CN105487624A - 高密度服务器液体浸没冷却机柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高密度服务器液体浸没冷却机柜，包括储存介电冷媒浸没冷却液的柜体，该柜体设有第一进液口和第一出液口，所述液体浸没冷却机柜还包括设于柜体内将其分隔成集液腔和服务器容纳腔的均流板，所述均流板上设置有均匀分布的导流通孔，所述第一进液口与集液腔相连通，所述第一出液口与所述服务器容纳腔连接。由于采用高效率的液体浸没冷却机柜，其散热效率高，占用空间小。同时采用结构简单的机构就可以实现实时对进出柜体的液体流量进行调节控制，操作简单方便，控制可靠。

Description

高密度服务器液体浸没冷却机柜

技术领域

本发明涉及换热装置技术领域，尤其涉及一种高密度服务器液体浸没冷却机柜。

背景技术

现在的服务器基本上都是基于空气冷却而设计的。此种服务器通常是用一个前后都设有气孔的外壳来收纳主板、CPU、内存、硬盘、网络硬件等组件，通过一个或多个风扇来驱动服务器周围的空气务器壳体内部来散热。为了对服务器进行更有效的散热，对于IDC(InternetDataCenter，互联网数据中心)机房的数据密度较高的服务器进行散热，采用将服务器整体浸泡在活性很低且不导电的矿物油中，通过矿物油吸收与传递，再通过油冷散热系统，持续高效的把热量散发出去，可以进一步提高服务器的数度密度。但该散热系统还存在可以进一步改进的空间，散热效率进一步提高。

发明内容

本发明的主要目的之一是提供一种高密度服务器液体浸没冷却机柜，该高密度服务器的液体浸没冷却机柜可以有效地将高密度服务器产生的热量带走，提高散热效率，同时可以简单方便地调节冷却液的流量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高密度服务器液体浸没冷却机柜，该高密度服务器的液体浸没冷却机柜包括储存介电冷媒浸没冷却液的柜体，该柜体设有第一进液口和第一出液口，所述液体浸没冷却机柜还包括设于柜体柜体内将其分隔成集液腔和服务器容纳腔的均流板，所述均流板上设置有均匀分布的导流通孔，所述第一进液口与集液腔相连通，所述第一出液口与所述服务器容纳腔连接。

进一步地说，所述均流板上设有与第一进液口连通的第二进液口。

进一步地说，所述均流板包括至少一组装板，当组装板为两个或以上时，所述组装板沿同一方向依次连接，相邻的组装板可拆卸地连接。

进一步地说，还包括设于服务器容纳腔内的出液管，与第一出液口连接的出液管上设有多个第三进液口。

进一步地说，所述第三进液口上设有过滤网和/或流量调节板。

进一步地说，还包括与柜体固定的挡液回流板和服务器支撑件，其中所述挡液回流板柜体共同形成导流槽，在所述挡液回流板上设置有连接服务器容纳腔的回流通孔；

所述服务器支撑件的顶部设有服务器支撑面，其底部设有容纳挡液回流板的第一卡位通槽，当服务器支撑件处于放置状态时，服务器支撑面由内侧向外侧逐渐向下倾斜。

进一步地说，在与所述均流板平行位置设有可水平移动的限流板和限流调节机构，该限流板上设有与均流板上的导流通孔的大小、位置和密度相同的限位孔，所述限流调节机构包括一端伸出柜体的调节杆，该调节杆的另一端设有使均流板与限流板之间错位平行移动的传动机构。

进一步地说，所述传动机构包括与调节杆一端啮合的传动齿轮，该传动齿轮还与限流板上的齿条啮合。

进一步地说，所述均流板与限流板配合位置设有导向机构。

进一步地说，所述柜体设有过线钩和交换机布线板，其中过线钩包括与柜体固定连接的连接段和向所底部折弯的折弯段；所述交换机布线板设有网线穿设通孔和连接件，其底部有第二卡位通槽，所述连接件位于相邻的两个过线钩之间，所述连接件设有容纳折弯段的第一容纳通槽和容纳折弯段的第二容纳通槽。

本发明高密度服务器液体浸没冷却机柜，包括储存介电冷媒浸没冷却液的柜体，该柜体设有第一进液口和第一出液口，所述液体浸没冷却机柜还包括设于柜体柜体内将其分隔成集液腔和服务器容纳腔的均流板，所述均流板上设置有均匀分布的导流通孔，所述第一进液口与集液腔相连通，所述第一出液口与所述服务器容纳腔连接。由于采用高效率的液体浸没冷却机柜，其散热效率高，占用空间小。同时采用结构简单的机构就可以实现实时对进出柜体的液体流量进行调节控制，操作简单方便，控制可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为根据本发明的液体浸没冷却机柜实施例的结构示意图；

