CN111405813B - 一种浸没式液冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种浸没式液冷装置，包括：结构支撑系统，结构支撑系统配置为可容纳冷却液的箱体；占位系统，占位系统配置为具有若干占位单元，每个占位单元具有升降结构，并且占位单元顶部具有过流孔；供液系统，供液系统具有伸缩式过流管，伸缩式过流管设置在占位单元内部并且上端固定到过流孔。通过使用本发明的方案，能够解决了长短不一的服务器在浸没式液冷数据中心应用时尾部空间造成的冷却液浪费的问题，通过占位系统在机械力的作用下自动调节使得不用注入新的冷却液，也无需通过取出和放入外部占位物体来调节液面高度。

Description

一种浸没式液冷装置
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种浸没式液冷装置。
背景技术
随着电子信息产业的发展，服务器等IT设备的功率密度快速升高，这就带来了两个方面的问题。
其一，传统的风冷散热模式很难适应超高功率密度的IT设备散热。
其二，风冷散热模式换热、传热效率低下，造成了数据整体的功率密度居高不下，运行成本高。
基于以上两个方面的原因，浸没式液冷数据中心应运而生。这种数据中心是将服务器整体浸没在冷却液中。这种技术中，服务器等IT设备内的发热器件可以和冷却液直接接触，大大提高了传热效果。足以解决上述两个方面的问题。
但是，在浸没式数据中心的应用中有一个极大的缺点，正限制着浸没式数据中心的大规模应用。这就是浸没式数据中心对冷却液的消耗量极大，而且冷却液的成本非常高。
目前普遍采用的减少冷却液使用量的方法是，在服务器内部设置一些占位块。这样可以在一定程度上减少冷却液的使用量。但是这对于浸没式数据中心的应用来说是远远不够的。主要体现在以下方面：
1、浸没式数据中心的应用中，很难保证所应用的服务器长度相同。而为了方便安装和维护，又必须保证服务器前部对齐，这样在服务器后方将形成很多“无用”的空间，而这些空间又必须用冷却液填充，这样就造成了很大程度的浪费。
2、在服务器从液冷箱内取出维护时，为防止液面的下降，又必须注入新的冷去液或放入占位物体以替代原先的服务器占据的空间。如果采用注入冷却液的方法，那么需要多储备一部分冷却液，冷却液的体积至少不小于取出的服务器的体积。这一部分的冷却液也是液冷数据中心在运行过程中需要的液体。对于第二种方法一方面它操作复杂，影响系统维护的效率。更主要的是，在放入占位物体时，物体表面可能存在的灰尘会污染冷却液；在取出占位物体时，占位物体表面附着的冷却液难以重新利用，会造成冷却液的浪费，这也造成了运行过程种冷却液消耗量的增加。
以上是目前浸没式液冷数据中心在冷却液使用量方面仍然存在的主要问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种浸没式液冷装置，通过使用本发明的装置，能够解决了长短不一的服务器在浸没式液冷数据中心应用时尾部空间造成的冷却液浪费的问题，通过占位系统在机械力的作用下自动调节使得不用注入新的冷却液，也无需通过取出和放入外部占位物体来调节液面高度。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种浸没式液冷装置，包括：
结构支撑系统，结构支撑系统配置为可容纳冷却液的箱体；
占位系统，占位系统配置为具有若干占位单元，每个占位单元具有升降结构，并且占位单元顶部具有过流孔；
供液系统，供液系统具有伸缩式过流管，伸缩式过流管设置在占位单元内部并且上端固定到过流孔。
根据本发明的一个实施例，结构支撑系统还包括：
顶盖，顶盖设置在箱体上方，形状与箱体相匹配；
第一支撑横梁，第一支撑横梁设置在箱体内部上方用于支撑和固定服务器；
