CN113316358B - 一种高集成度大换热量的双温液冷机柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高集成度大换热量的双温液冷机柜，包括机柜本体、常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统、电气控制系统五部分，所述常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统、电气控制系统设置于机柜本体腔体内部，其中电气控制系统位于机柜本体中上部，所述电气控制系统与常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统电联接，对其进行控制、状态监控与参数显示，常温供液系统、低温供液系统与外循环换热系统之间分别通过常温换热器和低温换热器进行热量交，常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统集成布局，部分结构为系统共用结构，结构空间布置交错。本发明能够为天线阵面、机柜等用冷设备提供一定温度、流量的循环冷却液，满足大功率设备的用冷需求和环境状态监控。同时，液冷机柜具有供液温度、流量可调，状态实时显示和上报的功能。

Description

一种高集成度大换热量的双温液冷机柜

技术领域

本发明属于液体冷却技术领域，具体涉及一种高集成度大换热量的双温液冷机柜。

背景技术

温度是影响电子设备性能的重要因素，随着电子器件热流密度及电子设备的整体热耗加大，风冷直接冷却的散热效果不明显或不能满足散热需求，需要采用液体冷却的方式进行冷却。液体冷却散热方式涉及流体换热、流体过滤、冷却液输送，运行状态监控等过程，体积重量较大，需要独立于设备之外设置有冷却设备，为电子设备输送循环冷却液。目前市场上主要供冷设备为液冷源，

液冷机柜为一款向电子设备/装备提供一定温度、流量、压力冷却水的装置，液冷机柜供、回液口与用冷设备的进、出液口相连，低温冷却液经液冷机柜供液口输出给电子设备降温冷却。

现有电子设备用液冷源机柜存在以下问题：

(1)集成度不高，目前液冷机柜过滤器、水箱分开放置，器件布局与管路连接未经优化，空间利用率低，导致大换热量的体积庞大，体积小的换热量不高，供液流量小，供液压力难以克服大流阻的情况，且多为单一供液循环系统，同时只能供一种温度冷却液。专利CN201811423783.9所述的一种用海水冷却的水冷机柜最大换热量为15kW，换热量太小。专利CN201811423783.9所述的一种集成模块式液冷源机柜，体积大，重量大，为非标准机柜。

(2)温度稳定性较低，现有液冷机柜没有对外循环换热系统参与换热的流量进行控制，因此无法做到精确控温，甚至不能设定温度，只能输出在某温度范围内的冷媒水，冷媒水温度波动通常较大，温度变化范围过大对电子设备性能有较大影响。

(3)通用性较低，电子设备冷却过程中，用冷设备对供液接口形式、接口数量、供液流量、供液温度会根据需求而变化，现有液冷设备接口形式和供液温度不可调限制了设备使用效率和应用场合。

综上，现有电子设备用液冷源机柜集成度低、体积大、重量大、通用性差、供液温度单一无法做到精确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成内循环供液系统、外循环换热系统、电气控制系统的高集成度大换热量的双温液冷机柜，该液冷机柜能够同时提供多路温度、流量可调的冷却液，为多个电子设备提供一个稳定的冷却条件。高集成度大换热量的双温液冷机柜，集成度高，换热量大，供液流量大，通用性强，维护方便。

实现本发明目的的技术方案为：一种高集成度大换热量的双温液冷机柜，包括机柜本体、常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统、电气控制系统五部分，所述常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统、电气控制系统设置于机柜本体腔体内部，其中电气控制系统位于机柜本体中上部，所述电气控制系统与常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统电联接，对其进行控制、状态监控与参数显示，常温供液系统、低温供液系统与外循环换热系统之间分别通过常温换热器和低温换热器进行热量交，常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统集成布局，部分结构为系统共用结构，结构空间布置交错。

进一步的，内循环常温供液系统包括常温水箱、常温水箱出口阀门、常温水泵入口三通、常温水泵入口阀门、常温水泵入口管道、旁通管1、旁通阀1、三通1、注排液阀1、常温系统注液口、旁通阀2、旁通管、常温水泵、常温水泵出口管道、常温供液温度传感器、常温供液压力传感器、供回液分集水器、常温供液阀1、常温供液阀2、常温供液流量传感器1、常温供液流量传感器2、常温供液管路1、常温供液管路2、常温回液管路1、常温回液管路2、常温换热器入口管路、常温换热器热边、常温换热器出口管路，其中用冷设备流回的两路冷却液经常温回液管路1、常温回液管路2在供回液分集水器中汇合后经常温换热器入口管路进入常温换热器热边，在换热器中被外循环换热系统中的低温冷却液降温，经冷却降温后的冷却液通过常温换热器出口管路进入常温水箱；常温水箱出口端通过常温水箱出口阀门与常温水泵入口三通相连，常温水泵入口三通其它两路：一路经常温水泵入口阀门与常温水泵入口管道相连，另一路通过旁通管1、旁通管2和旁通阀1、旁通阀2与水泵出口相连，此外旁通管1、旁通管2组成的水泵旁通管路上设置有三通1、注排液阀1、常温系统注排液口，用于常温供液系统注液排液；经常温水泵加压后的冷却液经供回液分集水器分为两路后通过常温供液管路1、常温供液管路2回到用冷设备，其中，常温水泵出口管道上安装有常温供液温度传感器、常温供液压力传感器，常温供液系统为用液设备提供25～40℃可调常温水，具有两路供回水接口，用于监测供液压力和温度，常温供液管路1上设置有常温供液阀1、常温供液流量传感器1，用于调节和监测第一路冷却液的流量，常温供液管路2上设置有常温供液阀2、常温供液流量传感器2，用以调节、监控第二路冷却液的流量；常温水泵通过电气控制系统控制启动；常温供液压力传感器、常温供液温度传感器、常温供液流量传感器1、常温供液流量传感器2均与电气控制系统连接，电气控制系统对传感器数值进行采集、显示。

