Projekt 19" Ausgleichsbehälter für Rackeinbau

[kullakehx]

Moin! Ich möchte ein paar Meinungen und Inspirationen für den Bau eines Ausgleichsbehälters sammeln bevor ich zur Tat schreite. Auf geht's.

• Kurzfassung
  Ich möchte für mein 19-Zoll-Rack einen zentralen Pumpenvorfluter/Ausgleichsbehälter.
• Aktuelle Situation
  Im Moment verfügen 4 Rechner in meinem Rack jeweils über einen eigenen Kreislauf mit Pumpe und Vorfluter. Das habe ich so entworfen damit die Elemente für sich unabhängig arbeiten können. Im Laufe der Jahre habe ich dies aber nie benötigt. Die Wartung der Kreisläufe ist recht mühsam, insbesondere wenn sie sich einen Radiator teilen und somit mehrere Ausgleichsbehälter zu befüllen sind.
• Anforderungen
  Ich benötige einen Ausgleichsbehälter für 4 Kreisläufe plus Befüllstutzen und Entlüftung, also insgesamt 10 Schraubanschlüsse. Solche Lösungen sind nicht käuflich, also muss ich sie selbst bauen.[1] Der Vorfluter soll an der obersten Position des Racks montiert werden und über absperrbare Anschlüsse verfügen. Es muss daher ausreichend Platz für mindestens 8 Kugelhähne vorhanden sein. Dabei ist auf eine mechanische Entlastung der schraubverbindungen zu achten, die Hebelwirkung über die Anschlüsse würde sonst die Gewinde beschädigen.[2] Befüllung und Entlüftung können durch drehbare Winkelverbinder und Blindstopfen realisiert werden, das hat sich bei mir bewährt.
  Da der Platz im meinem Rack begrenzt ist, kommt eine maximale Bauhöhe von 1HE, also 44,45mm in Frage. Die gesamte Apparatur soll zudem Rücken an Rücken mit der zentralen Stromversorgung verbaut werden. Es ist also notwendig, einen Freiraum von mindestens 45mm für die Kabel zu lassen.[2] Horizontal ist eine Tiefe von mindestens 300mm verfügbar, wobei sich die Kugelhähne außerhalb des Rackeinschubes befinden sollten. Das ergibt ein Bruttovolumen von mindestens 5 Litern und ist mehr als ausreichend.[3]
  Der Füllstand sollte von außen sichtbar sein. Ob transparentes Material, ein Sichtfenster oder ein Steigrohr verbaut wird ist unerheblich. Acrylglas hätte den Vorteil von leichter spandender[4] und fügender Bearbeitung. Aluminium möchte ich aus Korrosionsgründen nicht verbauen. Hochlegierte Stähle wären interessant, mir fehlt aber der Zugang zu einer brauchbaren MIG/WIG-Station.
  Der Durchfluss pro Kreislauf soll ebenfalls sichtbar sein. Es würde reichen wenn ich sehe wie das Wasser aus den Warmwasserschläuchen sprudelt[5], es müssen keine Flügelradsensoren verbaut sein. die verbrauchen nur zusätzlich Platz.
• Diskussionsvorschlag
  Auf Grundlage der oben genannten Anforderungen habe ich mir folgendes überlegt: Der Behälter soll aus Acrylglas bestehen. Zur Aussteifung sollen Rippen eingezogen werden die zudem den Wasserfluss in mäanderförmige Bahnen leiten. Die Wände sollten zur Maximierung der Klebefläche und zur Erhöhung der Steifigkeit aus ungefähr 4mm starkem Material bestehen, für Decke, Boden und Rippen würden 2mm reichen. Die Anschlussseite könnte wegen der Gewinde dicker gestaltet werden, ich denke aber 4mm sollten auch hier ausreichend sein. Die Gewinde für die Ein- und Auslassöffnungen würden so geschnitten werden, dass die Kugelhähne auf dem Boden aufliegen würden. Über drehbare Doppelnippel könnten diese einfach an dem Behälter befestigt werden.
  Mein Problem ist die Montage am Rack. Ich könnte den Behälter auf eine Rackwanne befestigen. Dafür würde ich den Boden sowie die Seiten verlängern und an der Wanne verschrauben. Damit wäre der Behälter zusätzlich versteift. Alternativ könnte ich Befestigungswinkel direkt am Behälter montieren. Die Frage ist nur wie mir eine wasserdichte, mechanisch belastbare Verbindung gelingt. Die dritte und von mir präferierte Lösung wäre die Verschraubung auf einer 400mm tiefen Rackwanne. Dabei würde ich Rackwinkel so montieren, dass die gesamte Konstruktion 100mm aus dem Rack herausschaut. Der Vorteil wäre, dass die Kugelhähne ebenfalls durch das Stahlblech gestützt wären und so gegen die Hauptbelastungsrichtung, nach unten, gesichert wären.
  Der gesamte Behälter könnte auch in einer Rackschublade oder in einem Leergehäuse liegen. Vorteil wäre eine definierte Position und ein stabiles Außengehäuse. Andererseits wäre die Zugänglichkeit zu den Kugelhähnen erschwert bis unmöglich.
  Was sagt ihr?

