WO2023247063A1 - Kühlsystem zur flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen bauteilen - Google Patents

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WO2023247063A1
WO2023247063A1 PCT/EP2023/000029 EP2023000029W WO2023247063A1 WO 2023247063 A1 WO2023247063 A1 WO 2023247063A1 EP 2023000029 W EP2023000029 W EP 2023000029W WO 2023247063 A1 WO2023247063 A1 WO 2023247063A1
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WO
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cooling system
container
heat exchanger
tube
tube sheet
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/000029
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English (en)
French (fr)
Inventor
Achim Gotterbarm
Harald GAIBLER
Philipp Hofmann
Verena Obst
Michael Scheuss
Original Assignee
Wieland-Werke Ag
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Publication date
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/203—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures by immersion
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F2200/20—Indexing scheme relating to G06F1/20
    • G06F2200/201—Cooling arrangements using cooling fluid

Definitions

  • Cooling system for liquid immersion cooling of electronic components
  • the invention relates to a cooling system for liquid immersion cooling of electronic components according to the preamble of claim 1.
  • Cooling systems for liquid immersion cooling are an active cooling solution for electronic components that generate a lot of heat during operation.
  • a two-phase heat transfer fluid which usually has a low boiling point
  • the heat generated by the electronic component can vaporize the surrounding liquid heat transfer fluid, thereby dissipating heat from the electronic component.
  • a condenser device liquefies the gaseous heat transfer fluid, which is then returned to the reservoir for cooling.
  • a two-phase immersion cooling system with a cooling basin is known from the publication US 10 512 192 B2.
  • a condensation chamber in which the gaseous fluid produced during the cooling process is condensed, is connected to the liquid fluid in the cooling basin.
  • a steam diversion structure is arranged above the heat-generating electronic components, which are located within the cooling medium in the cooling pool. The vaporized fluid is directed into the condensation chamber for liquefaction using the vapor diversion structure.
  • the condensation chamber is located entirely within the cooling tank. Only the inlet and outlet lines of the fluid in the cooling pipes pass through the cooling basin wall passed through.
  • a cooling system for computer components is known from US 10477 726 B1.
  • a pressure-controlled container contains a heat-conducting, dielectric heat transfer fluid in liquid and gaseous phases, which has a boiling point below 80 ° C at atmospheric pressure.
  • Computer components are arranged in the container and are at least partially immersed in the liquid phase of the heat transfer fluid.
  • the dielectric gas phase fluid evaporated by the heat generated by the computer components is condensed into dielectric liquid phase fluid.
  • the internal pressure is reduced to up to 650 hPa.
  • the pressure in the container at which the system operates the user can influence the temperature at which the dielectric fluid evaporates. This allows increased cooling performance to be achieved.
  • Operating a computer system within a pressure-controlled container at an operating pressure that deviates from the ambient pressure usually requires a design adjustment of the system as a whole.
  • the invention is based on the object of developing a cooling system for liquid immersion cooling of electronic components with regard to a heat exchanger device.
  • the invention includes a cooling system for liquid immersion cooling of electronic components.
  • the cooling system includes a container with a container wall that can be filled with two-phase heat transfer fluid whose liquid phase electronic components can be immersed.
  • the container has a gas space above the surface of the liquid heat transfer fluid.
  • the cooling system includes a heat exchanger device in the gas space of the container for forming liquid heat transfer fluid.
  • the heat exchanger device in the gas space consists of at least one tube bundle of several mutually arranged heat exchanger tubes, which are fixed in at least one tube sheet.
  • the at least one tube sheet of a tube bundle is designed as part of the container wall.
  • the two-phase heat transfer fluid also known as refrigerant, represents the external fluid in the container, in whose liquid portion the electronic components are immersed.
  • the internal fluid in the heat exchanger tubes is a single-phase heat transfer medium, for example process water.
  • a tube bundle can have several heat exchanger tubes arranged parallel to one another with two end tube sheets.
  • a tube sheet is particularly suitable when using U-shaped tubes, where both the supply line and the outlet line for the internal fluid are located on the tube sheet.
  • Different arrangements of coiled tubes can also be used in a tube bundle.
  • the arrangement of the tube bundles or the heat exchanger tubes in the container can be symmetrical with respect to the container wall, as well as asymmetrically or along slopes.
  • the tube sheet determines the position and spacing of the heat exchanger tubes in the tube bundle.
  • the tube sheet and heat exchanger tubes form an independent module that is connected to the container wall.
  • the tube base and container wall can have a fixed or detachable connection.
  • the tube sheet stabilizes the surrounding container wall against deformation.
  • the tube sheet absorbs at least part of the deformation forces that arise on the surrounding container wall due to negative or positive pressure.
  • the tube sheet is designed to be more stable compared to the container wall and therefore acts to stabilize the container against deformation.
  • the modular design of the tube bundle as such already has a construction that is stable against mechanical influences. Detachable connections to the container wall also make it particularly easy to replace the modules.
  • a simple exchange of modules with different cooling capacities with a variable number of heat exchanger tubes enables corresponding flexibility in the design of the cooling system.
  • a construction that mechanically stabilizes the container is achieved.
  • the electronic components are arranged in a bath of liquid heat transfer fluid in a manner suitable for cooling, which are cooled by evaporation of the liquid fluid.
  • the proportion of non-condensable gases can be removed from the system before and/or during commissioning.
  • Several independent tube bundles can also be arranged distributed in the gas space of the container, which as a whole form the heat exchanger device.
  • the computing components and immersion cooling devices as well as the associated power supplies, network connections, wiring connections and the like can be arranged in the container, which during operation has an internal pressure that deviates from the ambient pressure.
  • the container is maintained at up to 200 hPa less than ambient atmospheric pressure during operation, which helps to lower the boiling point of the two-phase heat transfer fluid and thereby reduce the operating temperature of the computer chips and other components.
  • the pressure-controlled container may have an even lower pressure of up to 500 hPa below ambient pressure. At increasingly lower pressures, the structural measures according to the invention on the container wall to compensate for the pressure differences are particularly advantageous.
  • Embodiments of the cooling system according to the invention include a container designed to utilize a two-phase liquid immersion cooling system.
