CN109089402A - 一种大功率多通路式液冷源机柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率多通路式液冷源机柜，包括五套制冷单元、两套水冷单元和电气控制单元，所述制冷单元、水冷单元、电气控制单元均集成在定制机柜内，其中三套制冷单元和一套水冷单元组成一套供液系统，另外两套制冷单元和一套水冷单元组成另一套供液系统，两套供液系统均与电气控制单元电连接，两套供液系统保证该液冷源可同时输出高温和低温两种温度冷媒水，多套制冷系统保证该液冷源可满足大功率制冷量需求，冷却液经流量分配后可满足多路用冷设备的使用需求。本发明能够精确控制流量和冷却液温度，该液冷源提高了装置集成度，可满足绝大多数电子设备的制冷量需求，恒温控制方式有效降低了液冷源工作能耗。
Description
技术领域
本发明涉及冷却技术领域，特别涉及一种大功率多通路式液冷源机柜。
背景技术
随着技术的不断发展，大功率的电子设备得到越来越广泛应用，随之而来的对制冷量的要求也越来越大，同时由于不同的电子器件发热功率各不相同，因此对液冷源机柜的输出路数和输出温度也有不同的要求。现有电子设备为满足大功率电子设备的散热需求，根据不同电子模块使用冷却液温度的不同而连接不同的液冷源机柜，当需求冷源输出路数较多时还要外接水分配机柜来满足使用要求，因此存在如下问题：
1)当需求散热功率大时会导致所需冷源数量多，占用空间大，集成度不高；
2)初期加液工作量大，出现故障检修不易，某一冷源出现故障即影响整体设备运行调试，可靠性较低；
3)由于各冷源所采用的控制方式不尽相同，无法保证输出温度恒定在特定值范围，液温度无法做到精确控制，输出冷媒水温度波动较大，被冷却对象忽冷忽热现象严重。
发明内容
为克服现有技术中存在的大功率电子设备冷源数量较多，且冷源输出温度不稳定的问题，本发明提供了一种大功率多通路式液冷源机柜。
具体技术方案如下：
一种大功率多通路式液冷源机柜，包括高温供液系统、低温供液系统和电气控制系统，所述高温供液系统和低温供液系统分别通过分配器与用冷设备相连，所述高温供液系统和低温供液系统均与电气控制系统相连，所述电气控制系统集成在冷源机柜体内，
所述高温供液系统和低温供液系统均包括依次相连的若干制冷单元、若干水分配器和至少一个水冷单元，所述高温供液系统用于向用冷设备输出温度恒定的高温冷媒水，所述低温供液系统用于向用冷设备输出温度恒定的低温冷媒水，所述低温供液系统中制冷单元的个数大于高温供液系统中制冷单元的个数。
优选的，所述高温供液系统包括两个制冷单元、两个水分配器和一个水冷单元，两个所述制冷单元通过水分配器与用冷设备相连，所述用冷设备与水冷单元相连，所述水冷单元通过另一水分配器与两个制冷单元相连。
优选的，所述低温供液系统包括三个制冷单元、两个水分配器和一个水冷单元，三个所述制冷单元通过水分配器与用冷设备相连，所述用冷设备与水冷单元相连，所述水冷单元通过另一水分配器与三个制冷单元相连。
优选的，所述制冷单元包括依次相连的板式换热器、气液分离器、压缩机、冷凝器和贮液器，所述压缩机进口处依次安装有低压控制器和氟低压表，所述压缩机出口处依次安装右高压控制器和氟高压表，所述氟低压表下部安装有截止阀，所述氟高压表下部安装有截止阀，所述压缩机出口设置有氟压力传感器，所述氟压力传感器一端连接有贮液器，所述冷凝器连接在氟压力传感器与贮液器之间，所述冷凝器并联有风机和压差调节阀，所述冷凝器出口设置冷凝压力调节阀，贮液器出口依次连接有加液截止阀、干燥过滤器、截止阀、氟电磁阀、氟热力膨胀阀和混合器，所述混合器与板式换热器相连。
优选的，所述氟压力传感器与压差调节阀之间设置有截止阀和氟电磁阀，所述氟电磁阀与混合器相连。
优选的，所述水冷单元包括依次相连的水箱、水泵和精过滤器，所述水泵出口处设置有变径管、压力表和止回阀，所述水冷单元进出口处分别设置有供水阀和回水阀，所述回水阀后设置有依次相连的流量传感器、水分配器和水电磁阀，所述水箱并联有旁通球阀，所述旁通球阀的一端与精过滤器入口相连，另一端与水电磁阀入口相连，所述水箱顶部设置有排气阀，右侧设置液位计、加液阀和加液泵，底部设置有单向阀和放液阀，所述单向阀顶部连通至水箱液面最高点，所述水箱左侧设置观察窗和清洗窗，所述水箱下部设置有加热器。