第二支撑横梁，第二支撑横梁设置在箱体内部下方用于支撑占位系统。
根据本发明的一个实施例，结构支撑系统还包括：
进液管，进液管设置在箱体下部；
出液管，出液管设置在箱体上部。
根据本发明的一个实施例，占位单元还包括：
蒙皮，蒙皮配置为可在竖直方向上伸缩；
走线支撑槽，走线支撑槽设置在蒙皮的顶部。
根据本发明的一个实施例，升降结构包括弹簧，弹簧一端安装在走线支撑槽底部，另一端安装在占位系统下部，弹簧具有向上的弹力，弹力在未安装服务器时使得占位单元保持在最伸展状态。
根据本发明的一个实施例，蒙皮内还设置有若干加强圈，加强圈防止蒙皮在冷却液的压力下变形。
根据本发明的一个实施例，走线支撑槽顶部四周设置有翻边，翻边与服务器的尾部四周相接触。
根据本发明的一个实施例，过流孔设置在走线支撑槽的底部。
根据本发明的一个实施例，蒙皮上设置有开孔，开孔与走线支撑槽上的过流孔的大小和位置相同。
根据本发明的一个实施例，伸缩式过流管顶部设置法兰盘、固定螺母和螺纹管，螺纹管穿过蒙皮上的开孔和过流孔，并通过法兰盘和固定螺母配合将伸缩式过流管与走线支撑槽和蒙皮固定。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的浸没式液冷装置，通过设置结构支撑系统，结构支撑系统配置为可容纳冷却液的箱体；占位系统，占位系统配置为具有若干占位单元，每个占位单元具有升降结构，并且占位单元顶部具有过流孔；供液系统，供液系统具有伸缩式过流管，伸缩式过流管设置在占位单元内部并且上端固定到过流孔的技术方案，能够解决了长短不一的服务器在浸没式液冷数据中心应用时尾部空间造成的冷却液浪费的问题，通过占位系统在机械力的作用下自动调节使得不用注入新的冷却液，也无需通过取出和放入外部占位物体来调节液面高度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的浸没式液冷装置的示意图；
图2为根据本发明一个实施例的结构支撑系统的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的结构支撑系统的侧视图示意图；
图4为根据本发明一个实施例的占位系统与第二支撑横梁配合的示意图；
图5为根据本发明一个实施例的分隔板的示意图；
图6为根据本发明一个实施例的分隔板的A处的放大示意图；
图7为根据本发明一个实施例的占位单元的示意图；
图8为根据本发明一个实施例的占位单元的示意图；
图9为根据本发明一个实施例的走线支撑槽的示意图；
图10为根据本发明一个实施例的的蒙皮的示意图；
图11为根据本发明一个实施例的供液系统的示意图；
图12为根据本发明一个实施例的供液系统的B处放大示意图
图13为根据本发明一个实施例的伸缩式过流管和占位单元配合的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种浸没式液冷装置的一个实施例。如图1至10中所示，该装置100可以包括：
结构支撑系统1，结构支撑系统1配置为可容纳冷却液的箱体；
占位系统2，占位系统2配置为具有若干占位单元2.2，每个占位单元2.2具有升降结构，并且占位单元2.2顶部具有过流孔；
供液系统(未示出)，供液系统具有伸缩式过流管3.3，伸缩式过流管3.3设置在占位单元2.2内部并且上端固定到过流孔。
本发明主要针对目前在液冷数据中心在冷却液使用量方面的主要问题，通过本发明可以通过自动适应的方法解决长短不一的服务器在浸没式液冷数据中心应用时尾部空间造成的冷却液浪费，同时也能在不注入新的冷却液、不使用外部占位物体的前提下，解决服务器取出和放入的过程种液面自动调节的问题。
通过本发明的技术方案，能够解决了长短不一的服务器在浸没式液冷数据中心应用时尾部空间造成的冷却液浪费的问题，通过占位系统在机械力的作用下自动调节使得不用注入新的冷却液，也无需通过取出和放入外部占位物体来调节液面高度。
