CN114415804B - 一种液冷服务器及其流量自动调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流量自动调节装置，包括安装壳体、与服务器液冷系统的进水口连通的进水管、与服务器液冷系统的出水口连通的出水管、设置于进水管上并用于控制其进水流量的机械控制阀、设置于出水管上的驱动机构，以及连接于驱动机构的输出端与机械控制阀的控制端之间的传动机构，驱动机构内填充有用于在出水管的温度作用下进行热胀冷缩、以驱动其输出端往复运动的工作介质，且工作介质热胀时，传动机构带动机械控制阀的开度增大；工作介质冷缩时，传动机构带动机械控制阀的开度减小。本发明能够根据服务器的实际发热情况和散热需求对冷却液流量进行动态调节，保证恰当的散热性能。本发明还公开一种液冷服务器，其有益效果如上所述。

Description

一种液冷服务器及其流量自动调节装置

技术领域

本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种流量自动调节装置。本发明还涉及一种液冷服务器。

背景技术

随着云计算和大数据技术的发展，服务器系统资源需求随之提升，处理器供应商通过处理器计算能力提升及升级多路处理器平台的手段实现系统资源整体升级，极大地提高整个系统的数据处理能力，且服务器外接接口的数量越来越多，以满足服务器系统资源的更高要求。在大数据爆发的时代，特别是随着人工智能技术的发展，数据量更是以几何倍数增长。承担这些数据运算和存储的数据中心，也出现了高密高电的发展趋势。

目前，传统的空气冷却散热系统逐渐出现了不堪重负的现象，而液冷技术由于具有更高的效率和更低的能耗得到了广泛使用。液冷技术通常有两种，即冷板式散热技术和浸没式散热技术，其中，浸没式散热技术由于将整个服务器节点或部分散热部件均沉浸在冷却液中，因此冷却液接触面积更大、散热效率更高。

在现有技术中，液冷服务器的液冷系统通常采用恒定流量控制方式，即在出厂时，液冷系统内的冷却液流量是固定的，单位时间内流过的水流量恒定，不可动态调节，一般始终保持在最大流量，以获得最大散热性能。然而，始终保持冷却液的最大流量，容易造成功耗始终较高，水泵长期处于高负荷运行状态，容易损坏，且只有在服务器高性能状态运行时才能对最大流量的冷却液进行有效利用，在而平时状态下，服务器并非长期处于高性能状态，此时的发热量并不大，散热需求也并不高，如此导致存在冷却液流量过大、能量浪费、散热过冷的情况。总之，现有技术中的液冷服务器，无法根据服务器的实际发热情况和散热需求对冷却液流量进行动态调节。

因此，如何根据服务器的实际发热情况和散热需求对冷却液流量进行动态调节，保证恰当的散热性能，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流量自动调节装置，能够根据服务器的实际发热情况和散热需求对冷却液流量进行动态调节，保证恰当的散热性能。本发明的另一目的是提供一种液冷服务器。

为解决上述技术问题，本发明提供一种流量自动调节装置，包括安装壳体、设置于所述安装壳体内并与服务器液冷系统的进水口连通的进水管、设置于所述安装壳体内并与所述服务器液冷系统的出水口连通的出水管、设置于所述进水管上并用于控制其进水流量的机械控制阀、设置于所述出水管上的驱动机构，以及连接于所述驱动机构的输出端与所述机械控制阀的控制端之间的传动机构，所述驱动机构内填充有用于在所述出水管的温度作用下进行热胀冷缩、以驱动其输出端往复运动的工作介质，且所述工作介质热胀时，所述传动机构带动所述机械控制阀的开度增大；所述工作介质冷缩时，所述传动机构带动所述机械控制阀的开度减小。

优选地，所述驱动机构包括驱动缸体、可滑动地插设于所述驱动缸体内的活塞杆，所述工作介质填充于所述驱动缸体的无杆腔内，所述活塞杆的外端与所述传动机构的输入端相连。

优选地，所述工作介质为气体或液体。

优选地，所述出水管上连通有缠绕于所述驱动缸体上、用于对所述工作介质进行加热的旁路管道。

优选地，所述旁路管道为沿所述驱动缸体的长度方向延伸的螺旋管道。

优选地，所述传动机构包括设置于所述安装壳体内的转轴、可旋转地套设于所述转轴上的旋臂，所述旋臂的一端与所述活塞杆的外端转动连接，所述旋臂的另一端与所述机械控制阀的控制端转动连接。

