CN111689065A - 一种工质补偿容器及工质补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热交换系统应用领域，特别涉及一种工质补偿容器及工质补偿方法，包括外壳、与所述外壳连接的稳压器，所述稳压器设置于外壳内部，所述稳压器与外壳之间设置有第一腔体，所述稳压器包括囊体，所述囊体能够在工质挤压下能够产生收缩、工质收缩时进行伸展，所述外壳开设有与所述第一腔体连通的工质入口、工质出口。所述工质补偿容器的工质入口和工质出口分别外接一液冷回路系统。所述外壳内部设置有稳压器及二者之间的连接方式解决了现有技术中储液器和膨胀器需单独设置占用空间、设置繁琐、需额外人为操作的技术问题，产生了方便实用、实现气液分离、节省人力、不间断运行的技术效果。
Description
技术领域：
本发明涉及热交换系统应用领域，特别涉及一种工质补偿容器及工质补偿方法。
背景技术：
随着5G技术、人工智能技术、大数据、云计算等通讯计算技术的海量增长，为之提供计算资源的服务器机柜也呈现大规模集群、高功率、大热流密度的增长变化趋势，给散热系统带来巨大运行压力。以液冷散热为特征散热的系统逐渐成为主流应用，但是现有液冷系统中在对压力稳定和工质补偿时通常需要设置两个独立部件如储液器和膨胀器才能完成，又如膨胀器材料长时间易老化，化甚至发生囊体泄露，从而导致系统补偿稳压退化甚至丧失，造成散热系统失效，引发服务器载荷意外宕机、甚至造成严重经济损失。
有鉴于此，提出本发明。
发明内容：
本发明提供一种工质补偿容器一种工质补偿容器及工质补偿方法，至少解决上述一种问题。
本发明保护一种工质补偿容器，包括外壳、与所述外壳连接的稳压器，所述稳压器设置于外壳内部，所述稳压器与外壳之间设置有第一腔体，所述稳压器包括囊体，所述囊体能够在工质挤压下能够产生收缩、工质收缩状态时进行伸展，所述外壳开设有与所述第一腔体连通的工质入口、工质出口。
采用上述方案，所述工质补偿容器的工质入口和工质出口分别外接一液冷回路系统，在一些领域如特种车辆、新能源装置、通讯设备中广泛应用，例如在通讯设备的服务器中，服务器长时间运行过程中会释放大量的热量会影响设备运行，所以需要进行降温，而目前降温运用多为液冷系统，在液冷系统中工质运用的多为水乙二醇或者氟化液等，而工质的密度会随着温度的升高而变小，进而工质的体积会相应变大，这样就会加大对管道的压力而造成安全隐患，所以此时需要工质补偿容器进行工质膨胀量吸收，从而实现系统压力相对稳定。
可以在所述外壳的底面设置支撑座，所述工质入口设置于工质出口的上方，工质从工质入口进入第一腔体，当工质有少量气体时，可在第一腔体入口出产生气液分离，少量气体在第一腔体顶部聚集，液体工质则从工质出口流出，从而实现工质气液分离效果；所述囊体为密封结构，内部可以注入气体例如惰性气体，外侧可以设置为金属薄壁焊接波纹结构，以达到伸缩的目的；当工质处于一定合适温度时，所述囊体不会发生形变，当温度升高时工质密度减小进而体积增大，工质膨胀压力会向上挤压囊体，囊体会进行收缩，体积减小，减小的体积被工质占用从而释放工质对管道的压力，当工质温度降低时，密度增大进而工质的体积减小，此时囊体由于受第二腔体密封气体压力挤压会进行伸展，以备下次工质温度升高时的挤压。
优选地，所述稳压器为金属材质。
优选地，所述稳压器制作采用薄壁焊接波纹结构。
采用上述方案，传统中如橡胶等材料制成的稳压器在与氟化液等工质长时间接触时会因相容性、自身老化及液体分子渗漏等问题，进而造成对稳压器稳压功能的破坏；金属材质的稳压器可以避免工质对稳压器的破坏，可长期稳定运行。
优选地，所述金属材质为不锈钢。
采用上述方案，当采用不锈钢制成的稳压器时，可以避免在工质作用下产生的腐蚀、老化及液体分子渗漏等问题。
进一步地，所述稳压器还包括与所述外壳连接的导向体，所述囊体与导向体通过连接件连接，所述囊体在工质的挤压或收缩状态下能够沿着所述导向体进行收缩或伸展。
