CN105431240A - 间接蒸发式冷却器热交换器制造方法 - Google Patents

间接蒸发式冷却器热交换器制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于构造模块化冷却单元的模块的方法，其包括获取多个管，每个管具有第一端部和第二端部，以及将第一头座包覆成型到多个管的第一端部上以形成在第一头座和多个管的第一端部之间的水密连接，第一头座具有多个平行的第一狭槽，平行的第一狭槽中的每个狭槽具有被配置成接收以及保持管的第一端部的延伸表面。

Description

间接蒸发式冷却器热交换器制造方法
公开的领域
本公开的各方面总体上涉及一种用于制造用于冷却数据中心中的电子设备的冷却系统的方法，并且更具体地涉及用于制造用于间接蒸发式冷却器(IEC)热交换器的冷却芯的方法。
公开的背景
间接蒸发式冷却器(IEC)系统可以提供用于满足填充有一个或多个计算机系统和相关联的电子部件的数据中心中的冷却要求的至少一种方法。现有的IEC系统可以利用从被容纳在不锈钢框架之内的单件式的聚合物冷却芯构造的大型组件。聚合物芯可以包括起作用以交换与从数据中心进来的空气相关联的热量的多个管。现有的IEC系统可能遭受许多不足。例如，IEC系统可以是大而笨重的，并且因而可能难于安装和服务。此外，该单元在制造、操作和维护方面可能是昂贵的。此外，如果该组件的任何部分在空气或水泄漏试验中失败，则该整个组件必须被拆除和丢弃。
公开的概述
本公开的至少一个方面涉及用于构造模块化冷却单元的模块的方法。该方法可以包括获取多个管，其中每个管具有第一端部和第二端部。该方法还可以包括将第一头座(header)包覆成型到多个管的第一端部的至少一部分上，其中第一头座被配置成具有多个平行的第一狭槽(slot)，并且该平行的第一狭槽中的每个狭槽被配置成具有被配置成接收以及保持该管的第一端部的延伸表面。包覆成型可以允许多个平行的第一狭槽的延伸表面形成在多个管的第一端部上以创建第一头座和多个管的第一端部之间的水密连接。
该方法的实施例包括将第二头座包覆成型到多个管的第二端部的至少一部分上，其中第二头座被配置成具有多个平行的第二狭槽，并且平行的第二狭槽中的每个狭槽被配置成具有被配置成接收以及保持该管的第二端部的延伸表面。包覆成型可以允许多个平行的第二狭槽的延伸表面形成在多个管的第二端部上以创建第二头座和多个管的第二端部之间的水密连接。
在至少一个实施例中，该方法还可以包括在该模块上进行空气和泄漏试验。根据某些实施例，第一头座还可以包括顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽。在各种实施例中，该方法还可以包括将粘合剂涂敷在顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一个中。
在一些实施例中，该方法还可以包括获取至少一个花键和将花键定位到含有涂敷的粘合剂的顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一个中。至少一个花键可以被形成所需的尺寸(dimensioned)以被顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一部分接收和保持并且延伸穿过所述顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一部分。
根据一个或多个其他方面，该方法还可以包括将一个或多个模块组装成模块化冷却单元。在至少一个方面，组装一个或多个模块可以包括以水平配置将至少两个模块布置成是彼此相邻的，其中至少两个模块被布置使得花键位于在至少两个模块之间的第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中并且花键位于至少两个水平相邻的模块的顶部凹槽中。在一些方面，该方法还包括将花键定位在至少两个水平相邻的模块的底部凹槽中。在另一方面，组装一个或多个模块包括以垂直配置将至少两个模块布置成是彼此相邻的，其中至少两个模块被布置使得花键位于至少两个垂直相邻的模块之间的顶部凹槽和底部凹槽中。根据一个或多个实施例，组装一个或多个模块可以包括获取至少一个垫片并且将垫片定位到一个或多个模块的顶部和底部中的至少一个上，使得该垫片水平延伸穿过一个或多个模块的顶部和底部中的至少一部分。在一些方面，组装一个或多个模块可以包括将粘合剂涂敷到一个或多个模块的顶部、底部、第一侧面和第二侧面中的至少一个上。
本公开的另一个方面涉及模块化冷却单元的模块。该模块可以包括多个管，其中每个管具有第一端部和第二端部，并且第一头座位于多个管的第一端部处以形成在第一头座和多个管的第一端部之间的水密连接。第一头座可以具有顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽以及多个平行的第一狭槽，其中平行的第一狭槽中的每个狭槽具有被配置成接收以及保持该管的第一端部的延伸表面。
模块化冷却单元的模块的实施例可以包括位于多个管的第二端部处的第二头座以形成在第二头座和多个管的第二端部之间的水密连接。第二头座可以具有顶部凹槽、底部凹槽，第一侧面凹槽和第二侧面凹槽以及多个平行的第二狭槽，其中平行的第二狭槽中的每个具有被配置成接收以及保持该管的第二端部的延伸表面。