图2为图1的均流板的结构示意图；

图3为图1的液体浸没冷却机柜主视示意图；

图4为液体浸没冷却机柜侧视示意图；

图5为冷却液运行示意图；

图6为另一均流板结构冷却液运行示意图；

图7为图4的A处结构放大示意图；

图8为图4的挡液回流板示意图；

图9为图1的服务器支撑件的结构示意图；

图10为图1的承载支架的结构示意图；

图11为图1的交换机布线板的结构示意图。

图12为限流调节机构实施例结构示意图。

其中，上述图中的附图标记如下：

1、服务器；2、冷却液液面；101、平衡口；110、柜体；111、第一进液口；112、第一出液口；113、前挡板；114、后挡板；115、侧挡板；116、侧护板；117、盖板；118、气动弹簧支撑杆；120、均流板；121、导流通孔；122、第二进液口；123、组装板；124、限流板；125、齿条；126、传动齿轮；127、调节杆；130、出液管；131、第三进液口；132、过滤网；141、挡液回流板；142、回流通孔；143、导流槽；150、服务器支撑件；151、服务器支撑面；152、第一卡位通槽；153、挡液凸起；154、避让通孔；160、承载支架；161、服务器第一支撑梁；162、服务器第二支撑梁；163、导线挡板；170、过线钩；171、连接段；172、折弯段；180、交换机布线板；181、网线穿设通孔；182、第二卡位通槽；183、连接件；184、第一容纳通槽；185、第二容纳通槽；191、连接板；193、电源分配器；194、电源线穿设件；195、第一限位板；196、网线穿设件；197、第二限位板；192、支撑板；196、网线穿设件。

下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图的图1-图2对发明高密度服务器的液体浸没冷却机柜结构作进一步详细说明。

如图1-图11所示，本实施例的高密度服务器液体浸没冷却机柜包括柜体110和均流板120。柜体110包括底壁、设置在底壁上方的环形侧壁、第一进液口111和第一出液口112，环形侧壁和底壁共同形成容纳腔，容纳腔具有服务器进出口。均流板120设置在容纳腔的内部并且将该容纳腔隔断成集液腔和服务器放置腔，均流板120上设置有一个第二进液口122和多个导流通孔121，第一进液口111通过柜体110内部的一竖直管道连接至均流板120上的第二进液口122进而与集液腔相连接(图中未标出)，第一出液口112与服务器放置腔相连接。

应用本实施例的高密度服务器液体浸没冷却机柜，服务器1穿过服务器进出口即可放置在服务器放置腔内部或者移出服务器放置腔。由于均流板120将容纳腔隔断成集液腔和服务器放置腔，并且第一进液口111与集液腔相连接，第一出液口112与服务器放置腔相连接，因此，第一进液口111流入的冷却液会先进入集液腔，然后经过多个导流通孔121流入服务器放置腔并与服务器1接触换热。由于穿过多个导流通孔121的冷却液比较均匀的流动，导流孔121的布局和服务器1的下部进风口一一对应，与服务器1进行充分换热之后再从第一出液口112排出。由上述分析可知，本实施例的高密度服务器的液体浸没冷却机柜具有更高的换热效率。

如图1所示，在本实施例中，均流板120与水平面相平行，服务器放置腔位于集液腔的上方，第一进液口111形成在环形侧壁上，均流板120上设置有第二进液口122，第二进液口122与第一进液口111相连接。由于服务器1是竖立放置在服务器放置腔的内部的，导流孔121的布局和服务器1的下部进风口一一对应，服务器1的下部进风口和上部出风口一一对应，因此，在服务器1内部冷却液由下方向上方流动的方式更加有利于换热。如图2所示，在本实施例中，均流板120包括多个组装板123，多个组装板123沿第一方向依次连接，相邻两个组装板123可拆卸地连接。每块组装板123的大小可以根据具体的服务器1的安装类型来确定，同一类型的服务器1安装在同一区域，从而使得从第一进液口111送入的冷却液均匀的且消耗能量最小的被送入到需要冷却的服务器1的下部进风口周围。