_________________
[1] Ich könnte auch mehrere 5,25"-AGB kombinieren. Dann habe ich aber wieder die gleiche Littanei beim Befüllen/Entlüften und mehrere Geräte zu befestigen. Indiskutabel.
[2] Die Stromversorgung befindet sich an der Vorderseite des Racks, die Kabel verlaufen nach hinten zu den Rechnern. Die Verschlauchung soll hinten direkt zu den Rechnern gehen.
[3] 300x(425-45)x45
[4] Gewindeschnitt mit nachgelagerter Temperierung, versteht sich.
[5] Setzt voraus dass der Auslass über der Wasseroberfläche ist. Also entweder Winkelstücke verwenden oder eine Art Rampe bauen.

 

[Shririnovski]

Ich stelle jetzt einfach mal dein äußerst kompliziertes Setup in Frage. Ich verstehe du willst 4 CPUs mit 4 Pumpen aber einem zentralen AGB kühlen.
Der zentrale AGB sorgt für eine für alle CPUs gleiche Wassertemperatur. Du hast also nur den Durchfluss als gezielte Regulation pro CPU.

Mein Vorschlag wäre: Ein AGB, eine Pumpe (oder zwei in Reihe) und einen großen Kreislauf draus gemacht. Statt einzelne Kreisläufe per Kugelhahn zu sperren würde ich jeweils Schnellverschlüsse einsetzen. Vorteil: weniger Pumpen, ein "normaler" AGB reicht aus, da nicht die vielen Anschlüsse nötig werden. Nachteil: Kreisläufe nicht mehr einzeln regelbar. Und als AGB kann man dann etwas in 5,25" Bauform nehmen, das sollte dann auch ins Rack gehen.

 

[Spattel]

Die einzelnen Kreisläufe mit je einer Pumpe sind ja schon vorhanden, so wie ich das verstanden habe.
Es sollen nur die einzelnen AGBs gegen einen großen getauscht werden.

2mm starkes Material für Deckel/Boden halte ich für zu wenig, würde da mit 5 oder gar 10mm rechnen(außer vielleicht bei der Variante mit der Wanne).
Die Kugelhähne würde ich nicht direkt an den AGB machen sondern mit einem Stück Schlauch dazwischen um, wie du auch schon geschrieben hast, keine Belastung auf die Gewinde zu bekommen.

 

[kullakehx]

Mein Vorschlag wäre: Ein AGB, eine Pumpe (oder zwei in Reihe) und einen großen Kreislauf draus gemacht.

Ich habe bereits einen großen Kreislauf mit 4 Pumpen in Reihe mit den oben beschriebenen Problemen bei der Füllstandregulierung. Über Schnellverschlüsse kann jedes System autark betrieben werden. Auch dort habe ich 4 AGBs zu warten. Daher mein Ansatz alles zu vereinen.

