CN114449826A - 一种单相液冷机柜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单相液冷机柜，其可横向抽拉地设置在数据机架上，且数据机架高度方向设有多个机柜安装位；机柜内设有适配1U、2U、4U机架式服务器，以及刀片服务器的竖插槽位；机柜采用单相液冷模式；机柜前侧设有隔绝冷却液的前部舱室，前部舱室中设有KVM和机械硬盘支撑架；外接电源线和数据线均从机柜后侧穿出；机柜左右两侧设有滑条，数据机架上设有与滑条适配且带抽出限位的导轨槽，用于防止线缆超出最大允许拉出长度而脱落；正常状态下，线缆在数据机架后侧悬挂预留。本发明空间利用率高，支持多层，且各层维护方便；同时可充分利用旧有服务器，而不再必须购买全新的专用全浸没液冷服务器，从而可低成本实现全浸没液冷改造。

Description

一种单相液冷机柜
技术领域
本发明涉及服务器机柜，具体涉及一种单相液冷机柜。
背景技术
数据中心服务器在由传统风冷改造为全浸没液冷的过程中，需使用全浸没液冷机柜，但现有液冷机柜因为要支持服务器从上面插入和抽出的维护需要，一般采用房顶悬吊系统，所以仅支持单层，空间利用率很低，并且无法支持原有的刀片服务器和机架式服务器，运营商不但需要购买全浸没液冷机柜，还需要配套购买全新的液冷服务器以替换原有服务器，整体成本较高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提出一种低成本，高空间利用率的单相液冷机柜。
技术方案：本发明所述的单相液冷机柜，可横向抽拉地设置在数据机架上，数据机架高度方向设有多个机柜安装位；机柜内设有适配1U、2U、4U机架式服务器，以及刀片服务器的竖插槽位；机柜采用单相液冷模式。
本发明的液冷机柜体积小巧，高度可做到不足0.9米，在数据机架上可设置多个液冷机柜，即支持多层，空间利用率高，理论上数据中心机房可使用空间越高，则可使用层数越多。机柜抽出后可装取服务器，维护方便。机柜中设置多型服务器接口，支持运营商原有的风冷式刀片服务器和风冷式机架式服务器，只需进行简单改造，运营商可充分利用原有风冷服务器，从而节约大笔资金。
进一步地，所述机柜前侧设有隔绝冷却液的前部舱室，前部舱室中设有KVM和机械硬盘支撑架。机械硬盘浸没在冷却液中不能保证正常工作，因而将机械硬盘集中到前部舱室固定。现有的全浸没液冷机柜只能支持电子硬盘，而无法支持原服务器的机械硬盘。本技术方案能够将原有机械硬盘利用起来，节约成本。机械硬盘支撑架可以是一横排，也可以是多横排，根据机械硬盘数量和空间位置确定。
进一步地，所有服务器的KVM连接线均接到KVM上。运营商的机房有很多已经存在的KVM，这些设备是很多年间购买的，新买的功能强，而早先购买的功能弱，为提高机柜通用性，需要考虑利用老旧的KVM。本技术方案中，维护人员可以将键盘线、鼠标线、显示器线直接连接KVM，并且也可以直接按KVM上面的连接按钮。一个KVM是一边连接多达8-16台服务器的显示器接口、键盘接口、鼠标接口，另一边连接维护人员的笔记本的键盘、鼠标和显示器，大多数操作系统支持自搜索，但有些操作系统，比如Linux的某些服务器版本不支持自搜索，在KVM上有个按钮，比如按到7，那么就自动连接到第7台服务器的接口。此技术方案的好处是用户的KVM线连接短。缺点在于，有太多的服务器KVM线都要连接出来，穿线孔太大，或者需开设多个穿线孔。
进一步地，针对具有自适应能力的KVM，仅将维护用的KVM连接线接到KVM上。维护人员直接连接或用转接线连接，好处是孔洞很小。
进一步地，所述机柜左、右侧及后侧设置有冷凝盘管和水管，冷却液流出机柜后，经冷凝盘管流回机柜；水管上设有水箱，冷凝盘管穿过水箱并与水箱内的冷却水换热。
