CN115426832B - 一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱，该免焊接的拼接式分流冷板结构包括分流冷板结构本体，分流冷板结构本体包括进出液分流板和模块对插分流板，进出液分流板内部设有进出液流道，模块对插分流板内部设有分流流道。本发明通过将包含立体流道的分流冷板进行拆分，降低了分流冷板的设计难度，通过拆分设计，摒弃了传统焊接式分流冷板内部“多拐弯”的流道，拆分后的分流冷板各零件之间通过侧面密封进行密封连接和端口封口，使得拆分的每一段流道都为直流道，解决了目前分流冷板加工复杂、加工中洁净度控制难的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及液冷散热技术领域，尤其涉及到一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱。
背景技术
随着电子设备集成度越来越高，传统模块化分机内部的单模块功率密度大幅提升，风冷机箱和液冷传导机箱已经无法满足内部模块的散热需求。近些年，发明出来一种穿透式液冷机箱，并被大范围应用，这种机箱与传统机箱不同，机箱本体结构不含有散热流道，热量不通过机箱结构传导，而是通过冷却流体流经发热模块内部，带走液冷模块的热量。机箱本体结构仅起到进/出液以及分流的作用。
整个机箱最重要的组成部分为分流冷板和导轨板，分流板其上包含多个流体连接器，通过分流冷板的分流，将进液口汇入的冷却液通过流体连接器分配到模块内部的散热通道中，然后再通过配对的流体连接器汇集经过模块加热的冷却液，经出液口流出机箱。而导轨板中有若干导轨槽，在液冷模块导入机箱的过程中，起到导向的作用。
穿透式液冷机箱的进出液口和流体连接器安装接口往往不在同一平面上，内部流道也呈中空和立体分布，现有技术无法直接加工成型，需要结合各种焊接方式形成立体的流通路径。由此带来的问题有分流流道加工复杂、可能引入焊料多余物导致内部流道洁净度不可控、焊后内窥镜检查多余物无法操作等问题，使得穿透式液冷机箱在加工这一环节就存在了泄漏风险，同时焊接后内部流道不易进行防腐处理，焊接变形、焊后不易返修等焊接问题也限制了焊接式分流板的成品率和使用。
同时，穿透式液冷机箱中分流板与模块通过流体连接器进行盲插连接，模块使用过程中需要多次插拔调试。现有技术是在机箱中设置导轨槽，但导轨槽仅仅实现了导向功能，并不能减少插拔过程中对插阻力的影响，实际操作中经常出现模块接触面出现磨损的现象。
目前，分流冷板的相关专利，有少量已经申请：如CN104125757B，一种穿通式液冷机箱，该专利为较早公开穿透式液冷机箱的专利，阐述了穿透式液冷机箱的组成，所述“201导轨板”带导轨槽的功能，而“202流道支架”即分流冷板，专利主要是阐述穿透式液冷机箱这种新形式，并未对分流冷板加工组成形式、内部密封结构、三防措施等进行约束。权利要求中仅提到“流道支架(202)的上下两个横梁内部设有流体通道，所述流体通道与矩形框架外的连接管(204)连通；上下两个横梁在导轨板(201)上矩形凹槽对应的地方设有通孔，所述通孔上安装插件流体连接器(206)，用于与插在凹槽上的液冷插件(300)连接”，流道支架内部的流体通道是如何加工、如何密封、如何三防都未提及。分流冷板具体的加工方式，由于涉及到内部流道为中空结构，目前多为焊接成型：如CN112207414B，一种大型液冷管网及其焊接方法，提到的分流管网是通过搅拌摩擦焊加工而成；CN113692205A(申请中)，一种液冷机架及其焊接方法，提到的导流板是通过电子束焊加工而成；CN101439460A，液冷冷板加工工艺，提到的冷板是通过真空焊接加工而成。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱，旨在解决目前分流冷板加工复杂、加工中洁净度控制难的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种免焊接的拼接式分流冷板结构，包括分流冷板结构本体，所述分流冷板结构本体包括进出液分流板和模块对插分流板，其中：