优选地，所述机械控制阀包括阀体、连接于所述阀体上并可滑动地插设于所述进水管内的阀门、连接于所述阀体上的球铰杆，所述球铰杆的外端与所述旋臂的另一端转动连接。

优选地，所述阀门与所述进水管的管壁之间的缝隙处设置有密封胶。

优选地，所述转轴在所述旋臂上的连接位置偏离所述旋臂的长度中心且靠近所述机械控制阀的控制端。

本发明还提供一种液冷服务器，包括服务器液冷系统和与其连通的流量自动调节装置，其中，所述流量自动调节装置具体为上述任一项所述的流量自动调节装置。

本发明所提供的流量自动调节装置，主要包括安装壳体、进水管、出水管、机械控制阀、驱动机构和传动机构。其中，安装壳体为本装置的主体部件，主要用于安装和容纳其余零部件。进水管设置在安装壳体内，并与服务器液冷系统的进水口连通，主要用于对服务器液冷系统实现冷却液供水。出水管也设置在安装壳体内，并与服务器液冷系统的出水口连通，主要用于供吸收了服务器的热量之后的冷却液流出，以便在后续进行重新冷却后再流入进水管。驱动机构设置在出水管上，驱动机构设置有输出端，且在驱动机构内填充有工作介质，该工作介质主要用于在出水管的温度作用下实现热胀冷缩，以在出水管的温度较高时膨胀，压力增大并推动驱动机构的输出端进行正向运动；反之，在出水管的温度较低时收缩，压力减小并在外界大气压的作用下推动驱动机构的输出端进行反向运动。传动机构设置在安装壳体内，并连接在驱动机构的输出端与机械控制阀的控制端之间，主要用于在工作介质热胀时，通过驱动机构的输出端的正向运动输入，带动机械控制阀的控制端进行对应运动，并使机械控制阀的开度增大，进而增大进水管内的冷却液流量；或者在工作介质冷缩时，通过驱动机构的输出端的反向运动输入，带动机械控制阀的控制端进行对应运动，并使机械控制发的开度减小，进而降低进水管内的冷却液流量。如此，本发明所提供的流量自动调节装置，通过驱动机构内的工作介质感受出水管的温度变化，而出水管的温度变化正反应了服务器的发热量变化和散热需求变化，并利用工作介质的热胀冷缩性质使驱动机构的输出端产生往复运动，最后通过传动机构对驱动机构的输出端的运动传递，带动机械控制阀的控制端调节其开度，进而调节冷却液流量，使得冷却液流量的变化跟随服务器的发热量变化和散热需求变化。综上所述，本发明所提供的流量自动调节机构，能够根据服务器的实际发热情况和散热需求对冷却液流量进行动态调节，保证恰当的散热性能。

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为旁路管道的具体结构示意图。

图3为工作介质热胀时的动力传递链示意图。

图4为工作介质冷缩时的动力传递链示意图。

其中，图1—图4中：

服务器液冷系统—1，安装壳体—2，进水管—3，出水管—4，机械控制阀—5，驱动机构—6，传动机构—7，密封胶—8；

旁路管道—41，阀体—51，阀门—52，球铰杆—53，驱动缸体—61，活塞杆—62，转轴—71，旋臂—72，转动副—73。

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。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，流量自动调节装置主要包括安装壳体2、进水管3、出水管4、机械控制阀5、驱动机构6和传动机构7。

其中，安装壳体2为本装置的主体部件，主要用于安装和容纳其余零部件。

进水管3设置在安装壳体2内，并与服务器液冷系统1的进水口连通，主要用于对服务器液冷系统1实现冷却液供水。

出水管4也设置在安装壳体2内，并与服务器液冷系统1的出水口连通，主要用于供吸收了服务器的热量之后的冷却液流出，以便在后续进行重新冷却后再流入进水管3。

驱动机构6设置在出水管4上，驱动机构6设置有输出端，且在驱动机构6内填充有工作介质，该工作介质主要用于在出水管4的温度作用下实现热胀冷缩，以在出水管4的温度较高时膨胀，压力增大并推动驱动机构6的输出端进行正向运动；反之，在出水管4的温度较低时收缩，压力减小并在外界大气压的作用下推动驱动机构6的输出端进行反向运动。