采用上述方案，所述导向体可以设置成杆状，长度根据实际情况设置，确保稳压器导向方向往复运动，避免稳压器与液腔内壁发生接触，影响稳压器的伸缩。
进一步地，所述外壳还包括上盖，所述导向体与所述上盖的下面连接。
采用上述方案，所述上盖可以与外壳可拆卸连接，通过螺接、扣接等方式；导向体与外壳的侧壁连接时，如果导向体出现损坏，那么就需要更换外壳除上盖以外的部分或者对内部进行修复；当导向体与所述上盖的下面连接时，如果出现损坏或者更换，可直接将上盖取出即可；所述导向体与上盖可一体成型也可采用焊接等可拆卸连接方式。
优选地，所述囊体与上盖的下侧连接。
采用上述方案，当囊体与上盖的下面连接时，气囊在工质的挤压下由于上端被上盖施加一个反向作用力，因此更加容易的发生伸缩。
进一步地，所述连接件设置在囊体的外壁，所述连接件开设有与导向体适配的导向孔，所述导向体穿过导向孔，所述连接件能够沿着导向体产生移动。
采用上述方案，所述导向体设置成杆状，并且其轴向方向与外壳的轴向方向一致，及工质液面上升与下降的方向；所述连接件开设有与导向体适配的导向孔指的是导向孔的形状与导向体的截面形状一致，且导向孔的外径大于导向体的外径；在导向体上位于连接件下方可以设置挡片、螺母等防止连接件掉落；所述连接件可以与囊体一体成型也可以可拆卸连接。
优选地，所述连接件设置在所述囊体的底部。
采用上述方案，当连接件设置于囊体的底部时可以使囊体在伸缩时整体都保持稳定，不会与外壳内壁发生触碰，以保证运行时的稳定。
进一步地，所述稳压器还包括设置于所述囊体底面下方的限位装置，所述限位装置能够对囊体的伸展进行限制。
采用上述方案，在所述囊体伸展的过程当中，由于温差的变化，有时会出现延伸过大、超出限定范围的情况，久而久之对于囊体的收缩性会造成影响；所述限位装置很好的防止囊体延伸超限。
具体地，所述限位装置为限位板，所述限位板与所述导向体连接。
采用上述方案，所述限位装置可以采用设置成限位板的形式，可以在限位板开设连接孔，使导向体穿过所述连接孔，并用固定件进行固定，从而实现限位板与导向体进行连接，
优选地，所述限位板开设有增液口。
采用上述方案，所述增液口的开设既可以保证对囊体伸展的限位、又可以使工质从下方对囊体的底部进行充分挤压，以保证稳压的效果。
优选地，所述工质入口设置于外壳侧壁的中上部。
采用上述方案，在实际应用中如果工质入口设置于外壳的上部，那么由于第一腔体的上部为气体聚集区，当有顶部有少量气体聚集时，工质自入口进入第一腔体时，会将气体裹挟进液体工质，无法完成气液分离，会造成气体进入循环系统，影响系统运行稳定性；如果当工质入口处于外壳下部时，由于工质出口设置在外壳底部以及工质流量比较大的因素，那么带有气体的工质很快就会被从工质出口被抽出进入循环，也会造成系统运行的不稳定。
优选地，所述上盖还开设有出气口，在所述工质补偿容器初次使用时，由于内部存有空气会对运行产生影响，所以在工质液面上升的过程当中可以打开出气口使空气排出第一腔体，在后续使用过程中可以将出气口进行关闭。
优选地，所述外壳还包括压力传感装置安装部。
采用上述方案，所述压力传感装置安装部可以设置在顶盖的位置并可以安装压力传感器，当第一腔体内部压力出现异常时，压力传感器可以进行感应及信号的传输。
优选地，所述外壳还包括压力调节阀安装部。
采用上述方案，所述压力调节阀安装部可以设置在顶盖的位置并可以安装压力调节阀，对压力进行调节，从而确保设备的正常运行。
优选地，所述工质补偿容器还包括液位传感装置安装部。
采用上述方案，所述液位传感装置安装部可以设置在顶盖的位置并可以液位传感器，当第一腔体内部工质液位出现异常时，液位传感器可以进行感应及信号的传输，从而确保设备的使用安全。
本发明还保护一种工质补偿方法，包括如下步骤：
增压蓄能过程，所述第一腔体内工质温度升高挤压所述囊体，所述囊体体积减小并沿着所述导向体进行收缩；
自动补压过程，工质温度降低，所述囊体体积增大并沿着所述导向体进行伸展。
本发明的有益效果：
