DE102018006646A1

DE102018006646A1 - Compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components

Info

Publication number: DE102018006646A1
Application number: DE102018006646.1A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Alphacool Int GmbH; ALPHACOOL INTERNATIONAL GmbH
Current assignee: Alphacool Int GmbH; ALPHACOOL INTERNATIONAL GmbH
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kompakte Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) für elektrische und elektronische Bauteile aus Flüssigkeitspumpe (11), Ausgleichsbehälter (AGB) (1, 2, 3) und Radiator (17) mit oder ohne elektrische Lüfter (18), die um mindestens einen Bauteilkühler ergänzt werden muss, um eine komplette Flüssigkeitskühleinheit (FK) für die Flüssigkeitskühlung von elektrischen und elektronischen Bauteilen zu bilden,wobei alle benannten Elemente so angeordnet sind, dass sie von einem flüssigen Kühlmedium durchflossen werden können und alle zusammen aneinander befestigt sind,wobei die FKT über mindestens einen Flüssigkeitseinlass (6) und mindestens über einen Flüssigkeitsauslass (15) verfügt undsich die Flüssigkeitspumpe (11) mit Ansaugöffnung (13) Richtung Boden eines AGB-Unterteils (3) zeigend in einem Pumpeneinsatz (2) befindet, der im Betrieb von einem mit einem Kühlmedium befüllten AGB (1, 2, 3) wesentlich so umgeben ist, dass das Betriebsgeräusch der Pumpe (11) vom Kühlmedium gedämpft wird und die Pumpe (11) die Kühlflüssigkeit unmittelbar durch die Ansaugöffnung (1, 2, 3) im Pumpeneinsatz (13) aus dem AGB ansaugt,wobei an der Unterseite des Pumpeneinsatzes (2) zusätzlich „Anti-Turbulenz“-Stege (4) oder -Gitter/-Sieb vorzugsweise ausgebildet sind undsich am Radiator (17) Lüfter (18) befinden können, die dort befestigt sind, um den schnellen Wärmeabtransport an die Umgebung zusätzlich zu begünstigen.The invention relates to a compact liquid cooling part unit (FKT) for electrical and electronic components comprising a liquid pump (11), expansion tank (AGB) (1, 2, 3) and radiator (17) with or without electrical fans (18), which are provided with at least one component cooler must be supplemented to form a complete liquid cooling unit (FK) for the liquid cooling of electrical and electronic components, whereby all named elements are arranged in such a way that a liquid cooling medium can flow through them and all are fastened together, the FKT over has at least one liquid inlet (6) and at least one liquid outlet (15) and the liquid pump (11) with suction opening (13) is located in a pump insert (2) pointing towards the bottom of a lower part of the general terms and conditions (3), which is in operation by one with general terms and conditions (1, 2, 3) filled with a cooling medium is essentially surrounded so that the operating noise of the The pump (11) is dampened by the cooling medium and the pump (11) sucks the cooling liquid directly through the suction opening (1, 2, 3) in the pump insert (13) from the General Terms and Conditions, whereby "anti- Turbulence "webs (4) or mesh / screen are preferably formed and fans (18) can be located on the radiator (17), which are fastened there in order to additionally promote the rapid dissipation of heat to the environment.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kompakte Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) für elektrische und elektronische Bauteile bestehend aus den Komponenten Flüssigkeitspumpe (11), Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) und Radiator (17) mit oder ohne Lüfter (18).The present invention relates to a compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components consisting of the components liquid pump ( 11 ), Surge tank ( 1 . 2 . 3 ) and radiator ( 17 ) with or without fan ( 18 ).

Die erfindungsgemäße Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) kann durch mindestens einen in ihr vorhandenen Flüssigkeitseinlass (6) und mindestens einen in ihr vorhandenen Flüssigkeitsauslass (15) über Flüssigkeitsleitungen, wie beispielsweise Schläuche oder Rohre, mit mindestens einem Bauteilkühler zu einer funktionsfähigen Flüssigkeitskühleinheit (FK) vervollständigt werden.The liquid cooling unit (FKT) according to the invention can be replaced by at least one liquid inlet ( 6 ) and at least one liquid outlet in it ( 15 ) via liquid lines, such as hoses or pipes, to be completed with at least one component cooler to form a functional liquid cooling unit (FK).