进一步的，内循环低温供液系统包括低温水箱、低温水箱出口阀门、低温水箱出口管路、低温水泵入口三通、低温水泵注排液阀、低温水泵、低温水泵出口管路、低温水泵旁通阀、低温水泵旁通管路、低温传感器安装管道、低温供液压力传感器、低温供液温度传感器、低温供液阀门、低温回液阀门、低温流量传感器、低温供液管路、低温回液管路、低温换热器入口管路、低温换热器热边、低温换热器出口管路，其中用冷设备返回的冷却液从低温回液管路经低温回液阀门、低温换热器入口管路进入低温换热器热边，在换热器中被外循环换热系统中的低温冷却液降温，经冷却降温后的冷却液通过低温换热器出口管路进入低温水箱；低温水箱出口端通过低温水箱出口阀门、低温水箱出口管路与低温水泵入口三通相连，低温水泵入口三通其它两端：一端与低温水泵相连，另一端与低温水泵注排液阀相连，用于低温供液系统注液排液；低温水泵出口管路、低温换热器出口管路之间设置有低温水泵旁通阀、低温水泵旁通管路；经低温水泵经加压后的冷却液依次流经低温系统传感器安装管道、供回液分集水器、低温供液管路后回到用冷设备；其中，低温系统传感器安装管道上安装有低温供液压力传感器、低温供液温度传感器，用于监测供液压力和温度，低温供液管路上设置有低温供液阀门、低温供液流量传感器，用于调节和监测冷却液的流量；低温水泵通过电气控制系统控制启动；低温供液压力传感器、低温供液温度传感器、低温供液流量传感器均与电气控制系统连接，电气控制系统对传感器数值进行采集、显示。

进一步的，外循环换热系统包括：外循环进出水接头、外循环入口三通阀、常温电动阀入口管道、低温电动三通阀入口管道、常温电动三通阀、低温电动三通阀、常温电动三通阀出口管路1、低温电动三通阀出口管路1、常温电动三通阀出口管路2、低温电动三通阀出口管路2、常温换热器冷边、低温换热器冷边、常温温换热器冷边出口三通、低温换热器冷边出口三通、外循环出口三通、外循环出口管路、外循环流量传感器，其中外部供液设备冷却液从外循环进出水接头进入后在外循环入口三通阀内分为两路，一路经常温电动阀入口管道、常温电动三通阀进入常温换热器冷边，常温电动三通阀出口管路1、常温电动三通阀出口管路2分别与常温换热器冷边出口三通、常温换热器冷边进水端相连接，通过控制常温电动三通阀开度以调节进入换热器内部冷却液的流量；另一路经低温电动三通阀入口管道、低温电动三通阀进入低温换热器冷边，低温电动三通阀出口管路1、低温电动三通阀出口管路2分别与低温换热器冷边出口三通、低温换热器冷边进水端相连接；从常温换热器冷边、低温换热器冷边出来的两路冷却液在外循环出口三通汇合后经外循环出口管路流出液冷机柜回到外部供液设备；外循环出口管路上设置有外循环流量传感器，用以监测外循环冷却液流量；通过电气控制系统控制常温电动三通阀、低温电动三通阀阀门开度，从而控制外循环冷却液进入换热器内与供液系统液体进行热交换的流量；外循环流量传感器与电气控制系统连接，电气控制系统对外循环流量进行采集、显示。

进一步的，所述电气控制系统的载体包括电气控制箱面板、电气控制箱箱体、电气控制箱盖板，其中电气控制箱面板上嵌有显示屏、常温水泵开关、低温水泵开关，电气控制箱箱体内安装有控制板、电源板、热继电器、中间继电器、变压器、相序保护器、接线排；电气控制箱箱体一侧通过机柜铰链固定在机架左侧，另一侧通过角板、压卯螺钉与机柜框架连接，实现电气控制箱的打开与固定；外部380V交流供电经热继电器、中间继电器连接内循环常温供液系统的常温水泵和内循环低温供液系统的低温水泵，且设置有相序保护器；380V交流供电经变压器变压成220V交流电为常温电动三通阀和低温电动三通阀供电；48V供电通过电源板为控制板及各种传感器供电，显示屏通过串口与控制板进行通讯，显示冷却机柜的状态信息；常温水泵开关、低温水泵开关与中间继电器、控制板相连，实现对常温水泵和低温水泵的手动和遥控操作。

进一步的，所述机柜本体为密闭设计，顶部设置机柜顶盖板，电连接器1～4安装于机柜顶盖板左侧，内循环常温供液系统的常温供液管路1、常温供液管路2、常温回液管路1、常温回液管路2，以及内循环低温供液系统的低温供液管路、低温回液管路固定于机柜顶盖板右侧，并设置有挡板将电连接器1～4与管路隔离，实现水电隔离，设置有密封盖，与常温供液管路1、常温供液管路2、常温回液管路1、常温回液管路2、低温供液管路、低温回液管路锥螺纹连接，实现管路与机柜顶盖板的密封。

进一步的，机柜本体底部设置有排液孔，冷凝水及漏液通过排液管流出，排液管设置有排液阀。

更进一步的，内循环常温供液系统中，常温水箱壳体为圆形截面，常温水箱壳体侧面具有快装常温水箱出口接头，后部端面设置有快装常温水箱入口接头，底面焊接有水箱支座与内循环低温供液系统的低温水箱连接，侧面焊接有常温水箱固定条与机柜侧壁连接，保证水箱的安装与固定，顶部设置有常温水箱排气口与常温水箱排气阀、常温水箱单向阀相连，排出系统运行时内部气体，当内部压力＞0.1Mpa时，单向阀开启；前端设置有常温水箱安装柱，常温水箱密封垫、常温水箱视液窗、常温水箱压板从内而外依次固定在安装柱上，并用螺母锁紧，通过常温水箱视液窗能够观察水箱液位；常温系统滤芯安装于壳体后端端面与快装入口接头连通；常温水箱液位开关常温水箱、常温系统加热棒与常温水箱的壳体前端通过螺纹连接，并与电气控制系统电连接，控制常温系统加热棒的开关，并对水箱液位进行监控。