所述进出液分流板内部设有进出液流道，所述进出液流道的第一端连接进出液对外连接器，所述进出液流道的第二端连接联通式液冷连接子；
所述模块对插分流板内部设有分流流道，所述分流流道的第一端连接所述联通式液冷连接子，所述分流流道的若干个第二端连接分流液体连接器。
可选的，所述进出液流道与所述分流流道垂直设置，所述分流流道的第一端、若干个第二端与所述分流流道垂直设置。
可选的，所述模块对插分流板沿分流流道方向的两侧分别设有堵盖式液冷连接子。
可选的，所述堵盖式液冷连接子包括不含流道的芯体以及设置于所述芯体外的密封圈。
可选的，所述联通式液冷连接子包括内含流道的芯体以及设置于所述芯体外的密封圈。
可选的，所述进出液分流板设有若干个用于插设液冷模块的导轨槽，所述液冷模块的每个冷却液体输入端连接所述分流流道对应的分流液体连接器。
可选的，所述导轨槽喷涂有涂聚四氟乙烯或二硫化钼尼龙三防漆。
可选的，在制备所述分流冷板结构本体时，对所述进出液流道和所述分流流道进行电镀或阳极氧化处理；在分流冷板结构本体制备完成后，对流道进行冲洗，以去除加工多余物；在分流冷板结构本体拼接前，利用内窥镜对内部多余物进行检测。
可选的，所述分流冷板结构本体采用铝合金、钛合金或不锈钢。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种液冷机箱，包括：
两块如上所述的免焊接的拼接式分流冷板结构；
两块侧板，所述侧板连接相对设置的所述免焊接的拼接式分流冷板结构；
若干个液冷模块，若干个所述液冷模块设置于两块免焊接的拼接式分流冷板结构和两块侧板之间，所述液冷模块的每个冷却液体输入端连接所述分流流道对应的分流液体连接器。
本发明实施例提出的一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱，具有以下有益效果：
(1)通过将包含立体流道的分流冷板进行拆分，降低了分流冷板的设计难度，同时分流冷板只需通过机械加工就可以成型，材料选型更为多样，相比传统分流冷板免除了焊接加工工艺，避免了焊料多余物导致内部流道洁净度不可控，并且可选用防腐但不可焊接的材料；
(2)通过拆分设计，摒弃了传统焊接式分流冷板内部“多拐弯”的流道，拆分后的分流冷板各零件之间通过侧面密封进行密封连接和端口封口，使得拆分的每一段流道都为直流道。内部直流道仅需采用贯穿孔/槽就可以加工，加工后吹除加工多余物可保证不留“拐角盲区”，后期的内窥镜等多余物检查也较方便，在加工的全阶段提高内部流道洁净度；同时直流道的贯通性，内部流道的三防处理同样较方便；
(3)分流冷板的免焊接和拼接特点，避免了焊接变形，对于分流液体连接器和液冷模块的盲插定位能一定程度提高定位精度；避免了焊接强度小于母材的问题，提高系统耐压能力；拼接式分流冷板提高了维护性：方便后期维护和内部流道检测；
(4)在分流冷板的导轨槽中喷涂聚四氟乙烯/二硫化钼尼龙三防漆，这几种漆具有一定的润滑能力，提高了环境适应性的同时方便了液冷模块的插拔。
附图说明
图1为本发明实施例中分流冷板的结构示意图；
图2为本发明实施例中分流冷板结构本体内部流道图；
图3为本发明实施例中分流冷板结构本体密封示意图；
图4为本发明实施例中连接子结构示意图；
图5为本发明实施例中分流冷板使用示意图；
图6为本发明实施例中模块插拔示意图。
其中：
1：分流冷板结构；1-1：进/出液分流板；1-2：模块对插分流板；2：联通式液冷连接子；3：堵盖式液冷连接子；4：分流液体连接器；5：进/出液对外连接器；6：分流冷板结构；7：侧板；8：液冷模块。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前，在相关技术领域，现有分流冷板加工复杂、加工中洁净度控制难。
为了解决这一问题，提出本发明的一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱的各个实施例。本发明提供的一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱通过将包含立体流道的分流冷板进行拆分，降低了分流冷板的设计难度，通过拆分设计，摒弃了传统焊接式分流冷板内部“多拐弯”的流道，拆分后的分流冷板各零件之间通过侧面密封进行密封连接和端口封口，使得拆分的每一段流道都为直流道，解决了目前分流冷板加工复杂、加工中洁净度控制难的技术问题。
本发明实施例提供了一种免焊接的拼接式分流冷板结构及液冷机箱。
本实施例中，如图1-4所示，一种免焊接的拼接式分流冷板结构，包括分流冷板结构本体1；联通式液冷连接子2；堵盖式液冷连接子3；分流液体连接器4；进出液对外连接器5。
所述的分流冷板结构本体1，进出液对外连接器5与分流液体连接器4安装面不在同一个平面，内部流道呈中空和立体分布。将分流冷板结构本体拆分成进/出液分流板1-1与模块对插分流板1-2，进/出液分流板1-1安装有进出液对外连接器5，模块对插分流板1-2安装有与液冷模块对插的拆分的分流液体连接器4。分流冷板内部主流道(分流液体连接器安装孔除外)都为直流道，可通过深孔钻头或者其他成型刀具加工出贯穿的长直内部流道，免除了焊接加工工艺。
所述的进/出液分流板1-1上安装有进出液对外连接器5；并集成有液冷模块导向的导轨槽，加工外形后，对结构件进行表面喷砂处理，增强表面漆种的附着力，然后在导轨槽区域喷涂聚四氟乙烯/二硫化钼尼龙三防漆，对结构件起防护作用的同时，提高分流冷板中导轨槽表面光滑度，便于模块调试维护。
所述的分流冷板结构本体1采用非焊接方式获得，可采用铝合金、钛合金、不锈钢等材料。
所述的分流冷板结构本体1机加工后，对内部直流道进行冲洗，去除加工多余物；对于冷却液和材料有腐蚀化学反应的，进一步进行电镀/阳极氧化等三防处理；进一步的对拆分的分流冷板结构本体1在拼接之前进行内窥镜等手段检测内部多余物。
所述的进/出液分流板1-1和模块对插分流板1-2通过联通式液冷连接子2实现流道的联通和密封；模块对插分流板1-2安装有分流液体连接器4，实现冷却液体的分流或汇流；模块对插分流板1-2内部直流道的两端采用堵盖式液冷连接子3进行密封。
所述的联通式液冷连接子2和堵盖式液冷连接子3都是用侧面密封的方式进行密封，结构形式基本类似，都包含芯体和密封圈两部分。其中联通式液冷连接子2芯体内部包含联通的流道，通过侧面的密封圈实现进/出液分流板1-1和模块对插分流板1-2之间的密封连接，而堵盖式液冷连接子3芯体不含流道，但芯体上有螺帽和螺纹，通过工具将芯体拧紧到模块对插分流板1-2直流道的两端，通过侧面的密封圈实现端口的密封。
在上述技术方案的基础上，本实施例还可以做如下改进。
所述的进/出液分流板1-1和模块对插分流板1-2通过铸造或3D打印的方式成型，然后再精加工密封面。
所述的分流冷板结构本体1根据内部流道立体分布的情况，拆分成多段，均采用联通式液冷连接子2进行内部流道的联通和密封，采用堵盖式液冷连接子3对直流道两端进行密封。
图5显示了一种分流冷板，箭头方向为内部流体分流网络示意，流体通过(5)进出液对外连接器5汇入/离开，然后通过L型流道进入/离开(4)分流液体连接器4，本实施实例为1分8或者8合1分流网络。对于这种带“拐弯”(本实例中为一次拐弯，实际中可能为多次拐弯)的立体流道，传统操作是在分流冷板结构件内加工出凹槽作为分流流道，然后在凹槽上焊接盖板形成密封腔体的方式。
本实施实例将对应的分流冷板结构件拆分成拆分成进/出液分流板1-1与模块对插分流板1-2(如图1)，二者内部流道均为直流道，可通过深孔钻头或者其他成型刀具加工出贯穿的长直内部流道，免除了焊接加工工艺；二者通过联通式液冷连接子2实现流道的联通和密封；模块对插分流板1-2上安装有分流液体连接器4实现冷却液体的分流或汇流，模块对插分流板1-2两侧采用堵盖式液冷连接子3进行密封；进/出液分流板1-1上集成了液冷模块导向的导轨槽，加工外形后，对结构件进行喷砂处理，增强表面漆种的附着力，然后在导轨槽中喷涂聚四氟乙烯/二硫化钼尼龙三防漆；进/出液分流板1-1上安装有进出液对外连接器5。
图6为分流冷板组成穿透式液冷机箱后模块插拔示意图，本实施实例中的分流冷板结构6，在机箱中上下布置，与侧板7一起组成液冷机箱，为液冷模块8中的液冷通道分配冷却资源，箭头所示为模块插拔方向。整个液冷机箱通过拼接成型，设计加工简单，便于过程控制和后期维护；分流冷板集成导轨槽，导轨槽区域喷涂聚四氟乙烯/二硫化钼尼龙三防漆，对结构件起防护作用的同时，提高分流冷板中导轨槽表面光滑度，便于模块调试维护。
以上仅为发明的优选实施例，并非因此限制发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
包括分流冷板结构本体；联通式液冷连接子；堵盖式液冷连接子；分流液体连接器；进出液对外连接器；所述分流冷板结构本体包括进出液分流板和模块对插分流板，其中：
所述进出液分流板内部设有进出液流道，所述进出液流道的第一端连接进出液对外连接器，所述进出液流道的第二端连接联通式液冷连接子；
所述模块对插分流板内部设有分流流道，所述模块对插分流板沿分流流道方向的两侧分别设有堵盖式液冷连接子，所述分流流道的第一端连接所述联通式液冷连接子，所述分流流道的若干个第二端连接分流液体连接器；
所述进出液分流板与所述模块对插分流板通过联通式液冷连接子实现流道的联通和密封；进出液分流板与模块对插分流板，二者内部流道均为直流道；
所述分流冷板结构本体，进出液对外连接器与分流液体连接器安装面不在同一个平面，内部流道呈中空和立体分布。
2.如权利要求1所述的免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
所述进出液流道与所述分流流道垂直设置，所述分流流道的第一端、若干个第二端与所述分流流道垂直设置。
3.如权利要求2所述的免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
所述堵盖式液冷连接子包括不含流道的芯体以及设置于所述芯体外的密封圈。
4.如权利要求1所述的免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
所述联通式液冷连接子包括内含流道的芯体以及设置于所述芯体外的密封圈。
5.如权利要求1所述的免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
所述进出液分流板设有若干个用于插设液冷模块的导轨槽，所述液冷模块的每个冷却液体输入端连接所述分流流道对应的分流液体连接器。
6.如权利要求5所述的免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
所述导轨槽喷涂有涂聚四氟乙烯或二硫化钼尼龙三防漆。
7.如权利要求1所述的免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
在制备所述分流冷板结构本体时，对所述进出液流道和所述分流流道进行电镀或阳极氧化处理；在分流冷板结构本体制备完成后，对流道进行冲洗，以去除加工多余物；在分流冷板结构本体拼接前，利用内窥镜对内部多余物进行检测。
8.如权利要求1所述的免焊接的拼接式分流冷板结构，其特征在于，
所述分流冷板结构本体采用铝合金、钛合金或不锈钢。
9.一种液冷机箱，其特征在于，
包括：
两块如权利要求1-8任意一项所述的免焊接的拼接式分流冷板结构；
两块侧板，所述侧板连接相对设置的所述免焊接的拼接式分流冷板结构；
若干个液冷模块，若干个所述液冷模块设置于两块免焊接的拼接式分流冷板结构和两块侧板之间，所述液冷模块的每个冷却液体输入端连接所述分流流道对应的分流液体连接器。
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