In einer Flüssigkeitskühleinheit (FK) sind in der Regel mindestens alle vier Komponenten, die zu einer funktionierenden Flüssigkeitskühlung benötigt werden, ausgebildet: Flüssigkeitspumpe, Ausgleichsbehälter, Radiator mit oder ohne Lüfter und Bauteilkühler. Insbesondere für Personal-Computer sind Flüssigkeitskühleinheiten (FK) in vielen Fällen bereits mit Kühlflüssigkeit vorbefüllt, sodass sich ihre Anwendung für den Endanwender relativ einfach gestaltet und diese Art der Bauteilkühlung in den letzten Jahren als „All-in-One“-Wasserkühlung (AiO) immer mehr an Bedeutung gewonnen hat.In a liquid cooling unit (FK), as a rule, at least all four components that are required for a functioning liquid cooling system are designed: liquid pump, expansion tank, radiator with or without fan and component cooler. In many cases, in particular for personal computers, liquid cooling units (LC) are already pre-filled with cooling liquid, so that their use is relatively simple for the end user and this type of component cooling has been known as "all-in-one" water cooling (AiO) in recent years. has become more and more important.

Die Flüssigkeitskühlung einzelner elektronischer Bauelemente, wie beispielsweise CPU, GPU, RAM, SSD, Festplatten, Spannungswandler oder Netzteil ist der reinen Luftkühlung, lediglich durch Ventilatoren, um ein Vielfaches überlegen. Liquid cooling of individual electronic components, such as CPU, GPU, RAM, SSD, hard disks, voltage converters or power supply, is many times superior to pure air cooling, only by fans.

Die Kühlleistung über ein definiert geführtes Flüssigkeitsmedium wie Wasser ist bei weitem effizienter, da die elektrische Verlustleistung in Form von Wärme ganz gezielt und schnell abtransportiert werden kann.The cooling capacity via a defined liquid medium, such as water, is far more efficient, since the electrical power loss in the form of heat can be removed quickly and specifically.

Stand der TechnikState of the art

Flüssigkeitskühlteileinheiten (FKT) sind als Teileinheiten von kompletten Flüssigkeitskühleinheiten (FK) für elektrische und elektronische Bauteile, insbesondere für die Kühlung von Computer-Komponenten, seit langem bekannt. Die Firma Aqua Computer GmbH & Co. KG in Deutschland beispielsweise bietet seit 2011 unter dem Produktnamen „airplex modularity system“ (AMS) ein Modularsystem an, das sich mit Wasserpumpe, Ausgleichsbehälter und Radiator mit Lüfterbefestigungsmöglichkeit als eine Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) darstellt, die nur noch um Bauteilkühler (z. B. CPU- oder GPU-Kühler) erweitert werden muss, um eine Flüssigkeitskühleinheit (FK) zu bilden. Auch beim erfindungsgemäßen Gegenstand besteht die Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) aus Flüssigkeitspumpe (11), Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) und Radiator (17) mit oder ohne Lüfter (18).Liquid cooling subunits (FKT) have long been known as subunits of complete liquid cooling units (FK) for electrical and electronic components, in particular for cooling computer components. The company Aqua Computer GmbH & Co. KG in Germany, for example, has been offering a modular system under the product name "airplex modularity system" (AMS) since 2011, which presents itself as a liquid cooling unit (FKT) with water pump, expansion tank and radiator with fan attachment option component cooler (e.g. CPU or GPU cooler) has to be added to form a liquid cooling unit (FK). In the object according to the invention, too, the liquid cooling part unit (FKT) consists of a liquid pump ( 11 ), Surge tank ( 1 . 2 . 3 ) and radiator ( 17 ) with or without fan ( 18 ).

Die bisherigen Versionen nach dem Stand der Technik weisen jedoch durch die Art der Kombination, Gestaltung und Anordnung dieser Komponenten, wie beispielsweise auch bei US 2017/0115708 A1 , erhebliche Nachteile auf, die durch den Aufbau, die Positionierung und die Ausgestaltung der einzelnen Komponenten bei dieser Geräteart bei praktischem Gebrauch zu bemängeln sind. Diese Mängel werden durch die zugrundeliegende Erfindung beseitigt.The previous versions according to the prior art, however, have the type of combination, design and arrangement of these components, for example also in the case of US 2017/0115708 A1 , significant disadvantages, which are to be criticized by the structure, the positioning and the design of the individual components in this type of device in practical use. These shortcomings are eliminated by the underlying invention.

