一种低压油路进油供给结构的制作方法

本发明涉及冷却系统中冷却介质的供给方法，具体涉及一种低压油路进油供给结构。

背景技术：

数据中心内使用的各类服务器、刀片机等，受大数据业务及市场的带动，其功率大幅度提升，排布密度越来越高；相应的，高热流密度下的散热问题备受关注，也成为数据中心建设及其运维工作的重点和技术瓶颈；间接或直接液冷散热模式由于其综合换热效率高，被认为是数据中心散热的必然趋势；特别的，鉴于热源直接接触吸热、液冷综合换热系数高、传热热阻非常小的优点，直接液冷散热模式从理论上分析是最有效的散热方式。

传统机柜大多采用风冷散热的方式，制冷量有限，如果机柜中设备的放置密度增加，设备的内部温度会急剧上升，不能有效的制冷。另外，传统机柜是开放结构，IP等级低，存在局部紊流和散热死角，散热效率低，能耗高。

现有技术不成熟，在工程化应用实践中，液冷的关键环节之一为供液系统，如何提高供液效率，同时降低供给循环系统的能耗，是解决工程应用的关键。一方面，散热系统要维持正常工作，供液系统需要配备液体泵提供泵功以及备压。散热系统中，泵结构及泵消耗将占据系统一大部分硬件配备和软件控制，如果能减少泵的用量，特别是高压泵的使用，将会大幅度提升此类散热系统的综合能效，同时降低工程成本和运维成本。如果此过程中泵的功率消耗过大，将增加散热系统的总功耗，从而降低散热系统效能(COP)以及数据中心总体PUE，降低节能环保效果。另一方面，机柜内的服务器通常从上至下层层累加摆放。如果供液接口为各层服务器提供循环液的过程中存在不同程度的压损，由于供液量不同、散热温度不同、散热效率不同，严重影响各层服务器的散热效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种低压油路进油供给结构，控制冷却液态油喷淋过程，达到更佳的冷却效果。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种低压油路进油供给结构，包括一上置油箱、进油装置，所述的上置油箱位置高于油路；所述的进油装置包括进油管路、进油箱、进油支管；所述的进油箱上端连接所述的上置油箱；所述的上置油箱内设有浮阀；所述的浮阀调节上置油箱进油量，所述的进油箱一侧连接所述的进油支管；所述的进油支管另一端连接服务器外壳喷淋油路；泵将冷却液压油从主油箱中泵入至所述的上置油箱内，经所述的进油箱分流至进油支管、服务器外壳，冷却服务器外壳内的服务器。

进一步的，所述的进油装置下端连接所述的辅助油箱；所述的辅助油箱与所述的主油箱通过回油管路连接。

进一步的，所述的进油箱与所述的进油支管的连接处还设有进油调节阀；所述的进油调节阀调节所述的进油支管进油量。

进一步的，一种低压油路进油供给结构还包括布液器；所述的布液器包括一设有淋油孔的底板；所述的底板上还设有溢流孔；所述的溢流孔正对服务器发热区。

进一步的，一种低压油路进油供给结构还包括布液器；每一所述的服务器外壳上方设有一所述的布液器；所述的布液器包括回油腔、喷淋油腔、布液进油口、回油口；所述的进油支管与所述布液进油口连接；所述的回油腔位于所述的喷淋油腔上方；所述的布液进油口位于所述的喷淋油腔内；所述的喷淋油腔下底面设有喷淋孔；所述的喷淋孔正对所述的服务器；所述的回油腔承接流经所述布液器上方的服务器中的冷却液态油；所述的回油口用于排出所述回油腔中的冷却液态油。

进一步的，所述的布液器还包括溢流孔；所述的溢流孔设于所述的喷淋油腔下底面；所述的溢流孔高于所述的喷淋油腔下底面；所述的回油腔与水平面呈一夹角。

进一步的，所述的服务器外壳包括上盖、箱体；所述上盖固定于所述箱体上；所述上盖包括冷却液进口管、至少1个喷淋压力腔、至少1个喷淋孔、上盖壳体，所述箱体包括箱体壳体、冷却液出口管；所述上盖壳体的内表面上设有所述喷淋压力腔，所述冷却液进口管连接所述喷淋压力腔，各所述喷淋压力腔上均设有所述喷淋孔；所述喷淋孔正对服务器发热芯片区域。

进一步的，所述的箱体内设有流道，所述冷却液出口管与流道相通；服务器外壳还包括密封件，所述上盖通过所述密封件与所述箱体密封安装。

进一步的，一种低压油路进油供给结构还包括进油开关阀；所述的进油开关阀安装于所述的服务器外壳与所述的进油支管连接处、所述的布液器与所述的进油支管连接处；所述的进油开关阀包括开关阀进油口、阀芯、阀体、开关、伸缩出油口；所述的关阀进油口连接所述的进油装置；所述的开关控制所述的阀芯、所述的伸缩出油口。