在某些方面，该模块还可以包括至少一个花键，其中至少一个花键被形成所需的尺寸以被顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一部分接收和保持并且延伸穿所述顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一部分。
根据一个或多个方面，至少两个模块可以被以水平配置布置为是相邻的，其中至少两个模块被配置使得花键位于至少两个水平相邻的模块之间的第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中并且花键位于至少两个水平相邻的模块的顶部凹槽中。在另一方面，花键可以位于至少两个水平相邻的模块的底部凹槽中。在另外的方面，与另一模块相比，至少一个模块可以具有不同数量的多个中空管，使得一个或多个水平布置的模块具有交错配置。
根据另一方面，至少两个模块可以被以垂直配置布置为相邻的，其中至少两个模块被配置使得花键位于至少两个垂直相邻的模块之间的顶部凹槽和底部凹槽中。在又一方面，与另一模块相比，至少一个模块可以具有不同数量的多个中空管，使得一个或多个垂直布置的模块具有交错配置。
根据一个或多个实施例，提供了一种改装冷却单元的方法。该方法可以包括用一个或多个模块更换冷却单元的至少一个部件。该模块可以包括多个管，其中每个管具有第一端部和第二端部。该模块可以包括位于多个管的第一端部处的第一头座以形成在第一头座和多个管的第一端部之间的水密连接。第一头座可以具有顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽以及多个平行的第一狭槽，其中平行的第一狭槽中的每个狭槽具有被配置成接收以及保持该管的第一端部的延伸表面。
附图简述
各附图不旨在按比例绘制。在附图中，在可能的情况，示于不同的图的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字来表示。为了清楚起见，不是每一个部件可以被标记在每一个附图中。在附图中：
图1A和1B分别是根据本发明各方面的模块的透视图和特写图；
图1C是根据本发明的各方面的管的端部的透视图；
图1D-1F是根据本发明的各方面的管的正视图和管壁的两个特写图；
图1G是根据本发明的各方面的管的侧视图；
图2是示出了用于制造模块的示例性方法的流程图；
图3是示例性模块的局部分解透视图；
图4A是被以水平配置布置以形成1×3行布置的三个示例性模块的分解透视图；
图4B是根据本发明的各方面的被定向在一角度的管的正视图；
图5A和5B是分别被以水平布置和垂直布置(图5A)布置以及被布置为被组装的(图5B)以形成3×3配置的九个示例性模块的分解透视图。
图6是在图5B中所示的配置的正视图；
图7是示出了用于将一个或多个模块布置成较大的组件的示例性方法的流程图；
图8是3×3模块组件的分解透视图；
图9是在图8中所示的组装的配置的透视图；
图10A和10B是在图8和图9中所示的配置的侧视图和俯视平面图；
图11是9×3模块组件的透视图；
图12是在图11中所示的配置的正视图；
图13是合并从根据本发明的各方面的方法所构造的模块的完全组装IEC冷却单元的透视图；以及
图14是示出了用于将一个或多个模块安装到冷却单元中的示例性方法的流程图。
公开的详细描述
本公开不将其应用限于在以下描述中阐述或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。在本公开中阐述的原理能够被在其他实施例中提供并且能够被以各种方式实践或执行。此外，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。本文“包括(including)”、“包含(comprising)”、“具有(having)”，“含有(containing)”，“涉及(involving)”以及它们的变形的使用是指包含其后列出的项及其等同物以及额外的项。
本文所描述的实施例提供模块化方法于IEC设计和制造工艺。模块化方法提供许多优点，其包括由更小和更轻的部件构造IEC单元的芯的能力。其他优点包括在最后的组装之前和之后在IEC芯的单独的模块化部件上进行空气和泄漏试验的能力。此外，如果在使用期间模块化部件之一发生故障，它可以被拆除和更换，而不必丢弃整个冷却芯组件。另外的优点包括较低的制造、操作和维护成本和增加的与整个组件的安装和拆除相关联的易用性。
现在转到附图，为了解决与当前现有的IEC热交换器相关联的问题，通常以10表示的模块被提供用于在模块化IEC冷却单元中使用。如图1中所示的，可以由被组合成较大的组件的一个或多个单独的管100来构造模块10。在一个或多个实施例中，管可以在长度方面是细长的和在横截面方面通常是椭圆形的(具有中空的内部)，但其他长度和形状是在本公开的范围之内。例如，各管可以具有形状为细长的菱形的横截面。
