CN114136551A - 一种基于毛细原理的漏液检测装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测网、漏液检测绕线板以及漏液检测板中的一种或多种，漏液检测网和漏液检测绕线板中设有漏液检测线，漏液检测线包括裹覆层以及设于裹覆层内部左右两边的导线，导线由内向外依次布置有导电内芯、吸液层和绝缘层，吸液层中分布有第一孔隙以及用于连通每个第一孔隙的第一通道，绝缘层中分布有第二孔隙以及用于连通每个第二孔隙的第二通道，裹覆层中分布有第三孔隙以及用于连通每个第三孔隙的第三通道，所述第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙尺寸依次增加。本发明基于孔隙结构，利用毛细原理充分吸收冷却液，且将金属电极与外部可靠隔离，并且通过多种形式的检测设备来解决需求多样化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机液冷散热的漏液检测设备，尤其涉及一种基于毛细原理的漏液检测装置与方法。
背景技术
在高性能计算集群的建设中，刀片服务器的功率密度和组装密度不断攀升，有效缩减了对物理空间的占用，但刀片服务器运行中产生的热量容易在CPU处大量集聚，单一的风冷散热已不能满足刀片服务器的散热需求，液冷散热应运而生。液冷套件利用循环流动的冷却液能够快速带走CPU的热量，进而通过远离刀片服务器的热交换器将冷却液中的热量释放到环境中。
由于焊接或装配工艺不达标以及长时间运行老化等原因，在液冷套件的焊接接口、连接法兰、薄壁管道、连接接头等薄弱环节存在漏液风险，如若不能及时发现并处理，轻者造成元器件受损，降低刀片服务器使用寿命，重者造成刀片服务器损坏甚至引起火灾，带来无法挽回的经济损失，因此有必要对液冷套件的泄漏情况进行实时监测。漏液检测的原理为采用金属电极作为感应端，当冷却液渗漏至金属电极时，能够引起金属电极短路，从而触发报警。
在高组装密度刀片服务器内，用于布置漏液检测装置的空间极其有限且大多为异型，金属电极裸露的情况下易与其他结构短接引发误报，金属电极被包裹的情况下又会影响漏液检测的灵敏度和实时性。
毛细原理是指液体在细管状物体内侧，由于附着力大于内聚力，导致其克服自身重力而上升的现象，中国专利CN201910836306公开了一种漏液检测线的结构，芯部外侧依次套设有绝缘层和被覆层，被覆层具有毛细管结构，利用毛细作用将冷却液吸附并扩散，但是在狭小空间内，毛细管具有一定的封闭性，吸液后其内部压力增加，将对毛细作用产生抑制。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种基于毛细原理的漏液检测装置与方法，基于孔隙结构吸收冷却液，既能利用毛细原理充分吸收冷却液，确保漏液检测的时效性，又能将金属电极与外部可靠隔离，并且采样单元采用多种形式以解决漏液检测需求多样化的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测线，所述漏液检测线包括具有孔隙结构的裹覆层以及设于裹覆层内部左右两边的导线，所述导线包括由内向外依次布置的导电内芯、具有孔隙结构的吸液层和具有孔隙结构的绝缘层，所述吸液层中分布有第一孔隙以及用于连通每个第一孔隙的第一通道，所述绝缘层中分布有第二孔隙以及用于连通每个第二孔隙的第二通道，所述裹覆层中分布有第三孔隙以及用于连通每个第三孔隙的第三通道，所述第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙尺寸依次增加。
进一步的，所述导电内芯为多根金属线组成的线束，所述金属线之间设有间隙。
进一步的，所述吸液层、绝缘层、裹覆层分别采用具有网状孔隙结构且与冷却液相浸润的材料，或者，所述吸液层、绝缘层、裹覆层分别用与冷却液相浸润的纤维螺旋缠绕而成。
本发明还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测网，所述漏液检测网包括漏液检测线，所述漏液检测线为任一上述的漏液检测线，所述漏液检测线包括至少两个经线段和至少两个纬线段，所述经线段和纬线段相互交织形成网状结构，所述网状结构中每个网孔的面积为0.5～1.5mm2。
本发明还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测绕线板，所述漏液检测绕线板包括漏液检测线和与被检测的刀片服务器结构配合的绕线板，所述漏液检测线为任一上述的漏液检测线，所述绕线板上设有用于容纳漏液检测线的沟道，所述漏液检测线沿沟道布置于绕线板上。