如图1所示，本实施例的高密度服务器液体浸没冷却机柜还包括与第一出液口连接的出液管130，出液管130具有多个第三进液口131，出液管130位于服务器放置腔的内部，多个第三进液口131位于出液管130的上管壁。如图5所示，液体浸没高密度服务器的液体浸没冷却机柜在使用时，冷却液液面高于服务器1顶面和出液管130上壁30-50mm，第三进液口131在出液管130上处于离冷却液表面最近的高度上，由于出液管130的上管壁设置有多个第三进液口131处在同一水平高度，多个第三进液口131离相应的各个第三进液口131附近的服务器1顶部出风口的距离最短，因此，服务器放置腔内部的冷却液会均匀的流入多个第三进液口131并经出液管130流出，冷却液能够与每个服务器1充分接触，进一步提高了换热效率。

如图1所示，在本实施例中，各第三进液口131上设置有过滤网132。过滤网132对流经服务器1的冷却液有过滤作用，可以防止抽回的冷却液进一步被送入到对微小杂质比较敏感的换热机芯、泵等核心部件中去，从而保护核心部件提高换热效率。出液管130上设置有过滤网支架(图中未标出)，过滤网支架支撑过滤网132。

在本实施例中，各第三进液口131上设置有流量调节板，流量调节板调节对应的第三进液口131的流通面积。通过调节过流量调节板的开合程度可以调节第三进液口131的有效回冷媒截面积，从而控制回冷媒流量。

此外，作为可行的实施方式，对于左右出风的服务器，如图6所示，均流板120与竖直面相平行，服务器放置腔位于集液腔的侧方，第三进液口131布置在出液管130的上壁，这样冷却液自后向前依次通过集液腔、服务器后部进风口、服务器内部、服务器前部出风口、第三进液口、出液管，冷却液在机柜110中的流程相对与上下流动的方式要短一些，在同样流量的设定下服务器的散热效率要略高于上下流动冷却液的方案。

如图1和图4所示，在本实施例中，环形侧壁包括前挡板113、与前挡板113平行的后挡板114以及设置在前挡板113和后挡板114之间的两个侧挡板115，环形侧壁为矩形，当然，环形侧壁也可以是圆形。如图1和图5所示，高密度服务器的液体浸没冷却机柜还包括挡液回流板141，挡液回流板141与前挡板113固定连接，挡液回流板141为折弯板，挡液回流板141与前挡板113共同形成导流槽143，挡液回流板141上均匀设置有多个回回流通孔142。如图1和图6所示，高密度服务器的液体浸没冷却机柜还包括多个服务器支撑件150，各服务器支撑件150的顶部具有服务器支撑面151并且各服务器支撑件150的底部具有容纳挡液回流板141的第一卡位通槽152，各服务器支撑件150具有放置在柜体110上的放置状态，当服务器支撑件150处于放置状态时，服务器支撑面151在后挡板114至前挡板113的方向上逐渐向下倾斜。

当需要维护服务器时，将服务器支撑件150处于放置状态，可以利用服务器支撑件150将服务器1横向水平放置在服务器支撑件250上，略微倾斜的服务器支撑面151正好方便服务器1内部的冷却液经服务器支撑面151流入到导流槽143内，并且经回流通孔142回流至服务器放置腔，避免了实际的服务器维护工作中冷却液越过或沿着前挡板113流到机房的地板上，提高液体浸没冷却服务器系统的实际操作维护感受。

如图6所示，在本实施例中，服务器支撑面151上设置有挡液凸起153。挡液凸起153能够冷却液起到减速的作用，避免冷却液的流速过快而飞溅出导流槽143。挡液凸起153还能防止服务器1沿倾斜略微倾斜的支撑面151滑出柜体110。如图1和图7所示，本实施例的高密度服务器的液体浸没冷却机柜还包括承载支架160，承载支架160设置在柜体110的内部，承载支架160包括平行且并排设置的服务器第一支撑梁161和服务器第二支撑梁162，服务器第一支撑梁161位于服务器第二支撑梁162和后挡板114之间，服务器第一支撑梁161上设置有多个导线挡板163，导线挡板163在服务器第一支撑梁161的延伸方向上间隔设置，相邻两个导线挡板163之间形成导线穿设间隙。

承载支架160和柜体110可分开独立制作，然后再将承载支架160置于柜体110中进行固定连接。由于柜体110是用来容纳一定体积的冷却液的，分开制作工艺可以在确保柜体110不存在漏液缺陷的前提下进行承载支架160置于柜体110内的固定连接，提高制作过程的生产效率和良品率。整体制作的载支架160置于柜体110内的固定连接获得的刚性比把载支架160的各个部件依次固定连接于柜体110内更大。

