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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung, insbesondere eine Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung mit einem dreidimensionalen Wasserblock (3D-Wasserblock) und einem Wasserblock davon.
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Stand der Technik
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Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung wird häufig in Computern zum Kühlen der CPU (Central Processing Unit = Zentralprozessor) oder der GPU (Graphics Processing Unit = Grafikprozessor) verwendet. Eine herkömmliche Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung umfasst einen Wasserblock und ein an den Wasserblock angeschlossenes Rohr. Der Wasserblock wird dann an der CPU oder GPU befestigt, um die dort entstehende Wärme aufzunehmen. Das Kühlwasser, dass sich im Rohrsystem befindet, wird von einer Pumpe so bewegt, dass es durch den Wasserblock zirkuliert, um die von der CPU oder GPU aufgenommene Wärmewegzuleiten.
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Ein herkömmlicher Wasserblock besteht aus Metall (z. B. Kupfer oder Aluminium) und ist flach. Eine Seite des Wasserblocks ist an der Wärmequelle befestigt, um die dort erzeugte Wärme abzuleiten. Die andere Seite ist mit einer Abdeckung abgedeckt, an der wiederum das Rohrsystem befestigt ist, so dass das Kühlwasser durch die Abdeckung fließen kann. Es hat Kontakt mit dem Metall des Wasserblocks und leitet beim Zirkulieren die Wärme ab. Im allgemeinen wird bei Wärmeleitstrukturen die Kontaktfläche zwischen dem Metallblock und dem Kühlwasser durch Kanäle, Zylinder oder Lamellen so erhöht, dass sich die Wärmeableitwirkung verbessert. Durch die verschiedenen Formen der Wärmeableitstrukturen verringert sich jedoch die Effizienz der Wärmeableitung in Wärmeableitstrukturen. Die Wärmeleiteffizienz in den Wärmeableitstrukturen ist relativ niedriger als in anderen Bereichen des Metallblocks. Nur die Effizienz der Wärmekonvektion zwischen dem Metallblock und dem Kühlwasser zu erhöhen beschränkt jedoch die Gesamteffizienz bei der Wärmeableitung der Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung.
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Angesichts dieser Problematik hat der Erfinder dieser Erfindung versucht die oben genannten Probleme der herkömmlichen Ausführungsform zu überwinden. Der Erfinder stellt eine Erfindung vor, die eine geeignete Konstruktion hat und die oben genannten Nachteile überwindet.
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Aufgabe der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bietet eine Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung mit einem 3D-Wasserblock mit dazugehörigem Wasserblock vor.
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Die vorliegende Erfindung umfasst einen Wasserblock, der aus einer Dampfkammer, einem Wärmeleitzylinder und einer Abdeckung besteht. In der Dampfkammer befindet sich eine erste Kammer. Der Wärmeleitzylinder erstreckt sich von einer Fläche der Dampfkammer. Im Wärmeleitzylinder befindet sich eine zweite Kammer. Die zweite Kammer ist mit der ersten Kammer verbunden. In der ersten Kammer und der zweiten Kammer fließt eine Arbeitsflüssigkeit. Die Abdeckung deckt die Dampfkammer ab. Der Wärmeleitzylinder ist in der Abdeckung angeordnet.
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Am Wärmeleitzylinder sind vorzugsweise mehrere Lamellen angeordnet. Der Wärmeleitzylinder kann die Lamellen übereinander anordnen. Die Lamellen können einzeln am Wärmeleitzylinder angeordnet sein und sich von einer Seite des Wärmeleitzylinders erstrecken. Es gibt vorzugsweise mehrere Wärmeleitzylinder; die Wärmeleitzylinder sind an derselben Fläche angeordnet wie die Dampfkammer. Die Wärmeleitzylinder sind parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet. Die Innenwand der ersten Kammer und die Innenwand der zweiten Kammer hat eine Kapillarstruktur.
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Die Vorliegende Erfindung bietet eine Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung, bestehend aus einer Dampfkammer, einem Wärmeleitzylinder, einer Abdeckung und einer Pumpe, die mit der Abdeckung verbunden ist. In der Dampfkammer befindet sich eine erste Kammer. Der Wärmeleitzylinder erstreckt sich von einer Fläche der Dampfkammer. Im Wärmeleitzylinder befindet sich eine zweite Kammer. Die zweite Kammer ist mit der ersten Kammer verbunden. In der ersten Kammer und der zweiten Kammer fließt eine Arbeitsflüssigkeit. Die Abdeckung deckt die Dampfkammer ab. Der Wärmeleitzylinder ist in der Abdeckung angeordnet.