进一步的，所述绕线板采用与冷却液相浸润的材料，所述绕线板上设置有间隙布置的通孔，所述通孔尺寸大于第三孔隙。
本发明还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测板，所述漏液检测板包括印制板、电极、具有孔隙结构的孔隙层，所述电极间隙设置于印制板的上部，所述孔隙层设置于电极的上方，所述孔隙层中分布有第四孔隙以及用于连通每个第四孔隙的第四通道。
进一步的，所述漏液检测板的两侧还设有用于和被检测的刀片服务器主板连接的连接件。
本发明还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括依次连接的采样单元、数据处理单元和监控单元，所述采样单元包括漏液检测网、漏液检测绕线板以及漏液检测板中的一种或多种，所述漏液检测网为上述的漏液检测网，所述漏液检测绕线板为上述的漏液检测绕线板，所述漏液检测板为上述的漏液检测板，所述漏液检测网的漏液检测线和/或漏液检测绕线板的漏液检测线分别与数据处理单元的输入端连接，所述漏液检测板的印制板或电极与数据处理单元的输入端连接。
本发明还提出一种漏液检测方法，应用于上述的基于毛细原理的漏液检测装置，包括以下步骤：
S1)将采样单元中的漏液检测网设置于被检测的刀片服务器中，将采样单元中的漏液检测绕线板安装于被检测的刀片服务器中不易于安装漏液检测网的位置，将采样单元中的漏液检测板安装于被检测的刀片服务器主板上；
S2)数据处理单元收取采样单元的采样值，将采样值转换为对应数字编码后保存在数据处理单元的寄存器中；
S3)监控单元503通过IIC总线读取寄存器内容，根据异常的采样值确定漏液位置，通知用户采取对应处理方式。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明的漏液检测装置中，漏液检测线的裹覆层、绝缘层、吸液层具有孔隙结构，孔隙结构中的孔隙在吸液的同时可以将其内部的空气通过其他孔隙排出，使内部压力与大气压平衡，进而源源不断地吸液，且第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙尺寸依次增加，从而漏液检测线的吸液能力由外向内依次增强，使得外部液体能够克服自身重力并快速、可靠的到达导电内芯；同时第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙也能够容纳冷却液，被裹覆层、绝缘层、吸液层吸收的冷却液不会四处流动，降低泄漏的冷却液对其他元器件产生危害的风险。
2.本发明的漏液检测装置中，漏液检测线的导电内芯包括多束金属线，金属线之间设有间隙，使得导电内芯也能够吸收并容纳一部分冷却液，同时也保证了导电内芯可以和冷却液充分接触，从而及时、准确的反馈检测信息。
3.本发明的漏液检测装置根据漏液检测的不同位置分别设计了对应的漏液检测网、漏液检测绕线板以及漏液检测板，从而实现对于多个不同位置进行漏液检测，大大提高了漏液发现几率，并可以对出现漏液的位置进行精准定位。
4.本发明的漏液检测装置中，漏液检测网的网孔面积被限定，同时漏液检测绕线板中绕线板设有尺寸大于第三孔隙的方形通孔，以便于根据毛细原理吸取并容纳冷却液，然后第三孔隙再吸取被网孔或者通孔容纳的冷却液，从而提升了吸液的效率。
附图说明
图1为孔隙结构示意图。
图2为本发明实施例中漏液检测线的结构示意图。
图3为本发明实施例中漏液检测网的结构示意图。
图4为本发明实施例中漏液检测绕线板的结构示意图。
图5为本发明实施例中漏液检测板的结构示意图。
图6为本发明实施例中漏液检测装置的结构框图。
图例说明：1-漏液检测线、2-漏液检测网、3-漏液检测绕线板、4-漏液检测板、101-导电内芯、102-吸液层、103-绝缘层、104-裹覆层、105-工作端、106-非工作端、301-绕线板、302-沟道、303-安装孔、304-避让孔、305-压线板、401-印制板、402-电极、403-孔隙层、404-连接件、501-采样单元、502-数据处理单元、503-监控单元。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，孔隙结构包括分布于对象中的孔隙以及连通每个孔隙的通道，流体在孔隙结构中流动时，将经历一系列交替的孔隙和通道。对于与对象相浸润的液体，在毛细作用的影响下，孔隙结构中的孔隙具有吸液能力，在吸液的同时可以将其内部的空气通过其他相连通的孔隙排出，使得内部压力与大气压平衡，从而不会对毛细作用产生抑制。
