CN111343835A - 一种液冷数据中心机柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液冷数据中心机柜，涉及服务器硬件设备技术领域。该机柜包括一上端敞口的方形箱体，所述的方形箱体内设置有若干围板，且所述的围板和所述的方形箱体共同形成了至少一个上端敞口的中隔板箱，配电模块和网络模块放置在所述的中隔板箱内，所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的外部固定设置有竖直***到所述方形箱体内的服务器。所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的下方设置有搅拌装置，所述的搅拌装置包括安装板，所述的安装板上设置有搅拌叶轮和用于容纳所述服务器的避让孔。所述的方形箱体上位于所述搅拌装置上、下两侧分别设置有回液管和供液管。该机柜兼具高换热系数与高换热能力的特性及服务器整体部件均匀散热的特性。
Description
技术领域
本发明涉及服务器硬件设备技术领域，具体地说是一种液冷数据中心机柜。
背景技术
伴随着我国数据中心产业技术创新步伐的加快，数据中心和服务器国产化水平不断提升，涌现出越来越多的产品。根据摩尔定律，服务器芯片功耗逐年增加，在未来2年内，CPU芯片功耗将超过300W，GPU芯片功耗将超过500W。过高的芯片功耗导致采用风冷冷却方式，芯片热量难以完全散失，易产生局部热点，造成服务器芯片温度过高，发生宕机等危害。因此，服务器及芯片新型冷却方式成为当今工业界和学术界一个重要研究课题。
液冷是新兴的一种服务器制冷方法，分为间接接触式液冷和直接浸没式液冷两种方式。
间接接触式液冷是利用液冷冷板接触CPU等发热部件，冷板中通过连接管道或设置流动槽道使冷却液在其中流动，代替传统的风扇换热。直接接触式液冷是指冷却液直接与服务器发热部件进行接触，液体流经服务器并将服务器发热部件产生的热量带走。该种冷却方式又根据液体与服务器接触形式，分为喷淋式液体冷却和浸没式液体冷却。两种方式共性是液体全覆盖整个服务器，换热均匀，完全省去服务器风扇作用，更加节能，但液体流过服务器流速较慢，对流传热系数小，对于芯片等高功率密度区域，传热能力有限，依旧易产生局部热点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种液冷数据中心机柜，该机柜兼具高换热系数与高换热能力的特性及服务器整体部件均匀散热的特性。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种液冷数据中心机柜，包括一上端敞口的方形箱体，所述的方形箱体内设置有若干围板，且所述的围板和所述的方形箱体共同形成了至少一个上端敞口的中隔板箱，配电模块和网络模块放置在所述的中隔板箱内，所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的外部固定设置有竖直***到所述方形箱体内的服务器；
所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的下方设置有搅拌装置，所述的搅拌装置包括安装板，所述的安装板上设置有搅拌叶轮和用于容纳所述服务器的避让孔；
所述的方形箱体上位于所述搅拌装置上、下两侧分别设置有回液管和供液管，且所述的供液管和回液管分别通过第一管路和第二管路与储液箱相连，所述的第一管路上设置有循环泵。
进一步地，所述方形箱体的左侧板和右侧板上分别设置有第一围板和第二围板，且所述的第一围板和方形箱体共同形成了第一中隔板箱，所述的第二围板和方形箱体共同形成了第二中隔板箱，所述的第一围板和第二围板之间设置有第三围板，且所述第三围板和方形箱体共同形成了第三中隔板箱，强电模块放置在第一中隔板箱和第二中隔板箱内，弱电模块和所述的网络模块放置在位于中部的第三中隔板箱内。
进一步地，所述的第一围板和第三围板之间，以及第二围板和第三围板之间均设置有多个服务器，且多个所述的服务器沿前后方向依次排列。
进一步地，位于左侧一列的服务器和方形箱体的左侧板之间，两列服务器之间，以及位于右侧一列的服务器和方形箱体的右侧板之间均设置有搅拌叶轮。
进一步地，所述的供液管包括第一主管，所述的第一主管上平行设置有多个支管，且所述的支管上设置有多个出液孔，所述的第一主管通过第一管路与所述的储液箱相连。
进一步地，所述的供液管还包括第二主管，且所述支管的一端与第一主管相连通，所述支管的另一端与第二主管相连通，所述的第二主管分别通过第三管路与储液箱相连，且所述的第三管路上设置有流量调节阀，所述的循环泵为定量泵。