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Am Wärmeleitzylinder sind vorzugsweise mehrere Lamellen angeordnet. Der Wärmeleitzylinder kann die Lamellen übereinander anordnen. Die Lamellen können einzeln am Wärmeleitzylinder angeordnet sein und sich von einer Seite des Wärmeleitzylinders erstrecken. Es gibt vorzugsweise mehrere Wärmeleitzylinder; die Wärmeleitzylinder sind an derselben Fläche angeordnet wie die Dampfkammer. Die Wärmeleitzylinder sind parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet. Die Innenwand der ersten Kammer und die Innenwand der zweiten Kammer hat eine Kapillarstruktur.
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Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung besteht weiterhin vorzugsweise aus einem Zirkulationsrohr. Die zwei Enden des Zirkulationsrohrs sind mit der Abdeckung verbunden. Die Pumpe ist mit dem Zirkulationsrohr in einer Reihe angeordnet und mit diesem verbunden. Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung umfasst weiterhin vorzugsweise einen Wassertank, der mit dem Zirkulationsrohr in einer Reihe angeordnet und mit diesem verbunden ist, und einem Radiator, der mit dem Zirkulationsrohr in einer Reihe angeordnet und mit diesem verbunden ist. Die Pumpe kann direkt an der Abdeckung befestigt werden.
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Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung und der dazugehörige 3D-Wasserblock gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt die Dampfkammer, die erste Kammer und die zweite Kammer, die im Wärmeleitzylinder miteinander verbunden sind, so dass die Arbeitsflüssigkeit, die so in den zwei genannten Kammern fließt, dass sie die erzeugte Wärme schnell von der Dampfkammer zum Wärmeleitzylinder ableiten kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Schemadarstellung einer Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Schemadarstellung des Wasserblocks entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Wasserblocks entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine schematische Schnittansicht des Wasserblocks entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine schematische Ansicht eines anderen Wasserblocks entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Wasserblocks entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine Schemadarstellung einer Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung entsprechend der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Vergleichen Sie 1–3. Entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung vorgesehen. Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung umfasst einen Wasserblock 10, ein Zirkulationsrohr 400 und eine Pumpe 500. Der Wasserblock 10 umfasst eine Dampfkammer 100, mindestens einen Wärmeleitzylinder 200 und eine Abdeckung 300.
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Vergleichen Sie 2–4. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Dampfkammer vorzugsweise hohl, und in der Dampfkammer befindet sich eine erste Kammer 101. Die Dampfkammer 100 ist vorzugsweise flach; zwei Seiten der Dampfkammer 100 bilden jeweils eine Wärmeleitfläche 102 und eine Wärmekonvektionsfläche 103, die der Wärmeleitfläche 102 gegenüber liegt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform gibt es vorzugsweise mehrere Wärmeleitzylinder 200. Jeder Wärmeleitzylinder 200 erstreckt sich von der Wärmekonvektionsfläche 103 der Dampfkammer 100, so dass die Wärmeleitzylinder 200 jeweils vertikal zur Wärmekonvektionsfläche 103 der Dampfkammer 100 stehen, wobei die Wärmeleitzylinder 200 parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander stehen. Die Wärmeleitzylinder 200 sind hohl. In jedem der Wärmeleitzylinder 200 befindet sich eine zweite Kammer 201. Die zweite Kammer 201 hat jeweils über die Wärmekonvektionsfläche 103 Kontakt zur ersten Kammer 101.
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Eine flüssige Arbeitsflüssigkeit 20 wird in den Wasserblock 10 gefüllt, sie kann in die erste Kammer 101 und in die zweite Kammer 201 fließen. Bei der aktuellen Ausführungsform wird vorzugsweise ein Kühlmittel als Arbeitsflüssigkeit 20 verwendet, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Innenwand der ersten Kammer 101 und der zweiten Kammer 201 hat eine Kapillarstruktur 110/210.
