RU191755U1

RU191755U1 - HEAT EXCHANGER OF CONTACTLESS LIQUID COOLING SYSTEM FOR ELECTRONIC COMPONENTS

Info

Publication number: RU191755U1
Application number: RU2019115625U
Authority: RU
Inventors: Роман Николаевич Горобец; Алексей Николаевич Храмцов; Александр Сергеевич Кочетков; Леонид Викторович Бочков
Original assignee: Роман Николаевич Горобец; Алексей Николаевич Храмцов; Александр Сергеевич Кочетков
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-08-21

Abstract

Полезная модель относится к системе охлаждения электронных компонентов и может быть использована в системах охлаждения в центрах обработки данных (ЦОД), на предприятиях, в офисах фирм и в домашних условиях. Теплообменник бесконтактной жидкостной системы охлаждения электронных компонентов, содержит корпус с входной и выходной полостями, штуцеры подвода/отвода хладагента и теплосъемную крышку, при этом верхняя часть корпуса выполнена с плоской поверхностью и на нее установлена пластина, оставляющая с противоположных сторон проходы для хладагента из входной и в выходную полости корпуса, причем между пластиной и теплосъемной крышкой образована единая полость омывания. Полезная модель эффективно охлаждает нагревающиеся электронные компоненты и обеспечивает их равномерное охлаждение. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to a cooling system for electronic components and can be used in cooling systems in data centers (DPCs), at enterprises, in company offices and at home. The heat exchanger of a non-contact liquid cooling system for electronic components contains a housing with inlet and outlet cavities, refrigerant inlet / outlet fittings and a heat-removable cover, while the upper part of the housing is made with a flat surface and a plate is installed on it, leaving refrigerant passages from the input and in the outlet cavity of the housing, and a single washing cavity is formed between the plate and the heat-removing lid. The utility model effectively cools heating electronic components and provides uniform cooling. 1 s.p. f-ly, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к системе охлаждения электронных компонентов и может быть использована в системах охлаждения в центрах обработки данных (ЦОД), на предприятиях, в офисах фирм и в домашних условиях. The utility model relates to a cooling system for electronic components and can be used in cooling systems in data centers (DPCs), at enterprises, in company offices and at home.

Известно устройство (патент US №6457514B1, 1997г.), включающее каналы, образованные параллельно расположенными направляющими элементами, обеспечивающими параллельный подвод охлаждающей жидкости к охлаждаемым электронным компонентам, рассеивающие тепло ребра, установленные в потоке хладагента непосредственно под охлаждающими модулями. В указанном устройстве осуществляется интенсификация локальной теплоотдачи в местах установки охлаждаемых модулей за счет внесения в поток хладагента дополнительных элементов (ребер, пористых вставок), что приводит к увеличению гидравлического сопротивления каналов охладителя. Недостатком данного устройства является то, что эффективность теплообмена между различными участками поверхности основания для установки электронных компонентов и жидким теплоносителем определяется формой, размерами и расположением каналов для движения теплоносителя, в результате чего не обеспечивается равномерность теплообмена по площади поверхности основания для установки электронных компонентов.A device is known (US patent No. 6457514B1, 1997), including channels formed by parallel guiding elements providing a parallel supply of coolant to the cooled electronic components, heat dissipating fins installed in the flow of refrigerant directly under the cooling modules. In the specified device, the local heat transfer is intensified in the places of installation of the cooled modules by introducing additional elements (ribs, porous inserts) into the refrigerant stream, which leads to an increase in the hydraulic resistance of the cooler channels. The disadvantage of this device is that the heat transfer efficiency between different parts of the surface of the base for installing electronic components and the liquid coolant is determined by the shape, size and location of the channels for movement of the coolant, as a result of which the heat exchange is not uniform over the surface area of the base for installing electronic components.

Известно устройство (патент RU 34844 U1, кл. H05K 7/20, опубл. 10.12.2003) – теплообменник, включающий основание из высокотеплопроводного металла с установленным в нем змеевиком, по которому циркулирует охлаждающая жидкость и который установлен в выемке прямоугольного сечения, выполненной в основании, а зазоры между стенками выемки и трубкой змеевика заполнены теплопроводящим компаундом. Недостатком данной конструкции является сложность технологии изготовления, а также большая неравномерность теплообмена по его площади.A device is known (patent RU 34844 U1, class H05K 7/20, published December 10, 2003) —a heat exchanger comprising a base of highly heat-conducting metal with a coil installed in it, through which coolant circulates and which is installed in a recess of rectangular cross-section, made in the base, and the gaps between the walls of the recess and the coil tube are filled with a heat-conducting compound. The disadvantage of this design is the complexity of manufacturing technology, as well as the large unevenness of heat transfer over its area.