进一步地，所述方形箱体的前侧板和后侧板的左、右两端的端面上分别设置有沿左右方向向外侧延伸的耳板，且所述耳板的上端面与所述前侧板和后侧板的上端面平齐，所述耳板的下端面与所述左侧板和右侧板的下端面平齐，所述方形箱体的左、右两侧分别设置有上盖，所述耳板的内侧面上设置有导向轴，且所述上盖的前、后两端的端面上分别设置有与所述的导向轴相配合的滑槽。
进一步地，所述的回液管位于所述服务器的上方。
进一步地，所述服务器***到所述安装板下方的长度占所述服务器总长度的1/3。
进一步地，所述方形箱体的四个角上分别设置有用于承托所述安装板的承托板，所述的承托板上设置有锁紧螺柱和锁紧螺母，且所述的安装板在所述锁紧螺母的锁紧作用下压紧在所述承托板上。
本发明的有益效果是：
1、通过在机柜内设置搅拌装置，从而增加机柜内冷却液的流动性，这样可以有效的提高换热系数和换热能力，提高服务器整体部件的散热均匀性。
2、该搅拌装置不需要额外的动力输入，借助冷却液的流动即可驱动搅拌装置转动，不仅降低了机柜的复杂程度，而且降低了能耗。
3、通过定量泵与节流阀的配合实现对经过搅拌装置的冷却液的流量进行控制，进而调节搅拌装置的转动速度，从而对散热效率进行调节，这与传统的通过变量泵调节流量的方式相比，成本更加低廉。
4、该机柜采用上开口的方式，服务器设备竖直***机柜中，增强了机柜的运维便捷性。
附图说明
图1为机柜的立体结构示意图；
图2为图1中A部分的放大结构示意图；
图3为图1中B部分的放大结构示意图；
图4为机柜的左视图；
图5为图4中的A-A剖视图；
图6为图5中C部分的放大结构示意图；
图7为图5中D部分的放大结构示意图；
图8为机柜的俯视图；
图9为机柜的局部剖视图；
图10为图9中E部分的放大结构示意图；
图11为搅拌装置的立体结构示意图；
图12为图11中F部分的放大结构示意图；
图13为供液管的立体结构示意图；
图14为机柜关闭上盖的过程图一；
图15为机柜关闭上盖的过程图二；
图16为主箱体的立体结构示意图；
图17为图16中G部分的放大结构示意图。
图中：11-前侧板，12-后侧板，13-左侧板，14-右侧板，15-底板,16-耳板，161-导向轴，171-第一围板，172-第二围板,173-第三围板，18-承托板，181-锁紧螺柱，2-上盖，21-滑槽，3-固定角钢，4-服务器，51-安装板，511-第一通孔，512-避让孔，52-搅拌叶轮，6-锁紧螺母，71-第一主管，72-支管，721-出液孔，73-第二主管，8-回液管。
具体实施方式
为了方便描述，现定义坐标系如图1所示，并以左右方向为行，前后方向为列。
如图1和图16所示，一种液冷数据中心机柜包括由前侧板11、后侧板12、左侧板13、右侧板14和底板15所组成的上端敞口的方形箱体。
所述的方形箱体内设置有若干围板，所述的方形箱体和围板共同形成了主箱体。所述的围板和所述的方形箱体共同形成了至少一个上端敞口的中隔板箱，配电模块和网络模块放置在所述的中隔板箱内。所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的外部固定设置有服务器4，且所述的服务器4竖直布置。
作为一种具体实施方式，如图5和图8所示，所述的左侧板13和右侧板14上分别设置有截面呈L型的第一围板171和第二围板172，且所述的第一围板171和第二围板172对称布置。所述第一围板171和第二围板172的前端与所述的前侧板11相连，所述第一围板171和第二围板172的后端与所述的后侧板12相连。所述的第一围板171、左侧板13、前侧板11和后侧板12共同形成了第一中隔板箱，所述的第二围板172、右侧板14、前侧板11和后侧板12共同形成了第二中隔板箱。所述的第一围板171和第二围板172之间设置有第三围板173，且所述第三围板173的前端与所述的前侧板11相连，所述第三围板173的后端与所述的后侧板12相连。所述的第三围板173包括一水平布置的腹板，所述腹板的左、右两侧分别设置有竖直布置的翼板，且所述的腹板和翼板共同形成了U型结构。所述的第三围板173、前侧板11和后侧板12共同形成了第三中隔板箱。
所述配电模块中的强电模块放置在第一中隔板箱和第二中隔板箱内，配电模块中的弱电模块和网络模块放置在位于中部的第三中隔板箱内，实现强弱电分开布置。
所述的第一围板171和第三围板173之间，以及第二围板172和第三围板173之间均设置有多个服务器4，且多个所述的服务器4沿前后方向依次排列。
优选的，如图6所示，所述第一围板171和第二围板172的竖直部分上，以及第三围板173的翼板上均固定设置有固定角钢3，所述固定角钢3的一侧翼板与所述的主箱体固定连接，所述服务器4的前窗通过螺钉与所述固定角钢3的另一侧翼板固定连接。