优选的，所述液冷源机柜底部设置有滚轮，顶部设置有吊环。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明由多套制冷单元、多套水冷单元和电气控制单元组成，安装于定制机柜内，对外接口通路可变，冷媒水出口温度可调，整体制冷量大，占地较小且集成度高；用冷设备与液冷源机柜连接的供水和回水管路均设置阀门，各路流量均可调，供水管路设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，保证供给用冷设备冷媒水的温度、压力、流量都能够得到精确控制。
(3)制冷单元在电气控制单元的控制下通过采用制冷剂流量调控技术，能减少压缩机的频繁启停，可精确控制冷媒水温度，能够给电子设备提供温度恒定的冷媒水，保证被冷却对象的稳定运行。
(4)水冷单元的供液管路上设置有精过滤器，保证电子设备循环系统的清洁，水箱设置自动加液泵方便加液，水箱设置清洗窗和观察窗便于运行过程中的维护和观察，水箱内设置加热器，在环境温度过低时可保证能及时给用冷设备提供恒温冷媒水。
附图说明
图1为本发明大功率多通路式双温恒温液冷源机柜的控制原理示意图；
图2为本发明大功率多通路式双温恒温液冷源机柜的制冷单元原理示意图；
图3为本发明大功率多通路式双温恒温液冷源机柜的水冷单元原理示意图；
图4为本发明大功率多通路式双温恒温液冷源机柜的低温供液系统原理示意图；
图5为本发明大功率多通路式双温恒温液冷源机柜的高温供液系统原理示意图。
图中，1、制冷单元；4、水冷单元；8、电气控制单元；9、用冷设备；11、温度传感器；12、板式换热器；15、水分配器；18、压力传感器；19、温度传感器；21、供水阀；22、快装；23、金属软管；26、回水阀；27、流量传感器；34、气液分离器；35、低压控制器；36、氟低压表；37、截止阀；38、压缩机；39、氟高压表；41、高压控制器；42、氟压力传感器；43、压差调节阀；44、冷凝器；45、风机；46、冷凝压力调节阀；47、贮液器；48、加液截止阀；49、干燥过滤器；51、氟电磁阀；52、氟热力膨胀阀；53、混合器；56、精过滤器；57、放液球阀；58、止回阀；59、压力表；60、变径管；61、法兰；62、水泵；64、旁通球阀；65、水电磁阀；66、排气阀；67、加液阀；68、液位计；69、加液泵；70、加热器；71、放液阀；72、单向阀；73、清洗窗；74、观察窗；76、水箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明公开了一种大功率多通路式液冷源机柜，如图1所示，包括高温供液系统、低温供液系统和电气控制系统，高温供液系统和低温供液系统分别通过分配器与用冷设备9相连，高温供液系统和低温供液系统均与电气控制系统相连，电气控制系统集成在冷源机柜体内，高温供液系统和低温供液系统均包括依次相连的若干制冷单元1、若干水分配器15和至少一个水冷单元4，高温供液系统用于向用冷设备9输出温度恒定的高温冷媒水，低温供液系统用于向用冷设备9输出温度恒定的低温冷媒水，低温供液系统中制冷单元1的个数大于高温供液系统中制冷单元1的个数。多套制冷单元1可通过水分配器15进行汇聚后与单套水冷单元4连接，组成特定供液系统，对外供液路数可通过水分配器15定制实现。多组供液系统组合的机柜可实现多种恒定温度输出的液冷源机柜，满足不同电子设备的使用需求。液冷源机柜内部管路经常拆卸处连接形式为快装22卡箍或法兰61连接形式，机柜底部设置有滚轮，顶部设置有吊环。
本发明能够由多套水冷单元4和制冷单元1组成两套供液系统，可满足大功率电子设备对多通道流量和大功率制冷量的要求，各制冷单元1可精确控制流量和冷却液温度，通过水分配器15提高了装置集成度，降低了能耗。
优选的，如图4和5所示，高温供液系统包括两个制冷单元1、两个水分配器15和一个水冷单元4，两个制冷单元1通过水分配器15与用冷设备9相连，用冷设备9与水冷单元4相连，水冷单元4通过另一水分配器15与两个制冷单元1相连。低温供液系统包括三个制冷单元1、两个水分配器15和一个水冷单元4，三个制冷单元1通过水分配器15与用冷设备9相连，用冷设备9与水冷单元4相连，水冷单元4通过另一水分配器15与三个制冷单元1相连。制冷单元1、水分配器15和水冷单元4在本系统中设置有多个，均为相同配置。
如图2所示，制冷单元1包括依次相连的板式换热器12、气液分离器34、压缩机38、冷凝器44和贮液器47，压缩机38进口处依次安装有低压控制器35和氟低压表36，压缩机38出口处依次安装右高压控制器41和氟高压表39，氟低压表36下部安装有截止阀37，氟高压表39下部安装有截止阀37，压缩机38出口设置有氟压力传感器42，氟压力传感器42一端连接有贮液器47，冷凝器44连接在氟压力传感器42与贮液器47之间，冷凝器44并联有风机45和压差调节阀43，冷凝器44出口设置冷凝压力调节阀46，贮液器47出口依次连接有加液截止阀48、干燥过滤器49、截止阀37、氟电磁阀51、氟热力膨胀阀52和混合器53，混合器53与板式换热器12相连。制冷单元1中就相同的阀门或装置可设置多个，名称相同，但均独立设置，互不影响。