Ich verstehe du willst 4 CPUs mit 4 Pumpen aber einem zentralen AGB kühlen.

Zentraler AGB, 4 Kreisläufe. Im Moment an die 20 Kühlkörper, von Dual-CPU bis HDD alles dabei. Perspektivisch Quad-CPU und evtl. Selbstbaublades.

Die einzelnen Kreisläufe mit je einer Pumpe sind ja schon vorhanden, so wie ich das verstanden habe.
Es sollen nur die einzelnen AGBs gegen einen großen getauscht werden.

Danke, genau so.

Du hast also nur den Durchfluss als gezielte Regulation pro CPU.

Ich brauche keine Regelung, die Pumpen geben immer 100%. Die Regelung der Lüfter erfolgt durch eine Aquaero anhand der Wassertemperatur. Die Radiatoren werden in einem einzigen Kreislauf zusammengefasst.

Statt einzelne Kreisläufe per Kugelhahn zu sperren würde ich jeweils Schnellverschlüsse einsetzen.

Ich habe bereits Schnellverschlüsse, QD3 von Koolance. Sie überzeugen mich nicht. Daher die zusätzliche Sperrung durch die Hähne und Trennmöglichkeit mit den Schnellverschlüssen.

Die Kugelhähne würde ich nicht direkt an den AGB machen sondern mit einem Stück Schlauch dazwischen um, wie du auch schon geschrieben hast, keine Belastung auf die Gewinde zu bekommen.

Dann baumeln die recht schweren Kugelhähne aber in der Gegend rum. Gefällt mir noch nicht. Ich dachte auch an eine Blende durch die die Schläuche gesteckt werden. Also AGB -> Doppelnippel -> Kugelhahn -> Blende.

2mm starkes Material für Deckel/Boden halte ich für zu wenig, würde da mit 5 oder gar 10mm rechnen(außer vielleicht bei der Variante mit der Wanne).

Ich denke 10mm sind stärker als nötig. Ich habe einiges an Auswahl hier und denke dass Deckel und Boden aus 5mm dickem Material ausreichend sind (Stichwort Steinersche Verschiebung). In einem Punkt sind wir uns einig: bei Unterstützung durch Stahl braucht es das dicke Material nicht.

 

[kullakehx]

Zeit für eine kleine Aktualisierung. Teile wurden bestellt, das Plexiglas gesägt, geschliffen und gebohrt. Anschließend Gewinde geschnitten, eingepasst und verklebt.

 

[raekaos]

Ich musste zwei mal hinsehen, aber schick gemacht. Ich würde dann noch Schnelltrenner an Ein-/Ausgängen der einzelnen Maschinen anbringen damit würde die Wartbarkeit noch mehr steigen.
Für das Entlüften und Befüllen macht es vermutlich Sinn, oben auf der Abdeckung ein Zugang vorsehen, sonst wird das Befüllen vermutlich nur im ausgebauten Zustand vernünftig funktionieren, da die Ports schnell unter Wasser liegen.

 

[Kleptomanix]

Sieht nicht schlecht aus. Allerdings führchte ich, dass auf grund der geringen Einbautiefe es zur Ansaugung von Luft kommen könnte. Ich hätte beim Aufbau mindestens die Doppelte Höhe genommen. WIll damit sagen, dass für die Menge der Anschlüsse mir das Volumen für zu gering erscheint.

 

[kullakehx]

Für das Entlüften und Befüllen macht es vermutlich Sinn, oben auf der Abdeckung ein Zugang vorsehen

Ist bereits fertig gestellt. Eine 40x40x4 große Platte in der ein G1/4"-Gewinde geschnitten wurde sowie eine 18mm-Bohrung im Deckel. Da ich noch die Rippen einkleben möchte ist es noch nicht fotografiert, da die Einpassung danach erfolgt.