如图2至3所示，在本发明的一个优选实施例中，结构支撑系统1还包括：
顶盖1.2，顶盖1.2设置在箱体上方，形状与箱体相匹配；
第一支撑横梁1.3，第一支撑横梁1.3设置在箱体内部上方用于支撑和固定服务器；
第二支撑横梁1.4，第二支撑横梁1.4设置在箱体内部下方用于支撑占位系统2。
在本发明的一个优选实施例中，结构支撑系统1还包括：
进液管1.5，进液管1.5设置在箱体下部；
出液管1.6，出液管1.6设置在箱体上部。
结构支撑系统1还包括外壳1.1，外壳1.1为四周密闭，顶部开口的箱体。
顶盖1.2与外壳1.1配合，正常运行时，顶盖1.2盖上，可防止内部的冷却液蒸发损耗及外界灰尘进入冷却液。
第一支撑横梁1.3成对使用，设置于箱体内部偏上方。用于支撑、固定服务器。
第二支撑横梁1.4，设置于箱体内部偏下方，用于支撑占位系统2。
外壳上还设有进液管1.5、出液管1.6。进液管1.5的位置要低于出液管1.6。
如图4至10所示，在本发明的一个优选实施例中，占位单元2.2还包括：
蒙皮2.2.1，蒙皮2.2.1为柔性材质，蒙皮2.2.1配置为可在竖直方向上伸缩；
走线支撑槽2.2.2，走线支撑槽2.2.2设置在蒙皮2.2.1的顶部。
在本发明的一个优选实施例中，升降结构包括弹簧2.2.3，弹簧2.2.3一端安装在走线支撑槽2.2.2底部，另一端安装在占位系统2下部，弹簧2.2.3具有向上的弹力，弹力在未安装服务器时使得占位单元2.2保持在最伸展状态。当占位单元2.2上方没有浸没式液冷服务器时，弹簧2.2.3有伸展的趋势，带动蒙皮2.2.1顶部向上运动，从而扩大占位单元2.2在的体机，用于补充浸没式液冷服务器取出时留下的空间。
走线支撑槽2.2.2为槽型结构设置在蒙皮2.2.1顶部，有两个主要作用。一是在蒙皮2.2.1和浸没式液冷服务器之间形成一个走线空间。二是力的传递，浸没式液冷服务器通过走线支撑槽2.2.2和占位单元2.2接触，将压力通过走线支撑槽2.2.2传递至占位单元2.2内部的弹簧2.2.3，并使弹簧2.2.3发生伸缩，进而改变占位单元2.2的高度。
在本发明的一个优选实施例中，蒙皮2.2.1内还设置有若干加强圈2.2.4，加强圈2.2.4防止蒙皮2.2.1在冷却液的压力下变形。
在本发明的一个优选实施例中，走线支撑槽2.2.2顶部四周设置有翻边2.2.2.2，翻边2.2.2.2与服务器的尾部四周相接触，这样不影响浸没式液冷服务器尾部的其他部件，如线缆等。
在本发明的一个优选实施例中，过流孔2.2.2.1设置在走线支撑槽2.2.2的底部。过流孔2.2.2.1和伸缩式过流管3.3配合，使冷却液直接流入浸没式液冷服务器尾部的空间，可以通过浸没式液冷服务器尾部直接进入其内部。这样可以解决较短的服务器尾部空间较大，浪费大量的冷却液的问题。
在本发明的一个优选实施例中，蒙皮上2.2.1设置有开孔2.2.1.1，开孔2.2.1.1与走线支撑槽2.2.2上的过流孔2.2.2.1的大小和位置相同，用于和伸缩式过流管3.3连接。
占位系统2还包括分隔板2.1，分隔板2.1为内部开设若干矩形口2.1.2的平板，将外壳1.1内的空间分为上下两部分，上半部分为浸没腔，内部用于部署占位单元2.2及浸没式液冷服务器，其余空间充满冷却液。下半部分为功能腔，内部用于部署供液系统3及第二支撑横梁1.4。另外，矩形口2.1.2四周上还设有竖边2.1.1，该竖边2.1.1用于和占位单元2.2上的蒙皮2.2.1固定。
如图11至13所示，在本发明的一个优选实施例中，伸缩式过流管3.3顶部设置法兰盘3.3.1、固定螺母3.3.2和螺纹管3.3.3，螺纹管3.3.3穿过蒙皮2.2.1上的2.2.1.1开孔和过流孔2.2.2.1，并通过法兰盘3.3.1和固定螺母3.3.2配合将伸缩式过流管3.3与走线支撑槽2.2.2和蒙皮2.2.1固定。