更进一步的，内循环低温供液系统中，低温水箱具有镂空支座，低温水箱壳体截面形状为五边形，梯形与平行四边形结合，有利于与低温水泵、管路配合，合理利用空间；壳体下部具有快装低温水箱出口接头，后部端面设置有快装低温水箱入口接头，侧面焊接有低温水箱固定条与机柜侧壁连接，保证水箱的安装与固定，左侧上部设置有低温水箱排气口，与低温水箱排气阀、低温水箱单向阀相连，排出系统运行时内部气体，当内部压力＞0.1Mpa时，低温水箱单向阀开启；前端设置有低温水箱安装柱，低温水箱密封垫、低温水箱视液窗、低温水箱压板从内而外依次固定在低温水箱安装柱上，并用螺母锁紧，通过低温水箱视液窗能够观察水箱液位；低温系统滤芯安装于壳体后端与快装低温水箱入口接头连通；低温水箱液位开关、低温系统加热棒与低温水箱的水箱壳体前端通过螺纹连接，并与电气控制系统电连接，控制低温系统加热棒的开关，并对水箱液位进行监控。

进一步的，内循环常温供液系统和内循环低温供液系统共用供回液分集水器，整个常温供液系统与低温供液系统包含两个供回液分集水器，一个起汇流作用，另一个起分流作用；供回液分集水器由常温供回水段与低温供回水段组成，中间设置有隔板隔开，共五路开口，常温供回水段三个开口，低温供回水段两个开口；回液时：两路常温冷却液、一路低温冷却液进入供回液分集水器，两路常温冷却液在供回液分集水器中汇集成一路流出；供液时：一路常温冷却液、一路低温冷却液进入供回液分集水器，常温水在供回液分集水器中分流出两路流出。。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)体积小、换热量大。由内循环供液系统(常温供液系统、低温供液系统)、外循环系统、电气控制系统组成，空间交错有序，集成在外形686×595×1600mm机柜内，重量＜480kg，集成度高；换热量大，液冷机柜整体最大换热量55kW；流量大，总供液流量0-300L/min可调，具有3个对外供液接口，4个对外通讯接口，对外接口安装方便，可移动，可广泛应用于室内外电子设备冷却，应用场合广，通用性强。

(2)双重精确控温，电动三通阀及加热器共同控制供液温度，控制精度能达±1℃。外循环采用电动三通阀流量调节技术，显示屏设置所需供液温度，通过电气控制模块控制电动三通阀的开度，调节进入换热器与内循环冷媒水换热的流量，结合加热器使用，可精确控制冷媒水温度，给电子设备提供温度恒定的冷媒水。

(3)常温、低温供回水集水器集成设计，两路常温水和一路低温水在集水中汇集和分离，中间设置隔板，有效节省了空间，供、回水通用，增强了通用性。与供回液分集水器相连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和温度传感器，保证用冷设备冷媒水流量和温度能够得到精确控制。

(4)多功能一体水箱组合设计技术，常温水箱安装在低温水箱顶部，两种水箱内部均集成过滤器、加热器、泄压阀、排气阀等器件，且拆卸维修方便。过滤器集成在水箱内部除保证了冷媒水洁净度之外还具有缓冲作用，可减少大流量水流直接进入水箱对水箱的冲击和噪声。水箱内设置加热器可实现低温下精确控温。设置泄压阀，系统压力过大时，实现泄压保护功能。顶部设置排气阀，减少内部气体压力，便于注液。

5)人机交互的电气控制系统；设置有显示屏，可以对机柜运行参数进行控制与显示，实时监控运行状态，另外电气控制箱为机柜转架设计，检修方便。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是高集成度大换热量的双温液冷机柜装配示意图。