如图1和图3所示，在本实施例中，后挡板114上设置有多个过线钩170，多个过线钩170在服务器第一支撑梁161的延伸方向上间隔设置，过线钩170包括与后挡板114固定连接的连接段171和朝向底壁折弯的折弯段172。采用上述结构，能够将与服务器1连接的导线穿过折弯段172，起到限定导线位置的作用。如图6所示，服务器支撑件150具有避让过线钩170的避让通孔154。当服务器支撑件150处于放置状态时，过线钩170穿设在避让通孔154内，并且挡液回流板141伸入第一卡位通槽152的内部，此时，服务器支撑件150可稳定地放置在柜体110上。

如图1和图8所示，本实施例的高密度服务器的液体浸没冷却机柜还包括交换机布线板180，交换机布线板180竖直设置并且与前挡板113垂直，交换机布线板180具有网线穿设通孔181，交换机布线板180的底部具有第二卡位通槽182，交换机布线板180上设置有连接件183，连接件183具有位于相邻的两个过线钩170之间，连接件183具有容纳折弯段172的第一容纳通槽184和容纳折弯段172的第二容纳通槽185。采用上述结构，交换机布线板180可稳定地放置在柜体110上，且可以根据实际的交换机安装位置的需要灵活的布置交换机布线板180。

如图4所示，本实施例的高密度服务器的液体浸没冷却机柜还包括连接板191、支撑板192和网线穿设件196。连接板191与后挡板114垂直固定连接并且与水平面平行，连接板191具有导线穿设通孔。支撑板192与连接板191垂直固定连接并且与后挡板114相平行，支撑板192位于连接板191的上方，支撑板192上设置有电源分配器193和电源线穿设件194，电源线穿设件194包括两个在竖直方向上间隔设置并且与水平面相平行的两个第一限位板195，各第一限位板195上设置有电源线穿设通孔。电源线可以穿过电源线穿设通孔，电源线穿设通孔起到限定电源线位置的作用，便于管理电源线。网线穿设件196设置在后挡板114上并且位于电源分配器193的下方，网线穿设件196包括两个在竖直方向上间隔设置并且与水平面相平行的两个第二限位板197，各第二限位板197上设置有网线穿设通孔。网线可以穿过网线穿设通孔，网线穿设通孔起到限定网线位置的作用，便于管理网线。

如图4所示，当柜体110中某一服务器1或是服务器交换机等设备故障时需要将设备提出冷却液的液面时，部分冷却液会沿着连接在设备上电源线从高处流向低处，穿过电源线穿设通孔的电源线的最低处会滴落少量冷却液，由于电源分配器193布置在高处也就没有进入滴落的冷却液而导致设备电源中断的风险。由于网线穿设件196设置在后挡板114上，这种设计大大简化了柜体110前方的布线，维护者日常的非拆机维护非常方便，最大程度了杜绝了日常简单维护工作操作者皮肤直接接触冷却液的可能，从使用的角度提高了高密度服务器的液体浸没冷却机柜被广大机房维护人员接受的意愿。

如图1所示，本实施例的高密度服务器的液体浸没冷却机柜还包括盖板117、两个侧护板116和两个气动弹簧支撑杆118。两个侧护板116与侧挡板115相平行，支撑板192分别与两个侧护板116并且位于两个侧护板216之间。盖板117与支撑板192可枢转地连接，盖板117具有遮挡服务器进出口的遮挡位置和敞开该服务器进出口的敞开位置。各气动弹簧支撑杆118包括缸体和活塞杆，两个气动弹簧支撑杆118的两个活塞杆均与盖板117连接，两个气动弹簧支撑杆118的两个缸体与两个侧护板116一一对应连接。将盖板117处于遮挡位置，能够避免异物进入容纳腔。将盖板117处于敞开位置，能够放置或取出服务器1。侧护板116起到止挡冷却液的作用。侧护板116为柜体110的上方。

如图12所示，在与所述均流板120平行位置设有可水平移动的限流板和限流调节机构(附图未标示)，该限流板124上设有与均流板上的导流通孔121的大小、位置和密度相同的限位孔，所述限流调节机构包括一端伸出柜体的调节杆127该调节杆127的另一端设有使均流板120与限流板124之间错位平行移动的传动机构。所述传动机构包括与调节杆127一端啮合的传动齿轮126，该传动齿轮126还与限流板124上的齿条126啮合。

通过该调节杆127和传动齿轮126使限流板124水平左右移动，由于该限流板124设有位置、数量、孔径与均流板上的导流通孔相同的限位孔，在限位孔与导流通孔重合时，通过导流通孔液体的流量最大，限位孔与导流通孔之间平行移动的间隙为孔的直径时，导流通孔液体的流量最小。为了保证限流调的精确性，均流板120与限流板124之间除了导流通孔和限位孔能连通，其他位置应具有较好密封性，保证液体不能从导流通孔和限位孔以外的区域进入服务器容纳腔。同时为了保证限流板移动的平稳定，在所述均流板与限流板配合位置设有导向机构，如可以采用导向槽与导向条之间的配合。