Als großer Mangel lässt sich bei bisherigen Versionen von Flüssigkeitskühlteileinheiten (FKT) die relativ starke Pumpengeräuschübertragung an die Umgebung aufführen, da sich die Pumpe am Gehäuse getrennt neben dem Ausgleichsbehälter angeordnet befindet, offen nach außen Schall abstrahlt und sich keine Schallabsorptionsvorrichtung in wirksamer Weise vorfindet.A major shortcoming in previous versions of liquid cooling unit units (FKT) is the relatively strong pump noise transmission to the environment, since the pump is located separately on the housing next to the expansion tank, radiates sound openly to the outside and there is no sound absorption device in an effective manner.

Ein weiterer Mangel ist die Nichtberücksichtigung der bevorzugten horizontalen Einbaulage der Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT). In den meisten Fällen wird eine Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) vom Anwender nämlich in horizontaler Lage oben unter dem Gehäusedeckel in einem Computergehäuse, beispielweise Bigtower-Gehäuse, eingebaut, und nicht vertikal seitlich so wie beispielsweise in US 2017/0115708 A1 7 dargestellt. Die horizontale Einbaulage geschieht einerseits zur leichten und schnellen Abführung der warmen Luft nach oben und andererseits aus Platzgründen im Computergehäuse. Beim „airplex modularity system“ (AMS) und US 2017/0115708 A1 ist die Lage der Pumpenachse bei bevorzugter horizontaler Einbaulage der Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) horizontal. Dieser Sachverhalt ist nachteilig bei Bezug auf die niedrigste und kürzeste direkte Ansaugposition mit Hilfe einer Impellerpumpe und bedingt weitere Nachteile wie kurze Wartungsintervalle, Strudel-, Turbulenz- und Luftblasenbildung, Gefahr des Trockenlaufens der Pumpe und damit insgesamt Betriebsunsicherheit.Another shortcoming is that the preferred horizontal installation position of the liquid cooling unit (FKT) is not taken into account. In most cases, a liquid cooling unit (FKT) is installed by the user in a horizontal position at the top under the housing cover in a computer housing, for example a Bigtower housing, and not vertically on the side as in, for example US 2017/0115708 A1 7 shown. The horizontal installation position takes place on the one hand for easy and quick removal of the warm air upwards and on the other hand for space reasons in the computer case. With the "airplex modularity system" (AMS) and US 2017/0115708 A1 the position of the pump axis is horizontal with a preferred horizontal installation position of the liquid cooling unit (FKT). This fact is disadvantageous with regard to the lowest and shortest direct suction position with the help of an impeller pump and causes further disadvantages such as short maintenance intervals, turbulence, turbulence and air bubbles, risk of the pump running dry and thus overall operational uncertainty.

Außerdem ist durch die benachbarte und nicht integrierte Position der Pumpe bezüglich Ausgleichsbehälter und die zylindrischen Abmaße derselben nur eine geringe Ausnutzung des Aufbauraumes im Gehäuse möglich, sodass das Volumen für den Ausgleichsbehälter und das für die Pumpe sehr beschränkt ist. Daher werden im Stand der Technik bisher auch nur kleinere meist leistungsschwächere Pumpen eingesetzt.In addition, due to the adjacent and non-integrated position of the pump with respect to the expansion tank and the cylindrical dimensions thereof, only a small utilization of the installation space in the housing is possible, so that the volume for the expansion tank and that for the pump is very limited. Therefore, only smaller, mostly less powerful pumps have been used in the prior art.