  • the container contains a pool of dielectric cooling fluid, a heat exchanger device for condensing the dielectric fluid from the gaseous phase to a liquid.
  • means for holding computer components and for distributing power from the power system to the devices and components located within the container may be arranged.
  • Some embodiments of the system according to the invention may use a series of fiber optic interfaces that provide connectivity in the container enable and to distribute the fibers to the various holding devices for the electronic components.
  • Some embodiments of the container may include sensors for safe operation. These sensors may include temperature sensors, fluid level sensors, pressure sensors, position sensors, electrical sensors and/or cameras to ensure and automate the operation of the system.
  • These systems may include, for example, pressure sensors within the pressure-controlled vessel that monitor pressure to ensure that there are no significant leaks.
  • gas sensors located on the outside of the pressure-controlled container can detect the presence of any dielectric vapor exiting the pressure-controlled container.
  • the cooling system can advantageously have a control device which is designed to regulate the operation of the fluid circulation, for example as a function of the temperature of the two-phase heat transfer fluid, and the pressure conditions in the container.
  • Advantageous embodiments of the cooling system according to the invention can be an outer frame that stabilizes the container, which can be made of metal profiles in the form of a frame structure and encloses and supports the container.
  • the frame construction can be an open design that includes lids, side panels and doors for easy access during operation and maintenance. This allows access into the cooling system at on-site locations.
  • an assembly system can be set up with which the electronic components can be exchanged from the Lock device can be transported to the operating position.
  • An assembly system can consist of robotic arms or linear drive devices. If the device is designed appropriately, the components can be replaced using a fully automatic assembly system.
  • gloves can also be arranged at suitable container openings for exchanging the electronic components from the lock device to the operating position. This enables assembly through manual access to the interior of the container.
  • the container wall can have at least one recess as a passage point for the heat exchanger tubes, wherein the recess can be covered in a fluid-tight manner by the at least one tube sheet.
  • the area of the passage is slightly smaller than the surface of the tube sheet and its shape is adjusted so that the tube sheet completely covers the recess and thereby slightly overlaps the container wall. This makes it easier to connect the tube sheet and the adjacent container wall to one another as joining parts.
  • a plurality of recesses could also be present, each with a surface through which each of the heat exchanger tubes is passed individually.
  • the tube sheet is then arranged on the inside or outside of the container wall.
  • a recess can also correspond exactly to the outline of a tube sheet, which in this case then fits exactly into the container wall.
  • the tube sheet can be a flat metallic plate with bushings for the heat exchanger tubes, the thickness of the plate being at least three times the thickness of the remaining container wall.
  • the material and thickness of the tube sheet play a key role in the support function and stability of the construction.
  • a suitable material for example, is steel, whose plate thickness is sufficient to increase stability is strong.
  • the tube sheet can be welded to the container wall.
  • a welded connection represents a particularly stable material connection.
  • a connection box for distributing, redirecting or collecting the single-phase heat transfer medium that can be passed through in the heat exchanger tubes can be arranged on the at least one tube sheet on the outside of the container. If there are several tube sheets or passage points of the heat exchanger tubes through the container wall, additional connection boxes are arranged for the single-phase heat transfer medium located in the heat exchanger tubes.
  • the supply lines and discharge lines for the internal fluid also branch off from these connection boxes, which are also referred to as water boxes.
  • connection box can be removably connected to the tube sheet.
  • the heat exchanger tubes in the tube bundle can be easily accessible for maintenance purposes or for replacement.
  • the fixing points can also be located on the stable tube base, as its greater material thickness compared to the container wall requires a more stable connection.
  • the heat exchanger tubes can be designed as smooth tubes or as finned tubes.
  • the heat exchanger tubes can have integral ribs formed on the outside of the tube and running around in a helical shape, and a channel can be formed between the ribs.
  • Such finned tubes are made from smooth tubes that have been subjected to a forming process. They are particularly suitable as components in highly efficient, compact and extremely stable heat exchangers with a high heat transfer coefficient.
  • the tube surfaces are optimized to the specific heat transfer needs of the application. A large selection of materials, including copper, copper alloys, steels or titanium, ensures that suitable material is available for different needs, particularly in terms of durability and formability.
  • the heat exchanger tubes can be connected to the bushings of the tube sheet by expanding, with a gas-tight and pressure-resistant connection being formed.
  • the selection of materials mentioned above is mostly ductile metals or metal alloys, which allow the heat exchanger tubes to be expanded for connection to the tube sheet.
  • Such mechanically created connections represent a resilient and stable joint.
  • the heat exchanger tubes can be soldered, glued or welded into the tube sheet. Due to their material connection, such connections prove to be both gas-tight and mechanically sufficiently stable to create a compact, modular tube bundle.
  • a tube bundle made of heat exchanger tubes can have two tube sheets, which are connected at the end at opposite points to the remaining container wall at recesses as passage points. Each tube sheet is then connected to the container wall at each passage point for the heat exchanger tubes. Each tube sheet positioned in this way stabilizes the container wall.
  • the heat exchanger tubes can be arranged in a straight line between the two end tube sheets in the container. In this way, the tube sheet and the associated arrangement of the heat exchanger tubes are designed to be flow-optimized for the fluid flowing inside.
  • Such tube bundles preferably run in the longitudinal direction on two long sides of the container near the inner container wall over the entire length.
  • the liquid heat transfer fluid can flow back into the reservoir as condensate near the container wall.
  • the gas flow that forms on the electronic components during the cooling process is not or only slightly influenced.
  • the container can already have a shape that is fluidly adapted to the fluid flow of the heat transfer fluid.
  • the container can be designed as a pressure container that can be operated with negative pressure and/or positive pressure.
  • pressure in the container at which the system operates By controlling the pressure in the container at which the system operates, increased cooling performance can be achieved.
  • the mechanical stabilization of the solution according to the invention through the arrangement of tube sheets on the container wall can make an important contribution to the structural adaptation of the system as a whole.
  • fluid baffles can be arranged to optimize the draining behavior of the condensate or to distribute gaseous heat transfer fluid. Such additional baffles lead to optimized drainage behavior for returning the condensate.