图2是高集成度大换热量的双温液冷机柜(不含电气控制系统)示意图。

图3是常温供液系统轴测示意图。

图4是常温供液系统(不含机柜本体)示意图。

图5是低温供液系统轴测示意图。

图6是低温供液系统(不含机柜本体)示意图。

图7是常温水箱示意图。

图8是常温水箱剖视图。

图9是低温水箱示意图。

图10是外循环轴测示意图。

图11是外循环轴测示意图(去除机柜本体)。

图12是电气控制箱示意图。

图13是电气控制箱内部器件示意图。

图14是机柜顶部示意图。

图15是供回液分集水器示意图。

其中：

1-机柜本体；2-常温供液系统；3-低温水供液系统；4-外循环换热系统；5-电气控制系统；6-常温水箱；7-常温水箱出口阀门；8-常温水泵入口三通；9-常温水泵入口阀门；10-常温水泵入口管道；11-旁通管1；12-旁通阀1；13-三通1；14-注排液阀；15-常温系统注液口；16-旁通阀2；17-旁通管2；18-常温水泵；19-常温水泵出口管道；20-常温供液温度传感器；21-常温供液压力传感器；22-供回液分集水器；23-常温供液阀1，24-常温供液阀2；25-常温供液流量传感器1；26-常温供液流量传感器2；27-常温供液管路1；28-常温供液管路2；29-常温回液管路1；30-常温回液管路2；31-常温换热器入口管路；32-常温换热器热边；33-常温换热器出口管路；34-常温水箱排气阀；35-常温水箱单向阀；36-低温水箱，37-低温水箱出口阀门；38-低温水箱出口管路；39-低温水泵入口三通；40-低温水泵注排液阀；41-低温水泵；42-低温水泵出口管路；43-低温水泵旁通阀；44-低温水泵旁通管路；45-低温传感器安装管道；46-低温压力传感器；47-低温温度传感器；48-低温供液阀门；49-低温回液阀门；50-低温流量传感器；51-低温供液管路；52-低温供液回液管路；53-低温换热器入口管路；54-低温换热器热边；55-低温换热器出口管路；56-常温水箱箱体，56-1常温水箱壳体，56-2常温水箱出口接头，56-3常温水箱入口接头，56-4常温水箱支座，56-5常温水箱固定条，56-6常温水箱排气口，56-7常温水箱安装柱；57-常温水箱压板；58-常温水箱视液窗；59-常温水箱液位开关；60-常温水箱密封垫；61-常温系统滤芯；62-常温系统加热棒；63-低温水箱箱体，63-1低温水箱壳体，63-2低温水箱出口接头，63-3低温水箱入口接头，63-4低温水箱支座，63-5低温水箱固定条，63-6低温水箱排气口，63-7低温水箱安装柱；64-低温水箱排气阀；65-低温水箱单向阀；66-低温系统加热棒；67-低温水箱液位开关；68-低温水箱压板；69-低温水箱视液窗；70-低温水箱密封垫；71-低温系统滤芯；72-外循环进出水接头；73-外循环入口三通阀；74-常温电动阀入口管道；75-低温电动三通阀入口管道；76-常温电动三通阀；77-低温电动三通阀；78-常温电动三通阀出口管路1；79-低温电动三通阀出口管路1；80-常温电动三通阀出口管路2；81-低温电动三通阀出口管路2；82-常温换热器冷边；83-低温换热器冷边；84-常温温换热器冷边出口三通；85-低温换热器冷边出口三通；86-外循环出口三通；87-外循环出口管路；88-外循环流量传感器；89-常温水泵开关；90-低温水泵开关；91-电气控制箱面板；92-电气控制箱箱体；93-电气控制箱盖板；94-显示屏；95-控制板；96-电源板；97-热继电器；98-中间继电器；99-变压器；100-相序保护器；101-接线排；102-机柜顶盖板；103-信号地；104-机壳地；105-48V供电插座；106-380V供电插座；107-气液换热器通讯插座；108-网络通讯插座；109-密封盖；110-挡板；111-排液管；112-排液阀。

具体实施方式

下面结合图1～图15对本发明的具体实施方式作进一步说明。

由于用冷设备对冷却液温度需求不同，本发明高集成度大换热量的双温液冷机柜内循环供液系统分为常温供液系统和低温供液系统，常温供液系统系统提供25～40℃的冷却液，低温供液系统提供18～25℃的冷却液，以满足不同设备的用液需求。内循环供液系统，包括常温供液系统和低温供液系统。常温供液系统，从阵面、电源机柜等用冷设备出来的温度较高冷却液经机柜顶上供液管路进水口进入液冷机柜内部，在常温换热器内被外循环换热系统低温冷却液冷却降温、过滤后回到常温水箱，在常温水泵加压下从供液口流向用冷电子设备，为设备进行冷却，完成一个冷却供液循环。电气控制系统对供液温度、常温水泵启停等进行控制，并对供液压力、流量、温度、液位等状态参数进行显示。低温供液系统工作方式类同。外循环换热系统，外循环冷却液外循环进水口进入机柜后分为两路：一路作为冷却介质经常温电动三通阀调节流量后在常温换热器中为常温供液系统冷却液冷却降温。另一路作为冷却介质经低温电动三通阀调节流量后在低温换热器中为低温供液系统冷却液冷却降温。

本发明高集成度大换热量的双温液冷机柜，能够同时提供多路温度、流量、压力可调的冷却液，为多个电子设备提供一个稳定的冷却条件。结合图1-2，液冷机柜包括机柜本体[1]、常温供液系统[2]、低温供液系统[3]、外循环换热系统[4]、电气控制系统[5]。所述常温供液系统[2]集成在机柜本体[1]内，供、回水接头设置于机柜顶部，对外为两路供、回水接头；所述低温供液系统[3]集成在机柜本体[1]内，供、回水接头设置于机柜顶部，对外为1路供、回水接头；所述外循环换热系统[4]集成在机柜本体[1]内，对外为1路进、出水接头，设置于机柜右侧面，外循环换热系统[4]与常温供液系统[2]、低温供液系统[3]分别通过常温换热器、低温换热器进行热量交换。所述电气控制系统[5]设置于机柜机架中上端，具有人机操作和显示界面，电气控制系统[5]与常温供液系统[2]、低温供液系统[3]、外循环换热系统[4]之间电气连接，可设置供液系统供液温度，进行水泵启动、停止操作，控制与显示本液冷机柜的状态参数。结合图3-4，所述常温供液系统[2]主要由常温水箱[6]、常温水箱出口阀门[7]、常温水泵入口三通[8]、常温水泵入口阀门[9]、常温水泵入口管道[10]、旁通管1[11]、旁通阀1[12]、三通1[13]、注排液阀1[14]、常温系统注液口15、旁通阀2[16]、旁通管[17]、常温水泵[18]、常温水泵出口管道[19]、常温供液温度传感器[20]、常温供液压力传感器[21]、供回液分集水器[22]、常温供液阀1[23]、常温供液阀2[24]、常温供液流量传感器1[25]、常温供液流量传感器2[26]、常温供液管路1[27]、常温供液管路2[28]、常温回液管路1[29]、常温回液管路2[30]、常温换热器入口管路[31]、常温换热器热边[32]、常温换热器出口管路[33]等组成。用冷设备流回的两路冷却液经常温回液管路1[29]、常温回液管路2[30]在供回液分集水器[22]中汇合后经常温换热器入口管路[31]进入常温换热器热边[32]，在换热器中被外循环换热系统[4]中的低温冷却液降温，经冷却降温后的冷却液通过常温换热器出口管路[33]进入常温水箱[6]。常温水箱出口端通过常温水箱出口阀门[7]与常温水泵入口三通[8]相连，常温水泵入口三通[8]其它两路：一路经常温水泵入口阀门[9]与常温水泵[18]入口管道[10]相连，另一路通过旁通管1[11]、旁通管2[17]和旁通阀1[12]、旁通阀2[16]与水泵出口相连，此外水泵旁通管路上设置有三通1[13]、注排液阀1[14]、常温系统注排液口[15]，用于常温供液系统注液排液。经常温水泵[18]加压后的冷却液经供回液分集水器[22]分为两路后通过常温供液管路1[27]、常温供液管路2[28]回到用冷设备。其中，常温水泵出口管道[19]上安装有常温供液温度传感器[20]、常温供液压力传感器[21]，常温供液系统为用液设备提供25～40℃可调常温水，具有两路供回水接口，用于监测供液压力和温度，常温供液管路1[27]上设置有常温供液阀1[23]、常温供液流量传感器1[25]，用于调节和监测第一路冷却液的流量，常温供液管路2[28]上设置有常温供液阀2[24]、常温供液流量传感器2[26]，用以调节、监控第二路冷却液的流量。常温水泵[18]通过电气控制系统[5]控制启动，并具有过载、热保护等功能。常温供液压力传感器[21]、常温供液温度传感器[20]、常温供液流量传感器1[25]、常温供液流量传感器2[26]均与电气控制系统连接，电气控制系统对传感器数值进行采集、显示。