1.所述外壳内部设置有稳压器及二者之间的连接方式解决了现有技术中储液器和膨胀器需单独设置占用空间、设置繁琐的技术问题，产生了方便实用、实现气液分离、不间断运行的技术效果。
2.所述稳压器采用不锈钢材质解决了稳压器材质与工质接触腐蚀、老化及液体分子渗漏等技术问题，产生了提升使用寿命、加强补偿稳压的技术效果。
3.所述导向体的设置解决了囊体在往复伸缩运动的过程当中不稳定、触碰外壳壁的技术问题，产生了加强补偿稳压、提升结构安全性的技术效果。
4.所述限位装置的设置解决了囊体在往复运动的过程当中出现的超出伸展范围的技术问题，产生了提升囊体使用寿命、加强补偿稳压的技术效果。
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附图。
图1为本发明一种实施方式外部示意图；
图2为本发明一种实施方式内部示意图；
图3为本发明一种实施方式稳压器示意图；
图4为图3局部放大图。
附图标记说明：
通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。
1-外壳，11-第一腔体，12-工质入口，13-工质出口，2-稳压器，21-囊体，22-导向体，22-连接件，23-连接件，231-导向孔，241-限位板，2411-增液口，14-上盖，141-出气口，142-压力传感装置安装部，143-压力调节阀安装部，144-液位传感装置安装部，5-支撑座。
具体实施方式：
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
以下将通过实施方式对本发明进行详细描述。
参考图1、图2所示，本发明保护一种工质补偿容器，包括外壳1、与所述外壳1连接的稳压器2，所述稳压器2设置于外壳1内部，所述稳压器2与外壳1之间设置有第一腔体11，所述稳压器2包括囊体21，所述囊体21能够在工质挤压下能够产生收缩、工质收缩时进行伸展；所述外壳1开设有与所述第一腔体11连通的工质入口12、工质出口13。
采用上述方案，所述工质补偿容器的工质入口12和工质出口13分别外接一液冷回路系统，在一些领域如特种车辆、新能源装置、通讯设备中广泛应用，例如在通讯设备的服务器中，服务器长时间运行过程中会释放大量的热量会影响设备运行，所以需要进行降温，而目前降温运用多为液冷系统，在液冷系统中工质运用的多为水乙二醇或者氟化液等，而工质的密度会随着温度的升高而变小，进而工质的体积会变大，这样就会加大对管道的压力而造成安全隐患，所以此时需要工质补偿容器进行工质膨胀量吸收，从而实现系统压力相对稳定。
可以在所述外壳1的底面设置支撑座5，所述工质入口12设置于工质出口13的上方，工质从工质入口12进入第一腔体11，在重力作用下从工质出口13流出，当工质有少量气体时，可在第一腔体11入口出产生气液分离，少量气体在第一腔体11顶部聚集，液体工质则从工质出口流出，从而实现工质气液分离效果；所述囊体21为密封结构，内部为第二腔体，第二腔体可以注入气体例如惰性气体，外侧可以设置为金属薄壁焊接波纹结构，以达到伸缩的目的，并且达到气液分离的效果；当工质处于一定合适温度时，所述囊体21不会发生形变，当温度升高时工质密度减小进而体积增大会向上挤压囊体21，囊体21会进行收缩，体积减小，减小的体积被工质占用从而释放工质对管道的压力，当工质温度减小时，密度增大进而工质的体积减小，也就是工质收缩状态，此时囊体21不受工质的挤压但会被第二腔体内的气体挤压进而进行伸展，以备下次工质温度升高时的挤压。
所述稳压器2为金属材质。
采用上述方案，传统中如橡胶等材料制成的稳压器2在与氟化液等工质接触时会因相容性、自身老化及液体分子渗漏等问题，进而造成对稳压器2的破坏；金属材质的稳压器2可以避免工质对稳压器2的破坏。
所述金属材质为不锈钢。
采用上述方案，当采用不锈钢制成的稳压器2时，可以避免在工质作用下产生的腐蚀、老化及液体分子渗漏等问题。