基于孔隙结构，本发明提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测线，如图2所示，本实施例中的漏液检测线包括裹覆层104以及设于裹覆层104内部左右两边的导线，导线包括由内向外依次布置的导电内芯101、吸液层102和绝缘层103，左右导线的导电内芯101构成进行漏液检测的电极，正常状态下，左右导线的导电内芯101被吸液层102和绝缘层103隔离，当冷却液依次浸润裹覆层104、绝缘层103和吸液层102之后，左右导线的导电内芯101与冷却液接触，从而导通并短路，触发报警。
本实施例中的吸液层102、绝缘层103和裹覆层104均具有孔隙结构，具体的，吸液层102中分布有第一孔隙以及用于连通每个第一孔隙的第一通道，绝缘层103中分布有第二孔隙以及用于连通每个第二孔隙的第二通道，裹覆层104中分布有第三孔隙以及用于连通每个第三孔隙的第三通道，同时根据毛细原理，孔隙越小，吸液能力越强，因此本实施例中第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙尺寸依次增加，从而使得漏液检测线的吸液能力由外向内依次增强，可以将漏液检测线外部的冷却液由外至内吸入导电内芯101处，同时避免漏液检测线内部的冷却液回流至外部，与此同时，第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙还可以容纳冷却液，避免被吸液层102、绝缘层103和裹覆层104吸收的冷却液再次流动，降低泄漏的冷却液对其他元器件产生危害的风险。
如图2所示，本实施例中的导电内芯101为由多束金属线组成的线束，本实施例中采用7束金属线，金属线之间设有间隙，使得导电内芯也能够吸收并容纳一部分冷却液，同时也保证了导电内芯可以和冷却液充分接触，从而及时、准确的反馈检测信息。
对于漏液检测线，用户可以自定义工作端105与非工作端106，工作端105的导电内芯101与外部的漏液检测设备连接，非工作端106的导电内芯101可以包裹绝缘胶布、热缩管或热熔胶等进行可靠绝缘。
本实施例中，导电内芯101、吸液层102、绝缘层103和裹覆层104分别采用与冷却液相浸润的材料，以提高吸收冷却液的效果，例如：
吸液层102、绝缘层103、裹覆层104分别采用具有网状孔隙结构且与冷却液相浸润的材料，如海绵，
或者，吸液层102、绝缘层103、裹覆层104分别用与冷却液相浸润的纤维螺旋缠绕而成，从而保证吸液层102、绝缘层103、裹覆层104内部具有网状孔隙结构。
如图3所示，本实施例还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测网，漏液检测网由一根漏液检测线1交织而成，漏液检测线1即为上文所述的漏液检测线，漏液检测线1包括至少两个经线段和至少两个纬线段，经线段和纬线段相互交织形成网状结构。漏液检测网增加了漏液检测的面积，同时本实施例中对于漏液检测网的网孔面积进一步限定，每个网孔的面积为0.5～1.5mm2，具体不超过1mm2，每个网孔相当于一个毛细管，根据毛细原理吸收滴落在漏液检测网的冷却液，组成网孔边缘的漏液检测线1再将网孔中的冷却液吸收，从而提升了冷却液的吸收效率。
如图4所示，本实施例还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测绕线板，漏液检测绕线板包括漏液检测线1和与被检测的刀片服务器结构配合的绕线板301，漏液检测线1为上文中所述的漏液检测线，绕线板301上设有用于容纳漏液检测线1的沟道302，漏液检测线1沿沟道302蛇形布置于绕线板301上，以增加漏液检测的面积。
本实施例中的绕线板301根据刀片服务器的结构进行设计，按照刀片服务器结构设有安装孔303、避让孔304以及压线板305，通过安装孔303可以将漏液检测绕线板安装于刀片服务器内，同时避让孔304可以避免与刀片服务器中的现有器件发生冲突，压线板305可以规范刀片服务器中现有线缆的走向，避免现有线缆遮挡漏液检测绕线板导致影响漏液检测的灵敏度和实时性。