  • the vapor distribution of the gaseous heat transfer fluid in the cooling process can be advantageously influenced and the flow of the two-phase heat transfer fluid in the vapor phase can be optimized in order to increase the rate and Increase efficiency of condensation.
  • additional stiffening devices can be arranged starting from the tube bundle, which are guided up to the container wall and stabilize it against static and dynamic loads.
  • the additional stiffening of the cooling system is essentially arranged near the sealing surfaces, which optimally dissipate the force in the system under static and dynamic loads and increase the stability and tightness of the entire system.
  • the stiffening devices can advantageously be arranged starting from the tube sheet. Due to the stability of the entire tube bundle, the tube sheet represents a suitable place for absorbing and transmitting force.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a cooling system
  • FIG. 2 is a schematic view of a tube bundle
  • Fig. 3 is a schematic side view of a cooling system
  • Fig. 4 is a schematic top view of a cooling system with a view into the container.
  • Fig. 1 shows a schematic front view of a cooling system 1 for liquid immersion cooling of electronic components.
  • the cooling system 1 includes a container 3 with a container wall 31 inside can be filled with two-phase heat transfer fluid.
  • the two-phase heat transfer fluid represents the external fluid located in the container 3, with a liquid heat transfer fluid portion 4 in which the electronic components are immersed and a gaseous heat transfer fluid portion 5.
  • a heat exchanger device 6 in the gas space 5 of the container 3 to form liquid heat transfer fluid 4 arranged.
  • the heat exchanger device 6 in the gas space 5 consists of four tube bundles 7, each with several heat exchanger tubes 71 arranged parallel to one another.
  • the heat exchanger tubes 71 are fixed in tube sheets 72.
  • the at least one tube sheet 72 of a tube bundle 7 is designed here as a front part of the container wall 3.
  • the overlap area of the tube sheet 72 (dashed outline) with respect to the recess 32 is also shown in the image.
  • the tube sheet 72 thus completely covers the recess 32.
  • the tube sheet 72 is connected to the adjacent container wall 3 as a joining part, for example by a weld seam (not shown in FIG. 1).
  • connection boxes 8 of the heat exchanger device 6 are already mounted on the tube sheets and so the heat exchanger tubes 71 arranged behind them are only partially visible through openings.
  • the internal fluid is introduced or discharged into the connection box 8 as a single-phase heat transfer medium through these openings. Since water is often used as the internal single-phase heat transfer medium, the connection box 8 is referred to as a water box.
  • the container is slightly tapered in the area of the liquid heat transfer fluid 4 by the Container wall 3 projects inwards and only opens in the gas space.
  • the shape of the container 3 is supported by a metal profile frame 33.
  • the container 3 is therefore already enclosed by a stabilizing outer frame.
  • Fig. 2 shows a schematic view of a tube bundle 7 of a cooling system.
  • a tube bundle 7 is formed between two tube sheets 72 from several heat exchanger tubes 71 that are closely grouped together in the upper area and in the lower area.
  • a metallic plate with bushings for the heat exchanger tubes 72 is arranged at the end as a tube sheet 72.
  • the material and thickness of the tube sheet 72 ensures a support function and the stability of the structure.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a cooling system 1.
  • the electronic components 2 to be cooled are immersed in the liquid heat transfer fluid 4 below the surface 41 of the liquid fluid.
  • the heat exchanger device 6 is located in the gas space 5.
  • the heat exchanger device 6 in the gas space 5 consists of the tube bundles 7 shown in FIG. 2, each with a plurality of heat exchanger tubes 71 arranged parallel to one another and fixed in tube sheets 72.
  • the two tube sheets 72 of a tube bundle 7 are firmly connected at opposite points to the remaining container wall 3 at recesses as passage points.
  • the heat exchanger tubes 71 are arranged in a straight line between the two end tube sheets 72 in the container.
  • connection boxes 8 are arranged on the outside of the container 3 for distribution, redirection or collection of the internal fluid that can be passed through in the heat exchanger tubes 71.
  • a first connection box 8 is supplied with internal fluid via a supply line 81, which is distributed from there into the heat exchanger tubes 71.
  • the fluid collected in the second connection box 8 is discharged via the discharge line 82 to a cooling device (not shown in FIG. 3).
  • FIG. 1 A schematic top view of a cooling system 1 with a view into the container 3 is shown in FIG. Via the supply lines 81, all connection boxes 8 on the input side are centrally supplied with single-phase heat transfer medium through branches and, after passing through, are collected in the connection boxes 8 on the output side and discharged centrally in the discharge line 82.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (1) zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen (2), umfassend - einen Behälter (3) mit einer Behälterwandung (31), der im Inneren mit zweiphasigem Wärmeübertragungsfluid (4) befüllbar ist, in das elektronische Bauteile (2) eingetaucht werden können, wobei der Behälter (3) einen Gasraum (5) über der Oberfläche (41) des flüssigen Wärmeübertragungsfluids (4) aufweist, - eine Wärmeaustauschereinrichtung (6) im Gasraum (5) des Behälters (3) zur Bildung von flüssigem Wärmeübertragungsfluid (4), dadurch gekennzeichnet, - dass die Wärmeaustauschereinrichtung (6) im Gasraum (5) aus zumindest einem Rohrbündel (7) mehrerer zueinander angeordneter Wärmeaustauscherrohre (71) besteht, welche in zumindest einem Rohrboden (72) fixiert sind, - dass der zumindest eine Rohrboden (72) eines Rohrbündels (7) als Teil der Behälterwandung (31) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Kühlsystem zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kühlsysteme zur Flüssigkeitsimmersionskühlung sind beispielsweise als Zweiphasen-Tauchkühlsysteme eine aktive Kühllösung für Elektronikbauteile, die im Betrieb viel Wärme erzeugen. Beim Eintauchen der Bauteile in ein zweiphasiges Wärmeübertragungsfluid, welches meist einen niedrigen Siedepunkt hat, kann die vom elektronischen Bauteil erzeugte Wärme das umgebende flüssige Wärmeübertragungsfluid verdampfen, wodurch Wärme von dem elektronischen Bauteil abgeführt wird. Eine Kondensatoreinrichtung verflüssigt das gasförmige Wärmeübertragungsfluid, welches dann in das Reservoir zur Kühlung zurückgeführt wird.