Aufgabe der Erfindung Object of the invention

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) zu konstruieren, die das Geräusch der Pumpe optimal absorbiert, dabei die Kompaktheit des Gesamtsystems und die bevorzugte horizontale Einbaulage berücksichtigt, eine optimale Ansaugposition und ein langes Wartungsintervall ermöglicht, Trockenlaufen der Pumpe, Strudel-, Turbulenz- und Schaumbildung vermeidet und insgesamt eine hohe Betriebssicherheit erreicht. Außerdem soll die Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) in einem Gehäuse hoch kompakt mit einer leistungsstarken Pumpe aufgebaut sein.In contrast, the object of the present invention is to construct a liquid cooling unit (FKT) that optimally absorbs the noise of the pump, taking into account the compactness of the overall system and the preferred horizontal installation position, an optimal suction position and a long maintenance interval, allows the pump to run dry, Avoids swirling, turbulence and foam formation and achieves a high level of operational safety overall. In addition, the liquid cooling unit (FKT) should be built in a highly compact housing with a powerful pump.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Flüssigkeitspumpe (11) so in einem Ausgleichbehälter (1, 2, 3) platziert wird, dass der Ausgleichsbehälter die Pumpe möglichst komplett umschließt, sich die Pumpe (11) quasi „im“ Ausgleichbehälter (1, 2, 3) befindet, ähnlich, wie bei einer Tauchpumpe, jedoch trotzdem leicht im Ausgleichsbehälter zu befestigen bzw. bei Funktionsausfall einfach zu tauschen ist. Das umgebende fluide Kühlmedium nimmt dann einen großen Anteil schallverursachender Vibrationen der Pumpe mit Hilfe seiner massebehafteten Eigenschaft im Vergleich zu Luft durch Schallstreuvorgänge und Mehrfachreflexionen auf und absorbiert diese.According to the invention, this object is achieved in that a liquid pump ( 11 ) so in an expansion tank ( 1 . 2 . 3 ) that the expansion tank encloses the pump as completely as possible, the pump ( 11 ) virtually "in" the expansion tank ( 1 . 2 . 3 ) is located, similar to a submersible pump, but is still easy to attach in the expansion tank or is easy to replace in the event of a malfunction. The surrounding fluid cooling medium then absorbs and absorbs a large proportion of the pump's vibrations, which cause noise, with the aid of its mass-laden property in comparison to air through sound scattering processes and multiple reflections.

Darüber hinaus wird durch die Aufnahme der Pumpengeometrie im Ausgleichsbehälter erheblich Bauraum und Flüssigkeitswegstrecke eingespart, da die zu Grunde liegende zylindrische Bauform bei allen Pumpen in diesem Anwendungsbereich immanent ist. Die Pumpe kann so auch relativ große Abmaße aufweisen und leistungsstarke Impellerpumpen, wie beispielsweise die VPP755 der Firma Alphacool International GmbH in Braunschweig, die eine Förderhöhe von bis zu vier Metern erlaubt, können zum Einsatz kommen, auch ohne das Volumen des Ausgleichsbehälters bei der Konstruktion der Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) zu stark reduzieren zu müssen.In addition, the installation of the pump geometry in the expansion tank saves considerable installation space and fluid path, since the underlying cylindrical design is inherent in all pumps in this area of application. The pump can also have relatively large dimensions and powerful impeller pumps, such as the VPP755 from Alphacool International GmbH in Braunschweig, which allows a delivery head of up to four meters, can be used, even without the volume of the expansion tank when designing the To reduce the liquid cooling unit (FCT) too much.