进一步地，外接电源线和数据线均从机柜后侧穿出；机柜左右两侧设有滑条，数据机架上设有与滑条适配且带抽出限位的导轨槽，用于防止线缆超出最大允许拉出长度而脱落；正常状态下，线缆在数据机架后侧悬挂预留。
进一步地，所述机柜上开设的穿线孔高于冷却液液面，穿线孔位置设有防水橡胶套，穿线后空隙采用密封胶密封。一般情况下，冷却液不会漏出，但是在移动机柜时，冷却液存在波动情况，而本方案可防止冷却液波动漏出。
进一步地，所述机柜底部设有滚轮，数据机架上设有当机柜抽拉时，供滚轮移动的轨道。
进一步地，所述机柜前侧设有拉手，方便将机柜拉出。
进一步地，所述机柜顶部为多顶盖结构，安装和插拔服务器时，打开对应位置的顶盖。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：(1)空间利用率高，支持多层，且各层维护方便；(2)可充分利用旧有服务器，而不再必须购买全新的专用全浸没液冷服务器，从而可低成本实现全浸没液冷改造。
附图说明
图1是液冷机柜的结构示意图；
图2是图1的正视图；
图3是液冷机柜的俯视图；
图4是图1的左视图；
图5是横向支架与竖向支撑支架的配合结构示意图；
图6是冷凝盘管、水管及水箱的配合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至6所示，一种单相液冷机柜，包括机柜本体1，机柜本体1内置两排横向支架2，底部焊接竖向支撑支架26，两排横向支架2之间是标准的服务器宽度。机柜内可竖插1U机架式服务器19、2U机架式服务器18、4U机架式服务器17和刀片服务器16，竖向支撑支架26采用一定宽度的厚钢条，起到支撑服务器的作用，横向支架2用来支撑服务器的外挂耳朵，上面留有螺丝孔，安装服务器时通过螺丝固定在支架上。机柜本体1内注有冷却液28，冷却液28选择氟化液(要求不会腐蚀线缆)，沸点要求高于60℃，低于150℃，建议为90℃，本实施例使用美国3M公司的Novec 7100。机柜仅支持单相液冷模式，不支持相变液冷模式。在机柜本体1底部设有排液孔洞11，在维修机柜时使用，届时将所有服务器全部去除，然后将排液孔洞11连接冷却液收集桶，拔去塞子，冷却液受重力作用流至冷却液收集桶。
机柜本体1内左侧设有电源接线板托架27，用于固定安放电源接线板3，电源接线板3是一排交流电电源接线板，支持服务器双路供电。外接电源线4从机柜本体1上部的穿线孔10进入，该穿线孔10开设在机柜本体1左后方上部。外接数据线9(如光纤、网线等)从机柜本体1右后部的穿线孔10进入，该穿线孔10开设在机柜本体1右后方上部。本实施例中，穿线孔10位置设有一圈防水橡胶套，穿线进入后，空隙采用密封胶密封，防止冷却液28泄露。穿线孔10高于浸没服务器的冷却液28液面至少20mm。
机柜本体1前侧设有前部舱室，前部舱室中没有冷却液28，前部舱室中设有KVM14和机械硬盘支撑架15。所有服务器的KVM连接线12通过液冷机柜左前部的穿线孔10连接到KVM14。机械硬盘集中到前舱室固定，中间用机械硬盘数据连接线13穿过穿线孔10连接相应的服务器，此穿线孔10开设在机柜本体1的右前上部，可以是多个，取决于服务器使用机械硬盘的多少。