传动机构7设置在安装壳体2内，并连接在驱动机构6的输出端与机械控制阀5的控制端之间，主要用于在工作介质热胀时，通过驱动机构6的输出端的正向运动输入，带动机械控制阀5的控制端进行对应运动，并使机械控制阀5的开度增大，进而增大进水管3内的冷却液流量；或者在工作介质冷缩时，通过驱动机构6的输出端的反向运动输入，带动机械控制阀5的控制端进行对应运动，并使机械控制发的开度减小，进而降低进水管3内的冷却液流量。

如此，本实施例所提供的流量自动调节装置，通过驱动机构6内的工作介质感受出水管4的温度变化，而出水管4的温度变化正反应了服务器的发热量变化和散热需求变化，并利用工作介质的热胀冷缩性质使驱动机构6的输出端产生往复运动，最后通过传动机构7对驱动机构6的输出端的运动传递，带动机械控制阀5的控制端调节其开度，进而调节冷却液流量，使得冷却液流量的变化跟随服务器的发热量变化和散热需求变化。

综上所述，本实施例所提供的流量自动调节装置，能够根据服务器的实际发热情况和散热需求对冷却液流量进行动态调节，保证恰当的散热性能。

在关于驱动机构6的一种可选实施例中，该驱动机构6主要包括驱动缸体61和活塞杆62。其中，驱动缸体61为驱动机构6的主体部件，主要用于容纳活塞杆62和盛装工作介质。活塞杆62为驱动机构6的输出端，其内端可滑动地插设于驱动缸体61内，其外端与传动机构7的输入端相连。工作介质填充在驱动缸体61内，并具体位于无杆腔中，主要用于通过热胀冷缩的变化产生的动态气压作用于活塞杆62的活塞面上，从而对活塞杆62产生压力，驱动活塞杆62向外伸出，或者在压力减小时被外界的大气压所反向推动，驱动活塞杆62向内缩回。

当然，活塞杆62反向缩回的动力不仅可以来源于外界大气压，还可以来自设置在气缸杆体内的复位弹簧，利用弹性力克服工作介质的气压，以在活塞杆62向外伸出后将其拉回至复位。

在关于工作介质的一种可选实施例中，该工作介质具体可为具有优良热冷缩特性的气体或液体，比如水、空气等。

如图2所示，图2为旁路管道41的具体结构示意图。

为便于工作介质感受出水管4的温度变化，本实施例中增设了旁路管道41。具体的，该旁路管道41与出水管4连通，并形成冷却液出水路径的旁通管路，以将一股冷却液从出水管4中的主流道中引出，同时，该旁路管道41缠绕在驱动缸体61上，以将热量传递至驱动缸体61内的工作介质，从而对工作介质进行加热。

一般的，为提高出水管4与工作介质之间的热量传递效率，本实施例中，旁路管道41具体为螺旋管道，并沿驱动缸体61的长度方向延伸，从而沿周向覆盖于驱动缸体61的外壁上，提高与驱动缸体61的接触面积，进而提高热量传递效率，使得工作介质的热胀冷缩变化及时跟进出水管4内的冷却液温度变化。

如图3、图4所示，图3为工作介质热胀时的动力传递链示意图，图4为工作介质冷缩时的动力传递链示意图。

在关于传动机构7的一种可选实施例中，该传动机构7主要包括转轴71和旋臂72。其中，转轴71设置在安装壳体2内，一般为定轴。旋臂72套设在转轴71上，并且可围绕转轴71进行旋转运动。相应的，旋臂72的一端（输入端）与活塞杆62的外端形成转动连接，而旋臂72的另一端（输出端）与机械控制阀5的控制端形成转动连接。如此设置，由于活塞杆62的外端与机械控制阀5的控制端分列在转轴71的两侧，因此，当活塞杆62向外伸出时，进行图示右侧方向移动，将推动旋臂72的输入端进行图示逆时针方向旋转，旋转的输出端也同步进行逆时针方向旋转，进而带动机械控制阀5的控制端进行图示左侧方向移动，使得机械控制阀5的开度增大；反之亦然，此处不再赘述。