Außerdem soll die Pumpe, vom Ausgleichsbehälter umgeben, um 90 Grad gegenüber der Lage im Gehäuse, nach Stand der Technik, die sich auch bei US 2017/0115708 A1 und beim „airplex modularity system“ (AMS) wiederfindet, gedreht werden, um das Kühlmedium luftfrei direkt von seiner tiefsten möglichen Position am Boden des Ausgleichsbehälter-Unterteils (3) durch die Öffnung im Pumpeneinsatz (13) kurzwegig anzusaugen. Hierdurch ist auch bei niedrigem Flüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter ein sicherer Betrieb möglich, sodass sich die Wartungsintervalle bis zum nächsten Nachfüllen von Kühlflüssigkeit deutlich verlängern. Es muss allerdings beachtet werden, dass die Pumpe einen Betrieb in dieser Raumlage zulässt und dass der Abstand zum Boden des Ausgleichsbehälter-Unterteils (3) mindestens dem halben Radius der Ansaugöffnung im Pumpeneinsatz (13) entspricht, damit an dieser Stelle kein zu niedriger Druck entstehen kann, der - gemäß der Dampfdruckkurve von Wasser - Blasen- bzw. Schaumbildung begünstigt. Außerdem werden „Anti-Turbulenz“-Stege (4) oder ein Gitter oder Sieb unterseitig um die Ansaugöffnung im Pumpeneinsatz (13) angeordnet, die Turbulenz- und Wirbel- bzw. Schaumbildung vermeiden und zusätzlich den Boden des Ausgleichsbehälter-Unterteils (3) gegenüber der Ansaugöffnung im Pumpeneinsatz (13) abstützen. Eine Betriebsweise in der nicht bevorzugten Einbaulage vertikal ist selbstverständlich auch möglich, wenn auf den Vorteil eines sehr großen Wartungsintervalls verzichtet werden kann.In addition, the pump, surrounded by the expansion tank, should be 90 degrees compared to the position in the housing, according to the state of the art, which can also be found in US 2017/0115708 A1 and can be found in the "airplex modularity system" (AMS), rotated, so that the cooling medium is air-free directly from its lowest possible position on the bottom of the expansion tank lower part ( 3 ) through the opening in the pump insert ( 13 ) suck in briefly. This enables safe operation even when the fluid level in the expansion tank is low, so that the maintenance intervals are significantly extended until the next time the coolant is refilled. However, it must be noted that the pump allows operation in this position and that the distance to the bottom of the lower part of the expansion tank ( 3 ) at least half the radius of the suction opening in the pump insert ( 13 ) corresponds to the fact that too low a pressure cannot arise at this point, which - according to the vapor pressure curve of water - favors the formation of bubbles or foam. In addition, "anti-turbulence" bridges ( 4 ) or a grid or sieve on the underside around the suction opening in the pump insert ( 13 ) arranged to avoid the formation of turbulence and vortex or foam and additionally the bottom of the lower part of the expansion tank ( 3 ) opposite the suction opening in the pump insert ( 13 ) support. An operating mode in the non-preferred installation position is of course also possible if the advantage of a very large maintenance interval can be dispensed with.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment, reference being made to the accompanying drawings. The same or equivalent elements are designated in the drawings with the same reference numerals.

Es zeigen:

1 Explosionszeichnung der Einheit Pumpe (11) - Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) in perspektivischer Darstellung von oben,
2 Draufsicht auf die Einheit Pumpe (11) - Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) mit durch Pumpenhalterung (12) befestigter Pumpe (11),
3 G-G-Schnittansicht zu 2,
4 H-H-Schnittansicht zu 2,
5 Ansicht von unten auf die Einheit Pumpe (11) - Ausgleichsbehälter (1, 2, 3),
6 Anordnung der Einheit Pumpe (11) - Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) und des Radiators (17) vor der Verbindung in perspektivischer Darstellung von oben,
7 Draufsicht auf die Anordnung Einheit Pumpe (11) - Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) und den daran befestigten Radiator (17),
8 J-J-Schnittansicht zu 7,
9 K-K-Schnittansicht zu 7,
10 Längsschnittansicht A-A durch die Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) inkl. zweier Lüfter (18) im Gehäuse (21),
11 Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) inkl. zweier Lüfter (18) im Gehäuse (21) mit Aufschnitt im Pumpenbereich in perspektivischer Darstellung von oben,
12 Explosionszeichnung der kompletten Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT),
13 komplette Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) in perspektivischer Ansicht von oben,
14 komplette Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) in perspektivischer Ansicht von unten.

Show it:

1 Exploded view of the pump unit ( 11 ) - Surge tank ( 1 . 2 . 3 ) in perspective from above,
2 Top view of the pump unit ( 11 ) - Surge tank ( 1 . 2 . 3 ) with by pump holder ( 12 ) attached pump ( 11 )
3 GG -Cut view too 2 .
4 HH -Cut view too 2 .
5 Bottom view of the pump unit ( 11 ) - Surge tank ( 1 . 2 . 3 )
6 Arrangement of the pump unit ( 11 ) - Surge tank ( 1 . 2 . 3 ) and the radiator ( 17 ) before connection in a perspective view from above,
7 Top view of the arrangement unit pump ( 11 ) - Surge tank ( 1 . 2 . 3 ) and the radiator attached to it ( 17 )
8 yy -Cut view too 7 .
9 KK -Cut view too 7 .
10 Longitudinal section AA through the liquid cooling unit (FKT) including two fans ( 18 ) in the housing ( 21 )
11 Liquid cooling unit (FKT) including two fans ( 18 ) in the housing ( 21 ) with cold cuts in the pump area in perspective from above,
12 Exploded view of the complete liquid cooling unit (FKT),
13 complete liquid cooling unit (FKT) in perspective view from above,
14 complete liquid cooling unit (FKT) in perspective view from below.