Известно также устройство (патент RU118412U1, кл. F28D 1/04, опубл.20.07.2012) – теплообменник, включающий закрепленные теплообменные трубы, связанные с подводящим и отводящим патрубками, установленные в трубных стенках, закрытых крышками с отверстиями для соединения с подводящим и отводящим патрубками соответственно, при этом между каждой трубной стенкой и соответствующей крышкой установлены дополнительные матрицы со сквозными отверстиями, образующими внутренние каналы, связывающие, по крайней мере, одну пару труб между собой, а также с отверстиями, совпадающими с отверстиями в крышках. Недостатком данной конструкции является сложность технологии изготовления, а также большая неравномерность теплообмена по его площади благодаря наличию дополнительных тепловых сопротивлений в виде стенок труб.A device is also known (patent RU118412U1, class F28D 1/04, published on July 20, 2012) - a heat exchanger comprising fixed heat exchanger pipes connected with inlet and outlet pipes installed in pipe walls closed by caps with openings for connecting to the inlet and outlet nozzles, respectively, while between each tube wall and the corresponding cover additional matrices are installed with through holes forming internal channels connecting at least one pair of pipes to each other, as well as with holes matching the holes in the covers. The disadvantage of this design is the complexity of the manufacturing technology, as well as the large unevenness of heat transfer over its area due to the presence of additional thermal resistances in the form of pipe walls.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство (патент RU64466U1, кл. H05K 7/20, опубл. 27.06. 2007) – теплообменник охлаждения компьютерных систем, включающий цилиндрическую полость, сообщенную с подводом и отводом охлаждающей среды посредством патрубков. Полость ограничена теплопроводным основанием со множеством перпендикулярных к ней штырей и крышкой. Штыри выполнены коническими и размещены равномерно, прилегая к крышке своими меньшими основаниями. Недостатком данной конструкции является сложность технологии изготовления, обусловленная формой конических стержней, а также возникающая в местах контакта стержней с охлаждаемой поверхностью неравномерность теплообмена.The closest in technical essence to the proposed utility model is a device (patent RU64466U1, class H05K 7/20, publ. 06/27/2007) - a heat exchanger for cooling computer systems, including a cylindrical cavity in communication with the inlet and outlet of the cooling medium through the nozzles. The cavity is bounded by a heat-conducting base with a plurality of pins perpendicular to it and a lid. The pins are made conical and placed evenly, adjacent to the lid with their smaller bases. The disadvantage of this design is the complexity of the manufacturing technology, due to the shape of the conical rods, as well as the unevenness of heat exchange that occurs at the points of contact of the rods with the cooled surface.

Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является устранение отмеченных недостатков с обеспечением отвода теплоты, возникающей при работе высокопроизводительных электронных компонентов, исключая возникновение локальных перегревов. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения нагревающихся электронных компонентов и обеспечении равномерного охлаждения компонентов.The technical problem solved by the proposed utility model is the elimination of the noted drawbacks with the provision of heat dissipation arising from the operation of high-performance electronic components, eliminating the occurrence of local overheating. The technical result consists in increasing the cooling efficiency of heating electronic components and ensuring uniform cooling of the components.

Проблема решается, а указанный технический результат достигается тем, что теплообменник бесконтактной жидкостной системы охлаждения электронных компонентов, содержит корпус с входной и выходной полостями, штуцеры подвода/отвода хладагента и теплосъемную крышку, при этом верхняя часть корпуса выполнена с плоской поверхностью и на нее установлена пластина, оставляющая с противоположных сторон проходы для хладагента из входной и в выходную полости корпуса, причем между пластиной и теплосъемной крышкой образована единая полость омывания. Нижняя часть корпуса может быть выполнена с четырьмя перпендикулярными друг другу гранями, на каждой из которых расположены отверстия под штуцеры подвода/отвода хладагента с возможностью, используя заглушки, ориентации их по удобным для конкретного оборудования направлениям и регулирования потока хладагента в системе охлаждения.The problem is solved, and the indicated technical result is achieved by the fact that the heat exchanger of the non-contact liquid cooling system of electronic components contains a housing with inlet and outlet cavities, refrigerant inlet / outlet fittings and a heat-removable cover, while the upper part of the housing is made with a flat surface and a plate is mounted on it which leaves passages for refrigerant from opposite sides of the inlet and outlet cavities of the housing, and a single cavity is formed between the plate and the heat-removing lid and I. The lower part of the housing can be made with four faces perpendicular to each other, on each of which there are openings for refrigerant inlet / outlet fittings with the possibility of using them to orient them in directions convenient for a particular equipment and regulate the flow of refrigerant in the cooling system.

