CN113194678A - 一种适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，包括：设备主体；吹扫排液机构，设置于所述设备主体上并与液冷板的进液口连通，用于将气体通入所述液冷板内使其中的残留液体排出；烘干蒸发机构，设置于所述设备主体上，用于对所述吹扫排液机构通入的气体进行加热以使所述液冷板内的残留液体蒸发；充气保压机构，设置于所述设备主体上并与所述液冷板的进液口连通，用于对所述液冷板内填充氮气以保压防护。本发明所公开的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，能够确保液冷板内的冷却液能够顺利排尽，防止液体残留，避免管路遭受腐蚀。

Description

一种适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置

技术领域

本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置。

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，分为直接接触式液冷和间接接触式液冷两种方式。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。通常该种液体选择绝缘、无毒、无腐蚀、低粘度等特性液体。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，但由于技术、可靠性及成本等原因目前该技术应用较少，主要是停留在研究阶段。

间接接触式液冷是利用液冷板接触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。采用该种换热方式，其优点是将传统的空气与CPU的对流换热变为冷却液-冷板-CPU的对流换热和导热，极大地增大了对流换热系数，对CPU降温具有明显优势。

目前，在液冷板内一般填充水等冷却介质对发热部件进行降温冷却。当服务器需要对液冷系统进行扩展、升级或维护时，通常需要将液冷板内的液体排干后再另行填充。现有技术中通常在液冷系统的最低点位置设计排水阀进行排水，然而，由于液冷系统部件结构复杂且高度不统一，此种方法无法完全排空水分和保持长时间干燥，容易导致液冷板内有液体残留或湿度过高，造成液冷板管路受到空气与水的电化学腐蚀，管壁滋生有害微生物。

因此，如何确保液冷板内的冷却液能够顺利排尽，防止液体残留，避免管路遭受腐蚀，是本领域技术人员面临的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，能够确保液冷板内的冷却液能够顺利排尽，防止液体残留，避免管路遭受腐蚀。

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，包括：

设备主体；

吹扫排液机构，设置于所述设备主体上并与液冷板的进液口连通，用于将气体通入所述液冷板内使其中的残留液体排出；

烘干蒸发机构，设置于所述设备主体上，用于对所述吹扫排液机构通入的气体进行加热以使所述液冷板内的残留液体蒸发；

充气保压机构，设置于所述设备主体上并与所述液冷板的进液口连通，用于对所述液冷板内填充氮气以保压防护。

优选地，还包括：

排污收集机构，设置于所述设备主体上并与所述液冷板的出液口连通，用于收集从所述液冷板的出液口中排出的气液体。

优选地，所述吹扫排液机构包括气泵、与所述气泵的出气口连通并用于储存气体的气罐，所述气罐的出气口与所述液冷板的进液口连通。

优选地，所述烘干蒸发机构包括内置于所述气罐中并用于对其存储的气体进行加热的加热器、设置于所述气罐的出气口处并用于检测其气体温度的温度传感器。

优选地，所述充气保压机构包括与所述液冷板的进液口连通的气体储存罐、与所述液冷板的出液口连通的气体浓度传感器。

优选地，所述排污收集机构包括与所述液冷板的出液口连通并用于分离气体与液体的气液分离器、与所述气液分离器的出气口连通的废气管、与所述气液分离器的出液口连通的集液槽、与所述集液槽连通的废液管。

优选地，还包括：

第一三通阀，其第一入口与所述气罐的出气口连通，其第二入口与所述气体储存罐的出气口连通，其出口与所述液冷板的进液口连通。

优选地，还包括分集气组件，其集气进口与所述第一三通阀的出口连通，其各个分气进口与各个服务器所对应的液冷板的进液口连通，其各个分气出口与各个服务器所对应的液冷板的出液口连通，其集气出口与所述气液分离器的进口连通。

优选地，还包括：

第二三通阀，其入口与所述第一三通阀的出口连通，其第一出口与所述分集气组件的集气进口连通，其第二出口与整机柜旁路进气接口连通；

第三三通阀，其第一入口与所述分集气组件的集气出口连通，其第二入口与整机柜旁路回气接口连通，其出口与所述气液分离器的进口连通。

优选地，还包括设置于所述第一三通阀的出口处、用于检测其出口处的气体湿度的第一湿度传感器，以及设置于所述气液分离器的进口处、用于检测其进口处的气体湿度的第二湿度传感器。