结合图5-6，所述低温供液系统[3]主要由低温水箱[36]、低温水箱出口阀门[37]、低温水箱出口管路[38]、低温水泵入口三通[39]、低温水泵注排液阀[40]、低温水泵[41]、低温水泵出口管路[42]、低温水泵旁通阀[43]、低温水泵旁通管路[44]、低温传感器安装管道[45]、低温供液压力传感器[46]、低温供液温度传感器[47]、低温供液阀门[48]、低温回液阀门[49]、低温流量传感器[50]、低温供液管路[51]、低温回液管路[52]、低温换热器入口管路[53]、低温换热器热边[54]、低温换热器出口管路[55]等。用冷设备返回的冷却液从低温回液管路[52]经低温回液阀门[49]、低温换热器入口管路[53]进入低温换热器热边[54]，在换热器中被外循环换热系统[4]中的低温冷却液降温，经冷却降温后的冷却液通过低温换热器出口管路[55]进入低温水箱[36]。低温水箱出口端通过低温水箱出口阀门[37]、低温水箱出口管路[38]与低温水泵入口三通[39]相连，低温水泵入口三通[39]其它两端：一端与低温水泵[41]相连，另一端与低温水泵注排液阀[40]相连，用于低温供液系统注液排液。低温水泵出口管路[42]、低温换热器出口管路[55]之间设置有低温水泵旁通阀[43]、低温水泵旁通管路[44]。经低温水泵[41]经加压后的冷却液依次流经低温系统传感器安装管道[45]、供回液分集水器[22]、低温供液管路[51]后回到用冷设备。其中，低温系统传感器安装管道[45]上安装有低温供液压力传感器[46]、低温供液温度传感器[47]，用于监测供液压力和温度，低温供液管路[51]上设置有低温供液阀门[48]、低温供液流量传感器[50]，用于调节和监测冷却液的流量。低温水泵[41]通过电气控制系统[5]控制启动，并具有过载、热保护等功能。低温供液压力传感器[46]、低温供液温度传感器[47]、低温供液流量传感器[50]均与电气控制系统连接，电气控制系统对传感器数值进行采集、显示。

结合图10-11，所述外循环换热系统[4]主要由外循环进出水接头[72]、外循环入口三通阀[73]、常温电动阀入口管道[74]、低温电动三通阀入口管道[75]、常温电动三通阀[76]、低温电动三通阀[77]、常温电动三通阀出口管路1[78]、低温电动三通阀出口管路1[79]、常温电动三通阀出口管路2[80]、低温电动三通阀出口管路2[81]、常温换热器冷边[82]、低温换热器冷边[83]、常温温换热器冷边出口三通[84]、低温换热器冷边出口三通[85]、外循环出口三通[86]、外循环出口管路[87]、外循环流量传感器[88]等。外部供液设备冷却液从外循环进出水接头[72]进入后在外循环入口三通阀[73]内分为两路，一路经常温电动阀入口管道[74]、常温电动三通阀[76]进入常温换热器冷边[82]，常温电动三通阀出口管路1[78]、常温电动三通阀出口管路2[80]分别与常温换热器冷边出口三通[84]、常温换热器冷边[82]进水端相连接，通过控制常温电动三通阀[76]开度以调节进入换热器内部冷却液的流量。另一路经低温电动三通阀入口管道[75]、低温电动三通阀[77]进入低温换热器冷边[83]，低温电动三通阀出口管路1[79]、温电动三通阀出口管路2[81]分别与低温换热器冷边出口三通[85]、低温换热器冷边[83]进水端相连接。从常温换热器冷边[82]、低温换热器冷边[83]出来的两路冷却液在外循环出口三通[86]汇合后经外循环出口管路[87]流出液冷机柜回到外部供液设备。外循环出口管路[87]上设置有外循环流量传感器[88]，用以监测外循环冷却液流量。通过电气控制系统[5]控制电动三通阀[76]、[77]阀门开度，从而控制外循环冷却液进入换热器内与供液系统液体进行热交换的流量。外循环流量传感器[88]与电气控制系统[5]连接，电气控制系统[5]对外循环流量进行采集、显示。