Aus der Druckschrift US 10 512 192 B2 ist ein zweiphasiges Tauchkühlsystem, mit einem Kühlbecken bekannt. Eine Kondensationskammer, in der das beim Kühlvorgang entstehende gasförmige Fluid kondensiert wird, steht in Verbindung mit dem flüssigen Fluid im Kühlbecken. Eine Dampfumleitungsstruktur ist hierbei über den wärmeerzeugenden Elektronikkomponenten angeordnet, die sich innerhalb des Kühlmediums im Kühlbecken befinden. Das verdampfte Fluid wird mittels der Dampfumleitungsstruktur in die Kondensationskammer zur Verflüssigung geleitet. Die Kondensationskammer befindet sich vollständig innerhalb des Kühlbeckens. Lediglich die Zu- und Ableitungen des in den Kühlrohren befindlichen Fluids werden durch die Kühlbeckenwandung hindurchgeführt.
In diesem Zusammenhang ist aus der Druckschrift US 10477 726 B1 ein Kühlsystem für Computerkomponenten bekannt. In einem druckgesteuerten Behälter befindet sich ein wärmeleitendes, dielektrisches Wärmeübertragungsfluid in flüssiger und gasförmiger Phase, welches bei Atmosphärendruck einen Siedepunkt unter 80°C aufweist. Im Behälter sind Computerkomponenten angeordnet, die zumindest teilweise in die flüssige Phase des Wärmeübertragungsfluids eingetaucht sind. Mittels eines Kondensators wird das durch die Wärmeentwicklung der Computerkomponenten verdampfte dielektrische Gasphasenfluid zu dielektrischem Flüssigphasenfluid kondensiert. Im Innenraum des druckgesteuerten Behälters wird der Innendruck auf bis zu 650 hPa reduziert. Durch Steuern des Drucks im Behälter, bei dem das System arbeitet, kann der Benutzer die Temperatur beeinflussen, bei der die dielektrische Flüssigkeit verdampft. Hierdurch kann eine erhöhte Kühlleistung erzielt werden. Der Betrieb eines Computersystems innerhalb eines druckgesteuerten Behälters bei einem Betriebsdruck, der vom Umgebungsdruck abweicht, erfordert meist eine konstruktive Anpassung des Systems als Ganzes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen bezüglich einer Wärmeaustauschereinrichtung weiterzubilden.
Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung schließt ein Kühlsystem zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen ein. Das Kühlsystem umfasst einen Behälter mit einer Behälterwandung, der mit zweiphasigem Wärmeübertragungsfluid befüllbar ist, in dessen flüssige Phase elektronische Bauteile eingetaucht werden können. Der Behälter weist über der Oberfläche des flüssigen Wärmeübertragungsfluids einen Gasraum auf. Zudem umfasst das Kühlsystem eine Wärmeaustauschereinrichtung im Gasraum des Behälters zur Bildung von flüssigem Wärmeübertragungsfluid. Die Wärmeaustauschereinrichtung im Gasraum besteht aus zumindest einem Rohrbündel mehrerer zueinander angeordneter Wärmeaustauscherrohre, welche in zumindest einem Rohrboden fixiert sind. Der zumindest eine Rohrboden eines Rohrbündels ist als Teil der Behälterwandung ausgebildet.
Das zweiphasige Wärmeübertragungsfluid, auch als Kältemittel bezeichnet, stellt das im Behälter befindliche äußere Fluid dar, in dessen flüssigem Anteil die elektronischen Bauteile eingetaucht werden. Das in den Wärmeaustauscherrohren befindliche innere Fluid ist ein einphasiges Wärmeträgermedium, beispielsweise Prozesswasser.
Ein Rohrbündel kann mehrere zueinander parallel angeordnete Wärmeaustauscherrohre mit zwei endständigen Rohrböden aufweisen. Ein Rohrboden eignet sich besonders bei Verwendung von U-förmig verlaufenden Rohren, bei denen am Rohrboden sowohl die Zuleitung als auch die Ableitung des inneren Fluids befindet. Auch unterschiedliche Anordnungen gewendelter Rohre können in einem Rohrbündel eingesetzt werden.
Die Anordnung der Rohrbündel bzw. der Wärmeaustauscherrohre im Behälter kann in Bezug auf die Behälterwandung symmetrisch sowie auch unsymmetrisch oder entlang von Schrägungen erfolgen.
Der Rohrboden legt die Position und die Abstände der Wärmeaustauscherrohre im Rohrbündel fest. Rohrboden und Wärmeaustauscherrohre bilden ein eigenständiges Modul, welches mit der Behälterwandung verbunden ist. Rohrboden und Behälterwandung können eine feste oder auch lösbare Verbindung umfassen. In beiden Fällen stabilisiert der Rohrboden die umgebende Behälterwandung gegenüber einer Verformung. Insbesondere im Betrieb nimmt der Rohrboden zumindest einen Teil der Verformungskräfte auf, die auf die umgebende Behälterwandung durch Unter- oder Überdruck entsteht. Der Rohrboden ist gegenüber der Behälterwandung stabiler ausgelegt und wirkt folglich als Stabilisierung des Behälters gegenüber einer Verformung. Die modulartige Auslegung des Rohrbündels weist als solche bereits eine gegenüber mechanischen Einflüssen stabile Konstruktion auf. Lösbare Verbindungen mit der Behälterwandung ermöglichen auch einen besonders einfachen Austausch der Module. Gerade ein einfacher Austausch von Modulen unterschiedlicher Kühlleistung mit einer variablen Anzahl an Wärmeaustauscherrohren ermöglichen eine entsprechende Flexibilität in der Auslegung des Kühlsystems. Insbesondere wird eine den Behälter mechanisch stabilisierende Konstruktion erzielt.