参考图2、图3所示，所述稳压器2还包括与所述外壳1连接的导向体22，所述囊体21与导向体22通过连接件23连接，所述囊体21在工质的挤压或工质收缩状态下能够沿着所述导向体22进行收缩或伸展。
采用上述方案，所述导向体22可以设置成杆状，长度根据实际情况设置，数量本实施方式中可以设置为3个，确保稳压器导向方向往复运动，避免稳压器与液腔内壁发生接触，影响稳压器的伸缩。
参考图1、图3所示，所述外壳1还包括上盖14，所述导向体22与所述上盖14的下侧连接。
采用上述方案，所述上盖14可以与外壳1可拆卸连接，通过螺接、扣接等方式；导向体22与外壳1的侧壁连接时，如果导向体22出现损坏，那么就需要更换外壳1除上盖14以外的部分或者对内部进行修复，如此既耗时耗力又浪费成本；当导向体22与所述上盖14的下面连接时，如果出现损坏或者更换，可直接将上盖14取出即可；所述导向体22与上盖14可一体成型也可采用焊接等可拆卸连接方式。
参考图3所述，所述囊体21与上盖14的下面连接。
采用上述方案，当囊体21与上盖14的下面连接时，气囊21在工质的挤压下由于上端被上盖14施加一个反向作用力，因此更加容易的发生伸缩，所述连接可一体成型也可采用焊接。
在不设置上盖14时，可以在上方设置一个挡体来阻挡囊体21。
参考图4所示，所述连接件23设置在囊体21的外壁，所述连接件23开设有与导向体22适配的导向孔231，所述导向体22穿过导向孔231，所述连接件23能够沿着导向体22产生移动。
采用上述方案，所述导向体22设置成杆状，并且其轴向方向与外壳1的轴向方向一致，及工质液面上升与下降的方向；所述连接件23开设有与导向体22适配的导向孔231指的是导向孔231的形状与导向体22的截面形状一致，例如都为圆形或者都为方形，且导向孔231的外径大于导向体22的外径；在导向体22上位于连接件23下方可以设置挡片、螺母等防止连接件23掉落；所述连接件23可以与囊体21一体成型也可以可拆卸连接。
在本发明的一些其他实施方式中，所述连接件23也可以设置成与导向体22截面适配的两个夹片，夹住导向体22进行往复运动。
参考图4所示，所述连接件23设置在所述囊体21的底部。
采用上述方案，当连接件23设置于囊体21的底部时可以使囊体21在伸缩时整体都保持稳定，不会与外壳1内壁发生触碰，以保证运行时的稳定。
参考图3所示，所述稳压器2还包括设置于所述囊体21底面下方的限位装置，所述限位装置能够对囊体21的伸展进行限制。
采用上述方案，在所述囊体21伸展的过程当中，由于温差的变化，有时会出现延伸过大、超出限定范围的情况，久而久之对于囊体21的收缩性会造成影响；所述限位装置很好的防止囊体21延伸超限，例如囊体21的底面会接触到限位装置从而被阻止不能继续延伸，从而起到保护作用。
参考图3、图4所示，所述限位装置为限位板241，所述限位板241与所述导向体22连接。
采用上述方案，所述限位装置可以采用设置成限位板241的形式，可以在限位板241开设连接孔，使导向体22穿过所述连接孔，并用固定件进行固定，从而实现限位板241与导向体22进行连接，
还可以采用在外壳内壁连接一个限位杆或者限位板241来实现对所述囊体21的限位作用。
参考图3所示，所述限位板241开设有增液口2411。
采用上述方案，所述增液口2411的开设既可以保证对囊体21伸展的限位、又可以使工质从下方对囊体21的底部进行充分挤压，以保证稳压的效果。
参考图1、图2所示，所述工质入口12设置于外壳1侧壁的中上部。
采用上述方案，在实际应用中如果工质入口12设置于外壳1的上部，那么由于第一腔体11的上部为气体聚集区，当有顶部有少量气体聚集时，工质自入口进入第一腔体11时，会将气体裹挟进液体工质，无法完成气液分离，会造成气体进入循环系统，影响系统运行稳定性；如果当工质入口12处于外壳1下部时，由于工质出口13设置在外壳1底部以及工质流量比较大的因素，那么带有气体的工质很快就会被从工质出口13被抽出进入循环，也会造成系统运行的不稳定。