根据需要，所述液体浸没冷却机柜还包括与柜体连通的平衡管(附图未标示)，对于多个机柜组成时，通过平衡管给各个液冷柜增加了向相邻、相近的液冷柜来调节冷媒量、油冷媒液压的通道。免去了复杂的压力控制系统和液位反馈系统，提高液冷系统适应性。利用平衡管可以在初次给液冷系统添加冷媒时，只往最方便添加的液冷柜中添加，其他液冷柜靠平衡管的作用自动平衡各个液冷柜冷媒流量、冷媒液压，可以降低液冷系统初次灌装冷媒调试的难度。平衡管路系统没有配置复杂的电磁阀门和电动的流量调节机构，依靠合理的管径设计和合理的平衡接口布局，配合机械阀门的手动调节，即可实现对各个液冷柜的冷媒流量、冷媒液压的自动调节，减少了系统运行的故障点，提高了系统运用的可靠性。平衡管距离架空地板的高度介于进冷媒管和出冷媒管之间。

本申请还提供了一种机柜组，本实施例的机柜组(未图示)包括多个上述实施例的高密度服务器的液体浸没冷却机柜，各柜体110还包括平衡口101(参见图1)，多个柜体110中的一个柜体110的平衡口101与其他柜体110中的一个柜体110的平衡口101相连接。采用上述结构，各柜体110的液面相平齐，只要一个柜体110的液面符合预定高度，那么其他柜体110的液面也就符合预定高度。

本申请还提供了一种液体浸没冷却服务器系统，本实施例的液体浸没冷却服务器系统(未图示)包括换热机芯、冷却液驱动泵和上述实施例的高密度服务器的液体浸没冷却机柜，换热机芯具有第一冷媒入口、第一冷媒出口、第二冷媒入口和第二冷媒出口，第一冷媒出口与第一进液口111相连接(参见图1)。本实施例的液体浸没冷却服务器系统具有更高的换热效率。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.高密度服务器液体浸没冷却机柜，包括储存介电冷媒浸没冷却液的柜体，该柜体设有第一进液口和第一出液口其特征在于：

所述液体浸没冷却机柜还包括设于柜体柜体内将其分隔成集液腔和服务器容纳腔的均流板，所述均流板上设置有均匀分布的导流通孔，所述第一进液口与集液腔相连通，所述第一出液口与所述服务器容纳腔连接。

2.根据权利要求1所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

所述均流板上设有与第一进液口连通的第二进液口。

3.根据权利要求1或2所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

所述均流板包括至少一组装板，当组装板为两个或以上时，所述组装板沿同一方向依次连接，相邻的组装板可拆卸地连接。

4.根据权利要求1所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

还包括设于服务器容纳腔内的出液管，与第一出液口连接的出液管上设有多个第三进液口。

5.根据权利要求4所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

所述第三进液口上设有过滤网和/或流量调节板。

6.根据权利要求4所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

还包括与柜体固定的挡液回流板和服务器支撑件，所述挡液回流板柜体共同形成导流槽，在所述挡液回流板上设置有连接服务器容纳腔的回流通孔；所述服务器支撑件的顶部设有服务器支撑面，其底部设有容纳挡液回流板的第一卡位通槽，当服务器支撑件处于放置状态时，服务器支撑面由内侧向外侧逐渐向下倾斜。

7.根据权利要求1所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

在与所述均流板平行位置设有可水平移动的限流板和限流调节机构，该限流板上设有与均流板上的导流通孔的大小、位置和密度相同的限位孔，所述限流调节机构包括一端伸出柜体的调节杆，该调节杆的另一端设有使均流板与限流板之间错位平行移动的传动机构。

8.根据权利要求7所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

所述传动机构包括与调节杆一端啮合的传动齿轮，该传动齿轮还与限流板上的齿条啮合。

9.根据权利要求7或8所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

所述均流板与限流板配合位置设有导向机构。

10.根据权利要求1所述的高密度服务器液体浸没冷却机柜，其特征在于：

所述柜体设有过线钩和交换机布线板，其中过线钩包括与柜体固定连接的连接段和向所底部折弯的折弯段；所述交换机布线板设有网线穿设通孔和连接件，其底部有第二卡位通槽，所述连接件位于相邻的两个过线钩之间，所述连接件设有容纳折弯段的第一容纳通槽和容纳折弯段的第二容纳通槽。