Im Behälter sind die Elektronikbauteile in für eine Kühlung geeigneter Weise in einem Bad von flüssigem Wärmeübertragungsfluid angeordnet, welche durch Verdampfung des flüssigen Fluids gekühlt werden. Hierbei können vor und/oder während der Inbetriebnahme der Anteil der nicht kondensierbaren Gase aus dem System entfernt werden. Es können auch mehrere eigenständige Rohrbündel im Gasraum des Behälters verteilt angeordnet sein, welche in der Gesamtheit die Wärmeaustauschereinrichtung bilden.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Rechenkomponenten und Tauchkühlgeräte sowie die zugehörigen Stromversorgungen, Netzwerkverbindungen, Verdrahtungsverbindungen und dergleichen im Behälter angeordnet sein, der im Betrieb einen vom Umgebungsdruck abweichenden Innendruck aufweist. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, Strom-, Wasser-, Vakuum- und Netzwerkverbindungen in einem Bündel von Leitungen zu kombinieren, um die Durchführungen in den Behälter zu minimieren und um die Gefahr für Lecks zu reduzieren, insbesondere wenn das System im Betrieb unter Vakuum oder Überdruck steht.
In vorteilhaften Ausführungsformen wird der Behälter während des Betriebs auf bis zu 200 hPa weniger als der atmosphärische Umgebungsdruck gehalten, was dazu beiträgt, den Siedepunkt des zweiphasigen Wärmeübertragungsfluids zu senken und dadurch die Betriebstemperatur der Computerchips und anderer Komponenten zu reduzieren. In einigen besonderen Ausführungsformen kann der druckgesteuerte Behälter einen noch geringeren Druck von bis zu 500 hPa unter dem Umgebungsdruck aufweisen. Bei zunehmend geringeren Drücken sind die erfindungsgemäßen konstruktiven Maßnahmen an der Behälterwandung zum Ausgleich der Druckunterschiede besonders vorteilhaft.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen des Kühlsystems umfassen einen Behälter, der so ausgelegt ist, dass ein Zweiphasen-Flüssigkeits- Immersionskühlsystem Verwendung findet. Der Behälter enthält ein Becken aus dielektrischem Kühlfluid, eine Wärmeaustauschereinrichtung zum Kondensieren des dielektrischen Fluids aus der gasförmigen Phase zu einer Flüssigkeit. Zudem können Einrichtungen zum Halten von Computerkomponenten und zum Verteilen von Strom aus dem Stromversorgungssystem zu den Geräten und Komponenten angeordnet sein, die sich innerhalb des Behälters befinden.
Es versteht sich, dass eine Vielzahl spezialisierter Verbindungen verwendet werden müssen, um ein Computersystem innerhalb eines Behälters zu betreiben, der beispielsweise auf einem Unterdrück gehalten wird. Einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems können eine Reihe von faseroptischen Schnittstellen verwenden, die eine Konnektivität in den Behälter ermöglichen und um die Fasern auf die verschiedenen Haltevorrichtungen zu den elektronischen Komponenten zu verteilen. Einige Ausführungsformen des Behälters können für einen sicheren Betrieb Sensoren beinhalten. Diese Sensoren können Temperatursensoren, Fluidpegelsensoren, Drucksensoren, Positionssensoren, elektrische Sensoren und/oder Kameras umfassen, um den Betrieb des Systems sicherzustellen und zu automatisieren.
Diese Systeme können beispielsweise Drucksensoren innerhalb des druckgeregelten Behälters umfassen, die den Druck überwachen, um sicherzustellen, dass keine wesentlichen Leckagen vorhanden sind. Ebenso können Gassensoren, die an der Außenseite des druckgeregelten Behälters angeordnet sind und das Vorhandensein von möglicherweise vorhandenem dielektrischem Dampf erfassen, welcher aus dem druckgesteuerten Behälter austritt.
Zudem kann das Kühlsystem vorteilhafterweise eine Steuereinrichtung aufweisen, die dafür ausgelegt ist, um den Betrieb der Fluidzirkulation, beispielsweise als Funktion der Temperatur des zweiphasigen Wärmeübertragungsfluids, und die Druckverhältnisse im Behälter zu regeln.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlsystems kann ein den Behälter stabilisierendes Außengestell sein, welches aus Metallprofilen in Form einer Rahmenkonstruktion ausgelegt sein kann und den Behälter umschließt und stützt. Die Rahmenkonstruktion kann ein offenes Design sein, welches Deckel, Seitenwände und Türen für einen einfachen Zugang im Betrieb und für Wartungsarbeiten umfasst. Dies ermöglicht den Zugang in das Kühlsystem an Standorten vor Ort.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann ein Bestückungssystem eingerichtet sein, mit dem für einen Austausch die elektronischen Bauteile von der Schleuseneinrichtung an die Betriebsposition transportiert werden können. Ein Bestückungssystem kann aus Roboterarmen oder aus Linearantriebsvorrichtungen bestehen. Bei einer geeigneten Ausbildung der Vorrichtung lässt sich ein Austausch der Bauteile über ein vollautomatisches Bestückungssystem durchführen. Alternativ können für einen Austausch der elektronischen Bauteile von der Schleuseneinrichtung an die Betriebsposition auch Handschuhe an geeigneten Behälteröffnungen angeordnet sein. So ist eine Bestückung durch den manuellen Zugriff ins Innere des Behälters ermöglicht.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann die Behälterwandung zumindest eine Ausnehmung als Durchtrittstelle für die Wärmeaustauscherrohre aufweisen, wobei die Ausnehmung von dem zumindest einen Rohrboden fluiddicht abgedeckt sein kann. In der Praxis ist die Durchtrittstelle in der Fläche etwas kleiner als die Rohrbodenfläche ausgebildet und in der Form so angepasst, dass der Rohrboden die Ausnehmung vollständig abdeckt und dabei geringfügig die Behälterwandung überlappt. Dies erleichtert die Verbindung des Rohrbodens und der angrenzenden Behälterwandung als Fügeteile miteinander. Alternativ zu einer flächigen Ausnehmung könnten auch eine Vielzahl an Ausnehmungen jeweils mit einer Fläche vorhanden sein, durch die jedes der Wärmeaustauscherrohre einzeln hindurchgeführt wird. Der Rohrboden ist dann auf der Innen- oder auf der Außenseite der Behälterwandung angeordnet. Eine Ausnehmung kann jedoch auch genau dem Umriss eines Rohrbodens entsprechen, der in diesem Falle dann exakt in die Behälterwandung passt.
