CN114340296B - 水下数据舱的构成部件、数据舱及海底idc系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海底数据中心技术领域，提供一种水下数据舱的构成部件、数据舱及海底IDC系统，该水下数据舱的构成部件，包括：壳体；及冷却机构，包括设置在所述壳体的内部的蒸发部，以及设置在所述壳体的外部、并与所述蒸发部连通的冷凝部。本发明提供的水下数据舱的构成部件，在壳体的内部设置了蒸发部，用于吸收壳体内部聚集的热量，蒸发部吸收热量后与壳体外的冷凝部进行热交换，释放完热量的蒸发部可以继续吸收壳体内部聚集的热量，如此循环，不断的将壳体内部的热量散发出去。

Description

水下数据舱的构成部件、数据舱及海底IDC系统

技术领域

本发明涉及海底数据中心技术领域，具体涉及一种水下数据舱的构成部件、数据舱及海底IDC系统。

背景技术

随着海洋技术的发展，海洋的勘探开发等研究工作也逐渐从浅海走向深海，而水下电子舱体是为电子电路、电源等仪器单元提供安装空间，并且保障电子设备能在水下安全、可靠工作的结构，广泛应用于海洋勘探开发、科学研究以及水下武器装备等海洋设备。

水下的数据舱通常包含多个电子单元及连接器，集成度很高、功率很大，数据舱内会产生并聚集大量的热量，如果不能及时的将热量散发出去，长时间的高温运行环境将加速各部件的消耗老化，影响到整个设备的正常运行，甚至导致数据舱失效。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中，数据舱内部热量聚集形成高温环境，会加速各部件的消耗老化，影响到整个设备的正常运行的缺陷，从而提供一种能够进行冷却散热的水下数据舱的构成部件、数据舱及海底IDC系统。

本发明提供一种水下数据舱的构成部件，包括：壳体；及冷却机构，包括设置在所述壳体的内部的蒸发部，以及设置在所述壳体的外部、并与所述蒸发部连通的冷凝部。

一种实施方式中，所述蒸发部包括蒸发换热器，所述冷凝部包括冷凝换热器；所述冷凝换热器的第一入口与所述蒸发换热器的出口相连，所述冷凝换热器的第一出口与所述蒸发换热器的入口相连，所述冷凝换热器的第二入口适于与换热介质源相连通，所述冷凝换热器的第二出口与外界或所述换热介质源相连通。

又一种实施方式中，所述蒸发换热器具有由至少一个第一换热基管形成的第一管墙，所述第一管墙位于所述壳体内；所述第一管墙的入口为所述蒸发换热器的入口，所述第一管墙的出口为所述蒸发换热器的出口。该管墙的设计更贴合电子设备的结构，有效的散热面积更大，有利于提高散热效果。而且，第一管墙依靠重力和温差实现换热介质的循环，无需额外的动力。

又一种实施方式中，所述第一管墙将所述壳体的内部空间分隔成第一腔室与第二腔室。

又一种实施方式中，所述第一管墙沿所述壳体的长度方向竖直布置。如此设置，可以同时对更多的电子设备进行散热。

又一种实施方式中，所述第一管墙与所述壳体的顶壁之间留有第一预设间隔，所述第一管墙与所述壳体的底壁之间留有第二预设间隔，所述第一预设间隔大于所述第二预设间隔；和/或，所述第一管墙与所述壳体的前端盖之间留有第三预设间隔，所述第一管墙与所述壳体的后端盖之间留有第四预设间隔，所述第三预设间隔大于所述第四预设间隔。

如此设置，有利于提高壳体内部空间的利用率，同时可便于针对换热介质的在循环过程中的状态变化，选择第一连接管与第二连接管的尺寸及数目，有利于提高散热效果。

又一种实施方式中，该水下数据舱的构成部件还包括第一连接管与第二连接管；所述壳体具有第一回流孔与第二回流孔，所述第一连接管穿过所述第一回流孔，一端与所述第一管墙的出口相连，另一端与所述冷凝换热器的入口相连；所述第二连接管穿过所述第二回流孔，一端与所述第一管墙的入口相连，另一端与所述冷凝换热器的出口相连。

又一种实施方式中，所述第一回流孔与所述第二回流孔均设置在所述壳体的前端盖上；所述第一回流孔靠近所述前端盖的顶部边缘设置，所述第二回流孔靠近所述前端盖的底部边缘设置。

如此设置，在对壳体冷却的同时，又不会破坏壳体除前端盖之外的其他部分的强度，有利于提高该水下数据仓的构成部件的整体强度。

又一种实施方式中，所述冷凝换热器设置在所述壳体的顶部。如此设置，有利于依靠重力和温差实现换热介质的循环，无需额外的动力。

又一种实施方式中，所述冷凝部还包括第一泵体，所述第一泵体与所述冷凝换热器的第二入口相连通；和/或，所述冷凝部还包括第二泵体，所述第二泵体与所述冷凝换热器的第二出口相连通。如此设置，第一泵体与第二泵体同时开启时，可以提高冷凝部的冷凝速度。并且，还可以降低因第一泵体或第二泵体损坏而导致整个系统失效的风险，有利于提高可靠性。

又一种实施方式中，所述冷凝部还包括设置在所述冷凝换热器的第二入口与第二出口的过滤器。如此设置，可以防止海水中的异物堵塞冷凝换热器。

一种数据舱，包括上述所述的数据舱的构成部件；还包括设置在所述壳体内的电子设备，所述蒸发部设置在所述电子设备的排风侧。如此设置，有利于最大限度的吸收热量，提高散热效果。

一种数据舱，包括上述所述的数据舱的构成部件；还包括设置在所述第一腔室内的电子设备，所述电子设备的排风侧朝向所述蒸发部设置。

一种实施方式中，该数据舱还包括设置在所述第二腔室内的散热风机。如此设置，可以加速壳体内的气体流动，有利于提高散热效果。

又一种实施方式中，所述壳体内填充有惰性气体。惰性气体的比热容更大，可以增大同体积气体吸收的热量，有利于提高散热效果。

一种海底IDC系统，包括上述所述的数据舱。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的水下数据舱的构成部件，在壳体的内部设置了蒸发部，用于吸收壳体内部聚集的热量，蒸发部吸收热量后与壳体外的冷凝部进行热交换，释放完热量的蒸发部可以继续吸收壳体内部聚集的热量，如此循环，不断的将壳体内部的热量散发出去。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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中提供的水下数据舱的构成部件的结构示意图；

图2为本发明又一种实施方式中提供的水下数据舱的局部结构示意图；

图3为本发明又一种实施方式中提供的水下数据舱的局部结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体； 2-前端盖； 3-第一回流孔；

4-第二回流孔； 5-后端盖； 6-变压器；

7-第一管墙； 8-冷凝换热器； 9-第一连接管；

10-第二连接管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明一种实施方式中提供的水下数据舱的构成部件的结构示意图；如图1所示，本发明提供一种水下数据舱的构成部件，包括：壳体1；及冷却机构，包括设置在壳体1的内部的蒸发部，以及设置在壳体1的外部、并与蒸发部连通的冷凝部。

其中，壳体1内部的蒸发部可以吸收壳体1内聚集的热量，被吸收的热量通过蒸发部带出壳体1外部，蒸发部与壳体1外部相连的冷凝部进行换热，冷凝部将蒸发部的热量带走，使得蒸发部可以重新吸收壳体1内部的热量，如此循环往复，不断的将壳体1内部的热量散发出去，从而实现对壳体1内部环境进行散热冷却的目的。

一种实施方式中，蒸发部包括蒸发换热器，冷凝部包括冷凝换热器8；冷凝换热器8的第一入口与蒸发换热器的出口相连，冷凝换热器8的第一出口与蒸发换热器的入口相连，冷凝换热器8的第二入口适于与换热介质源相连通，冷凝换热器8的第二出口与外界或换热介质源相连通。

其中，该蒸发换热器位于壳体1的内部的预设位置，该预设位置可以根据需要设计，例如，当壳体1内放置有电子设备时，该蒸发换热器可以放置在电子设备的一侧，也可以将整个电子设备围起来。

其中，该冷凝换热器8设置在壳体1的外部，例如，可以安装在壳体1的顶部。该冷凝换热器8与位于壳体1内部的蒸发换热器形成闭合回路，蒸发换热气内的液态换热介质在壳体1内吸收热量后，蒸发变成气态，气态换热介质顺着该闭合回路从蒸发换热器的出口出去，并经冷凝换热器8的第一入口到达冷凝换热器8内部。冷凝换热器8对气态换热介质进行降温，使其液化，液态换热介质经冷凝换热器8的第一出口出去，再通过蒸发换热气的入口最终回流至壳体1内的蒸发换热器内。

其中，该冷凝换热器8的第二入口可以通过第一泵体与海水相连通，第一泵体将海水泵入到冷凝换热器8中，再从冷凝换热器8的第二出口出去。该过程中，海水与上述气态换热介质接触，吸收热量，使气态换热介质转变成液态换热介质。

其中，该冷凝换热器8的第二出口也可以通过第二泵体与海水相连通，第一泵体与第二泵体可以择一开启。当需要提高冷却效率时，两者可以同时开启，此时可以是第一泵体向冷凝换热器8内泵送海水，第二泵体将冷凝换热器8内的海水往外抽，两者同时进行，加速海水流经冷凝换热器8的速度。

其中，可以在冷凝换热器8的第二入口与第二出口均安装过滤器，可以防止海水中的异物进入到冷凝换热器8中。并且，当一侧的过滤器的滤网堵塞时，可以采取对冲的方式进行清洗。例如，冷凝换热器8的第二入口处的滤网被堵塞时，可以暂停第一泵体，启动第二泵体，海水的流向改变，对该滤网进行冲洗。

图2为本发明又一种实施方式中提供的水下数据舱的局部结构示意图；如图2所示，又一种实施方式中，蒸发换热器具有由至少一个第一换热基管形成的第一管墙7，第一管墙7位于壳体1内；第一管墙7的入口为蒸发换热器的入口，第一管墙7的出口为蒸发换热器的出口。

例如，第一管墙7可以由一根第一换热基板饶设而成，也可以由多根第一换热基管饶设而成，具体的选取可以根据需要设计。形成的第一管墙7设置在壳体1内，例如，第一管墙7可以只有一面墙体，也可以有多面墙体，实际的布设方式可以根据放置在壳体1的电子设备来选择。例如，还可以使用金属散热片与第一换热基管形成管翅式结构的第一管墙7。第一管墙7内填充有液态换热介质，例如，可以使用沸点较低的换热介质，这样无需额外设置动力装置，就可以利用温差与重力使该液态换热介质实现循环流动。如此设置，可以避免因设置额外的装置，增大成本，同时还有利于提高该蒸发换热器整体的可靠性。

又一种实施方式中，第一管墙7将壳体1的内部空间分隔成第一腔室与第二腔室。

例如，第一管墙7只有一面墙体时，该第一管墙7将壳体1内部的空间分成第一腔室与第二腔室，其中，电子设备可以放置在第一腔室内，循环风机则可以放置在第二腔室内，用于加速壳体内的气体流动。例如，可以将电子设备的排风侧正对该第一管墙7，这样有利于提高散热效果。例如，第一管墙7可以铆接或者搭挂在电子设备的一侧，或者，将第一管墙7的底部采用螺钉固定在壳体1的内壁。

又一种实施方式中，第一管墙7沿壳体1的长度方向竖直布置。

其中，第一管墙7的尺寸可以根据壳体1内放置的电子设备的数目来设计，例如，可以与电子设备形成的设备墙尺寸一致，有利于提高散热效果。放置电子设备时，可以将各个电子设备也沿壳体1的长度方向布置，使电子设备排布与第一管墙7保持一致。

又一种实施方式中，第一管墙7与壳体1的顶壁之间留有第一预设间隔，第一管墙7与壳体1的底壁之间留有第二预设间隔，第一预设间隔大于第二预设间隔；和/或，第一管墙7与壳体1的前端盖2之间留有第三预设间隔，第一管墙7与壳体1的后端盖5之间留有第四预设间隔，第三预设间隔大于第四预设间隔。

例如，实际使用时，可以借助机柜，各个电子设备以及第一管墙7可以均放置在该机柜内。可以在机柜的底部设置滑槽，在壳体1内的底部设置滑轨。例如，滑轨可以有两个平行间隔设置的轨道，每个轨道距离壳体1的底部留出间隔，该间隔的大小可以根据需要设计。对应的，机柜的底部也设置两个滑槽，使用时，可以将机柜整体滑入壳体1内，方便且省力。

图3为本发明又一种实施方式中提供的水下数据舱的局部结构示意图，如图3所示，例如，可以将第一连接管9布设在第一预设间隔内，将第二连接管10布设在第二预设间隔内。由于第一连接管9内主要是气态换热介质，第二连接管10内主要是液态换热介质，因此为了提高散热效果，第一连接管9的管径或者数目可以均大于第二连接管10。因此，第一预设间隔大于第二预设间隔可以方便布设。

例如，由于第三预设间隔大于第四预设间隔，可以将变压器6布设在第三预设间隔内。其中，第一预设间隔、第二预设间隔、第三预设间隔以及第四预设间隔的尺寸可以根据实际需要进行设计，在此不做具体限定。

又一种实施方式中，该水下数据舱的构成部件还包括第一连接管9与第二连接管10；壳体1具有第一回流孔3与第二回流孔4，第一连接管9穿过第一回流孔3，一端与第一管墙7的出口相连，另一端与冷凝换热器8的入口相连；第二连接管10穿过第二回流孔4，一端与第一管墙7的入口相连，另一端与冷凝换热器8的出口相连。

例如，可以设置四根第一连接管9，四根第一连接管9平行间隔设置在第一预设间隔内。对应的，可以设置四个第一回流孔3。同理，可以设置四根第二连接管10，四根第二连接管10平行间隔设置在第二预设间隔内。对应的，可以设置四个第二回流孔4。例如，可以将从第一管墙7的出口流出的换热介质进行分流，分别流经四根第一连接管9。使用时，每根第一连接管9可以均设置电子阀，以便根据需要调节流出的气态换热介质的速度。

同理，例如，四根第二连接管10均与第一管墙7的入口连通，每根第二连接管10可以均设置电子阀，以便根据需要调节回流的液态换热介质的速度。

又一种实施方式中，第一回流孔3与第二回流孔4均设置在壳体1的前端盖2上；第一回流孔3靠近前端盖2的顶部边缘设置，第二回流孔4靠近前端盖2的底部边缘设置。

例如，可以设置四个第一回流孔3，四个第一回流孔3可以一字横向间隔排布，第一回流孔3的尺寸与第一连接管9的尺寸保持一致，有利于后续密封处理。同理，可以设置四个第二回流孔4，四个第二回流孔4可以一字横向间隔排布，第二回流孔4的尺寸与第二连接管10的尺寸保持一致，有利于后续密封处理。

又一种实施方式中，冷凝换热器8设置在壳体1的顶部。

例如，对于冷凝换热器8而言，其内部的空腔具有通过第二换热基管饶设成的片状或者柱状的冷却结构，使得气态换热介质进入到冷凝换热器8内后，有足够的行程，停留足够的时间充分进行热交换。而该冷凝换热器8的空腔内的其余空间则用于容纳海水。其中，将该冷凝换热器8设置在壳体1的顶部，有利于气态换热介质自行进入其中。

又一种实施方式中，冷凝部还包括第一泵体，第一泵体与冷凝换热器8的第二入口相连通；和/或，冷凝部还包括第二泵体，第二泵体与冷凝换热器8的第二出口相连通。

又一种实施方式中，冷凝部还包括设置在冷凝换热器8的第二入口与第二出口的过滤器。

一种数据舱，包括上述的数据舱的构成部件；还包括设置在第一腔室内的电子设备，电子设备的排风侧朝向蒸发部设置。

一种实施方式中，该数据舱还包括设置在第二腔室内的散热风机。

又一种实施方式中，壳体1内填充有惰性气体。例如，氮气。与空气相比，惰性气体的比热容更高，可以吸收更多的热量，带走更多的热量，有利于提高散热效果。

一种海底IDC系统，包括上述的数据舱。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种水下数据舱的构成部件，其特征在于，包括：

壳体；及

冷却机构，包括设置在所述壳体的内部的蒸发部，以及设置在所述壳体的外部、并与所述蒸发部连通的冷凝部；

所述蒸发部包括蒸发换热器，所述冷凝部包括冷凝换热器；

所述冷凝换热器的第一入口与所述蒸发换热器的出口相连，所述冷凝换热器的第一出口与所述蒸发换热器的入口相连，所述冷凝换热器的第二入口适于与换热介质源相连通，所述冷凝换热器的第二出口与外界或所述换热介质源相连通；

所述冷凝部还包括第一泵体，所述第一泵体与所述冷凝换热器的第二入口相连通；和/或，

所述冷凝部还包括第二泵体，所述第二泵体与所述冷凝换热器的第二出口相连通；

所述蒸发换热器具有由至少一个第一换热基管形成的第一管墙，所述第一管墙位于所述壳体内；

所述第一管墙的入口为所述蒸发换热器的入口，所述第一管墙的出口为所述蒸发换热器的出口；

所述第一管墙与所述壳体的顶壁之间留有第一预设间隔，所述第一管墙与所述壳体的底壁之间留有第二预设间隔，所述第一预设间隔大于所述第二预设间隔；

还包括第一连接管与第二连接管，所述第一连接管的管径大于所述第二连接管的管径；

所述壳体具有第一回流孔与第二回流孔，所述第一连接管穿过所述第一回流孔，一端与所述第一管墙的出口相连，另一端与所述冷凝换热器的入口相连；

所述第二连接管穿过所述第二回流孔，一端与所述第一管墙的入口相连，另一端与所述冷凝换热器的出口相连。

2.根据权利要求1所述的水下数据舱的构成部件，其特征在于，

所述第一管墙将所述壳体的内部空间分隔成第一腔室与第二腔室。

3.根据权利要求2所述的水下数据舱的构成部件，其特征在于，

所述第一管墙沿所述壳体的长度方向竖直布置。

4.根据权利要求1所述的水下数据舱的构成部件，其特征在于，

所述第一管墙与所述壳体的前端盖之间留有第三预设间隔，所述第一管墙与所述壳体的后端盖之间留有第四预设间隔，所述第三预设间隔大于所述第四预设间隔。

5.根据权利要求1所述的水下数据舱的构成部件，其特征在于，

所述第一回流孔与所述第二回流孔均设置在所述壳体的前端盖上；

所述第一回流孔靠近所述前端盖的顶部边缘设置，所述第二回流孔靠近所述前端盖的底部边缘设置。

6.根据权利要求1所述的水下数据舱的构成部件，其特征在于，

所述冷凝换热器设置在所述壳体的顶部。

7.根据权利要求1所述的水下数据舱的构成部件，其特征在于，

所述冷凝部还包括设置在所述冷凝换热器的第二入口与第二出口的过滤器。

8.一种数据舱，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的数据舱的构成部件；

还包括设置在所述壳体内的电子设备，所述蒸发部设置在所述电子设备的排风侧。

9.一种数据舱，其特征在于，包括权利要求2所述的数据舱的构成部件；

还包括设置在所述第一腔室内的电子设备，所述电子设备的排风侧朝向所述蒸发部设置。

10.根据权利要求9所述的数据舱，其特征在于，

还包括设置在所述第二腔室内的散热风机。

11.根据权利要求9所述的数据舱，其特征在于，

所述壳体内填充有惰性气体。

12.一种海底IDC系统，其特征在于，包括权利要求8至11中任意一项所述的数据舱。

Images