如图5和图11所示，所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的下方设置有搅拌装置，所述的搅拌装置包括固定设置于所述方形箱体上的安装板51，所述的安装板51上设置有用于避让所述服务器4的避让孔512，且所述服务器4的下端穿过所述的避让孔512延伸至所述安装板51的下方。所述的安装板51上设置有若干个圆孔，所述的圆孔内固定设置有搅拌叶轮52。
优选的，所述服务器4***到所述安装板51下方的长度占所述服务器4总长度的1/3。
作为一种具体实施方式，本实施例中位于左侧一列的服务器4和左侧板13之间，两列服务器4之间，以及位于右侧一列的服务器4和右侧板14之间均设置有三个搅拌叶轮52，且九个所述的搅拌叶轮52呈三行三列的矩阵排列。
作为一种具体实施方式，如图9和图10所示，所述方形箱体的四个角上分别设置有用于承托所述安装板51的承托板18，所述的承托板18上设置有锁紧螺柱181，如图12所示，所述的安装板51上设置有用于容纳所述锁紧螺柱181的第一通孔511，所述的锁紧螺柱181穿过所述的第一通孔511延伸至所述安装板51的上方。所述的锁紧螺柱181上位于所述安装板51的上方设置有锁紧螺母6，且所述的安装板51在所述锁紧螺母6的锁紧作用下压紧在所述承托板18上。
如图1所示，所述的方形箱体上位于所述搅拌装置的下方设置有与所述方形箱体的内部空间相连通的供液管，所述方形箱体的上部设置有与所述方形箱体的内部空间相连通的回液管8。作为一种具体实施方式，本实施例中所述的供液管和回液管8均设置于所述方形箱体的前侧板11上。
优选的，为了使冷却液能够浸没服务器4，所述的回液管8位于所述服务器4的上方。
所述的供液管和回液管8分别通过第一管路和第二管路与储液箱(图中未示出)相连，所述的第一管路上设置有循环泵。
工作时，储液箱内的冷却液在循环泵的作用下通过供液管泵送入机柜的主箱体内，并将服务器4浸没在冷却液内。主箱体的内的冷却液再通过回液管8回到储液箱内，形成循环回路。在主箱体内，冷却液经过搅拌叶轮52进入到搅拌装置上方时，液流会推动搅拌叶轮52转动，从而对冷却液进行搅拌，保证冷却液温度的均匀性，避免局部温度过高，提高散热效果。当服务器4功耗较大时，可以通过增大流经搅拌叶轮52的冷却液的流速，从而提高搅拌叶轮52的转速，增大冷却液的流动性，从而提高散热效果。
进一步地，为了保证主箱体内冷却液流动的均匀性，避免出现流动死区，所述的供液管包括一端封闭一端开口的第一主管71，所述的第一主管71沿纵向布置，且所述第一主管71的开口端穿过所述方形箱体的前侧板11延伸至所述方形箱体的外部。所述方形箱体的前侧板11上设置有用于容纳所述第一主管71的第二通孔，且所述第一主管71与所述方形箱体的前侧板11密封连接。所述的第一主管71上平行设置有多个横向延伸的支管72，且所述的支管72上沿左右方向设置有多个出液孔721。
这样，冷却液在进入到主箱体内时，便可以保证冷却液从底面是上均匀的进入到主箱体内。
进一步地，如图9和图13所示，所述的供液管包括平行设置的第一主管71和第二主管73，所述的第一主管71和第二主管73均沿纵向布置，且一端开口一端封闭。所述第一主管71和第二主管73的开口端均穿过所述方形箱体的前侧板11延伸至所述方形箱体的外部，所述的前侧板11上分别设置有用于容纳所述第一主管71和第二主管73的第二通孔和第三通孔。所述的第一主管71和第二主管73分别与所述的前侧板11密封连接。所述的第一主管71和第二主管73之间平行设置有多个横向延伸的支管72，所述支管72的一端与所述的第一主管71相连通，所述支管72的另一端与所述的第二主管73相连通。所述的支管72上沿左、右方向设置有多个出液孔721。所述的第一主管71、回液管8和第二主管73分别通过第一管路、第二管路和第三管路与所述的储液箱相连。所述的第一管路上设置有循环泵，且所述的循环泵为定量泵。所述的第三管路上设置有流量调节阀(图中未示出)，通过控制流量调节阀的开度可以调整第三管路的流量。
这样设计的目的在于，从第一主管71进入到主箱体的内的冷却液分为两部分回到储液箱内，一部分经过搅拌装置、回液管8和第二管路回到储液箱内，另一部分直接通过第二主管73、第三管路回到储液箱内。通过控制第三管路的流量，就可以控制流经搅拌装置的冷却液的流量，从而控制搅拌叶轮52的转速。传统的调节流量的方式是通过变量泵来调节，本方案通过定量泵和流量调节阀的配合便可以实现流经搅拌装置的冷却液的流量控制，相对于传统的方式成本低廉，方便维修。
优选的，所述的前侧板11上位于所述的第一围板171和第三围板173之间，以及第二围板172和第三围板173之间均设置有回液管8。
如图1所示，所述主箱体的上方设置有上盖2。