Die Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) nach den 1 bis 14 wird durch eine Pumpe (11) in einem Ausgleichsbehälter (1, 2, 3), einen Radiator (17), Lüfter (18) und ein umgebendes Gehäuse (21) gebildet. 1 zeigt die Pumpe (11), die mit untenliegendem Pumpenrad (14) durch eine Pumpenhalterung (12) in einem Pumpeneinsatz (2), der sich im Ausgleichsbehälter-Oberteil (1) befindet, befestigt ist. An der untersten Position des Pumpeneinsatzes (2) befindet sich die Ansaugöffnung im Pumpeneinsatz (13). Von dort befördert die Pumpe (11) das Kühlmedium zum benachbarten Pumpenauslass (15). Um den unteren Teil des Pumpeneinsatzes (2) herum sind „Anti-Turbulenz“-Stege mit Stützfunktion (4) ausgebildet, die zusätzlich zum kurzen Flüssigkeitsweg eine Turbulenz-, Strudel- bzw. Luftblasen- und Schaumbildung verhindern. Im Ausgleichsbehälter-Oberteil (1) ist außerdem eine Befüllöffnung (9) zur Aufnahme einer Verschlussschraube (10) implementiert. Durch die Befüllöffnung (9) kann Kühlflüssigkeit nachgefüllt werden. Die bis hierhin beschriebene Einheit ist flüssigkeitsdicht mit einer dazwischenliegenden Gummidichtung (5) mit dem Ausgleichsbehälter-Unterteil (3) verbunden. Dabei hat die Ansaugöffnung im Pumpeneinsatz (13) nur einen sehr geringen Abstand zur Bodenwandung des Ausgleichsbehälter-Unterteils (3). Der in der Praxis verwendete Mindestabstand zwischen Ansaugöffnung (13) und Bodenwandung des Ausgleichsbehälter-Unterteils (3) sollte immer größer gleich dem halben Radius der Ansaugöffnung sein, damit lokal an dieser Position kein zu geringer Druck entsteht, der gemäß der Dampfdruckkurve für Wasser, Blasenbildung begünstigt.The liquid cooling unit (FKT) according to 1 to 14 is driven by a pump ( 11 ) in an expansion tank ( 1 . 2 . 3 ), a radiator ( 17 ), Fan ( 18 ) and a surrounding housing ( 21 ) educated. 1 shows the pump ( 11 ) with the pump wheel underneath ( 14 ) by a pump holder ( 12 ) in a pump insert ( 2 ) located in the top part of the expansion tank ( 1 ) is attached. At the lowest position of the pump insert ( 2 ) the suction opening is in the pump insert ( 13 ). From there the pump transports ( 11 ) the cooling medium to the neighboring pump outlet ( 15 ). Around the lower part of the pump insert ( 2 ) there are "anti-turbulence" bridges with support function ( 4 ) designed to prevent turbulence, swirling or air bubbles and foam formation in addition to the short liquid path. In the upper part of the expansion tank ( 1 ) is also a filling opening ( 9 ) to accommodate a screw plug ( 10 ) implemented. Through the filling opening ( 9 ) coolant can be refilled. The unit described so far is liquid-tight with a rubber seal in between ( 5 ) with the lower part of the expansion tank ( 3 ) connected. The suction opening in the pump insert ( 13 ) only a very short distance from the bottom wall of the lower part of the expansion tank ( 3 ). The minimum distance between the suction opening used in practice ( 13 ) and bottom wall of the lower part of the expansion tank ( 3 ) should always be greater than or equal to half the radius of the suction opening, so that there is not too little pressure locally at this position, which favors water and bubble formation according to the vapor pressure curve.

Im Ausgleichsbehälter-Unterteil (3) ist ein rechtwinkliger Radiatoreinlass (6) ausgebildet, der als Durchführung vom Eingang der Flüssigkeitskühlteileinheit (FKT) zum Radiator (17) fungiert und somit eine kurzwegige Verbindung zu diesem erlaubt. Außerdem befindet sich im Ausgleichsbehälter-Unterteil (3) der Einlass zum Ausgleichsbehälter (7) mit nachfolgendem nach oben in den Ausgleichsbehälter-Oberteil (1) gezogenem Steigrohr (8) zur maximalen Kontrolle vorhandener Luft im System.In the lower part of the expansion tank ( 3 ) is a right angled radiator inlet ( 6 ) designed as a passage from the entrance of the liquid cooling unit (FKT) to the radiator ( 17 ) functions and thus allows a short path connection to it. The lower part of the expansion tank ( 3 ) the inlet to the expansion tank ( 7 ) with the following up into the expansion tank upper part ( 1 ) drawn riser ( 8th ) for maximum control of existing air in the system.