水管5通过支架8固定在机柜本体1上，支架8为金属支架，本身可传导热量。结合图1和图4，水管5上接有连接外部冷却水的软管6，软管6可使用金属软管，也可使用塑料管。冷却水从液冷机柜的左上部进入软管6及水管5，然后逐步下降，绕到后部，再绕到右部，从右下部通过软管6流出，也就是说冷却水绕行了机柜的左面、后面和右面。冷凝盘管7环绕设置在机柜左、右侧及后侧，冷凝盘管7采用铜管。水管5上连通设有水箱29，水箱29固定在机柜本体1外侧。冷凝盘管7穿过水箱29，冷凝盘管7在水箱29内的部分呈盘管状，通过水箱29内的冷却水冷却冷凝盘管7内的冷却液28，接触面积大，降温效果好。冷却液28从机柜上部冷却液出口24流出机柜，经冷凝盘管7，再从下部的冷却液入口25流回液冷机柜。本实施例中，在冷却液出口24位置设有微型水泵，用于加速冷却液28循环。
机柜本体1底部设有共计8个滚轮21，两两滚轮21通过轮轴22相连，数据机架上设有供滚轮21移动的轨道。机柜本体1前侧设有拉手20，拉手20上包裹隔热橡胶，也便于拉动。通过拉动拉手20，可将整个机柜缓慢拉出数据机架(数据机架的高度与数据机房的整个净高相关，比如数据机房高4米，数据机柜高0.9米，则理论上可以有4层)。为了保证稳定性，在机柜本体1左右两侧设置滑条，数据机架上设置与滑条适配的导轨槽。电源线、网线、光纤线是数据机柜外部连接的线路，线路的长度都是固定的，当把整个机柜往外抽出时，必须要预留线路空间，为了防止维护人员将整个机柜拉出最大允许范围，导轨槽设置有拉出限位，使机柜即使拉到最大位置也不会超过线路的预留，不至于将线路拉掉。正常状态下，线缆在数据机架后侧悬挂预留，类似于电梯间的线路预留方式。
在上述方案基础上，由于整个液冷机柜不完全拉出，因此顶盖23分成多个盖子，各个顶盖都安装有铰链，每个顶盖上均有顶盖把手35。后顶盖34向后打开，一般不打开，对应地下面也不安装服务器。前顶盖33向前打开，便于日常维护处理障碍时只连接KVM的情况，前顶盖33可去除。左顶盖31向左打开，右顶盖32向右打开，左、右顶盖打开就可以安装或取出服务器。
安装服务器时，先将服务器吊在空中，安装人员可以接好电源线、数据线(网线或者光纤)，再连接键盘线、鼠标线、显示器接口线到KVM14，线路全部确认连接完毕后，竖插服务器进入机柜槽位。

Claims (10)

1.一种单相液冷机柜，其特征在于：可横向抽拉地设置在数据机架上，数据机架高度方向设有多个机柜安装位；机柜内设有适配1U、2U、4U机架式服务器，以及刀片服务器的竖插槽位；机柜采用单相液冷模式。
2.根据权利要求1所述的单相液冷机柜，其特征在于：所述机柜前侧设有隔绝冷却液的前部舱室，前部舱室中设有KVM和机械硬盘支撑架。
3.根据权利要求2所述的单相液冷机柜，其特征在于：所有服务器的KVM连接线均接到KVM上。
4.根据权利要求2所述的单相液冷机柜，其特征在于：仅将维护用的KVM连接线接到KVM上。
5.根据权利要求1所述的单相液冷机柜，其特征在于：所述机柜左、右侧及后侧设置有冷凝盘管和水管，冷却液流出机柜后，经冷凝盘管流回机柜；水管上设有水箱，冷凝盘管穿过水箱并与水箱内的冷却水换热。
6.根据权利要求1所述的单相液冷机柜，其特征在于：外接电源线和数据线均从机柜后侧穿出；机柜左右两侧设有滑条，数据机架上设有与滑条适配且带抽出限位的导轨槽，用于防止线缆超出最大允许拉出长度而脱落；正常状态下，线缆在数据机架后侧悬挂预留。
7.根据权利要求1所述的单相液冷机柜，其特征在于：所述机柜上开设的穿线孔高于冷却液液面，穿线孔位置设有防水橡胶套，穿线后空隙采用密封胶密封。
8.根据权利要求1所述的单相液冷机柜，其特征在于：所述机柜底部设有滚轮，数据机架上设有当机柜抽拉时，供滚轮移动的轨道。
9.根据权利要求8所述的单相液冷机柜，其特征在于：所述机柜前侧设有拉手。
10.根据权利要求1所述的单相液冷机柜，其特征在于：所述机柜顶部为多顶盖结构，安装和抽拔服务器时，打开对应位置的顶盖。
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