作为一种具体实施方式，如图2和图3所示，所述方形箱体的前侧板11和后侧板12均高于左侧板13和右侧板14，且所述前侧板11和后侧板12的左、右两端的端面上分别设置有沿左右方向向外侧延伸的耳板16，且所述耳板16的上端面与所述前侧板11和后侧板12的上端面平齐，所述耳板16的下端面与所述左侧板13和右侧板14的下端面平齐。所述方形箱体的左、右两侧分别设置有上盖2，如图17所示，所述耳板16的内侧面上设置有导向轴161，且所述上盖2的前、后两端的端面上分别设置有与所述的导向轴161相配合的滑槽21，所述的导向轴161***到所述的滑槽21内。两个所述的上盖2之间设置有门锁(图中未示出)。
如图14和图15所示，这样，当打开机柜时，首先将上盖2反转90°，然后将上盖2顺着方形箱体的侧壁竖直滑下即可，方便维修。
Claims (10)
1.一种液冷数据中心机柜，包括一上端敞口的方形箱体，其特征在于：所述的方形箱体内设置有若干围板，且所述的围板和所述的方形箱体共同形成了至少一个上端敞口的中隔板箱，配电模块和网络模块放置在所述的中隔板箱内，所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的外部固定设置有竖直***到所述方形箱体内的服务器；
所述的方形箱体内位于所述中隔板箱的下方设置有搅拌装置，所述的搅拌装置包括安装板，所述的安装板上设置有搅拌叶轮和用于容纳所述服务器的避让孔；
所述的方形箱体上位于所述搅拌装置上、下两侧分别设置有回液管和供液管，且所述的供液管和回液管分别通过第一管路和第二管路与储液箱相连，所述的第一管路上设置有循环泵。
2.根据权利要求1所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述方形箱体的左侧板和右侧板上分别设置有第一围板和第二围板，且所述的第一围板和方形箱体共同形成了第一中隔板箱，所述的第二围板和方形箱体共同形成了第二中隔板箱，所述的第一围板和第二围板之间设置有第三围板，且所述第三围板和方形箱体共同形成了第三中隔板箱，强电模块放置在第一中隔板箱和第二中隔板箱内，弱电模块和所述的网络模块放置在位于中部的第三中隔板箱内。
3.根据权利要求2所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述的第一围板和第三围板之间，以及第二围板和第三围板之间均设置有多个服务器，且多个所述的服务器沿前后方向依次排列。
4.根据权利要求2所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：位于左侧一列的服务器和方形箱体的左侧板之间，两列服务器之间，以及位于右侧一列的服务器和方形箱体的右侧板之间均设置有搅拌叶轮。
5.根据权利要求1所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述的供液管包括第一主管，所述的第一主管上平行设置有多个支管，且所述的支管上设置有多个出液孔，所述的第一主管通过第一管路与所述的储液箱相连。
6.根据权利要求5所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述的供液管还包括第二主管，且所述支管的一端与第一主管相连通，所述支管的另一端与第二主管相连通，所述的第二主管分别通过第三管路与储液箱相连，且所述的第三管路上设置有流量调节阀，所述的循环泵为定量泵。
7.根据权利要求1所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述方形箱体的前侧板和后侧板的左、右两端的端面上分别设置有沿左右方向向外侧延伸的耳板，且所述耳板的上端面与所述前侧板和后侧板的上端面平齐，所述耳板的下端面与所述左侧板和右侧板的下端面平齐，所述方形箱体的左、右两侧分别设置有上盖，所述耳板的内侧面上设置有导向轴，且所述上盖的前、后两端的端面上分别设置有与所述的导向轴相配合的滑槽。
8.根据权利要求1所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述的回液管位于所述服务器的上方。
9.根据权利要求1所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述服务器***到所述安装板下方的长度占所述服务器总长度的1/3。
10.根据权利要求1所述的一种液冷数据中心机柜，其特征在于：所述方形箱体的四个角上分别设置有用于承托所述安装板的承托板，所述的承托板上设置有锁紧螺柱和锁紧螺母，且所述的安装板在所述锁紧螺母的锁紧作用下压紧在所述承托板上。
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