Vorteilhafterweise kann der Rohrboden eine ebene metallische Platte mit Durchführungen für die Wärmeaustauscherrohre sein, wobei die Dicke der Platte zumindest dem Dreifachen der Dicke der übrigen Behälterwandung entspricht. Das Material und die Dicke des Rohrbodens entscheidet wesentlich über die Stützfunktion und Stabilität der Konstruktion. So eignet sich als Material beispielsweise Stahl, dessen Plattendicke zur Stabilitätserhöhung ausreichend stark ausgeführt ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Rohrboden mit der Behälterwandung verschweißt sein. Gegenüber anderen Fügeverfahren stellt eine Schweißverbindung einen besonders stabilen Stoffschluss dar.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann an dem mindestens einen Rohrboden auf der Außenseite des Behälters ein Anschlusskasten zur Verteilung, Umlenkung oder Sammlung des in den Wärmeaustauscherrohren durchleitbaren einphasigen Wärmeträgermediums angeordnet sein. Bei mehreren Rohrböden bzw. Durchtrittsstellen der Wärmeaustauscherrohre durch die Behälterwandung werden jeweils weitere Anschlusskästen für das in den Wärmeaustauscherrohren befindlichen einphasigen Wärmeträgermediums angeordnet. Von diesen Anschlusskästen, die auch als Wasserkästen bezeichnet werden, zweigen auch die Zuleitungen bzw. die Ableitungen für das innere Fluid ab.
Vorteilhafterweise kann der Anschlusskasten abnehmbar mit dem Rohrboden verbunden sein. Für Wartungszwecke oder zum Austausch können so die Wärmeaustauscherrohre im Rohrbündel auf einfache Weise zugänglich sein. Mittels Verschraubungen und Dichtflächen können sich die Fixierstellen auch auf dem stabilen Rohrboden befinden, da dessen größere Materialdicke gegenüber der Behälterwandung eine stabilere Verbindung bedingt.
Die Wärmeaustauscherrohre können als glatte Rohre oder auch als berippte Rohre ausgeführt sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können die Wärmeaustauscherrohre auf der Rohraußenseite ausgeformte, schraubenlinienförmig umlaufende integrale Rippen aufweisen und zwischen den Rippen ein Kanal ausgebildet sein. Derartige Rippenrohre werden aus Glattrohren hergestellt, die einem Umformprozess unterzogen wurden. Sie eignen sich besonders als Komponenten in hocheffizienten, kompakten und äußerst stabilen Wärmetauschern mit einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten. Die Rohroberflächen sind auf den spezifischen Wärmeübertragungsbedarf der Anwendung optimiert. Mit einer großen Auswahl an Werkstoffen, die Kupfer, Kupferlegierungen, Stähle oder Titan beinhalten, wird sichergestellt, dass für unterschiedlichen Bedarf geeignetes Material für die jeweiligen Anforderungen, insbesondere in Bezug auf Haltbarkeit und Verformbarkeit, zur Verfügung steht.
Vorteilhafterweise können die Wärmeaustauscherrohre in die Durchführungen des Rohrbodens durch Aufweiten verbunden sein, wobei eine gasdichte und druckbeständige Verbindung ausgebildet ist. Insbesondere bei der vorstehend genannten Auswahl an Werkstoffen handelt es sich zumeist um duktile Metalle oder Metalllegierungen, die Aufweiten der Wärmeaustauscherrohre zur Verbindung mit dem Rohrboden gestatten. Derartige mechanische erzeugte Verbindungen stellen eine belastbare und stabile Fügung dar.
Vorteilhafterweise können die Wärmeaustauscherrohre in den Rohrboden gelötet, geklebt oder geschweißt sein. Derartige Verbindungen erweisen sich durch ihren Stoffschluss sowohl als gasdicht und mechanisch als ausreichend stabil, um ein kompaktes modulartiges Rohrbündel zu erzeugen.
Vorteilhafterweise kann ein Rohrbündel aus Wärmeaustauscherrohren zwei Rohrböden aufweisen, welche endständig an gegenüber liegenden Stellen mit der übrigen Behälterwandung an Ausnehmungen als Durchtrittsstellen verbunden sind. Jeder Rohrboden ist dann mit der Behälterwandung an jeder Durchtrittsstelle für die Wärmeaustauscherrohre verbunden. Durch jeden so positionierten Rohrboden findet eine Stabilisierung der Behälterwandung statt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Wärmeaustauscherrohre in gerader Linie zwischen den zwei endständigen Rohrböden im Behälter angeordnet sein. Auf diese Weise sind der Rohrboden und die damit verbundene Anordnung der Wärmeaustauscherrohre strömungsoptimiert für das im Inneren strömende Fluid ausgebildet.
Derartige Rohrbündel verlaufen bevorzugt in Längsrichtung auf zwei Längsseiten des Behälters nahe der inneren Behälterwandung über die gesamte Länge. So kann das flüssige Wärmeübertragungsfluid als Kondensat nahe der Behälterwandung in das Reservoir zurückfließen. An diesen Seitenbereichen wird die sich im Kühlprozess ausbildende Gasströmung an den Elektronikbauteilen nicht oder nur gering beeinflusst. Hierzu kann bereits der Behälter eine für den Fluidfluss des Wärmeübertragungsfluids strömungstechnisch entsprechend angepasste Form aufweisen.
Vorteilhafterweise kann der Behälter als Druckbehälter ausgeführt sein, der mit einem Unterdrück und/oder Überdruck betrieben werden kann. Durch Steuern des Drucks im Behälter, bei dem das System arbeitet, kann eine erhöhte Kühlleistung erzielt werden. Durch die mechanische Stabilisierung der erfindungsgemäßen Lösung durch die Anordnung von Rohrböden an der Behälterwandung kann ein wichtiger Beitrag einer konstruktiven Anpassung des Systems als Ganzes geleistet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können Fluidleitbleche zu einem optimiertem Ablaufverhalten des Kondensats bzw. zur Verteilung gasförmigen Wärmeübertragungsfluids angeordnet sein. Derartige zusätzliche Leitbleche führen zu einem optimierten Ablaufverhalten zur Rückführung des Kondensats. Ebenso kann die Dampfverteilung des gasförmigen Wärmeübertragungsfluids im Kühlprozess damit vorteilhaft beeinflusst und so der Fluss des zweiphasigen Wärmeübertragungsfluids in der Dampfphase optimiert werden, um die Rate und Effizienz der Kondensation zu erhöhen.