氟压力传感器42与压差调节阀43之间设置有截止阀37和氟电磁阀51，氟电磁阀51与混合器53相连。为确保水冷单元4输出恒定冷媒水给用冷设备9，在各制冷单元1的压缩机38出口设置有截止阀37和氟电磁阀51，当系统制冷量较大时，截止阀37和氟电磁阀51开启，减小进入冷凝器44的制冷剂流量，从而减少板式换热器12的换热量来保证冷媒水出口水温保持恒定。当板式换热器12压力过大时，氟热力膨胀阀52开启将制冷剂直接旁通至板式换热器12出口，降低设备压力保证运行安全，各电磁阀和动力部件均在电气控制单元8的控制下运行。本发明将三组制冷单元1和一组水冷单元4组成一套高温供液系统，将两组制冷单元1和一组水冷单元4组成一套低温供液系统，两套供液系统集成在定制机柜内，具有多路稳定输出能力，制冷系统的温控方式可使液冷源出水精度得到保证，可有效保证被冷却对象稳定运行。
如图3所示，水冷单元4包括依次相连的水箱76、水泵62和精过滤器56，其中水冷单元4通过水分配器15与板式换热器12相连，通过板式换热器12与制冷单元1换热，水分配器15将不同水冷单元4汇聚后分别和制冷单元1的各板式换热器12进行换热。水冷单元4的水泵62两端分别为法兰61与管路系统连接。水泵62出口处设置有变径管60、压力表59和止回阀58，在用冷设备9两端分别为快装22，快装22经过金属软管23与水冷单元4连接，水冷单元4进出口处分别设置有供水阀21和回水阀26，回水阀26后设置有依次相连的流量传感器27、水分配器15和水电磁阀65，水箱76并联有旁通球阀64，旁通球阀64的一端与精过滤器56入口相连，另一端与水电磁阀65入口相连，水箱76顶部设置有排气阀66，右侧设置液位计68、加液阀67和加液泵69，底部设置有单向阀72和放液阀71，单向阀72顶部连通至水箱76液面最高点，水箱76左侧设置观察窗74和清洗窗73，水箱76下部设置有加热器70。水冷单元4中就相同的阀门或装置可设置多个，名称相同，但均独立设置，互不影响。
工作原理：
当水冷单元4工作时，来自用冷设备9的高温冷媒水经金属软管23与回水阀26、流量传感器27连接，多路流量经水分配器15汇聚成一路后，经过水电磁阀65接入水箱76，在水箱76顶部设置排气阀66，当水冷单元4压力过大时用于自动泄压。右侧设置液位计68、加液阀67、加液泵69，用于向系统内补充冷却液。底部设置有单向阀72、放液阀71，单向阀72顶部连通至水箱76液面最高点，左侧设置观察窗74、清洗窗73，便于后期对水冷单元4设备进行清洗维护。水箱76下部设置有加热器70，确保当环境温度较低时可以尽快给用冷设备9提供冷却液。水箱76并联有旁通球阀64用来调节系统供液流量和压力。水箱76的冷却液经过水泵62后通过变径管60与止回阀58相连，防止冷媒水倒流，在支路上设置有压力表59，通过止回阀58的冷媒水经过精过滤器56过滤后一端与水分配器15相连，另一端与不同制冷单元1的板式换热器12相连接。经过板换换热的冷媒水经过水分配器15后汇聚成一路，根据用冷设备9需求与水分配器15相连，输送给用冷设备9，至此水冷单元4循环完成。
制冷单元1工作时，压缩机38开启，制冷剂经过氟高压表39和高压控制器41后去往冷凝器44，在压缩机38出口设置有氟压力传感器42，当系统氟压力过高时，截止阀37和氟电磁阀51开启，将制冷剂不经过冷凝器44直接进入混合器53进入到板式换热器12，可有效根据负载需求调节系统氟压力，保持系统稳定可靠，经过冷凝器44的制冷剂经过冷凝压力调节阀46后进入贮液器47，压差调节阀43与冷凝器44并联，调节冷凝器44内部压力保证安全，经过贮液器47的制冷剂流经干燥过滤器49、截止阀37、氟电磁阀51、氟热力膨胀阀52后通过混合器53进入板式换热器12，氟热力膨胀阀52通过支路连接至板式换热器12出口，至此制冷单元1完成完整循环。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种大功率多通路式液冷源机柜，其特征在于：包括高温供液系统、低温供液系统和电气控制系统，所述高温供液系统和低温供液系统分别通过分配器与用冷设备相连，所述高温供液系统和低温供液系统均与电气控制系统相连，所述电气控制系统集成在冷源机柜体内，