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Die Abdeckung 300 deckt die Wärmekonvektionsfläche 103 der Dampfkammer 100 und damit auch die Wärmeleitzylinder 200 ab. Die Abdeckung 300 bildet einen Einlass 310 und einen Auslass 320. Der Einlass 310 und der Auslass 320 befinden sich vorzugsweise an den Seiten der Abdeckung 300, jeweils gegenüber liegend.
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Vergleichen Sie 1 und 4. Zwei Enden des Zirkulationsrohrs 400 werden jeweils an den Einlass 310 und den Auslass 320 angeschlossen. Das Zirkulationsrohr 400 wird mit einer Zirkulationsflüssigkeit 30 gefüllt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Zirkulationsflüssigkeit 30 vorzugsweise Wasser verwendet, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
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Gemäß 1 ist die Pumpe 500 mit dem Zirkulationsrohr 400 hintereinander geschaltet, und sie sorgt dafür, dass sich die Zirkulationsflüssigkeit 30 im Zirkulationsrohr 400 bewegt. Die Pumpe 500 hat eine Saugöffnung 510 und eine Ablauföffnung 520. Sowohl die Saugöffnung 510 als auch die Ablauföffnung 520 sind mit dem Zirkulationsrohr 400 verbunden. Über die Saugöffnung 510 wird die Zirkulationsflüssigkeit 30 in das Zirkulationsrohr 400 gesaugt, und über die Ablauföffnung 520 läuft die Zirkulationsflüssigkeit 30 wieder ab.
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Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin vorzugsweise einen Wassertank 600 und einen Radiator 700. Der Wassertank 600 und der Radiator 700 sind jeweils separat hintereinander an das Zirkulationsrohr 400 angeschlossen. Im Wassertank 600 wird die Zirkulationsflüssigkeit 30 gespeichert, um die Menge der Zirkulationsflüssigkeit 30 so zu regulieren, dass im Zirkulationsrohr 400 die Flussgeschwindigkeit, der Massendurchsatz und die Temperatur gleich bleiben. Der Radiator 700 tauscht Wärme zwischen der Zirkulationsflüssigkeit 30 und der umgebenden Luft aus. Auf diese Weise kann die Wärme aus der Zirkulationsflüssigkeit 30 an die Umgebungsluft abgegeben werden.
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Entsprechen 1 und 4 wird die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung gemäß der vorliegenden Erfindung um die Wärmequelle herum (nicht abgebildet) angeordnet werden, um die Wärmequelle zu kühlen. Die Wärmequelle ist eine CPU oder eine GPU eines Computers, wobei die Erfindung nicht auf bestimmte Arten von Wärmequellen beschränkt ist. Wenn die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird die Wärmeleitfläche 102 der Dampfkammer 100 so an der Wärmequelle befestigt, dass die von der Wärmequelle erzeugte Wärme an die Wärmeleitfläche 102 abgegeben und dann von der flüssigen Arbeitsflüssigkeit in der ersten Kammer 101 aufgenommen wird. Die Arbeitsflüssigkeit 20 verdampft und fließt in die zweite Kammer 201 der Wärmeleitzylinder 200. Die Zirkulationsflüssigkeit 30 fließt durch den Einlass 310 der Abdeckung 300 in die Abdeckung 300 und durch die Wärmeleitzylinder 200, wo der Wärmeaustausch stattfindet. Auf diese Weise wird die Wärme, die in der gasförmigen Arbeitsflüssigkeit 20 in der zweiten Kammer 201 gespeichert wird, in die Zirkulationsflüssigkeit 30 abgegeben, wodurch die Arbeitsflüssigkeit 20 kondensiert. Die flüssige Arbeitsflüssigkeit 20 in der zweiten Kammer 201 wird über die Kapillarstruktur 110/210 in die erste Kammer 101 absorbiert.
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Die aufgewärmte Zirkulationsflüssigkeit 30 wird über den Auslass 320 der Abdeckung 300 aus der Abdeckung 300 nach außen abgegeben. Die Zirkulationsflüssigkeit 30 gibt die Wärme daraus an die Umgebungsluft ab, wenn sie durch den Radiator 700 fließt und wird dann heruntergekühlt, bevor sie durch den Einlass 310 wieder hineinfließt. Dann wird die Zirkulationsflüssigkeit 30 von der Pumpe 500 für den nächsten Wärmeaustausch in den Einlass 310 hineingepumpt. Durch die Zirkulation der Zirkulationsflüssigkeit 30 wird die von der Wärmequelle erzeugte Wärme abgeleitet und die Temperatur der Wärmequelle geregelt werden.