本实施例中，绕线板301朝向被检测的液冷套件，绕线板301采用与冷却液相浸润的材料，绕线板301上设置有间隙布置的通孔，从而使得滴落在绕线板301上的冷却液可以穿过绕线板301被漏液检测线1吸收，并且本实施例中对于通孔进行进一步限定，本实施例中的通孔为方形通孔，便于加工，方形通孔面积不大于2mm2且尺寸大于第三孔隙，每个方形通孔相当于一个毛细管，根据毛细原理吸收滴落在绕线板301的冷却液，对于绕线板301另一侧的漏液检测线1，由于方形通孔面积大于第三孔隙，因此可以将方形通孔中的冷却液吸收，从而提升了冷却液的吸收效率。
如图5所示，本实施例还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括漏液检测板，漏液检测板包括印制板401、电极402和具有孔隙结构的孔隙层403，电极402间隙设置于印制板401的上部，孔隙层403设置于电极402的上方，孔隙层403采用与冷却液向浸润的材料，孔隙层403中分布有第四孔隙以及用于连通每个第四孔隙的第四通道，第四孔隙面积不大于0.5mm2，从而根据毛细原理，滴落孔隙层403的冷却液被吸收并流向电极402，相邻的电极402与冷却液接触后导通并短路，从而触发报警。
本实施例中，孔隙层403的四周封闭，从而避免冷却液从孔隙层403的四周渗出，降低冷却液对其他元器件产生危害的风险。
如图5所示，本实施例的漏液检测板的两侧还设有用于和被检测的刀片服务器主板连接的连接件404，连接件404采用塑料卡扣或者塑料螺钉。
通过上文记载，本实施例中，漏液检测网适用于刀片服务器中未被主板覆盖的区域，且对安装位置空间要求不高的情况；漏液检测绕线板适用于刀片服务器中未被主板覆盖的区域，但对安装位置空间不易于漏液检测网安装的情况；漏液检测板适用于刀片服务器中被刀片服务器主板覆盖的区域，即直接将漏液检测板安装于刀片服务器主板上，且孔隙层403朝向被检测的液冷套件。
如图6所示，根据上文记载，本实施例还提出一种基于毛细原理的漏液检测装置，包括依次连接的采样单元501、数据处理单元502和监控单元503，采样单元501包括漏液检测网2、漏液检测绕线板3以及漏液检测板4中的一种或多种，漏液检测网2为上文中所述的漏液检测网，所述漏液检测绕线板3为上文中所述的漏液检测绕线板，漏液检测板4为上文中所述的漏液检测板，漏液检测网2的漏液检测线1和/或漏液检测绕线板3的漏液检测线1分别与数据处理单元502的输入端连接，漏液检测板4的印制板401或电极402与数据处理单元502的输入端连接。采样单元501向数据处理单元502输出漏液检测网2或漏液检测绕线板3或漏液检测板4对应的采样值，采样值可以为电阻值或者电压值，当检测到漏液时，采样单元501中的漏液检测网2或漏液检测绕线板3或漏液检测板4出现短路，采样值出现异常，对应的电阻值或者电压值为0。
本实施例中，用户可以根据检测需求，为采样单元501配置漏液检测网2、漏液检测绕线板3以及漏液检测板4中的一种或多种，从而可以对于多个不同位置进行漏液检测，大大提高了漏液发现几率，并可以对出现漏液的位置进行精准定位。
如图6所示，本实施例中，数据处理单元502包括ADC芯片，可以将采样单元501反馈的采样值转为对应数字编码并存放在ADC芯片内部寄存器中，监控单元503包括搭载BMC(板级监控单元)或者SMC(系统级监控单元)的上位机终端，数据处理单元502包括IIC接口电路，上位机终端通过IIC总线从ADC芯片内部寄存器读取相应内容，从而用户可以确定漏液位置并及时采取相应的处理方式。
本实施例还提出一种漏液检测方法，应用于上文所述的基于毛细原理的漏液检测装置，包括以下步骤：
S1)将采样单元501中的漏液检测网2通过胶粘设置于刀片服务器中未被刀片服务器主板覆盖的位置，将采样单元501中的漏液检测绕线板3安装于刀片服务器中未被刀片服务器主板覆盖，且不易于安装漏液检测网2的位置，将采样单元501中的漏液检测板4安装于刀片服务器主板上；
S2)数据处理单元502收取采样单元501的采样值，将采样值转换为对应数字编码后保存在数据处理单元502中ADC芯片的寄存器中；
S3)监控单元503通过IIC总线读取寄存器内容，根据异常的采样值确定漏液位置，通知用户采取对应处理方式。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，包括漏液检测线，所述漏液检测线包括具有孔隙结构的裹覆层(104)以及设于裹覆层(104)内部左右两边的导线，所述导线包括由内向外依次布置的导电内芯(101)、具有孔隙结构的吸液层(102)和具有孔隙结构的绝缘层(103)，所述吸液层(102)中分布有第一孔隙以及用于连通每个第一孔隙的第一通道，所述绝缘层(103)中分布有第二孔隙以及用于连通每个第二孔隙的第二通道，所述裹覆层(104)中分布有第三孔隙以及用于连通每个第三孔隙的第三通道，所述第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙尺寸依次增加。