在一个或多个实施例中，每个管100的长度可以在从约250毫米至约10,000毫米的范围内。在一些实施例中，每个管的长度可以在从约1000毫米至约5000毫米的范围内。根据又一实施例，每个管可以具有从约1500毫米至约2000毫米的长度。该管的内部的内部高度和/或长轴的范围可以从约20毫米至约1000毫米并且该管的内部的内部宽度和/或短轴的范围可以从约5毫米至约25毫米。根据一些实施例，该管的内部高度的范围可以从约70毫米至约80毫米并且内部宽度的范围可以从约2毫米至约10毫米。在各种实施例中，管可以具有范围为从约0.5毫米至约5毫米的壁厚。在一些实施例中，该壁厚可以是约1毫米。该管壁的厚度可以取决于用于构造该管的材料的类型和该冷却单元可能遇到的操作环境的类型。例如，如果该管由玻璃注入的聚合物构造，则该管的厚度可以比由未注入有玻璃的聚合物构造的管更薄。
管100的内部还可以包括一个或多个结构124(如在图1C中所示的结构)。例如，管100可以包括位于该管的内部以避免该管在应力下被压扁的支撑构件。在另一示例中，该管可以包括帮助提供额外的内表面面积的一个或多个内部挡板。根据一些实施例，该管可以包括一个或多个分隔壁以便实现多个流体流动路径。例如，管的内部可以被划分以允许在一个或多个不同的方向上的空气流动。管的外部可以包括帮助提供额外的表面面积的一个或多个结构。例如，管的外部可以包括肋状物结构并且各肋状物结构可以在形状上被夸大或拉长。在其他示例中，管壁可以是波纹状的(如图1D-1F中所示的)。由这些特征所提供的额外的表面面积可以增大该单元的冷却能力和/或效率。
根据某些实施例，根据所期望的冷却能力和/或操作环境，模块10可以包括一个或多个管。例如，图1示出包括12个管的模块10。其他实施例具有带有11个或13个管的模块。模块10可以有从1个管到10,000个管的任意位置。如图1中所示，在某些实施例中，被以平行流布置来布置管，尽管其他流布置是在本公开的范围之内。例如，模块可以包括被布置成垂直配置和水平配置的多个平行的管。这种类型的配置可以包括以5x5配置布置的25个管或以10×10配置布置的1000个管。此外，垂直布置(即，在一列中)的管的数量可以不同于水平布置(即，在一行中)的管的数量。
在至少一个实施例中，该模块还包括至少一个头座102。示例性头座102的特写图示于图1B中。头座102可以包括一个或多个平行的狭槽104，其与单独的的管100中的每个相对应。平行的狭槽104中的每个可以包括被配置成接收以及保持管100的一个端部的延伸表面。例如，该延伸表面可以具有被形成所需尺寸以与管100的周边边缘接合并且围绕管100的周边边缘的椭圆形状。该延伸表面可以被形成所需尺寸以重叠该管的端部一定的量。例如，该头座可以重叠该管的端部约2毫米至约50毫米。在一些实施例中，该头座可以重叠该管的端部约3mm至约25毫米。在一个或多个实施例中，该头座可以重叠管的端部约7mm。可以部分地由该冷却单元在使用期间将经历的环境条件来确定在该管的端部上的重叠。例如，对于较冷的环境重叠可以是更大的以适应管收缩。头座的延伸表面还可以包括增强头座和管之间的连接的质量的一个或多个结构。例如，延伸表面可以包括凹槽或其他特征。再次参照图1，当从正面看时，该头座的一般形状可以是矩形形状的，尽管其他形状(如圆形或方形)是在本公开的范围之内。参考图1G，管可以含有在侧壁中的一个或多个孔124，其可以在包覆成型过程期间被填充，如下面进一步讨论的。例如，孔124可以被用还被用来形成该头座的聚合物材料来填充，因而提供了在该管和头座之间的额外的保持。
头座102可以被附接(例如通过将一个或两个头座包覆成型到组装管100的相对端部上)。在某些情况下，可以通过使用注塑成型工艺来进行包覆成型，尽管其他成型工艺是在本公开的范围之内。在一个或多个实施例中，管100可以被插入到头座注塑模具(未示出)中，其中该头座被包覆成型到管的端部上。该头座注塑模具可以被构造使得管的端部的特定部分被暴露用于包覆成型。在替代方案中，一个或多个管可以被包覆成型而不经注塑模具的帮助。根据一个或多个实施例，管的多个行和/或列可以被在同一时间进行包覆成型。例如，两行的36个管每行可以被在同时进行包覆成型，或带有以交错格式布置的133个管的三排(如下面进一步讨论的)可以被同时进行包覆成型。包覆成型的头座可以被通过诸如聚合物的材料形成，材料可以被注塑到在组装的管的一个或多个外部端部上的模具中。该材料可以填充模具腔体空隙并且围绕管的端部。一旦该材料在该模具中，它可以冷却成反映该头座的形式的形状。如本文所使用的，术语“包覆成型”是指将第一部分成型到第二部分上，使得第一部分接合并且围绕第二部分的至少一个周边边缘。包覆成型可以提供在头座102和管100之间的水密连接。
在一些实施例中，头座102可以被单独获取或构造，并且然后可以被附接到管100的端部上(例如，通过摩擦配件)。在其他实施例中，粘合剂也可用来将头座102附接到管100的端部。在一些实施例中，管的端部可以包括橡胶材料，其然后被插入到该头座的延伸表面。在某些其他实施例中，该头座可以被焊接到管的端部上(例如通过使用超声波或塑料焊接技术)。只要在该头座的延伸表面和管的端部之间实现水密连接，则该头座可以被以任何方式附接到组装的管的端部。
