Новости

04.02.2016
Участник выставки "ЭкспоЭлектроника", компания "Штойбли РУС", представляет быстроразъемные соединения для жидкостного охлаждения
 

 
Конструкторы и разработчики аппаратного обеспечения для силовой электроники в сфере железнодорожной, автомобильной и авиатехнической промышленности сходятся во мнении, что наиболее эффективным способом снижения энергетических затрат и миниатюризации являются системы с жидкостным охлаждением.
Для работы столь мощных вычислительных систем и центров по хранению данных уже требуются огромные энергетические затраты, гигантские площади и средства. На сегодняшний день энергопотребление высокопроизводительных систем (High Performance Systems) по разным оценкам составляет 3-4% от мирового. Эти показатели заставляют задуматься о снижении энергопотребления и уровня шума при работе таких комплексов, уменьшении их размеров и веса.
Мощное развитие получает оборудование с применением силовой электроники. Это, в частности, железнодорожная, автомобильная и авиатехника. Потребляемая мощность, и, соответственно, тепловыделение некоторых систем могут достигать более 10МВт, и это не опечатка. Конструкторы и разработчики аппаратного обеспечения для профессионального и бытового применения сходятся во мнении, что наиболее эффективным способом снижения энергетических затрат и миниатюризации являются системы с жидкостным охлаждением.
В качестве жидкости для охлаждения, в зависимости от задач и условий применения, может быть использована вода различной степени очистки и с различным содержанием ингибиторов, антифризы или даже жидкий азот.
В настоящее время широко применяются два типа охлаждающих систем для силовых компонентов электроники: прямое охлаждение методом погружения в диэлектрическую охлаждающую жидкость и косвенное охлаждение. Каждая конструкция имеет как свои достоинства, так и недостатки.
Эффективность работы прямого охлаждения наиболее высока, т.к. этот метод позволяет отводить тепло непосредственно от нагреваемых электронных компонентов. Его основные недостатки - это трудоемкость в обслуживании и большой объем охлаждающей жидкости. Однако данный способ охлаждения находит свое применение.
Под косвенным охлаждением подразумевается такой метод охлаждения, когда элементы располагаются на охлаждаемой плите(coldplate), в которой выполнены каналы для циркуляции по ним жидкости.
При изготовлении таких плит применяют различные технологические методы (от сверления и фрезерования до пайки и сварки), с целью обеспечения максимального теплоотвода в местах расположения нагреваемых модулей.
Материалами для плит могут служить металлы с высоким коэффициентом теплопроводности, чаще это медь и алюминий. Плиты изготавливают как из мономатериала, так и из биметаллов. Хотелось бы отметить, что сочетание химически активных металлов (медь и алюминий), электрических токов высокой частоты, жидкостей и озона создает дополнительные проблемы, связанные с возникновением условий для электрохимической коррозии, образования коллоидных взвесей и появления микроорганизмов в жидкостях. Для предотвращения этих проблем применяют сочетаемые материалы, введение ингибиторов, используют системы фильтрации и очистки.
Часто требования к работе техники могут быть очень жесткими и не допускать даже кратковременной ее остановки для проведения профилактических или регламентных работ. Сейчас даже сложно представить, например,  чтобы сервер YANDEX или GOOGLEостановил работу на 20минут для проведения профилактики . Также и техника должна работать 24 часа в сутки 7 дней в неделю, и это значит, что все модули должны отключаться и заменяться в режиме горячей замены (hotplug). В этом случае становится невозможным слив жидкости из системы жидкостного охлаждения, возникает вероятность завоздушивания и возникновения утечек. Решением проблемы станет конструкция с подключением независимых охлаждающих модулей.
Для подключения независимых модулей используются специальные высоконадёжные быстроразъемные соединения производства компании Штойбли (STÄUBLI). Данные соединения разработаны с учетом всех вышеперечисленных задач и требований, предъявляемых разработчиками электроники к системам жидкостного охлаждения.


Соединения должны быть выполнены из специальных материалов и иметь уплотнения, подходящие для постоянной работы с металлами и жидкостями контуров охлаждения. Соединения должны выдерживать вибрационные, ударные и температурные нагрузки, предъявляемые заказчиком. Разъем обязательно должен соответствовать параметрам непроливаемости (non-spill) и герметичности не только во время работы, но и в моменты соединения-разъединения контуров, иметь при этом большой запас по рабочему давлению и гарантировать минимальные гидравлические потери в разъеме. Также имеется большое количество вариантов конструктивного исполнения как для моно-контуров, так и для блочного подключения -«врубные» соединения. С помощью блочных соединений для подключения к коллектору можно производить удаленное подключение в недоступных зонах при несоосности и перекосах до +/-1мм, что позволяет разработчикам электронных устройств не заботиться об увеличении точности изготовления механических узлов, а сконцентрироваться на выполнении требований технического задания к самому устройству.
Очевидно, что для быстрого подключения модулей с жидкостным охлаждением необходимо применение универсальных модульных комбинируемых разъемов, позволяющих одновременно подключать сигнальные шины данных, силовые линии , а также контуры охлаждения.
Современный комбинируемый разъем STÄUBLI линейки CombiTac способен сочетать в себе: передачу данных ( как по сигнальным каналам, так и по протоколам Ethernet, RJ45), коаксиальные линии RG59, ВЧ сигналы до 3ГГц, оптоволоконные линии, контакты термопар, силовые токи до 380 А, напряжение до 5 КВ, а также подключать контуры воздуха и охлаждающих жидкостей  давлением до 15 бар. Возможно исполнение разъемов в пыле- и влагозащищённых корпусах из алюминиево-магниевых сплавов со степенью защиты до IP68. При этом разъемы малочувствительны к вибрации, рассчитаны на 5000 циклов включения/отключения. Электрические контакты выполняются из позолоченных сплавов бериллия, обеспечивающих наименьшее контактное сопротивление, благодаря наличию внутри контактных гнезд специальных подпружиненных ламелей, постоянно создающих эффект торсионной пружины в пятне контакта.

Соединения для передачи охлаждающих жидкостей выполняются по технологи «flat face» - плоский тарельчатый клапан с двойным запиранием полностью исключает возможность протечки охлаждающей жидкости. Для удобства проектирования, монтажа и эксплуатации современные разъемы построены по модульному принципу – узел состоит из набора стандартных модулей (контактодержателей), сочетание которых подбирается исходя из решаемой задачи. Возможно до 6 000 000 различных комбинаций разъема.
В заключение хочется отметить, что не бывает универсального решения, которое устроило бы всех разработчиков даже при создании элемента для какой-либо одной отрасли. Но всегда можно найти решение по подключениям охлаждаемых модулей, используя опыт десятилетий работы компании STÄUBLIна мировом рынке и уникальный ассортимент продукции. Специалисты компании всегда готовы рассмотреть задачи заказчика и в тесном сотрудничестве их решить.

С более подробной информацией Вы можете ознакомиться на стенде компании В235, павильон 2, зал 8. Получить электронный билет >>