的顶部。基部上的并可从柜(或者其他合适机构)的前部接近的按钮可以被设置成允许调整气流转向板的位置。可替换地，气流挡板可能包括用于调整该板的角度的一遥控系统。

气流转向板可能包括在启动灭火系统的情况中当灭火剂(例如，水基干粉剂或者别的)堵塞时促使除去所述板的器件。例如，气流转向板可能包括热敏弹簧、易熔连杆、电子启动或者别的器件以例如将该板转动至不对灭火剂调配产生堵塞的位置、使该板收缩和/或促使板从基部落下(例如通过系链)、或者可以包括去除对灭火剂分散堵塞的其它器件。

应当理解，本文所图示和描述的发明的具体形式确定为典型的仅在不脱离本公开的清晰教导的情况下可以对其进行某些改变。因此，应参考以下确定本发明的全部范围的所附权利要求。