2.根据权利要求1所述的基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，所述导电内芯(101)为多束金属线组成的线束，所述金属线之间设有间隙。
3.根据权利要求1所述的基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，所述吸液层(102)、绝缘层(103)、裹覆层(104)分别采用具有网状孔隙结构且与冷却液相浸润的材料，或者，所述吸液层(102)、绝缘层(103)、裹覆层(104)分别用与冷却液相浸润的纤维螺旋缠绕而成。
4.一种基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，包括漏液检测网，所述漏液检测网包括漏液检测线(1)，所述漏液检测线(1)为权利要求1～3中任一所述的漏液检测线，所述漏液检测线(1)包括至少两个经线段和至少两个纬线段，所述经线段和纬线段相互交织形成网状结构，所述网状结构中每个网孔的面积为0.5～1.5mm2。
5.一种基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，包括漏液检测绕线板，所述漏液检测绕线板包括漏液检测线(1)和与被检测的刀片服务器结构配合的绕线板(301)，所述漏液检测线(1)为权利要求1～3中任一所述的漏液检测线，所述绕线板(301)上设有用于容纳漏液检测线(1)的沟道(302)，所述漏液检测线(1)沿沟道(302)布置于绕线板(301)上。
6.根据权利要求5所述的基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，所述绕线板(301)采用与冷却液相浸润的材料，所述绕线板(301)上设置有间隙布置的通孔，所述通孔尺寸大于第三孔隙。
7.一种基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，包括漏液检测板，所述漏液检测板包括印制板(401)、电极(402)、具有孔隙结构的孔隙层(403)，所述电极(402)间隙设置于印制板(401)的上部，所述孔隙层(403)设置于电极(402)的上方，所述孔隙层(403)中分布有第四孔隙以及用于连通每个第四孔隙的第四通道。
8.根据权利要求7所述的基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，所述漏液检测板的两侧还设有用于和被检测的刀片服务器主板连接的连接件(404)。
9.一种基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，包括依次连接的采样单元(501)、数据处理单元(502)和监控单元(503)，所述采样单元(501)包括漏液检测网(2)、漏液检测绕线板(3)以及漏液检测板(4)中的一种或多种，所述漏液检测网(2)为权利要求4中所述的漏液检测网，所述漏液检测绕线板(3)为权利要求5或6中所述的漏液检测绕线板，所述漏液检测板(4)为权利要求7或8中所述的漏液检测板，所述漏液检测网的漏液检测线(1)和/或漏液检测绕线板的漏液检测线(1)分别与数据处理单元(502)的输入端连接，所述漏液检测板(4)的印制板(401)或电极(402)与数据处理单元(502)的输入端连接。
10.一种漏液检测方法，应用于权利要求8或9所述的基于毛细原理的漏液检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1)将采样单元(501)中的漏液检测网(2)设置于被检测的刀片服务器中，将采样单元(501)中的漏液检测绕线板(3)安装于被检测的刀片服务器中不易于安装漏液检测网(2)的位置，将采样单元(501)中的漏液检测板(4)安装于被检测的刀片服务器主板上；
S2)数据处理单元(502)收取采样单元(501)的采样值，将采样值转换为对应数字编码后保存在数据处理单元(502)的寄存器中；
S3)监控单元503通过IIC总线读取寄存器内容，根据异常的采样值确定漏液位置，通知用户采取对应处理方式。
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