Schnelltrenner an Ein-/Ausgängen der einzelnen Maschinen anbringen damit würde die Wartbarkeit noch mehr steigen

Schnelltrenner (QD3) sind mit an Bord. Durch getrennte Vorkammern mit unterschiedlichen Wasserständen im AGB kann ich bequem die Kreisläufe in einer Richtung befüllen. Mehr dazu später.

[...] Ansaugung von Luft kommen könnte. Ich hätte beim Aufbau mindestens die Doppelte Höhe genommen.

Das Einsaugen von Luft halte ich für unwahrscheinlich, aber möglich. Im Normalbetrieb sollte der Wasserspiegel 5 bis 8mm über der Gewindeoberkante sein. Ich werde berichten. Eine größere Bauhöhe war mir leider nicht möglich da ich, wie gesagt, auf 1HE festgelegt bin.

 

[Kleptomanix]

Es wir natürlich darauf ankommen wie stark die Wasserbewegung im AGB sein wird. Aber 5-8mm Wasserstand als Sicherheit würden mir persönlich nicht ausreichen. Vor Allem weil beim Abschalten der Wasserstand meist höher ist als im laufenden Betrieb. Das könnte ggf. noch Probleme geben ^^

 

[kullakehx]

Als nächstes wurden Rippen für die Einlassöffnungen eingezogen. Danach erfolgte ein Test ob die Einlasskammern wirklich dicht waren. Einfach Kammer 1, 3 und 5 geflutet;

Diese wurden anschließend mit einer Platte bis knapp vor den oberen Rand verschlossen. In der Hauptkammer wurden zur Stabilisierung und zur besseren Durchmischung Stege eingezogen.

[...] Aber 5-8mm Wasserstand als Sicherheit würden mir persönlich nicht ausreichen. [...]

Habe mir deine Anregung zu Herzen genommen und noch eine Platte über die Auslassöffnungen eingezogen, im Bild oben;

Damit sollte gewährleistet sein dass die Pumpen ausschließlich Wasser ansaugen. Im Betrieb liegt die .uNited-Platte 5mm unterhalb des Wasserspiegels. So sieht es jetzt in der Gesamtansicht aus, fehlt nur noch der Deckel;

Dieser wird nach einem ausgiebigen Testlauf und einer gründlichen Reinigung verklebt. Das muss aber noch etwas warten, im Moment sind alle 4 Pumpen verbaut. Nächste Woche kommt eine Weitere, dann kann ich testen.

 

[Naturtrüb]

...interessantes Projekt, leider erst jetzt gesehen. Mir erscheint alles recht sinnvoll, bin auf eines: Die Durchflussöffnungen zwischen Gehäusewand und Rippen, insbesondere an den Ecken - mir scheint das zu knapp. Da quetschen sich ja vier Pumpenkreisläufe durch, der Wasserstrom wird verengt und hinter der Engstelle auch noch gestaut an der Ecke - das dürfte für 'ne ziemliche Welle sorgen. Ich hoffe, du hast nur geringe Durchflssmengen und die Deckelplatte liegt dicht auf.

 

[kullakehx]

@Naturtrüb :
Danke für die Blumen! Zu deinem Kritikpunkt; insgesamt werden bis zu 5 Kreisläufe das Wasser durch den AGB bewegen. Mein Kalkül war Folgendes:
Jeder der Zu- und Abläufe hat einen Innendurchmesser von 8mm. Daraus folgt ein Querschnitt von rund 50mm², also insgesamt 250mm². Die Rippen sind Minimum 20mm von der Wand entfernt. Bei einem angestrebten Mindestwasserpegel von 20mm hätte ich mehr als 400mm² Strömungsquerschnitt -- da ist jeder Düsenkühler schlimmer. Ich denke nicht dass sich die Engstelle großartig auswirken wird.

Das mit der Wellenbildung habe ich tatsächlich nicht bedacht. Das werde ich beobachten und ggf. auch hier berichten. Um die Dichtheit mache ich mir keine Sorgen, der Deckel wird sorgfältig aufgeklebt. Bei den bisherigen Verbindungen, die ich alle vollständig überprüft habe, hat es auch wunderbar funktioniert.