参考图1、图2所示，所述上盖14还开设有出气口141，在所述工质补偿容器初次使用时，由于内部存有空气会对运行产生影响，所以在工质液面上升的过程当中可以打开出气口141使空气排出第一腔体11，在后续使用过程中可以将出气口141进行关闭，如当外壳1内部气体过多时，可以打开出气口141进行排气。
参考图1、图2所示，所述外壳1还包括压力传感装置安装部142。
采用上述方案，所述压力传感装置安装部142可以设置在顶盖14的位置并可以安装压力传感器，当第一腔体11内部压力出现异常时，压力传感器可以进行感应及信号的传输，从而确保设备的使用安全。
参考图1、图2所示，所述外壳1还包括压力调节阀安装部143。
采用上述方案，所述压力调节阀安装部143可以设置在顶盖14的位置并可以安装压力调节阀，对压力进行调节，从而确保设备的正常运行。
参考图1、图2所示，所述工质补偿容器还包括液位传感装置安装部144。
采用上述方案，所述液位传感装置安装部144可以设置在顶盖14的位置并可以液位传感器，当第一腔体11内部工质液位出现异常时，液位传感器可以进行感应及信号的传输，从而确保设备的使用安全。
本发明还保护一种工质补偿方法，包括如下步骤：
增压蓄能过程，所述第一腔体11内工质温度升高挤压所述囊体21，所述囊体21体积减小并沿着所述导向体22进行收缩；
自动补压过程，工质温度降低，所述囊体21体积增大并沿着所述导向体22进行伸展。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种工质补偿容器，其特征在于：包括外壳(1)、与所述外壳(1)连接的稳压器(2)，所述稳压器(2)设置于外壳(1)内部，所述稳压器(2)与外壳(1)之间设置有第一腔体(11)，所述稳压器(2)包括囊体(21)，所述囊体(21)能够在工质挤压下能够产生收缩、工质收缩时进行伸展，所述外壳(1)开设有与所述第一腔体(11)连通的工质入口(12)、工质出口(13)。
2.根据权利要求1所述的工质补偿容器，其特征在于：所述稳压器(2)为金属材质。
3.根据权利要求2所述的工质补偿容器，其特征在于：所述稳压器(2)还包括与所述外壳(1)连接的导向体(22)，所述囊体(21)与导向体(22)通过连接件(23)连接，所述囊体(21)在工质的挤压或工质收缩状态下能够沿着所述导向体(22)进行收缩或伸展。
4.根据权利要求3所述的工质补偿容器，其特征在于：所述连接件(23)设置在囊体(21)的外壁，所述连接件(23)开设有与导向体(22)适配的导向孔(231)，所述导向体(22)穿过导向孔(231)，所述连接件(23)能够沿着导向体(22)产生移动。
5.根据权利要求4所述的工质补偿容器，其特征在于：所述连接件(23)设置在所述囊体(21)的底部。
6.根据权利要求5所述的工质补偿容器，其特征在于：所述稳压器(2)还包括设置于所述囊体(21)底面下方的限位装置，所述限位装置能够对囊体(21)的伸展进行限制。
7.根据权利要求6所述的工质补偿容器，其特征在于：所述限位装置为限位板(241)，所述限位板(241)与所述导向体(22)连接。
8.根据权利要求7所述的工质补偿容器，其特征在于：所述限位板(241)开设有增液口(2411)。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的工质补偿容器，其特征在于：所述金属材质为不锈钢。
10.一种应用如权利要求3-9任意一项工质补偿容器的工质补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
增压蓄能过程，所述第一腔体(11)内工质温度升高挤压所述囊体(21)，所述囊体(21)体积减小并沿着所述导向体(22)进行收缩；
自动补压过程，工质温度降低，所述囊体(21)体积增大并沿着所述导向体(22)进行伸展。
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