Vorteilhafterweise können ausgehend vom Rohrbündel zusätzliche Versteifungseinrichtungen angeordnet sein, welche bis zur Behälterwandung geführt sind und diese gegenüber statischen und dynamischen Belastungen stabilisieren. Hierzu ist die zusätzliche Versteifung des Kühlsystems im Wesentlichen in der Nähe der Dichtflächen angeordnet, welche im System bei statischen und dynamischen Belastungen die Kraft optimiert ableiten und die Stabilität und Dichtheit des Gesamtsystems erhöhen.
Vorteilhafterweise können die Versteifungseinrichtungen vom Rohrboden ausgehend angeordnet sein. Der Rohrboden stellt bereits durch die Stabilität des gesamten Rohrbündels einen geeigneten Ort zur Kraftaufnahme und Weiterleitung dar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Frontansicht eines Kühlsystems,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Rohrbündels,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Kühlsystems, und
Fig. 4 eine schematische Aufsicht eines Kühlsystems mit Blick in den Behälter.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Frontansicht eines Kühlsystems 1 zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen. Das Kühlsystem 1 umfasst einen Behälter 3 mit einer Behälterwandung 31 , der im Inneren mit zweiphasigem Wärmeübertragungsfluid befüllbar ist. Das zweiphasige Wärmeübertragungsfluid stellt das im Behälter 3 befindliche äußere Fluid dar, mit einem flüssigen Wärmeübertragungsfluidanteil 4, in dem die elektronischen Bauteile eingetaucht werden und einem gasförmigen Wärmeübertragungsfluidanteil 5. Im Behälter 3 ist eine Wärmeaustauschereinrichtung 6 im Gasraum 5 des Behälters 3 zur Bildung von flüssigem Wärmeübertragungsfluid 4 angeordnet.
Die Wärmeaustauschereinrichtung 6 im Gasraum 5 besteht in dieser vorteilhaften Ausführung aus vier Rohrbündeln 7 mit jeweils mehreren parallel zueinander angeordneten Wärmeaustauscherrohren 71. Die Wärmeaustauscherrohre 71 sind in Rohrböden 72 fixiert. Der zumindest eine Rohrboden 72 eines Rohrbündels 7 ist hier als stirnseitiger Teil der Behälterwandung 3 ausgebildet. Bei den zwei in Figur 1 im linken Bildteil sichtbaren Rohrbündeln 7 ist auch der Überlappbereich des Rohrbodens 72 (gestrichelte Umrisslinie) gegenüber der Ausnehmung 32 bildlich dargestellt. So deckt der Rohrboden 72 die Ausnehmung 32 vollständig ab. Dort wird der Rohrboden 72 mit angrenzender Behälterwandung 3 als Fügeteil, beispielsweise durch eine in Figur 1 nicht dargestellte Schweißnaht, verbunden.
In Figur 1 im rechten Bildteil sind auf den Rohrböden bereits die Anschlusskästen 8 der Wärmeaustauschereinrichtung 6 montiert und so die dahinter angeordneten Wärmeaustauscherrohre 71 nur noch durch Öffnungen zum Teil sichtbar. Durch diese Öffnungen wird im Betrieb des Kühlsystems 1 das innere Fluid als einphasiges Wärmeträgermedium in den Anschlusskasten 8 eingeleitet bzw. abgeleitet. Da als inneres einphasiges Wärmeträgermedium in vielen Fällen Wasser dient, wird der Anschlusskasten 8 als Wasserkasten bezeichnet.
In Fig. 1 ist in der dargestellten Ausführungsform der Behälter im Bereich des flüssigem Wärmeübertragungsfluids 4 etwas verjüngt, indem die Behälterwandung 3 nach innen kragt und sich erst im Gasraum öffnet. Die Form des Behälters 3 wird durch einen Metallprofilrahmen 33 unterstützt. Der Behälter 3 wird folglich bereits durch ein stabilisierendes Außengestell umschlossen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Rohrbündels 7 eines Kühlsystems. Bei dieser Ausführungsform wird zwischen zwei Rohrböden 72 aus mehreren im oberen Bereich und im unteren Bereich engständig zusammengefassten Wärmeaustauscherrohren 71 ein Rohrbündel 7 gebildet. Endständig ist als Rohrboden 72 jeweils eine metallische Platte mit Durchführungen für die Wärmeaustauscherrohre 72 angeordnet. Das Material und die Dicke des Rohrbodens 72 sorgt für eine Stützfunktion und die Stabilität der Konstruktion.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Kühlsystems 1 .
Die zu kühlenden elektronischen Bauteile 2 sind im flüssigen Wärmeübertragungsfluid 4 unterhalb der Oberfläche 41 des flüssigen Fluids eingetaucht. Die Wärmeaustauschereinrichtung 6 befindet sich im Gasraum 5.
Die Wärmeaustauschereinrichtung 6 im Gasraum 5 besteht in dieser vorteilhaften Ausführung aus den in Figur 2 dargestellten Rohrbündeln 7 mit jeweils mehreren parallel zueinander angeordneten Wärmeaustauscherrohren 71 , die in Rohrböden 72 fixiert sind. Die zwei Rohrböden 72 eines Rohrbündels 7 sind an gegenüber liegenden Stellen mit der übrigen Behälterwandung 3 an Ausnehmungen als Durchtrittsstellen fest verbunden.
Die Wärmeaustauscherrohre 71 sind in gerader Linie zwischen den zwei endständigen Rohrböden 72 im Behälter angeordnet.