本发明所提供的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，主要包括设备主体、吹扫排液机构、烘干蒸发机构和充气保压机构。其中，设备主体为本排液烘干充氮装置的主体结构，主要用于安装和容纳其余零部件，同时也为服务器的水冷系统的重要部件(如液冷板等)提供安装空间。吹扫排液机构设置在设备主体上，并且与液冷板的进液口连通，主要用于将气体(如空气等)通入到液冷板内，利用快速流动的高压气体吹动残留在液冷板管路壁上的液体，从而使得残留液体在气体的吹动下从液冷板的出液口排出。烘干蒸发机构设置在设备主体上，主要用于对吹扫排液机构吹入液冷板内的气体进行加热，使得通入液冷板内的气体在吹动残留液体的同时，利用高温将残留液体蒸发，使其转变为蒸气，并随气体一同从液冷板的出液口排出，加快残留液体的排出速度。充气保压机构设置在设备主体上，并且与液冷板的进液口连通，主要用于在经过吹扫排液机构和烘干蒸发机构的一定时间运行后，即在液冷板内的残留液体排尽后，对液冷板内填充保护气体(如氮气等)，对液冷板的内部环境进行保压防护，防止空气或氧气、水蒸气等外界气体或杂质进入到液冷板内部造成腐蚀。如此，本发明所提供的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，能够确保液冷板内的冷却液能够顺利排尽，防止液体残留，避免管路遭受腐蚀。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为图1的局部结构俯视图。

其中，图1—图2中：

液冷板—a；

设备主体—1，吹扫排液机构—2，烘干蒸发机构—3，充气保压机构—4，排污收集机构—5，第一三通阀—6，分集气组件—7，第二三通阀—8，第三三三通阀—9，旁路进气接口—10，旁路回气接口—11，第一湿度传感器—12，第二湿度传感器—13；

气泵—21，气罐—22，加热器—31，温度传感器—32，气体储存罐—41，气体浓度传感器—42，气液分离器—51，废气管—52，集液槽—53，废液管—54。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的局部结构俯视图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置主要包括设备主体1、吹扫排液机构2、烘干蒸发机构3和充气保压机构4。

其中，设备主体1为本排液烘干充氮装置的主体结构，主要用于安装和容纳其余零部件，同时也为服务器的水冷系统的重要部件(如液冷板a等)提供安装空间。

吹扫排液机构2设置在设备主体1上，并且与液冷板a的进液口连通，主要用于将气体(如空气等)通入到液冷板a内，利用快速流动的高压气体吹动残留在液冷板a管路壁上的液体，从而使得残留液体在气体的吹动下从液冷板a的出液口排出。

烘干蒸发机构3设置在设备主体1上，主要用于对吹扫排液机构2吹入液冷板a内的气体进行加热，使得通入液冷板a内的气体在吹动残留液体的同时，利用高温将残留液体蒸发，使其转变为蒸气，并随气体一同从液冷板a的出液口排出，加快残留液体的排出速度。

充气保压机构4设置在设备主体1上，并且与液冷板a的进液口连通，主要用于在经过吹扫排液机构2和烘干蒸发机构3的一定时间运行后，即在液冷板a内的残留液体排尽后，对液冷板a内填充保护气体(如氮气等)，对液冷板a的内部环境进行保压防护，防止空气或氧气、水蒸气等外界气体或杂质进入到液冷板a内部造成腐蚀。

如此，本实施例所提供的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，能够确保液冷板a内的冷却液能够顺利排尽，防止液体残留，避免管路遭受腐蚀。

此外，考虑到吹扫排液机构2和烘干蒸发机构3在运行过程中，将会使液冷板a从其出液口处排出废气和废液，为避免污染环境和实现废物利用，本实施例中还增设了排污收集机构5。其中，该排污收集机构5设置在设备主体1上，并且与液冷板a的出液口连通，主要用于收集从液冷板a的出液口中排出的气液体。