供液系统3还包括主干管3.1、支管3.2。
伸缩式过流管3.3设置于占位单元2.2内部，每个占位单元2.2至少包含一个伸缩式过流管3.3。
主干管3.1内的冷却液经过支管3.2、伸缩式过流管3.3流至浸没式液冷服务器尾部，随后流入浸没式液冷服务器对该服务器进行冷却。
进一步的，可在支管3.2上设置流量调节装置，流量调节装置可根据其对应的液冷服务器的功耗自动调节流量，实现精确制冷。
通过本发明的技术方案，具有以下有益效果：
1、节省冷却液，本发明在机柜尾部设置了自动伸缩的占位单元，占位单元可根据浸没式液冷服务器的长度自动调节占位单元的体积，从而解决了长短不一的服务器在浸没式液冷数据中心应用时尾部空间造成的冷却液浪费的问题。
2、操作方便，本发明提出的占位单元是在机械力的作用下自动调节的，既不用注入新的冷却液，也无需通过取出和放入外部占位物体调节液面高度。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
需要特别指出的是，上述系统的实施例采用了上述方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述方法的其他实施例中。
此外，上述方法步骤以及系统单元或模块也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元或模块功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (7)

1.一种浸没式液冷装置，其特征在于，包括：
结构支撑系统，所述结构支撑系统配置为可容纳冷却液的箱体；
占位系统，所述占位系统设置在所述结构支撑系统内部，所述占位系统配置为具有若干占位单元，每个所述占位单元具有升降结构，并且所述占位单元顶部具有过流孔，所述占位单元还包括蒙皮和走线支撑槽，所述蒙皮配置为可在竖直方向上伸缩，所述走线支撑槽设置在所述蒙皮的顶部，所述升降结构包括弹簧，所述弹簧一端安装在所述走线支撑槽底部，另一端安装在所述占位系统下部，所述弹簧具有向上的弹力，所述弹力在未安装服务器时使得所述占位单元保持在最伸展状态，所述蒙皮内还设置有若干加强圈，所述加强圈防止所述蒙皮在冷却液的压力下变形；
供液系统，所述供液系统具有伸缩式过流管，所述伸缩式过流管设置在所述占位单元内部并且上端固定到所述过流孔。
2.根据权利要求1所述的浸没式液冷装置，其特征在于，结构支撑系统还包括：
顶盖，所述顶盖设置在所述箱体上方，形状与所述箱体相匹配；
第一支撑横梁，所述第一支撑横梁设置在所述箱体内部上方用于支撑和固定服务器；
第二支撑横梁，所述第二支撑横梁设置在所述箱体内部下方用于支撑所述占位系统。
3.根据权利要求2所述的浸没式液冷装置，其特征在于，所述结构支撑系统还包括：
进液管，所述进液管设置在所述箱体下部；
出液管，所述出液管设置在所述箱体上部。
4.根据权利要求1所述的浸没式液冷装置，其特征在于，所述走线支撑槽顶部四周设置有翻边，所述翻边与服务器的尾部四周相接触。
5.根据权利要求1所述的浸没式液冷装置，其特征在于，所述过流孔设置在所述走线支撑槽的底部。
6.根据权利要求5所述的浸没式液冷装置，其特征在于，所述蒙皮上设置有开孔，所述开孔与所述走线支撑槽上的所述过流孔的大小和位置相同。
7.根据权利要求6所述的浸没式液冷装置，其特征在于，所述伸缩式过流管顶部设置法兰盘、固定螺母和螺纹管，所述螺纹管穿过所述蒙皮上的所述开孔和所述过流孔，并通过所述法兰盘和所述固定螺母配合将所述伸缩式过流管与所述走线支撑槽和所述蒙皮固定。
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