所述高温供液系统和低温供液系统均包括依次相连的若干制冷单元、若干水分配器和至少一个水冷单元，所述高温供液系统用于向用冷设备输出温度恒定的高温冷媒水，所述低温供液系统用于向用冷设备输出温度恒定的低温冷媒水，所述低温供液系统中制冷单元的个数大于高温供液系统中制冷单元的个数。
2.根据权利要求1所述的一种大功率多通路式液冷源机柜，其特征在于：所述高温供液系统包括两个制冷单元、两个水分配器和一个水冷单元，两个所述制冷单元通过水分配器与用冷设备相连，所述用冷设备与水冷单元相连，所述水冷单元通过另一水分配器与两个制冷单元相连。
3.根据权利要求2所述的一种大功率多通路式液冷源机柜，其特征在于：所述低温供液系统包括三个制冷单元、两个水分配器和一个水冷单元，三个所述制冷单元通过水分配器与用冷设备相连，所述用冷设备与水冷单元相连，所述水冷单元通过另一水分配器与三个制冷单元相连。
4.根据权利要求1所述的一种大功率多通路式液冷源机柜，其特征在于：所述制冷单元包括依次相连的板式换热器、气液分离器、压缩机、冷凝器和贮液器，所述压缩机进口处依次安装有低压控制器和氟低压表，所述压缩机出口处依次安装右高压控制器和氟高压表，所述氟低压表下部安装有截止阀，所述氟高压表下部安装有截止阀，所述压缩机出口设置有氟压力传感器，所述氟压力传感器一端连接有贮液器，所述冷凝器连接在氟压力传感器与贮液器之间，所述冷凝器并联有风机和压差调节阀，所述冷凝器出口设置冷凝压力调节阀，贮液器出口依次连接有加液截止阀、干燥过滤器、截止阀、氟电磁阀、氟热力膨胀阀和混合器，所述混合器与板式换热器相连。
5.根据权利要求4所述的一种大功率多通路式液冷源机柜，其特征在于：所述氟压力传感器与压差调节阀之间设置有截止阀和氟电磁阀，所述氟电磁阀与混合器相连。
6.根据权利要求1所述的一种大功率多通路式液冷源机柜，其特征在于：所述水冷单元包括依次相连的水箱、水泵和精过滤器，所述水泵出口处设置有变径管、压力表和止回阀，所述水冷单元进出口处分别设置有供水阀和回水阀，所述回水阀后设置有依次相连的流量传感器、水分配器和水电磁阀，所述水箱并联有旁通球阀，所述旁通球阀的一端与精过滤器入口相连，另一端与水电磁阀入口相连，所述水箱顶部设置有排气阀，右侧设置液位计、加液阀和加液泵，底部设置有单向阀和放液阀，所述单向阀顶部连通至水箱液面最高点，所述水箱左侧设置观察窗和清洗窗，所述水箱下部设置有加热器。
7.根据权利要求1所述的一种大功率多通路式液冷源机柜，其特征在于：所述液冷源机柜底部设置有滚轮，顶部设置有吊环。
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| CN (1) | CN109089402A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110418554A (zh) * | 2019-07-20 | 2019-11-05 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | 一种可并联的半闭式液冷源 |
| CN110933903A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-27 | 南京长峰航天电子科技有限公司 | 一种适用于伺服转台上的液冷系统 |
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2018
- 2018-09-07 CN CN201811045216.4A patent/CN109089402A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110418554A (zh) * | 2019-07-20 | 2019-11-05 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | 一种可并联的半闭式液冷源 |
| CN110933903A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-27 | 南京长峰航天电子科技有限公司 | 一种适用于伺服转台上的液冷系统 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181225 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |