CN201986330U - 一种水路均流装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水路均流装置及其系统，其中水路均流装置包括水箱本体，水箱本体上设置有进出水口，水箱本体内设置有用于将从进出水口初始注入的水流流态变得均衡的分流隔板；水箱本体上还设置有多个用于连通不同水冷元器件的支路口。本实用新型通过采用分流隔板，将从进出水口初始注入的水流流态变得均衡，保证流至各个支路口流出的水流压力大小基本相等，再通过支路口的不同管径来实现定流量分配。各个支路口的管径可根据不同水冷元器件冷却液体流量需要设计好，因此可实现液体流量的精确分配；本实用新型还可根据方向性集成流量需求来设计不同支路口的位置，因此整体集成度高，可以很好的利用机柜内部空间，便于整体防护。

Description

一种水路均流装置及其系统

技术领域

本实用新型涉及电子电力行业液体冷却技术领域，更具体地说，涉及一种水路均流装置及其系统。

背景技术

目前电力电子行业中，机柜设备内部功率密度集成化程度越来越高，产生热量越来越大，依靠传统的风冷散热已经不能满足要求，因此引入了液体冷却技术来进行散热，例如气液热交换器、冷板散热器等。同时，电力电子行业对电器元件的防护及功率密度要求越来越高，例如对风能变流器内部的电器元件，机柜内的电抗器、功率器件、柜内环境等均需通过液冷技术来解决，而对于柜内各电气元器件的散热量不同所需要的冷却介质流量不尽相同，从而引入对柜内分流装置的研究及探索。

现有的柜内分流装置一般是采用圆管路或方管路作为主管路，再配合不同支路管径的分配方式来实现流量分配。但是，随着散热功率的不断增大，对总流量需求也不断增大，这就使得主管路采用圆管分配的方式难度增大，且不易实现准确分流。此外，上述传统方案还具有以下不足：

(1)、传统方案整体支路分散，从而导致对管路漏液防护较为复杂；

(2)、传统方案随着流量的不断增大，为满足分流需求，使得管路截面积不断增加，从而导致布管空间对柜内整体电气布局影响很大，造成柜内空间的浪费；

(3)、传统方案在需要考虑到排气排水需求时，管路制作会更复杂，甚至会引入三维管路的生产加工，而三维管路硬连接在整体装配上的公差是很难保证的；

(4)、传统方案必需选择多管径管材，且整体焊接较为复杂，从而导致整体水路器件成本过高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能实现液体准确分流、整体集成度高且成本低的水路均流装置。

本实用新型的另一目的在于，提供一种采用上述水路均流装置的水流均流系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种水路均流装置，包括水箱本体，所述水箱本体上设置有进出水口，其中，所述水箱本体内设置有用于将从所述进出水口初始注入的水流流态变得均衡的分流隔板；所述水箱本体上还设置有多个用于连通不同水冷元器件的支路口。

本实用新型所述的水路均流装置，其中，所述分流隔板为设置有多个大小相同的分流孔的金属网板。

本实用新型所述的水路均流装置，其中，所述分流隔板将所述水箱本体内部分隔成一次分流区间和二次分流区间，所述进出水口与所述一次分流区间相连通，多个所述支路口与所述二次分流区间相连通。

本实用新型所述的水路均流装置，其中，所述分流隔板包括以所述进出水口为中心向四周以不同倾斜角度发散排布的多个倾斜隔板，相邻的所述倾斜隔板组成将所述进出水口注入的水流引导至各个所述支路口的导流槽。

本实用新型所述的水路均流装置，其中，所述进出水口包括固定连接在所述水箱本体表面的第一法兰盘及固定连接注水管或出水管的第二法兰盘，还包括密封连接在所述第一法兰盘和所述第二法兰盘之间的注水管道，所述注水管道经所述水箱本体的表面连通至所述水箱本体内部。

本实用新型所述的水路均流装置，其中，所述水箱本体上还设置有排气口，所述排气口设置在所述水箱本体上表面。

本实用新型所述的水路均流装置，其中，所述水箱本体上还设置有泄空口，所述泄空口设置在所述水箱本体下表面。

本实用新型所述的水路均流装置，其中，所述水箱本体为长方体结构，所述进出水口设置在所述水箱本体的正面。

本实用新型还提供了一种水路均流系统，其中，包括两个如前述任一项所述的水路均流装置，分别为进水水路均流装置和出水水路均流装置；其中所述进水水路均流装置的支路口经支路软管连通至相应水冷元器件后、再与所述出水水路均流装置的相应支路口连接。

本实用新型所述的水路均流系统，其中，所述进水水路均流装置位于所述出水水路均流装置的下方。

本实用新型的有益效果在于：通过采用分流隔板，将从进出水口初始注入的水流流态变得均衡，保证流至各个支路口流出的水流压力大小基本相等，再通过支路口的不同管径来实现定流量分配。各个支路口的管径可根据不同水冷元器件冷却液体流量需要设计好，因此可实现液体流量的精确分配；本实用新型还可根据方向性集成流量需求来设计不同支路口的位置，因此整体集成度高，可以很好的利用机柜内部空间，便于整体防护。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型较佳实施例的水路均流装置结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的支路口连接有软管的水路均流装置结构示意图；

图3是本实用新型较佳实施例的水路均流装置内部结构示意图一；

图4是图3中A部分放大示意图；

图5是本实用新型较佳实施例的水路均流装置内部结构示意图二；

图6是本实用新型较佳实施例的水路均流装置内部结构示意图三；

图7是本实用新型较佳实施例的水路均流系统结构示意图。

具体实施方式

本实用新型较佳实施例的水路均流装置结构如图1所示，同时参阅图2和图3，该水路均流装置包括水箱本体10，在水箱本体10上设置有进出水口20，该进出水口20可用于向水箱本体10内注水，也可从水箱本体10内排出水；水箱本体10上还设置有多个用于连通不同水冷元器件(未图示)的支路口30。在水箱本体10内设置有分流隔板60，该分流隔板60可将从进出水口20初始注入的水流流态变得均衡，以保证流至各个支路口30流出的水流压力大小基本相等。再根据并联支路定流量分配、定压管径改变法原理，在相同的水流压力下，可通过不同管径的支路口30分流出不同的液体流量，实现较为精确的流量控制。其中各支路口30的管径可在水路均流装置设计之初根据需求预先设计好。另外，还可根据方向性集成流量需求来设计不同支路口30的位置，因此整体集成度高，可以很好的利用机柜内部空间，便于机柜整体防护。

依据液体流态分布原理，从工程角度上来讲，流态越稳定，即越处于层流状态，则对流体定流量分配越容易，划分流态的主要参数依据为雷诺数Re，该雷诺数Re可由下式(1)求得：

$R_e=\frac{4\×Q}{\mathrm{\π}\×\mathrm{\γ}\×d}---\left(1\right),$

上述式(1)中，Q表示与支路口30连接的软管31内液体流量，d表示与支路口30连接的软管31管径，γ表示软管31内液体的运动黏度。

在流量、液体种类确定的情况下，则软管31管径越大，雷诺数越小，即流态越接近层流。经过对采用上述分流隔板60的水路均流装置的分流液体进行仿真分析，发现其完全符合多需求流量分配。另外，通过对流经各水冷元器件的液体损耗量计算发现，采用上述方案后，计算所得到的流经各水冷元器件的液体损耗量基本相等，该结果证明，采用上述实施例中的水路均流装置可实现各支路流量的精确分配及控制。

上述实施例中，能实现水流流态均衡的方法很多，即其中的分流隔板60可采用多种不同的方式来实现。下面仅列举其中两种来进行说明。

在其中一种较为优选的方式中，如图3和图4所示，分流隔板60为设置有多个大小相同分流孔61的金属网板，其整体形状可根据水箱本体10的形状变化，在此不作限制。其上的分流孔61数量可以根据需要设定，最好能均匀设置，且分流孔61优选为统一形状，以起到均匀缓冲水流的作用，达到均衡水流流态的目的，实现对水流的一次分流，保证流至各个支路口30流出的水流压力大小基本相等。

在上述实现方式中，优选地，采用带有分流孔61的分流隔板60将水箱本体10内部分隔成一次分流区间11和二次分流区间12，其中进出水口20与一次分流区间11相连通，多个不同或相同管径的支路口30与二次分流区间12相连通。在上述水路均流装置用作进水时，其中的进出水口20为进水口，从该进水口注入的液体压力较大，且会以不均匀的流态流至水箱本体10内部各个角落。由于该进水口与一次分流空间11相连通，因此，在该水流在流经分流隔板60时，经过分流隔板60上分流孔61的细分会变得更加均衡，从而使得流至二次分流区间12的液体流态均衡，以保证经各个不同管径支路口30的二次分流的准确性。

在另一种实现方式中，如图5和图6所示，分流隔板60包括以进出水口20为中心向四周以不同倾斜角度发散排布的多个倾斜隔板，可以通过对不同倾斜隔板倾斜角度的精确设计来实现进口变截面分流，即，相邻的倾斜隔板组成将进出水口20注入的水流引导至各个支路口30的导流槽，该导流槽为不规则形状，沿进出水口20至相应支路口30的方向截面积逐渐变大，改变各倾斜隔板的倾斜角度可改变导流槽截面积变化趋势，从而改变到达支路口30的液体流态，采用该方式也能达到均衡水箱本体10内液体流态的目的。该方法的缺点是，在加工中无法精确把握，对水箱本体10内水流均衡效果不如前一方式。

上述各实施例中，如图3所示，进出水口20包括固定连接在水箱本体10表面的第一法兰盘21及固定连接注水管或出水管的第二法兰盘22，还包括密封连接在第一法兰盘21和第二法兰盘22之间的注水管道23，注水管道23经水箱本体10表面的开口连通至水箱本体10内部。采用法兰结构可方便进出水口20连接安装，第一法兰盘21可焊接在水箱本体10表面，第二法兰盘22可与注水管道采用法兰连接。

为保证水箱本体10内的水压力平衡，如图1和图2所示，在水箱本体10上还设置有排气口40，在注水开始至水箱本体10内水满期间，水箱本体10内多余的气体可通过该排气口40排出，待水箱本体10内气体全部排空后，水箱本体10内近似于真空环境，其中液体压力也会更加均衡。

为方便水箱本体10的维护，如图1和图2所示，在水箱本体10上还设置有泄空口50，维护时，可打开该泄空口50来清理水箱本体10内残余的液体。

上述各实施例中，如图1、图2和图3所示，水箱本体10优选为长方体结构，其中进出水口20优选设置在水箱本体10的正面，排气口40优选设置在水箱本体10上表面，泄空口50优选设置在水箱本体10下表面，各支路口30可根据需要设置在水箱本体10的各个面上。分流隔板60可焊接在水箱本体10的内部。为方便安装，水箱本体10正面的面盖上设置有与分流隔板60形状相适配的焊接缝，在完成水箱本体内部安装后，盖上面盖，并从焊接缝处将分流隔板60焊接在面盖上，保证水箱本体10内部的一次分流。

在本实用新型另一实施例中，如图7所示，还提供了一种水路均流系统，该水路均流系统包括两个如前述任一实施例中所描述的水路均流装置，分别记为进水水路均流装置100和出水水路均流装置200。其中，进水水路均流装置100的各支路口30经支路软管31连通至相应水冷元器件(未图示)后、再与出水水路均流装置200的相应支路口30连接。此时，进水水路均流装置100的进出水口20用作进水口，出水水路均流装置200的进出水口20用作出水口。

本实施例的水路均流系统中，优选地，进水水路均流装置100位于出水水路均流装置200的下方，液体从进水水路均流装置100的进出水口20注入到进水水路均流装置100的水箱本体10中后，经分流隔板60改变水箱本体10内的液体流态分布、实现一次分流后，再经不同管径的支路口30进行二次分流后，流至相应的水冷元器件。在进水水路均流装置100和出水水路均流装置200上均设置有排气口40和泄空口50的情况下，位于上方的出水水路均流装置200上的排气口40在使用过程中起到排气的作用，而位于下方的进水水路均流装置100上的排气口40封闭，或者如图7中所示的，不在进水水路均流装置100上设置排气口40。

综上所述，本实用新型通过采用分流隔板60，将从进出水口20初始注入的水流流态变得均衡，保证流至各个支路口30流出的水流压力大小基本相等，再通过支路口30的不同管径来实现定流量分配。各个支路口30的管径可根据不同水冷元器件冷却液体流量需要设计好，因此可实现液体流量的精确分配；本实用新型还可根据方向性集成流量需求来设计不同支路口30的位置，因此整体集成度高，可以很好的利用机柜内部空间，便于整体防护。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种水路均流装置，包括水箱本体(10)，所述水箱本体(10)上设置有进出水口(20)，其特征在于，所述水箱本体(10)内设置有用于将从所述进出水口(20)初始注入的水流流态变得均衡的分流隔板(60)；所述水箱本体(10)上还设置有多个用于连通不同水冷元器件的支路口(30)。

2.根据权利要求1所述的水路均流装置，其特征在于，所述分流隔板(60)为设置有多个大小相同的分流孔(61)的金属网板。

3.根据权利要求2所述的水路均流装置，其特征在于，所述分流隔板(60)将所述水箱本体(10)内部分隔成一次分流区间(11)和二次分流区间(12)，所述进出水口(20)与所述一次分流区间(11)相连通，多个所述支路口(30)与所述二次分流区间(12)相连通。

4.根据权利要求1所述的水路均流装置，其特征在于，所述分流隔板(60)包括以所述进出水口(20)为中心向四周以不同倾斜角度发散排布的多个倾斜隔板，相邻的所述倾斜隔板组成将所述进出水口(20)注入的水流引导至各个所述支路口(30)的导流槽。

5.根据权利要求1所述的水路均流装置，其特征在于，所述进出水口(20)包括固定连接在所述水箱本体(10)表面的第一法兰盘(21)及固定连接注水管或出水管的第二法兰盘(22)，还包括密封连接在所述第一法兰盘和所述第二法兰盘之间的注水管道(23)，所述注水管道(23)经所述水箱本体(10)的表面连通至所述水箱本体(10)内部。

6.根据权利要求1所述的水路均流装置，其特征在于，所述水箱本体(10)上还设置有排气口(40)，所述排气口(40)设置在所述水箱本体(10)上表面。

7.根据权利要求1所述的水路均流装置，其特征在于，所述水箱本体(10)上还设置有泄空口(50)，所述泄空口(50)设置在所述水箱本体(10)下表面。

8.根据权利要求1所述的水路均流装置，其特征在于，所述水箱本体(10)为长方体结构，所述进出水口(20)设置在所述水箱本体(10)的正面。

9.一种水路均流系统，其特征在于，包括两个如权利要求1-8中任一项所述的水路均流装置，分别为进水水路均流装置(100)和出水水路均流装置(200)；其中所述进水水路均流装置(100)的支路口经支路软管连通至相应水冷元器件后、再与所述出水水路均流装置(200)的相应支路口连接。

10.根据权利要求9所述的水路均流系统，其特征在于，所述进水水路均流装置(100)位于所述出水水路均流装置(200)的下方。

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