在各种实施例中，管100和头座102可以每个由聚合物材料来构造。合适的聚合物包括例如聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPE)、聚丙烯(PP)和它们的任何混合物。根据某些实施例，该聚合物可以具有任何类型或能够利用注塑成型技术来适当地起作用的类型的组合。在某些实施例中，该聚合物还可以包括一种或多种添加剂例如以帮助热量的传递或以增加强度和/或耐用性。例如，玻璃可以被添加到被用来构造管和/或头座的一种或多种聚合物。在一个或多个实施例中，该聚合物材料可以是耐火的以抵抗高温下的燃烧或降解。例如，该聚合物材料可以是V0耐火的。在至少一个实施例中，管100和头座102由相同的材料构造。由相同的材料构造管和头座可以保留在这两个元件之间形成的水密封的完整性。这在其中将模块经受快速和/或频繁的热循环的情况下可能是尤其重要的，因为这种类型的环境对不膨胀并且以相同的速率收缩和/或收缩相同的量的材料可能是有害的。在一些实施例中，管100和头座102可以由诸如铝或铜的金属材料或金属合金构造。在另外的实施例中，可以使用金属合金。用于构造管100和头座102的材料可以是适合于执行如本文所述的冷却功能的目的并且能够在具有范围从约从约-250℃至约300℃的温度的环境中执行的任何材料。
根据一个或多个实施例，可以在模块上进行空气和水泄漏试验。例如，一旦该头座已被包覆成型到管的一个端部或两个端部上，则空气和水泄漏试验可以被实现以确保该模块是水密的(特别是在其中头座102被包覆成型到管100上的区域中)。
在图2的流程图中概述了一种用于构造模块的示例性方法。如所示的，该方法可以开始于步骤200，其中由聚合物材料构造的管被切割成期望的长度。可以在步骤202中检查并且验证管的长度。接着，管在步骤204中可以被插入到模具组件中，在那里它们被包覆成型(例如，通过在步骤206中进行的注塑成型工艺)以形成头座。管可以被包覆成型在一个端部上或在两个端部上。一旦该模块被从该模具组件中拆除，则它可以是在步骤208中试验的空气和水泄漏。如果该模块通过了空气和水泄漏试验，则它可以继续前进用于进一步的处理(下面讨论的)。如果该模块失败了，则它可以被丢弃(如在步骤210中所例证的)，或者在替代方案中，该模块可以被修理并且再次被试验。
参照图3，示出了被包覆成型到通常以30指示的模块的13个管300的头座302的局部分解图。头座302还可以包括一个或多个被定向在垂直方向308A或水平方向308B上的三侧面凹部(recess)或凹槽308A和308B。凹槽可以位于头座302的顶部、底部和侧面上。凹槽308A和308B可以被配置成适应支撑杆或垂直花键306A。例如，凹槽可以具有圆形形状、方形形状的凹部或如图3中所示的带有方形横截面的矩形形状的凹部。在一个或多个实施例中，凹槽可以具有对称的横截面。例如，凹槽可以具有4平方毫米的横截面。在其他实施例中，凹槽可以具有不对称的横截面面积(即，深度尺寸大于宽度或高度尺寸)。
模块30还可以包括垂直花键306A。垂直花键306A可以被形成所需尺寸以由垂直凹槽308A接收到以及保持，并且因此可以具有圆形形状、方形形状或如图3中所示的带有矩形横截面的矩形形状。如本文所使用的，术语“花键”是指一种结构，其适于插入到由头座提供的凹槽的接收凹部。例如，图3示出了被垂直定向并且被形成所需的尺寸以刚好放入(fitinto)位于头座302的侧面的垂直凹槽308A的垂直花键306A。同样地，被定向在水平方向上的另一花键306B(未示出)可以被形成所需的尺寸以刚好放入被位于头座302的顶部上的水平凹槽308B。可以由多种不同材料(包括用来构造管300和头座302的相同的材料，例如一种或多种聚合物或金属或金属合金)中的任何一种来构造花键。在某些实施例中，花键可以由木质材料来构造。在一些实施例中，花键可以具有与相应的凹槽的长度相同的长度。在其它实施例中，花键可以具有比相应的凹槽的长度稍短的长度。例如，在图3中，垂直花键306A具有一长度，使得当它被插入到垂直凹槽308A中时，每个各自的端部与各自的顶部和底部凹槽308A的底部齐平或相平坦。在其他实施例中，花键可以具有延伸穿过在相邻的头座中的多个凹槽的长度。例如，如果以水平和平行配置来放置三个模块，则水平花键可以延伸穿过在三个模块的头座中的全部三个顶部凹槽。花键可以被形成所需的尺寸以具有一宽度，使得当被插入到相应的凹槽中时，该花键延伸经过该凹槽的上表面一定的量。在各种实施例中，花键可以具有对称的横截面(例如4平方毫米)。如下面进一步讨论的，花键的延伸表面可以被在相邻模块的头座302中的相应的凹槽接收和保持。花键306可以起作用以提供对一个或多个模块(当它们被组装在一起时)的结构支撑，如在下文进一步论述的。
转到图4A，一个或多个模块可以被组合成一个较大的组件(通常以40来表示)。例如，三个模块可以被以水平配置定位成彼此相邻的，使得每个各自的模块的管400平行于相邻的模块的管400。当被组装时，垂直花键406A可以被定位到相邻的侧面凹槽408A中，使得垂直花键406A用于将两个模块接合或结合在一起。在一个或多个实施例中，粘合剂材料可以用在凹槽408A和408B中以帮助使模块彼此接合。合适的粘合剂包括环氧树脂材料、双面胶带、可UV固化材料和热塑性粘合剂。例如，在一个或多个实施例中，可以使用LOXEALTM59-40((MI)意大利)型粘合剂。该粘合剂可以是适合用于作为在冷却单元的操作条件下的粘合剂执行的目的并且与用于花键和头座的材料是相容的任何类型的粘合剂。在其他实施例中，可以将花键焊接(例如通过使用超声波或塑料焊接技术)到头座的澳洲中。在替代方案中，通过使用一种或多种附接技术(例如粘合剂)模块可以被附接到彼此而不使用花键。例如，在一些实施例中，一个头座的凹槽可以被配置成与相邻的头座的凹槽配合。附加的粘合剂或其他附接技术可以用来帮助将两个模块附接在一起。在各种不同的实施例中，一个或多个模块可以被以垂直配置定位成彼此相邻的，使得每个各自的模块的管平行于垂直相邻的模块的管。在本实施例中，花键可以被定位到相邻顶部凹槽或底部凹槽中以将两个模块接合在一起。
在一个或多个实施例中，管(例如在图4B中所表示的管400)可以被垂直地定向或定向在一角度。一个或多个管400的长轴(或在替代方案中，短轴)可以被定向在从0°至+/-180°的任何角度。例如，在图4B中，管组件的一行可以具有被定向在+5°角度的管而该管组件的另一行可以具有被定向-5°角度的管。如本领域中的一个或普通技术人员所理解的，管组件的行或列可以具有被定向在不同角度的一个或多个管。
如图4A中所示的，一个或多个支撑支架410可以被定位在沿平行的管400的线性部分的任何点。可以由两个配合件(例如如在图中所示的顶部支架和底部支架)来构造支撑支架410。可以使用一个或多个机械紧固件412将支架附接到彼此和/或到外部的框架、导轨或面板。在一个或多个实施例中，紧固件412可以是铆钉或螺钉。紧固件的其他非限制性示例包括钉、销或螺栓。支架410和紧固件412可以用来垂直地传递载荷并且在操作过程中减少振动。支架410和紧固件412的数量可以取决于于管400的长度。例如，长度为约九米的管可以包括沿管的长度均匀分布的五组支架。较短的管可以需要更少的支架。支撑支架还可以有助于向着保留组装的模块的结构完整性(例如，通过以等距离配置保持管的平行的行)。
参考图5A和5B，一个或多个模块可以被组合成水平配置和垂直配置两者(通常以50表示)。图5A示出了模块的分解图。图5B示出了模块的组装图。单独的模块可以被组装成多个行和列(例如在图5A和图5B中的被组装成3×3配置的九个模块)。组件的其它示例可以包括1到20个模块的列和行(例如5×4配置)。在组件中使用的模块的数量可以取决于所需的冷却能力，并且因此可以有模块的尺寸和被组装的模块的尺寸两者的无限数量的变化。如所示出的，组装的结构可以包括垂直花键506A和水平花键506B两者。水平花键506B可以具有扩展(expand)穿过一个或多个模块的一部分的长度。
根据一个或多个实施例，可以以交错的配置来布置模块，意味着具有不同数量的管的模块可以被水平和/或垂直地交错。如本文所使用的，术语“交错的”是指当多个模块被垂直定位时，中心轴不垂直对齐，并且当多个模块被水平布置时，从中心轴到模块的边缘的距离与每个连续的模块是不等距的。为了进一步说明，交错的配置被示于图5和6中。图5的3×3格式的正视图被示于图6中。例如，第一(底部)行可以具有带有12个管的第一模块、带有13个管的第二模块和带有12个管的第三模块。第二行可以具有带有13个管的第一模块、带有12个管的第二模块和带有12个管的第三模块。第三行可以被以与第一行同样的方式来配置(如所示出的)，或者可以具有与第一行或第二行完全不同的配置。以这种方式错开模块可以起作用以提供对整个组装的结构的结构支撑。
在图7的流程图中概述了一种用于将一个或多个模块布置成较大的组件的示例性方法。如所示出的，该方法可以开始于步骤700，其中花键被切割成期望的长度。在一个或多个实施例中，夹具可以用来帮助将一个或多个模块布置成较大的组件。然而，在一些实施例中，模块可以被组装而无需使用夹具。该夹具可以用来保持模块就位以及确保在组装过程期间适当的立体布局。例如，在步骤702中，一个或多个模块可以被定位到该组装夹具中。在步骤704中，一层粘合剂(如环氧树脂)可以被涂敷到在第一模块的头座中的一个或多个凹槽。这之后可以是将花键放置到凹槽中，如在步骤706中所示的。在步骤708中，一层粘合剂可以被涂敷到第二模块的头座中的凹槽。这之后可以是将花键放置到第二模块的凹槽中的步骤710。另外，在第二模块的头座中的粘合剂填充的凹槽可以与位于第一模块(在流程图中未表示)中的头座的凹槽的花键对齐并且与其配合。在步骤712中，具有与步骤702的那些取向不同的取向的一个或多个模块可以被定位到组装夹具中并且步骤704-710中的一个或多个可以接着被重复。例如，为创建在图6中所示的组件，可以使用12-12-13管模块配置来完成该组件的一个行，并且可以通过使用相同的12-12-13管模块配置来完成第二行，但被翻转180°，以便以13-12-12管配置在该组件中创建第二行。一旦期望数量的模块已被布置成较大的组件，则整个结构的空气和水泄漏试验可以被执行，如在步骤714中所示的。如果该组件通过了空气和水泄漏试验，则它可以继续前进以用于附加的处理(如下面进一步讨论的)。如果该组件没有通过空气和水泄漏试验，则可以进行修理，如由步骤716所示的。在一些实施例中，如果该泄漏可以归因于特定的模块，则该模块可以被从较大的组件拆除并且被修理或被更换。
参考图8-10，一个或多个模块可以沿顶部和/或底部水平面彼此结合。例如，在图8中，该3×1组件的每行的分解图包括以垂直格式布置的三个模块。如所示出的，包括在每个各自的模块中的管800的每个端部可以被以沿着管800的内部和外部的线性流动路径连接到头座802。该组件还可以包括一个或多个支撑支架810和紧固件812，其可以用来保持平行的管彼此对齐并且提供垂直和侧向支撑。例如，顶部和底部支架810可以被附接在沿着管800的长度的一个或多个位置并且被附接到垂直的侧壁以提供垂直的载荷传递。管的一行的支架810可以被使用一个或多个紧固件812附接到与管的另一行相关联的支架。虽然图8示出了沿管800的长度定位的一组支架，如先前所讨论的，但是可以使用多组支架810和紧固件812。这种类型的配置可以允许管的长度被延伸，而不损害模块化结构的有益方面。
转向图9，示出了在图8中特征化的垂直组装的模块的透视图。还包括的是两个水平相邻的头座的连接部分的顶部部分的详细视图。如所示出的，位于两个头座之间的垂直花键被配置在相邻的侧面凹槽中，使得该花键的顶部与相邻凹槽的邻近凹陷区域的底部齐平或相平坦。这可以允许在一个或多个水平定位的头座的顶部凹槽中的水平花键的放置，使得该水平花键位于沿着相邻凹槽的整个水平长度与相邻凹槽的底部齐平或相平坦。转向图10A和图10B，图10A示出了在图8和图9中所示的配置的侧视图，并且图10B示出了俯视图。
在图11和图12中，9×3模块组件被示出。带有以与上面关于图8-10所讨论的相类似的方式布置的各管和各头座的组件的透视图被示于图11中。图12示出了图11的布置的正视图。如所示出的，用于将模块布置成较大的组件的该方法可以包括使用垫片1214。一个或多个垫片1214可以位于相邻的模块之间(例如在相邻的模块的行和列之间的水平区域和垂直区域中以及组装的模块的外部的水平区域和垂直的外部的区域)。在一些实施例中，粘合剂可以用来将垫片附接到一个或多个表面。垫片1214可以由可压缩的材料(例如橡胶材料)构造并且可以被形成所需的尺寸以覆盖这些区域中的任何一个的全部或一部分。例如，垫片可以由聚氨酯或泡沫材料(例如有机硅类泡沫材料)来构造。在其他示例中，垫片可以由粘合剂泡沫材料来构造。垫片的厚度可以取决于关于冷却单元的操作条件或要求以及该冷却单元的期望的构造。例如，垫片的厚度可以是在从约3毫米至约5毫米的范围内。如下面进一步讨论的，一旦冷却单元最后被组装，则垫片可以被压缩至1毫米的厚度。在各种实施例中，垫片可以在最后组装期间被压缩约10-90％。在一个或多个实施例中，垫片可以被减少尺寸以便在最后组装期间扩展并且填充指定的表面面积。在替代方案中，垫片可以被改变大小以在最后组装期间扩展超出特定的表面面积。根据某些实施例，一层或多层的润滑剂也可以被涂敷到垫片的外部表面。如下面进一步讨论的，润滑剂可以用来在夹紧过程期间减少摩擦。润滑剂可以是油脂或任何其他人造或天然材料，其能够用作在由冷却单元经历的操作环境下的减阻剂并且与用于构造冷却单元的材料相容。
一层或多层的粘合剂可以涂敷各模块的外部区域之间以及到模块的外部区域上。例如，在图12中，粘合剂也可以用来代替在组装的模块的行之间中的垫片。在一些实施例中，除了垫片之外，可以使用粘合剂。粘合剂可以是先前讨论的粘合剂中的任何一种，并且可以被涂敷以覆盖将要被粘附到彼此的表面的全部或一部分。在某些实施例中，几个模块可以被使用粘合剂胶合在一起以形成较大的组件。第一组件可以通过使用位于在第一组件和第二组件之间的垫片来与第二组件相组合。例如，图12例证了被使用垫片1214进一步附接到以1×3配置布置的模块的第二行的以1×3配置布置的模块的底部第一行。一层粘合剂可以在对以1×3配置布置的模块的第三行进行布置之前被涂敷到模块的第二行的顶部水平区域。一层粘合剂或在模块的行之间中的垫片的定位可以被交错。例如，被示于图12中的组件对被放置在模块的第一行和第二行、第三行至第五行以及第六行至第八行之间的垫片做了特写。粘合剂被放置在第二行和第三行、第五行和第六行以及第八行和第九行之间。以这种方式错开垫片和粘合剂的位置可以有助于增加对较大的组件的结构支撑。
再次参考图12，该组件还可以包括起作用以帮助保持组装的模块到位或将模块附接到冷却单元中的一个或多个支撑支架、导轨(未示出)或金属支持器(holder)1216。粘合剂和/或垫片和/或紧固件可以用来将单独的模块组件附接到彼此以及附接到支撑支架或金属支持器1216。一个或多个加紧组件(未示出)也可以被附接到组装的模块的顶部和/或侧面，如下面进一步讨论的。
根据某些实施例，一个或多个单独的模块可以被组合在一起并且用作在冷却单元中的冷却芯。该单元的尺寸可取决于许多因素(包括用户要求和其他限制)。通常以1300来表示的一个完全组装的冷却单元(为了清楚起见，其前面空气阻塞物面板上被拆除)的示例被示于图13中。冷却单元1300包括由9×3模块组件构造的冷却芯1318(例如在图11和图12中做特写的一个)。组装的模块可以被插入并且用在冷却单元中，而不使用围绕模块的外部的框架。该框架的消除可以提供几个优点(包括了降低材料成本和安装成本)。如所示出的，一个或多个支架1310可以沿管的长度分布。支架1310可以被使用一个或多个紧固件附接到空气阻挡面板侧壁(未示出)。一个或多个空气阻挡面板1320可以被垂直地定位在冷却芯1318的一个或多个侧面上。冷却单元1300还可以包括可以用来提供关于在整个单元的空气和冷却液的流动路径的管道、喷嘴、歧管、阀和连接器。例如，管的内表面可以与空气的一个或多个来源连通，并且管的外表面可以与诸如水的冷却流体的来源和/或空气的来源连通。一个或多个水托盘1322可以为了收集冷却水的目的而被定位在模块下。水托盘1322可以被配置成从特定模块或成组的模块收集水。