在关于机械控制阀5的一种可选实施例中，该机械控制阀5主要包括阀体51、阀门52和球铰杆53。其中，阀体51为主要部件，设置在安装壳体2内。阀门52连接在阀体51上，并可滑动地插设在进水管3内，主要用于对冷却液进水进行截流控制。球铰杆53设置在阀体51上，与阀体51形成球面连接，同时，球铰杆53的外端与旋臂72的另一端（输出端）形成转动连接。如此设置，当旋臂72的输出端进行逆时针方向旋转时，将带动球铰杆53和阀门52进行图示左侧方向移动，阀门52与进水管3的管壁之间的缝隙增大，从而提高阀门52的开度，进而增大冷却液的进水流量；反之，当旋臂72的输出端进行顺时针方向旋转时，将带动球铰杆53和阀门52进行图示右侧方向移动，阀门52与进水管3的管壁之间的缝隙减小，从而减小阀门52的开度，进而减小冷却液的进水流量。

进一步的，为提高密封性，本实施例还在阀门52与进水管3的管壁之间的缝隙处设置有密封胶8，以防止在阀门52进行往复运动时产生冷却液泄漏。

另外，为提高传动机构7的机械效率，提高机械控制阀5的开度控制效率，本实施例中，转轴71在旋臂72上的连接位置偏离旋臂72的长度方向中心位置，且更靠近机械控制阀5的控制端，即转轴71与其输出端的距离更小，而转轴71与其输出端的距离更大。如此设置，能够有效增大旋臂72的输入端的输入力矩，从而利用杠杆原理更高效地、更容易地带动机械控制阀5的控制端进行对应运动。

本实施例还提供一种液冷服务器，主要包括服务器液冷系统1和与其连通的流量自动调节装置，其中，该流量自动调节装置的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

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 (7)

1.一种流量自动调节装置，其特征在于，包括安装壳体（2）、设置于所述安装壳体（2）内并与服务器液冷系统（1）的进水口连通的进水管（3）、设置于所述安装壳体（2）内并与所述服务器液冷系统（1）的出水口连通的出水管（4）、设置于所述进水管（3）上并用于控制其进水流量的机械控制阀（5）、设置于所述出水管（4）上的驱动机构（6），以及连接于所述驱动机构（6）的输出端与所述机械控制阀（5）的控制端之间的传动机构（7），所述驱动机构（6）内填充有用于在所述出水管（4）的温度作用下进行热胀冷缩、以驱动其输出端往复运动的工作介质，且所述工作介质热胀时，所述传动机构（7）带动所述机械控制阀（5）的开度增大；所述工作介质冷缩时，所述传动机构（7）带动所述机械控制阀（5）的开度减小；

所述驱动机构（6）包括驱动缸体（61）、可滑动地插设于所述驱动缸体（61）内的活塞杆（62），所述工作介质填充于所述驱动缸体（61）的无杆腔内，所述活塞杆（62）的外端与所述传动机构（7）的输入端相连；

所述传动机构（7）包括设置于所述安装壳体（2）内的转轴（71）、可旋转地套设于所述转轴（71）上的旋臂（72），所述旋臂（72）的一端与所述活塞杆（62）的外端转动连接，所述旋臂（72）的另一端与所述机械控制阀（5）的控制端转动连接；

所述机械控制阀（5）包括阀体（51）、连接于所述阀体（51）上并可滑动地插设于所述进水管（3）内的阀门（52）、连接于所述阀体（51）上的球铰杆（53），所述球铰杆（53）的外端与所述旋臂（72）的另一端转动连接。

2.根据权利要求1所述的流量自动调节装置，其特征在于，所述工作介质为气体或液体。

3.根据权利要求2所述的流量自动调节装置，其特征在于，所述出水管（4）上连通有缠绕于所述驱动缸体（61）上、用于对所述工作介质进行加热的旁路管道（41）。

4.根据权利要求3所述的流量自动调节装置，其特征在于，所述旁路管道（41）为沿所述驱动缸体（61）的长度方向延伸的螺旋管道。

5.根据权利要求1所述的流量自动调节装置，其特征在于，所述阀门（52）与所述进水管（3）的管壁之间的缝隙处设置有密封胶（8）。

6.根据权利要求1所述的流量自动调节装置，其特征在于，所述转轴（71）在所述旋臂（72）上的连接位置偏离所述旋臂（72）的长度中心且靠近所述机械控制阀（5）的控制端。

7.一种液冷服务器，包括服务器液冷系统（1）和与其连通的流量自动调节装置，其特征在于，所述流量自动调节装置具体为权利要求1-6任一项所述的流量自动调节装置。

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