结合图12-13，所述电气控制系统[5]集成在电气控制箱内，包括电气控制箱面板[91]、电气控制箱箱体[92]、电气控制箱盖板[93]，内部设置显示屏[94]、常温水泵开关[89]、低温水泵开关[90]、控制板[95]、电源板[96]、热继电器[97]、中间继电器[98]、变压器[99]、相序保护器[100]、接线排[101]等，整个电气控制系统为铰链转动机构，显示屏[94]、水泵开关[89][90]设置于控制面板[91]上，控制板[95]、电源板[96]、相序保护器[100]、热继电器[97]、中间继电器[98]等设置于控制箱箱体内部，电气控制箱箱体一侧通过机柜铰链固定在机架左侧，另一侧通过角板、压卯螺钉与机柜框架连接，实现电气控制箱的打开与固定。电气控制系统[5]实现液冷机柜的智能控制和保护，实现水泵[18][41]的手动和遥控操作，并能根据供液温度对外循环换热系统[4]中的电动三通阀[76][77]进行开度控制，调节进入换热器的外循环流量以调节内循环的供液温度；对冷却系统的温度，压力，流量等信息进行采集显示，同时具备报警功能。显示屏[94]通过串口与控制板[95]进行通讯，实现冷却系统的状态显示以及控制功能。控制板[95]可根据温度传感器监测出的温度对电动三通阀的开度进行智能控制。

结合图14，所述机柜本体[1]为密闭机柜，机柜顶部设置有顶盖板[102]，顶盖板一侧安装有信号地[103]、机壳地[104]、48V供电插座[105]、380V供电插座[106]、气液换热器通讯插座[107]、网络通讯插座[108]等电连接器，另一侧为常温供液管路1[27]、常温供液管路2[28]、常温回液管路1[29]、常温回液管路2[30]、低温系统供液管路[51]、低温系统供液回液管路[52]等液体连接接头，电连接与液路之间设置有挡板[110]进行隔离。常温供液管路1[27]、常温供液管路2[28]、常温回液管路1[29]、常温回液管路2[30]、低温供液管路[51]、低温回液管路[52]上设置密封盖[109]，实现管路与机柜顶盖板[102]的密封。

结合图1，所述机柜本体[1]底部设置有排液孔、排液管[111]和排液阀[112]，机柜内部冷凝水及漏液通过排液孔从排液管流出。

结合图6-8，所述多功能集成常温水箱[6]为圆形截面，常温水箱壳体[56-1]侧面设置有快装常温水箱出口接头[56-2]，后部端面设置有快装常温水箱入口接头[56-3]，底面焊接有水箱支座[56-4]与低温水箱[36]连接，侧面焊接有常温水箱固定条[56-5]与机柜侧壁连接，保证水箱的安装与固定，顶部设置有常温水箱排气口[56-6]，排出系统运行时内部气体，前端设置有常温水箱安装柱[56-7]，常温水箱密封垫[60]、常温水箱视液窗[58]、常温水箱压板[57]从内而外依次固定在常温水箱安装柱[56-7]上，并用螺母锁紧，通过常温水箱视液窗[58]可观察水箱液位；常温系统滤芯[61]安装于壳体后端端面与快装常温水箱入口接头[56-3]连通；常温水箱液位开关[59]、常温系统加热棒[62]与水箱壳体[56-1]前端通过螺纹连接。液体从快装常温水箱入口接头[56-3]进入常温系统滤芯[61]经过滤后从快装常温水箱出口接头[56-2]流出水箱，多功能集成常温水箱具有过滤、加热、液位报警、储液等功能。

结合图9，所述多功能集成低温水箱[36]，截面形状为五边形：梯形与平行四边形结合，设置有镂空支座[63-4]。低温水箱壳体[63-1]下部具有快装低温水箱出口接头[63-2]，后部端面设置有快装低温水箱入口接头[63-3]，侧面焊接有低温水箱固定条[63-5]与机柜侧壁连接，保证水箱的安装与固定，左侧上部设置有低温水箱排气口[63-6]，前端设置有低温水箱安装柱[63-7]，低温水箱密封垫[70]、低温水箱视液窗[69]、低温水箱压板[68]从内而外依次固定在低温水箱安装柱[63-7]上，并用螺母锁紧，通过低温水箱视液窗[69]可观察水箱液位；低温系统滤芯[71]安装于壳体后端与快装入口接头[63-3]连通；低温水箱液位开关[67]、低温系统加热棒[66]与低温水箱壳体[63-1]前端通过螺纹连接。

结合图15，所述供回液分集水器[22]，分为常温供回水段和低温供回水段，中间设置有隔板隔开。共五路开口，常温供回水段三个，低温供回水段两个。回液时：两路常温冷却液、一路低温冷却液进入供回液分集水器，两路常温冷却液在供回液分集水器中汇集成一路流出；供液时：一路常温冷却液、一路低温冷却液进入供回液分集水器，常温水在供回液分集水器中分流出两路流出。

综上所述，仅为对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案进行的各种改进和变形，均应纳入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，包括机柜本体(1)、常温供液系统(2)、低温供液系统(3)、外循环换热系统(4)、电气控制系统(5)五部分，所述常温供液系统(2)、低温供液系统(3)、外循环换热系统(4)、电气控制系统(5)设置于机柜本体(1)腔体内部，其中电气控制系统(5)位于机柜本体(1)中上部，所述电气控制系统(5)与常温供液系统(2)、低温供液系统(3)、外循环换热系统(4)电联接，进行控制、状态监控与参数显示，常温供液系统(2)、低温供液系统(3)与外循环换热系统(4)之间分别通过常温换热器和低温换热器进行热量交换，常温供液系统、低温供液系统、外循环换热系统集成布局，部分结构为系统共用结构，结构空间布置交错；