用于使用所公开的模块中的一个或多个作为冷却芯来组装例如IEC单元的冷却单元的方法的一个示例被在图14的流程图中示出。根据某些实施例，这种特定方法可以被使用(其中一个或多个单独的模块被在第一位置中布置成一个或多个较大的组件，如上所述)，并且然后被带到第二位置，其中该单元的其他元件(如框架、导管、风扇和管道)可以已经被安装。该方法可以通过安装一个或多个下面的支撑支架或导轨以支撑模块而开始于步骤1400。垫片可以被放置到支架上，如在步骤1402中指出的。接着，在步骤1404中，垂直空气阻塞物(例如阻挡面板)可以被安装在IEC单元的一个或多个侧面(如在后面)上。在步骤1406中，一个或多个垂直的垫片可以被安装在后面的空气阻挡面板上。一层润滑剂(如润滑脂)也可以被涂敷到垫片的外部表面。模块的第一组件可以在步骤1408中被定位到各垫片上以形成冷却芯的一个底部行或多个底部行。接着，在步骤1410中，垫片可以被定位到模块的第一组件的水平表面上。这之后是步骤1412，其中模块的第二组件被垂直定位在垫片的顶部和第一组件的模块上。使用模块的第三组件和被定位到第二组件的水平表面上的附加垫片而在步骤1414和1416中重复步骤1410和1412。这之后是步骤1418，其中另一个垫片可以被定位到模块的第三组件的顶部水平表面上。在步骤1420中，垫片可以被附接到另一个垂直空气阻塞物(如前面阻挡面板)，并且一层润滑剂可以被涂敷到其外部表面。前面阻挡面板然后在步骤1422中被安装。接着，在步骤1424中，一个或多个夹紧组件可以被附接到组装的模块的顶部和/或侧面。例如，夹紧组件可以被附接到用于支撑模块的顶部和底部导轨。在一些实施例中，夹紧组件可以被附接到与管组件相关联的支撑支架。在步骤1426中，夹具然后被拧紧(例如，使用夹紧组件上的一个或多个螺栓)。夹具可以被拧紧，使得支撑支架被压入底部和顶部支撑轨道，其有效地压缩分布在整个冷却单元的一个或多个垫片。拧紧可以被执行直到实现垫片中的期望的压缩为止。例如，在一些实施例中，夹具可以被拧紧直到被水平放置的垫片(例如位于步骤1402、1410、1414和1418中的垫片)的至少40％的压缩被实现为止。
根据另一个方面，模块化冷却芯可以用于改装已经存在的冷却单元。例如，IEC冷却单元可以包括单件式聚合物芯。该冷却芯可以被拆除，并且使用如上面特征化的以及论述的一个或多个模块来更换。
包括在本公开中的模块化方法允许有几个优点(包括拆除并且修理或者更换可能在使用期间出现故障的单独的模块的能力)。例如，代替必须拆除整个冷却芯，单个发生故障的模块或模块的组件可以被拆除，并且然后被修理或更换。例如，通过垫片分隔的一个或多个模块组件可以被拆除和更换。这种方法提供了在劳动力和材料方面显著降低的修理成本，因为不需要拆除和更换整个冷却芯。这在具有小占位面积的操作环境(其中由于空间限制，维修冷却单元可能是麻烦的)中是特别重要的。
本公开的其他优点可以包括与劳动力和材料有关的降低的组装成本，因为当与目前市场上现有的单块聚合物冷却芯进行比较时，该模块化结构需要更小和更轻的部件。该模块化结构也可以更容易地安装在具有小占位面积的区域中，因为较小的部件可以被单独地引进并且被顺序地组装。
如由本领域技术人员所认识到的，在图2、图7和图14中示出的流程图中的一个或多个步骤可以被消除或修改，并且步骤可以被次序颠倒地执行，或没有被明确标识的其他步骤可以被包括。例如，附加的模块可以被添加到组件，或者粘合剂可以被使用来代替垫片。
至此描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，应当理解的是，本领域技术人员将容易想到各种变更、修改和改进。这样的变更、修改和改进旨在是本公开的一部分，并且旨在处于本公开的精神和范围之内。因此，前面的描述和附图仅仅通过示例的方式来进行。

Claims (20)

1.一种用于构造模块化冷却单元的模块的方法，所述方法包括：
获取多个管，每个管具有第一端部和第二端部；以及
将第一头座包覆成型到所述多个管的所述第一端部的至少一部分上，所述第一头座被配置成具有多个平行的第一狭槽，所述平行的第一狭槽中的每个狭槽被配置成具有被配置成接收以及保持所述管的所述第一端部的延伸表面，其中，包覆成型允许所述多个平行的第一狭槽的所述延伸表面形成在所述多个管的所述第一端部上，以创建在所述第一头座和所述多个管的所述第一端部之间的水密连接。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将第二头座包覆成型到所述多个管的所述第二端部的至少一部分上，所述第二头座被配置成具有多个平行的第二狭槽，所述平行的第二狭槽中的每个狭槽被配置成具有被配置成接收以及保持所述管的所述第二端部的延伸表面，其中，包覆成型允许所述多个平行的第二狭槽的所述延伸表面形成在所述多个管的所述第二端部上，以创建在所述第二头座和所述多个管的所述第二端部之间的水密连接。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述模块上执行空气和泄漏试验。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一头座还包括顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽，所述方法还包括将粘合剂涂敷在所述顶部凹槽、底部凹槽，第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一个中。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