在关于吹扫排液机构2的一种优选实施例中，该吹扫排液机构2主要包括气泵21和气罐22。其中，气泵21主要用于产生压缩气体，而气罐22与气泵21的出气口连通，可将气泵21所产生的压缩气体进行储存，以在气罐22内保持一定气压。同时，气罐22的出气口与液冷板a的进液口连通。如此设置，气罐22内储存的压缩空气即可通入到液冷板a内，从而吹扫液冷内残留的液体。一般的，在开始进行气体吹扫作业之前，可实现根据液冷板a内的残留液体量估算空气阻力，然后根据空气阻力决定气罐22内的气体压力。

此外，为保证空气洁净，避免引入空气中的沙尘等杂质，本实施例还在气泵21与气罐22之间的管路中增设了过滤器。并且，为实时观察气罐22的气压，还可在气罐22上增设压力表。

在关于烘干蒸发机构3的一种优选实施例中，该烘干蒸发机构3主要包括加热器31和温度传感器32。其中，加热器31一般内置在气罐22中，主要用于通过热电阻等方式对气罐22内储存的气体进行加热。温度传感器32设置在气罐22的出气口处或者内置于气罐22中，主要用于检测气罐22内储存的气体温度，当气体温度达到预设值时，加热器31即不再继续加热。一般的，吹扫排液机构2与烘干蒸发机构3可同时运行，当然也可先后单独运行。

在关于充气保压机构4的一种优选实施例中，该充气保压机构4主要包括气体储存罐41和气体浓度传感器42。其中，气体储存罐41主要用于储存保护气体，其出气口与液冷板a的进液口连通，可将保护气体通入到液冷板a内的管路中，使得液冷板a内的管路中填充满氮气等保护气体。气体浓度传感器42设置在液冷板a的出液口处，主要用于检测液冷板a的出液口处的保护气体浓度，以精确判断液冷板a内的保护气体的填充程度(接近100％时为纯保护气体)。

在关于排污收集机构5的一种优选实施例中，该排污收集机构5主要包括气液分离器51、废气管52、集液槽53和废液管54。其中，气液分离器51为排污收集机构5的主体结构，其进口与液冷板a的出液口连通，主要用于收集从液冷板a的出液口处排出的气体和液体，并将气体和液体互相分离、隔绝。废气管52与气液分离器51的出气口连通，主要用于排出气液分离器51分离出来的气体。集液槽53一般设置在气液分离器51的出液口底部，主要用于接收从气液分离器51中排出的废液。废液管54与集液槽53的出液口连通，主要用于排出接液槽所收集的废液并将其进行回收或重复利用。

考虑到吹扫排液机构2中的气罐22与充气保压机构4中的气体储存罐41的出气口均与液冷板a的进液口连通，为防止出现气路混淆，本实施例中增设了第一三通阀6。具体的，该第一三通阀6具有两个入口和一个出口。其中，第一入口与气罐22的出气口连通，第二入口与气体储存罐41的出气口连通，出口与越冷板的进液口连通。一般的，该第一三通阀6可为电控阀等。如此设置，当需要进行压缩气体吹扫液冷板a中的残留液体时，第一三通阀6的第一入口即与出口连通；当需要对液冷板a中填充保护气体时，第一三通阀6的第二入口即与出口连通。

此外，考虑到服务器在机柜中可能同时设置多个，如此液冷板a也同时设置有多块，为提高本排液烘干充氮装置的适用范围和作业效率，本实施例中增设了分集气组件7。具体的，该分集气组件7具有一个集气进口和一个集气出口，主要用于集中进气、集中排气，以及多个分气进口和多个分气出口，主要用于分路进气、分路排气。其中，集气进口与第一三通阀6的出口连通，同时集气出口与气液分离器51的进口连通。而各个分气进口与各个服务器对应的液冷板a的进液口连通，各个分气出口与各个服务器对应的液冷板a的出液口连通。如此设置，当压缩空气或氮气进入第一三通阀6后，即可通过各个分气进口分别进入到各个液冷板a中，之后再集中从集气出口处排出。

在另一种具体实施方式中，考虑到部分情况需要对整机柜内的所有服务器进行排液烘干充氮作业，针对此，本实施例中增设了旁路气道，以通过旁路气道将压缩空气或保护气体通入到整机柜中。具体的，该旁路气道具有两个，分别为进气道和回气道。在旁路进气道上设置有整机柜旁落进气接口和第二三通阀8，而在旁路回气道上设置有整机柜旁路回气接口11和第三三通阀9。