所述常温供液系统(2)包括常温水箱(6)、常温水箱出口阀门(7)、常温水泵入口三通(8)、常温水泵入口阀门(9)、常温水泵入口管道(10)、旁通管1(11)、旁通阀1(12)、三通1(13)、注排液阀1(14)、常温系统注排液口(15)、旁通阀2(16)、旁通管2(17)、常温水泵(18)、常温水泵出口管道(19)、常温供液温度传感器(20)、常温供液压力传感器(21)、供回液分集水器(22)、常温供液阀1(23)、常温供液阀2(24)、常温供液流量传感器1(25)、常温供液流量传感器2(26)、常温供液管路1(27)、常温供液管路2(28)、常温回液管路1(29)、常温回液管路2(30)、常温换热器入口管路(31)、常温换热器热边(32)、常温换热器出口管路(33)，其中用冷设备流回的两路冷却液经常温回液管路1(29)、常温回液管路2(30)在供回液分集水器(22)中汇合后经常温换热器入口管路(31)进入常温换热器热边(32)，在换热器中被外循环换热系统(4)中的低温冷却液降温，经冷却降温后的冷却液通过常温换热器出口管路(33)进入常温水箱(6)；常温水箱出口端通过常温水箱出口阀门(7)与常温水泵入口三通(8)相连，常温水泵入口三通(8)其它两路：一路经常温水泵入口阀门(9)与常温水泵入口管道(10)相连，另一路通过旁通管1(11)、旁通管2(17)和旁通阀1(12)、旁通阀2(16)与水泵出口相连，此外旁通管1(11)、旁通管2(17)组成的水泵旁通管路上设置有三通1(13)、注排液阀1(14)、常温系统注排液口(15)，用于常温供液系统注液排液；经常温水泵(18)加压后的冷却液经供回液分集水器(22)分为两路后通过常温供液管路1(27)、常温供液管路2(28)回到用冷设备，其中，常温水泵出口管道(19)上安装有常温供液温度传感器(20)、常温供液压力传感器(21)，常温供液系统为用液设备提供25～40℃可调常温水，具有两路供回水接口，用于监测供液压力和温度，常温供液管路1(27)上设置有常温供液阀1(23)、常温供液流量传感器1(25)，用于调节和监测第一路冷却液的流量，常温供液管路2(28)上设置有常温供液阀2(24)、常温供液流量传感器2(26)，用以调节、监控第二路冷却液的流量；常温水泵(18)通过电气控制系统(5)控制启动；常温供液压力传感器(21)、常温供液温度传感器(20)、常温供液流量传感器1(25)、常温供液流量传感器2(26)均与电气控制系统连接，电气控制系统对传感器数值进行采集、显示。

2.根据权利要求1所述高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述低温供液系统(3)包括低温水箱(36)、低温水箱出口阀门(37)、低温水箱出口管路(38)、低温水泵入口三通(39)、低温水泵注排液阀(40)、低温水泵(41)、低温水泵出口管路(42)、低温水泵旁通阀(43)、低温水泵旁通管路(44)、低温传感器安装管道(45)、低温供液压力传感器(46)、低温供液温度传感器(47)、低温供液阀门(48)、低温回液阀门(49)、低温流量传感器(50)、低温供液管路(51)、低温回液管路(52)、低温换热器入口管路(53)、低温换热器热边(54)、低温换热器出口管路(55)，其中用冷设备返回的冷却液从低温回液管路(52)经低温回液阀门(49)、低温换热器入口管路(53)进入低温换热器热边(54)，在换热器中被外循环换热系统(4)中的低温冷却液降温，经冷却降温后的冷却液通过低温换热器出口管路(55)进入低温水箱(36)；低温水箱出口端通过低温水箱出口阀门(37)、低温水箱出口管路(38)与低温水泵入口三通(39)相连，低温水泵入口三通(39)其它两端：一端与低温水泵(41)相连，另一端与低温水泵注排液阀(40)相连，用于低温供液系统注液排液；低温水泵出口管路(42)、低温换热器出口管路(55)之间设置有低温水泵旁通阀(43)、低温水泵旁通管路(44)；经低温水泵(41)加压后的冷却液依次流经低温传感器安装管道(45)、供回液分集水器(22)、低温供液管路(51)后回到用冷设备；其中，低温传感器安装管道(45)上安装有低温供液压力传感器(46)、低温供液温度传感器(47)，用于监测供液压力和温度，低温供液管路(51)上设置有低温供液阀门(48)、低温流量传感器(50)，用于调节和监测冷却液的流量；低温水泵(41)通过电气控制系统(5)控制启动；低温供液压力传感器(46)、低温供液温度传感器(47)、低温流量传感器(50)均与电气控制系统连接，电气控制系统对传感器数值进行采集、显示。

3.根据权利要求1所述高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述外循环换热系统(4)包括：外循环进出水接头(72)、外循环入口三通阀(73)、常温电动阀入口管道(74)、低温电动三通阀入口管道(75)、常温电动三通阀(76)、低温电动三通阀(77)、常温电动三通阀出口管路1(78)、低温电动三通阀出口管路1(79)、常温电动三通阀出口管路2(80)、低温电动三通阀出口管路2(81)、常温换热器冷边(82)、低温换热器冷边(83)、常温换热器冷边出口三通(84)、低温换热器冷边出口三通(85)、外循环出口三通(86)、外循环出口管路(87)、外循环流量传感器(88)，其中外部供液设备冷却液从外循环进出水接头(72)进入后在外循环入口三通阀(73)内分为两路，一路经常温电动阀入口管道(74)、常温电动三通阀(76)进入常温换热器冷边(82)，常温电动三通阀出口管路1(78)、常温电动三通阀出口管路2(80)分别与常温换热器冷边出口三通(84)、常温换热器冷边(82)进水端相连接，通过控制常温电动三通阀(76)开度以调节进入换热器内部冷却液的流量；另一路经低温电动三通阀入口管道(75)、低温电动三通阀(77)进入低温换热器冷边(83)，低温电动三通阀出口管路1(79)、低温电动三通阀出口管路2(81)分别与低温换热器冷边出口三通(85)、低温换热器冷边(83)进水端相连接；从常温换热器冷边(82)、低温换热器冷边(83)出来的两路冷却液在外循环出口三通(86)汇合后经外循环出口管路(87)流出液冷机柜回到外部供液设备；外循环出口管路(87)上设置有外循环流量传感器(88)，用以监测外循环冷却液流量；通过电气控制系统(5)控制常温电动三通阀(76)、低温电动三通阀(77)阀门开度，从而控制外循环冷却液进入换热器内与供液系统液体进行热交换的流量；外循环流量传感器(88)与电气控制系统(5)连接，电气控制系统(5)对外循环流量进行采集、显示。