Предлагаемую полезную модель иллюстрирует чертеж - фиг.1. На фиг.2 показан чертеж корпуса теплообменника. На фиг. 3 показана схема направления потоков хладагента в полости между пластиной и крышкой теплообменника. На фиг. 4 показан разрез Б-Б на фиг.3. The proposed utility model is illustrated in the drawing - figure 1. Figure 2 shows a drawing of a heat exchanger housing. In FIG. 3 shows a diagram of the direction of refrigerant flows in the cavity between the plate and the heat exchanger cover. In FIG. 4 shows a section bB in figure 3.

Теплообменник бесконтактной жидкостной системы охлаждения электронных компонентов включает в себя корпус 1, штуцеры 2, пластину 3 и теплосъемную крышку 4. Верхняя часть корпуса выполнена с плоской поверхностью и на нее установлена пластина 3. Нижняя часть корпуса выполнена с четырьмя перпендикулярными друг другу гранями, на каждой из которых расположены отверстия под штуцеры подвода/отвода хладагента. The heat exchanger of a non-contact liquid cooling system for electronic components includes a housing 1, fittings 2, a plate 3 and a heat-removable cover 4. The upper part of the body is made with a flat surface and plate 3 is mounted on it. The lower part of the body is made with four faces perpendicular to each other, on each of which are openings for refrigerant inlet / outlet fittings.

Теплообменник бесконтактной жидкостной системы охлаждения электронных компонентов работает следующим образом. Объект охлаждения (на чертеже не показан) прилегает к крышке 4 теплообменника и нагревает ее. Жидкий хладагент закачивается насосом во входную полость 5 корпуса 1 через отверстия 7, в которых установлены два штуцера 2, либо один штуцер 2 и заглушка (на чертеже не показана). Хладагент покидает теплообменник через выходную полость 6 и штуцеры 2, установленные в отверстия 8. Неиспользованные выходные отверстия 8 закрываются заглушками (на чертеже не показаны). Выбирая места установки штуцеров, можно менять расположение патрубков подвода/отвода хладагента для удобства размещения теплообменника внутри конкретного оборудования. Используя по одному впускному/выпускному штуцеру или по паре, можно регулировать поток хладагента в системе охлаждения. Пластина 3 служит для препятствования перетекания хладагента из входной полости 5 в выходную полость 6 по кратчайшему пути и формирует единую полость омывания 11 хладагентом, обеспечивая поступление и выход хладагента по краям полости. В полость 11 хладагент поступает через проход 9 и покидает ее через проход 10.The heat exchanger non-contact liquid cooling system of electronic components works as follows. The cooling object (not shown in the drawing) is adjacent to the cover 4 of the heat exchanger and heats it. The liquid refrigerant is pumped into the inlet cavity 5 of the housing 1 through openings 7 in which two nozzles 2, or one nozzle 2 and a plug (not shown) are installed. The refrigerant leaves the heat exchanger through the outlet cavity 6 and fittings 2 installed in the openings 8. Unused outlet openings 8 are closed with plugs (not shown in the drawing). Choosing the installation location of the fittings, you can change the location of the refrigerant inlet / outlet pipes for the convenience of placing the heat exchanger inside specific equipment. Using a single inlet / outlet fitting or a pair, it is possible to control the flow of refrigerant in the cooling system. The plate 3 serves to prevent the flow of refrigerant from the inlet cavity 5 to the outlet cavity 6 along the shortest path and forms a single washing cavity 11 by the refrigerant, ensuring the flow of refrigerant in and out along the edges of the cavity. In the cavity 11, the refrigerant enters through the passage 9 and leaves it through the passage 10.

Claims

1. A heat exchanger of a non-contact liquid cooling system for electronic components, comprising a housing with inlet and outlet cavities, refrigerant inlet / outlet fittings and a heat-removable cover, characterized in that the upper part of the housing is made with a flat surface and a plate is installed on it, leaving passages for opposite sides refrigerant from the body inlet to the outlet cavity, and a single washing cavity is formed between the plate and the heat-removing lid.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the lower part of the housing is made with four faces perpendicular to each other, on each of which there are holes for refrigerant inlet / outlet fittings with the possibility of using them to orient them in directions convenient for a particular equipment and regulating the flow of refrigerant in the cooling system.