获取至少一个花键；以及
将花键定位到所述顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中含有涂敷的粘合剂的至少一个中，其中，所述至少一个花键被形成所需的尺寸以由所述顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一部分接收和保持以及延伸穿过所述顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的所述至少一部分。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将一个或多个模块组装成模块化冷却单元。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，组装一个或多个模块包括将至少两个模块布置成以水平配置彼此相邻，所述至少两个模块被布置使得一花键定位在所述至少两个模块之间的所述第一侧面凹槽和所述第二侧面凹槽中，并且一花键定位在所述至少两个水平相邻的模块的所述顶部凹槽中。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括将一花键定位在所述至少两个水平相邻的模块的所述底部凹槽中。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，组装一个或多个模块包括将至少两个模块布置成以垂直配置彼此相邻，所述至少两个模块被布置使得一花键定位在所述至少两个垂直相邻的模块之间的所述顶部凹槽和所述底部凹槽中。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，组装一个或多个模块包括：
获取至少一个垫片；以及
将垫片定位到所述一个或多个模块的顶部和底部中的至少一个上，使得所述垫片水平延伸穿过所述一个或多个模块的所述顶部和所述底部的至少一部分。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，组装一个或多个模块包括将粘合剂涂敷到所述一个或多个模块的顶部、底部、第一侧面和第二侧面中的至少一个上。
12.一种模块化冷却单元的模块，所述模块包括：
多个管，每个管具有第一端部和第二端部；以及
第一头座，其被定位在所述多个管的所述第一端部以形成在所述第一头座和所述多个管的所述第一端部之间的水密连接，所述第一头座具有顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽以及多个平行的第一狭槽，其中，所述平行的第一狭槽中的每个狭槽具有被配置成接收以及保持所述管的所述第一端部的延伸表面。
13.根据权利要求12所述的模块，还包括第二头座，其被定位在所述多个管的所述第二端部以形成在所述第二头座和所述多个管的所述第二端部之间的水密连接，所述第二头座具有顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽以及多个平行的第二狭槽，其中，所述平行的第二狭槽中的每个具有被配置成接收以及保持所述管的所述第二端部的延伸表面。
14.根据权利要求12所述的模块，还包括至少一个花键，其中，所述至少一个花键被形成所需的尺寸以由所述顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的至少一部分接收和保持以及延伸穿过所述顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽中的所述至少一部分。
15.根据权利要求14所述的模块，还包括至少两个模块，所述至少两个模块被以水平配置布置成是相邻的，所述至少两个模块被配置为使得一花键定位在所述至少两个水平相邻的模块之间的所述第一侧面凹槽和所述第二侧面凹槽中并且一花键位于所述至少两个水平相邻的模块的所述顶部凹槽中。
16.根据权利要求15所述的模块，还包括定位在所述至少两个水平相邻的模块的所述底部凹槽中的花键。
17.根据权利要求15所述的模块，其中，至少一个模块相比于另一模块具有不同数量的多个中空管，使得一个或多个水平布置的模块具有交错配置。
18.根据权利要求14所述的模块化冷却单元，还包括被以垂直配置布置成相邻的至少两个模块，所述至少两个模块被配置使得一花键定位在所述至少两个垂直相邻的模块之间的所述顶部凹槽和底部凹槽中。
19.根据权利要求18所述的模块，其中，至少一个模块相比于另一模块具有不同数量的多个中空管，使得一个或多个垂直布置的模块具有交错配置。
20.一种改装冷却单元的方法，其包括：
用一个或多个模块更换所述冷却单元的至少一个部件，其中，所述模块包括
多个管，每个管具有第一端部和第二端部；以及
第一头座，其被定位在所述多个管的所述第一端部以形成在所述第一头座和所述多个管的所述第一端部之间的水密连接，所述第一头座具有顶部凹槽、底部凹槽、第一侧面凹槽和第二侧面凹槽以及多个平行的第一狭槽，其中，所述平行的第一狭槽中的每个狭槽具有被配置成接收以及保持所述管的所述第一端部的延伸表面。
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