4.根据权利要求1所述的高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述电气控制系统(5)的载体包括电气控制箱面板(91)、电气控制箱箱体(92)、电气控制箱盖板(93)，其中电气控制箱面板(91)上嵌有显示屏(94)、常温水泵开关(89)、低温水泵开关(90)，电气控制箱箱体(92)内安装有控制板(95)、电源板(96)、热继电器(97)、中间继电器(98)、变压器(99)、相序保护器(100)、接线排(101)；电气控制箱箱体(92)一侧通过机柜铰链固定在机架左侧，另一侧通过角板、压卯螺钉与机柜框架连接，实现电气控制箱的打开与固定；外部380V交流供电经热继电器(97)、中间继电器(98)连接常温供液系统(2)的常温水泵(18)和低温供液系统(3)的低温水泵(41)，且设置有相序保护器(100)；380V交流供电经变压器(99)变压成220V交流电为常温电动三通阀(76)和低温电动三通阀(77)供电；48V供电通过电源板(96)为控制板(95)及各种传感器供电，显示屏(94)通过串口与控制板(95)进行通讯，显示冷却机柜的状态信息；常温水泵开关(89)、低温水泵开关(90)与中间继电器(98)、控制板(95)相连，实现对常温水泵(18)和低温水泵(41)的手动和遥控操作。

5.根据权利要求1所述的高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述机柜本体(1)为密闭设计，顶部设置机柜顶盖板(102)，电连接器(105～108)安装于机柜顶盖板(102)左侧，常温供液系统(2)的常温供液管路1(27)、常温供液管路2(28)、常温回液管路1(29)、常温回液管路2(30)，以及低温供液系统(3)的低温供液管路(51)、低温回液管路(52)固定于机柜顶盖板(102)右侧，并设置有挡板(110)将电连接器(105～108)与管路隔离，实现水电隔离，设置有密封盖(109)，与常温供液管路1(27)、常温供液管路2(28)、常温回液管路1(29)、常温回液管路2(30)、低温供液管路(51)、低温回液管路(52)锥螺纹连接，实现管路与机柜顶盖板(102)的密封。

6.根据权利要求1所述的高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述机柜本体(1)底部设置有排液孔，冷凝水及漏液通过排液管(111)流出，排液管(111)设置有排液阀(112)。

7.根据权利要求1所述的高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述常温供液系统(2)中，常温水箱壳体(56-1)为圆形截面，常温水箱壳体(56-1)侧面具有快装常温水箱出口接头(56-2)，后部端面设置有快装常温水箱入口接头(56-3)，底面焊接有水箱支座(56-4)与低温供液系统(3)的低温水箱(36)连接，侧面焊接有常温水箱固定条(56-5)与机柜侧壁连接，保证水箱的安装与固定，顶部设置有常温水箱排气口(56-6)与常温水箱排气阀(34)、常温水箱单向阀(35)相连，排出系统运行时内部气体，当内部压力＞0.1Mpa时，单向阀(35)开启；前端设置有常温水箱安装柱(56-7)，常温水箱密封垫(60)、常温水箱视液窗(58)、常温水箱压板(57)从内而外依次固定在安装柱(56-7)上，并用螺母锁紧，通过常温视液窗(58)能够观察水箱液位；常温系统滤芯(61)安装于壳体后端端面与快装常温水箱入口接头(56-3)连通；常温水箱液位开关(59)、常温系统加热棒(62)与常温水箱壳体(56-1)前端通过螺纹连接，并与电气控制系统(5)电连接，控制常温系统加热棒(62)的开关，并对水箱液位进行监控。

8.根据权利要求2所述的高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述低温供液系统(3)中，低温水箱(36)具有镂空支座(63-4)，低温水箱壳体(63-1)截面形状为五边形，梯形与平行四边形结合，有利于与低温水泵、管路配合，合理利用空间；低温水箱壳体(63-1)下部具有快装低温水箱出口接头(63-2)，后部端面设置有快装低温水箱入口接头(63-3)，侧面焊接有低温水箱固定条(63-5)与机柜侧壁连接，保证水箱的安装与固定，左侧上部设置有低温水箱排气口(63-6)，与低温水箱排气阀(64)、低温水箱单向阀(65)相连，排出系统运行时内部气体，当内部压力＞0.1Mpa时，低温水箱单向阀(65)开启；前端设置有低温水箱安装柱(63-7)，低温水箱密封垫(70)、低温水箱视液窗(69)、低温水箱压板(68)从内而外依次固定在低温水箱安装柱(63-7)上，并用螺母锁紧，通过低温水箱视液窗(69)能够观察水箱液位；低温系统滤芯(71)安装于壳体后端与快装低温水箱入口接头(63-3)连通；低温水箱液位开关(67)、低温系统加热棒(66)与低温水箱壳体(63-1)前端通过螺纹连接，并与电气控制系统(5)电连接，控制低温系统加热棒(66)的开关，并对水箱液位进行监控。

9.如权利要求1所述的高集成度大换热量的双温液冷机柜，其特征在于，所述常温供液系统(2)和低温供液系统(3)共用供回液分集水器(22)，整个常温供液系统(2)与低温供液系统(3)包含两个供回液分集水器(22)，一个起汇流作用，另一个起分流作用；供回液分集水器(22)由常温供回水段与低温供回水段组成，中间设置有隔板隔开，共五路开口，常温供回水段三个开口，低温供回水段两个开口；回液时：两路常温冷却液、一路低温冷却液进入供回液分集水器(22)，两路常温冷却液在供回液分集水器(22)中汇集成一路流出；供液时：一路常温冷却液、一路低温冷却液进入供回液分集水器(22)，常温水在供回液分集水器(22)中分流出两路流出。

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