Auf den Rohrböden 72 sind jeweils Anschlusskästen 8 auf der Außenseite des Behälters 3 zur Verteilung, Umlenkung oder Sammlung des in den Wärmeaustauscherrohren 71 durchleitbaren inneren Fluids angeordnet. Ein erster Anschlusskasten 8 wird über eine Zuleitung 81 mit innerem Fluid versorgt, welches von dort in die Wärmeaustauscherrohre 71 verteilt wird. Über die Ableitung 82 wird das im zweiten Anschlusskasten 8 gesammelte Fluid zu einer in der Figur 3 nicht dargestellten Kühleinrichtung abgeführt.
Die am Rohrbündel 7 angeordneten Fluidleitbleche 73 stabilisieren die gesamte Konstruktion und führen zu einem optimierten Ablaufverhalten zur Rückführung des Kondensats in das flüssige Wärmeübertragungsfluid 4. In Fig. 4 ist eine schematische Aufsicht eines Kühlsystems 1 mit Blick in den Behälter 3 dargestellt. Über die Zuleitungen 81 werden alle eingangsseitigen Anschlusskästen 8 zentral mit einphasigem Wärmeträgermedium durch Verzweigungen versorgt und nach Durchtritt in den ausgangsseitigen Anschlusskästen 8 gesammelt und in der Ableitung 82 zentral abgeführt.
Bezugszeichenliste
1 Kühlsystem
2 elektronisches Bauteil
3 Behälter
31 Behälterwandung
32 Ausnehmung
33 Metallprofilrahmen
4 flüssiges Wärmeübertragungsfluid
41 Oberfläche des flüssigen Fluids im Behälter
5 gasförmiges Wärmeübertragungsfluid, Gasraum
6 Wärmeaustauschereinrichtung
7 Rohrbündel
71 Wärmeaustauscherrohre
72 Rohrboden
73 Fluidleitblech
74 Versteifungseinrichtung
8 Anschlusskasten, Wasserkasten
81 Zuleitung
82 Ableitung

Claims

Patentansprüche Kühlsystem (1 ) zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen (2), umfassend
- einen Behälter (3) mit einer Behälterwandung (31 ), der im Inneren mit zweiphasigem Wärmeübertragungsfluid (4) befüllbar ist, in das elektronische Bauteile
(2) eingetaucht werden können, wobei der Behälter (3) einen Gasraum (5) über der Oberfläche (41) des flüssigen Wärmeübertragungsfluids (4) aufweist,
- eine Wärmeaustauschereinrichtung (6) im Gasraum (5) des Behälters
(3) zur Bildung von flüssigem Wärmeübertragungsfluid (4), dadurch gekennzeichnet,
- dass die Wärmeaustauschereinrichtung (6) im Gasraum (5) aus zumindest einem Rohrbündel (7) mehrerer zueinander angeordneter Wärmeaustauscherrohre (71 ) besteht, welche in zumindest einem Rohrboden (72) fixiert sind,
- dass der zumindest eine Rohrboden (72) eines Rohrbündels (7) als Teil der Behälterwandung (31 ) ausgebildet ist. Kühlsystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwandung (31 ) zumindest eine Ausnehmung (32) als Durchtrittstelle für die Wärmeaustauscherrohre (71 ) aufweist, wobei die Ausnehmung (32) von dem zumindest einen Rohrboden (72) fluiddicht abgedeckt ist. Kühlsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrboden (72) eine ebene metallische Platte mit Durchführungen für die Wärmeaustauscherrohre (71 ) ist und die Dicke der Platte zumindest dem Dreifachen der Dicke der übrigen Behälterwandung (31) entspricht.
4. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrboden (72) mit der Behälterwandung (31 ) verschweißt ist.
5. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen Rohrboden (72) auf der Außenseite des Behälters (3) ein Anschlusskasten (8) zur Verteilung, Umlenkung oder Sammlung des in den Wärmeaustauscherrohren (71) durchleitbaren einphasigen Wärmeträgermediums angeordnet ist.
6. Kühlsystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskasten (8) abnehmbar mit dem Rohrboden (72) verbunden ist.
7. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherrohre (71) auf der Rohraußenseite ausgeformte, schraubenlinienförmig umlaufende integrale Rippen aufweisen und zwischen den Rippen ein Kanal ausgebildet ist.
8. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherrohre (71 ) in die Durchführungen des Rohrbodens (72) durch Aufweiten verbunden sind, wobei eine gasdichte und druckbeständige Verbindung ausgebildet ist.
9. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherrohre (71) in den Rohrboden (72) gelötet, geklebt oder geschweißt sind.
10. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrbündel (7) aus Wärmeaustauscherrohren (71 ) zwei Rohrböden (72) aufweist, welche endständig an gegenüber liegenden Stellen mit der übrigen Behälterwandung (31 ) an Ausnehmungen (32) als Durchtrittsstellen verbunden sind.
11 . Kühlsystem (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherrohre (71 ) in gerader Linie zwischen den zwei endständigen Rohrböden (72) im Behälter (2) angeordnet sind.
12. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) als Druckbehälter ausgeführt ist, der mit einem Unterdrück und/oder Überdruck betrieben werden kann.
13. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Fluidleitbleche (73) zu einem optimiertem Ablaufverhalten des Kondensats bzw. zur Verteilung gasförmigen Wärmeübertragungsfluids angeordnet sind.
14. Kühlsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Rohrbündel (7) zusätzliche Versteifungseinrichtungen (74) angeordnet sind, welche bis zur Behälterwandung (31 ) geführt sind und diese gegenüber statischen und dynamischen Belastungen stabilisieren.
15. Kühlsystem (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungseinrichtungen (74) vom Rohrboden (72) ausgehend angeordnet sind.
PCT/EP2023/000029 2022-06-20 2023-05-17 Kühlsystem zur flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen bauteilen WO2023247063A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19812042A1 (de) * 1998-03-19 1999-09-30 Harting Kgaa Gehäuse zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen
US10477726B1 (en) 2018-09-19 2019-11-12 TMGCore, LLC Liquid immersion cooling platform
US10512192B2 (en) 2015-08-28 2019-12-17 Mark Miyoshi Immersion cooling system with low fluid loss

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