具体的，第二三通阀8的入口与第一三通阀6的出口连通，并且第二三通阀8的第一出口与分集气组件7的集气进口连通，第二三通阀8的第二出口与整机柜旁路进气接口10连通。第三三通阀9的第一入口与分集气组件7的集气出口连通，第三三通阀9的第二入口与整机柜旁路回气接口11连通，第三三通阀9的出口与气液分离器51的进口连通。

如此设置，通过对第二三通阀8和第三三通阀9的通路控制，可使气罐22或气体储存罐41中流出的压缩空气或保护气体，能够根据目标方向分别流入单个服务器的液冷板a中或者流入到整机柜的液冷系统中的各个液冷板a中。

此外，为精确判断液冷板a内的液体残留情况，本实施例还在第一三通阀6的出口处增设有第一湿度传感器12，同时在气液分离器51的进口处增设有第二湿度传感器13。如此设置，通过第一湿度传感器12与第二湿度传感器13的检测值的差值，即可判断液冷板a内的液体残留情况。一般的，两者差值低于20％时，可说明压缩空气将液冷板a内的残留液体吹扫干净。而当浪着差值低于5％时，可说明液冷板a内的残留蒸汽被烘干。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，包括：

设备主体(1)；

吹扫排液机构(2)，设置于所述设备主体(1)上并与液冷板(a)的进液口连通，用于将气体通入所述液冷板(a)内使其中的残留液体排出；

烘干蒸发机构(3)，设置于所述设备主体(1)上，用于对所述吹扫排液机构(2)通入的气体进行加热以使所述液冷板(a)内的残留液体蒸发；

充气保压机构(4)，设置于所述设备主体(1)上并与所述液冷板(a)的进液口连通，用于对所述液冷板(a)内填充保护气体以保压防护。

2.根据权利要求1所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，还包括：

排污收集机构(5)，设置于所述设备主体(1)上并与所述液冷板(a)的出液口连通，用于收集从所述液冷板(a)的出液口中排出的气液体。

3.根据权利要求2所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，所述吹扫排液机构(2)包括气泵(21)、与所述气泵(21)的出气口连通并用于储存气体的气罐(22)，所述气罐(22)的出气口与所述液冷板(a)的进液口连通。

4.根据权利要求3所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，所述烘干蒸发机构(3)包括内置于所述气罐(22)中并用于对其存储的气体进行加热的加热器(31)、设置于所述气罐(22)的出气口处并用于检测其气体温度的温度传感器(32)。

5.根据权利要求4所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，所述充气保压机构(4)包括与所述液冷板(a)的进液口连通的气体储存罐(41)、与所述液冷板(a)的出液口连通的气体浓度传感器(42)。

6.根据权利要求5所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，所述排污收集机构(5)包括与所述液冷板(a)的出液口连通并用于分离气体与液体的气液分离器(51)、与所述气液分离器(51)的出气口连通的废气管(52)、与所述气液分离器(51)的出液口连通的集液槽(53)、与所述集液槽(53)连通的废液管(54)。

7.根据权利要求6所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，还包括：

第一三通阀(6)，其第一入口与所述气罐(22)的出气口连通，其第二入口与所述气体储存罐(41)的出气口连通，其出口与所述液冷板(a)的进液口连通。

8.根据权利要求7所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，还包括分集气组件(7)，其集气进口与所述第一三通阀(6)的出口连通，其各个分气进口与各个服务器所对应的液冷板(a)的进液口连通，其各个分气出口与各个服务器所对应的液冷板(a)的出液口连通，其集气出口与所述气液分离器(51)的进口连通。

9.根据权利要求8所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，还包括：

第二三通阀(8)，其入口与所述第一三通阀(6)的出口连通，其第一出口与所述分集气组件(7)的集气进口连通，其第二出口与整机柜旁路进气接口(10)连通；

第三三通阀(9)，其第一入口与所述分集气组件(7)的集气出口连通，其第二入口与整机柜旁路回气接口(11)连通，其出口与所述气液分离器(51)的进口连通。

10.根据权利要求9所述的适用于液冷服务器的排液烘干充氮装置，其特征在于，还包括设置于所述第一三通阀(6)的出口处、用于检测其出口处的气体湿度的第一湿度传感器(12)，以及设置于所述气液分离器(51)的进口处、用于检测其进口处的气体湿度的第二湿度传感器(13)。

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