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Gemäß 5 können an den Wärmeleitzylindern 200 mehrere Lamellen 220 angeordnet werden, so dass sich die Kontaktfläche zwischen den Wärmeleitzylindern 200 und der Zirkulationsflüssigkeit 30 vergrößert und sich die Effizienz der Wärmeableitung erhöht. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat jede Lamelle 220 mindestens ein Loch 221. Jeder Wärmeleitzylinder 200 führt durch die Löcher 221 der Lamellen 220, so dass die Lamellen 220 in einer Reihe angeordnet sind. Der Wärmeleitzylinder 200 und die Lamellen 220 können über die Löcher 221 durch Zusammendrücken oder Anschweißen fest miteinander verbunden werden. Die einzelnen Lamellen 220 können auch durch mehrere Wärmeleitzylinder 200 geführt werden, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
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Gemäß 6 können die Lamellen 220 auch separat an den Wärmeleitzylindern 200 angeordnet werden, wobei die Lamellen 220 sich von den Seitenflächen der Wärmeleitzylinder 200 erstrecken. Die Lamellen 220 sind vorzugsweise die Blätter, die von den Seitenflächen der einzelnen Wärmeleitzylinder 200 abgehen, wobei die Blätter quer zum Wärmeleitzylinder 200 gebogen sind. Die Lamellen 220 bilden zusammen mit dem Wärmeleitzylinder 200 ein Ganzes, so dass der Wärmewiderstand zwischen den Lamellen 220 und dem Wärmeleitzylinder 200 reduziert werden kann.
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Gemäß 7 wird eine Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung umfasst einen Wasserblock 10. Der Wasserblock 10 umfasst eine Dampfkammer 100, mindestens einen Wärmeleitzylinder 200 und eine Abdeckung 300. Der Wasserblock 10 gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht dem der ersten Ausführungsform und wird nachfolgend nicht weiter beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung weiterhin eine Pumpe 500. Die Pumpe 500 wird an der Abdeckung 300 angebracht. Sie ist mit dem Einlass 310 und dem Auslass 320 der Abdeckung 300 verbunden. Die Zirkulationsflüssigkeit 30 kann von der Pumpe 500 so bewegt werden, dass sie durch die Abdeckung 300 und über die Wärmeleitzylinder 200 fließt.
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Die Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung und der 3D-Wasserblock derselben gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt die Dampfkammer 100, die erste Kammer 201 und die zweite Kammer 202, die im Wärmeleitzylinder 200 miteinander verbunden sind, wobei in den oben genannten Kammern die Arbeitsflüssigkeit fließt. Auf diese Weise kann der Wasserblock 10 die erzeugte Wärme schnell aus der Dampfkammer 100 in den Wärmeleitzylinder 200 abgeleitet und dann von der Zirkulationsflüssigkeit 30 herausgeleitet werden.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nur die bevorzugten Ausführungsformen, die jedoch nicht den Umfang der folgenden Ansprüche hinsichtlich der vorliegenden Erfindung beschränken. Daher entsprechen auch alle äquivalenten Modifikationen, die dem Geist der vorliegenden Erfindung entsprechen, dem Umfang der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wasserblock
- 100
- Dampfkammer
- 101
- Erste Kammer
- 102
- Wärmeleitfläche
- 103
- Wärmekonvektionsfläche
- 110
- Kapillarstruktur
- 20
- Arbeitsflüssigkeit
- 200
- Wärmeleitzylinder
- 201
- Zweite Kammer
- 210
- Kapillarstruktur
- 220
- Lamellen
- 221
- Loch
- 30
- Zirkulationsflüssigkeit
- 300
- Abdeckung
- 310
- Einlass
- 320
- Auslass
- 400
- Zirkulationsrohr
- 500
- Pumpe
- 510
- Saugöffnung
- 520
- Ablauföffnung
- 600
- Wassertank
- 700
- Radiator