An diese Anordnung aus Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) und Pumpe (11) wird der Radiator (17) an den Radiatoreinlass im Ausgleichsbehälter (6) und an den Ausgleichsbehälter-Einlass (7) gesteckt (6 und 7). Die Anschlüsse sind im Ausgleichsbehälter mit zwei innenliegenden O-Ringen (16) flüssigkeitsdicht gesichert. Auf dem Radiator sind in diesem Ausführungsbeispiel zur optimalen Wärmeabfuhr zwei Lüfter (18) positioniert und mit Schrauben befestigt. Die Lüfterachsen (19) verlaufen parallel zur Pumpenachse (20).To this arrangement of expansion tank ( 1 . 2 . 3 ) and pump ( 11 ) the radiator ( 17 ) to the radiator inlet in the expansion tank ( 6 ) and to the expansion tank inlet ( 7 ) inserted ( 6 and 7 ). The connections are in the expansion tank with two internal O-rings ( 16 ) secured liquid-tight. In this exemplary embodiment, two fans (for optimal heat dissipation) are located on the radiator ( 18 ) positioned and fastened with screws. The fan axes ( 19 ) run parallel to the pump axis ( 20 ).

Die gesamte Anordnung ist von einem kompakten Gehäuse (21) beispielsweise aus Metall und Kunststoff umgeben (10 bis 14). Neben den Zu- (6) und Abflussanschlüssen (15) befindet sich noch eine Durchführung mit Knickschutz (22) für alle elektrischen Leitungen und an den Seiten sind im Ausgleichsbehälterbereich zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes Sichtfenster (23) ausgebildet.The entire arrangement is of a compact housing ( 21 ) surrounded for example from metal and plastic ( 10 to 14 ). In addition to the 6 ) and drain connections ( 15 ) there is still a bushing with kink protection ( 22 ) for all electrical lines and on the sides there are viewing windows in the reservoir area to monitor the liquid level ( 23 ) educated.

Der Kühlmittelfluß beschreibt sich wie folgt:

Die Pumpe (11) saugt das flüssige Kühlmedium aus dem mit Kühlmittel befüllten Ausgleichsbehälter-Unterteil (3) durch die vom Boden nur gering beabstandete Ansaugöffnung im Pumpeneinsatz (13) an und transportiert es zum Pumpenauslass (15). Von dort wird es mit Hilfe von Flüssigkeitsleitungen wie beispielsweise Schläuchen oder Rohren durch zu ergänzende Bauteilkühler-wie etwa Flüssigkeits-CPU- oder -GPU-Kühler in einem Computersystem - geführt, nimmt die dort abgegebene Wärme auf und wird zum Radiatoreinlass (6), der durch den Ausgleichsbehälter geführt ist, weitergeleitet. Die nun im Kühlmedium vorhandene Wärmemenge wird beim Durchfließen des Radiators (17) an die Umgebung abgegeben - eventuell mit Hilfe von zusätzlichen Lüftern (18) - und das jetzt kältere Kühlmittel gelangt durch den Radiatorauslass über den Ausgleichsbehälter-Einlass (7) über ein Steigrohr (8) in den Ausgleichsbehälter (1, 2, 3) und der Vorgang beginnt von Neuem.

The coolant flow is described as follows:

The pump ( 11 ) sucks the liquid cooling medium from the lower part of the expansion tank filled with coolant ( 3 ) due to the suction opening in the pump insert, which is only slightly spaced from the floor ( 13 ) and transports it to the pump outlet ( 15 ). From there, it is led through the component cooler to be supplemented - such as liquid CPU or GPU cooler in a computer system - using liquid lines such as hoses or pipes, absorbs the heat given off there and becomes the radiator inlet ( 6 ), which is passed through the expansion tank. The amount of heat now present in the cooling medium is increased when it flows through the radiator ( 17 ) to the environment - possibly with the help of additional fans ( 18 ) - and the cooler coolant now passes through the radiator outlet through the expansion tank inlet ( 7 ) via a riser pipe ( 8th ) in the expansion tank ( 1 . 2 . 3 ) and the process starts again.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Ausgleichsbehälter-OberteilReservoirs shell
22: Pumpeneinsatzpumps Fields
33: Ausgleichsbehälter-UnterteilBalancing reservoir base
44: „Anti-Turbulenz“-Stege mit Stützfunktion"Anti-turbulence" bridges with support function
55: Gummidichtungrubber seal
66: Radiatoreinlass (durch Ausgleichsbehälter geführt)Radiator inlet (led through expansion tank)
77: Ausgleichsbehälter-Einlass zum SteigrohrExpansion tank inlet to the riser pipe
88th: Steigrohrriser
99: Befüllöffnungfilling
1010: VerschlussschraubeScrew
1111: Pumpepump
1212: Pumpenhalterungpump mount
1313: Ansaugöffnung im PumpeneinsatzIntake opening in the pump insert
14 14: Pumpenrad, ImpellerImpeller, impeller
1515: Pumpenauslasspump outlet
1616: O-RingO-ring
1717: Radiatorradiator
1818: LüfterFan
1919: Lage der Lüfterachse, Hauptströmungsrichtung der LuftPosition of the fan axis, main flow direction of the air
2020: Lage der PumpenachsePosition of the pump axis
2121: Gehäusecasing
2222: KabeldurchführungGrommet
2323: FlüssigkeitsstandsichtfensterFluid level viewing window

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2017/0115708 A1 [0007, 0009, 0014]

Claims

Compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components consisting of a liquid pump (11), expansion tank (1, 2, 3) and radiator (17) with or without fan (18), which are attached to each other and are in fluid communication via liquid lines that by supplementing at least one component cooler via at least one liquid inlet (6) and at least one liquid outlet (15) of the liquid cooling subunit (FKT) with the aid of liquid lines, a liquid cooling medium, the liquid pump (11), component cooler, radiator (17) with or without fan ( 18) and the expansion tank (1, 2, 3) can flow through, thus forming a liquid cooling unit (FK) which implements a complete cooling circuit, characterized in that the pump (11) is surrounded by the expansion tank (1, 2, 3) in such a way that that there are points of connection between two points of the body de s expansion tank (1, 2, 3), which are part of the body of the pump (11).

Compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components consisting of a liquid pump (11), expansion tank (1, 2, 3) and radiator (17) with or without fan (18), which are attached to each other and are in fluid communication via liquid lines that by supplementing at least one component cooler via at least one liquid inlet (6) and at least one liquid outlet (15) of the liquid cooling subunit (FKT) with the aid of liquid lines, a liquid cooling medium, the liquid pump (11), component cooler, radiator (17) with or without fan ( 18) and expansion tank (1, 2, 3) can flow through and thus form a liquid cooling unit (FK), which realizes a complete cooling circuit, characterized in that the position of the axis of the pump (20) parallel to the main flow direction of the air (19) the radiator (17) is aligned or the gedac hte bilateral extension of the axis of the pump (20) penetrates the largest side surfaces of an imaginary close-fitting cuboid around the liquid cooling unit.

Compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid pump (11), expansion tank (1, 2, 3) and radiator (17) with or without fan (18) in a housing surrounding them (21) are arranged and at least one liquid inlet (6) and at least one liquid outlet (15) is located in this housing.

Compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components according to one of the preceding claims, characterized in that the pump stores the cooling liquid directly in the expansion tank (1, 2, 3) without explicitly forming a liquid channel between the pump (11) and expansion tank (1, 2, 3). 3) sucks through a suction opening.

Compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components according to one of the preceding claims, characterized in that the radius of the bore of the suction opening in the pump insert (13) of the pump (11) is less than twice the smallest distance between the bore and the inner wall of the expansion tank.

Compact liquid cooling part unit (FKT) for electrical and electronic components according to one of the preceding claims, characterized in that around the suction opening of the pump (13) in the expansion tank (1, 2, 3), one or more webs (4) are formed, which also Slit, lattice or screen structure can have to minimize turbulence and vortex formation or air bubbles and foam formation.

Compact liquid cooling unit (FKT) for electrical and electronic components according to one of the preceding claims, characterized in that fans (18) are attached to the radiator (17), which dissipate the heat emitted there more quickly during operation.