进一步的，所述的冷却液态油为绝缘液态油，包括天然矿物油、硅油、植物油、变压油、导热油中的至少一种；所述的服务器外壳内存有冷却液态油；所述的冷却液态油占用所述服务器外壳空间比例为0％-50％。

本发明的有益效果如下:

1.采用液冷喷淋系统，冷却液态油的比热大，且与发热元件直接接触，传热效率高；

2.该装置采用标准化模块设计，不仅满足了使用要求，还能满足安装、装配要求。在实际的使用中，能满足所有的机柜服务器使用；

3.该装置采用了标准化模块设计，对于量产，维护有相当大的优势；

4.从宏观的看，冷却液态油的整个流动性很好，全部是从上而下流动，能满足更快的传热；

5.冷却液态油在整个过程中，都是处于流动状态，不会出现集油而形成局部高温现象；

6.在实际的大型工程应用中，系统采用了全重力流动设计，泵只需将液体抽到高处，不仅不需支出额外的泵功来给每个服务器的喷头提供带压力的液体，也不用在管路和弯头处消耗泵功，这样极大的节省了泵功，降低了泵的成本，既节能又经济；

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的一种低压油路进油供给结构原理示意图；

图2是本发明的另一种低压油路进油供给结构原理示意图；

图3是一种布液器与服务器布液示意图；

图4是一种布液器平面结构示意图；

图5是本发明的进油开关阀内部结构示意图；

图6是本发明的进油开关阀俯视图；

图7是分油装置整体示意图；

图8是分油装置内部结构示意图1；

图9是分油装置内部结构俯视图；

图10是分油装置内部结构示意图2；

图11是分油单元结构示意图；

图12是分油调节器原理示意图；

图13是泄压管结构示意图；

图14是本发明的服务器插箱结构示意图；

图15是本发明的服务器插箱内部示意图1；

图16是本发明的服务器插箱内部示意图2；

图中标号说明：主油箱1、泵2、散热器3、分油器4、盒体41、进油调节阀42、进油阀体421、连杆422、浮体423、分油进油端43、分油单元44、通气管441、分油出油端442、油量调节器443、分流导流板444、除气泡装置45、泄压管46、泄压进油口461、泄压出油口462、泄压孔463、过滤器5、进油装置6、布液器7、回油腔71、喷淋油腔72、布液进油口73、回油口74、溢流孔75、喷淋孔76、回油装置8、进油箱9、服务器外壳10、上盖101、紧固件102、密封件103、箱体104、转接板105、冷却液进口管106、封闭流道107、喷淋压力腔108、喷淋孔109、上盖壳体110、插孔111、发热芯片区域112；隔板113、箱体壳体114、安装柱115、冷却液出口管116、进油支管11、进油调节阀12、辅助油箱13、进油开关阀16、开关阀进油口161、阀芯162、阀体163、开关164、伸缩出油口165。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1-16所示，一种低压油路进油供给结构，如图1、图2所示，包括一上置油箱、进油装置6，所述的上置油箱位置高于油路，其特征在于：所述的进油装置6包括进油管路、进油箱9、进油支管11；所述的进油箱9上端连接所述的上置油箱；所述的上置油箱内设有浮阀；所述的浮阀调节上置油箱进油量，所述的进油箱9一侧连接所述的进油支管11；所述的进油支管11另一端连接服务器外壳10喷淋油路；泵将冷却液压油从主油箱1中泵入至所述的上置油箱内，经所述的进油箱9分流至进油支管11、服务器外壳10，冷却服务器外壳10内的服务器。所述的进油装置6下端连接所述的辅助油箱13；所述的辅助油箱13与所述的主油箱1通过回油管路连接。所述的进油箱9与所述的进油支管11的连接处还设有进油调节阀12；所述的进油调节阀12调节所述的进油支管11进油量。一种低压油路进油供给结构还包括布液器7；每一所述的服务器外壳10上方设有一所述的布液器7。如图1所示，在一实施例中，布液器7包括一设有淋油孔的底板；所述的底板上还设有溢流孔75；所述的溢流孔5正对服务器发热区，当服务器温度上升超过一定限温时，冷却液态油供给增加，没过溢流孔75，冷却液态油通过溢流孔75集中向服务器主要的发热区淋下，快速降低温度。

优选地，如图3、图4所示，所述的布液器7包括回油腔71、喷淋油腔72、布液进油口73、回油口74；所述的回油腔71位于所述的喷淋油腔72上方；所述的布液进油口73位于所述的喷淋油腔72内；所述的喷淋油腔72下底面设有喷淋孔76；所述的喷淋孔76正对所述的服务器；所述的回油腔71承接流经所述布液器7上方的服务器中的冷却液态油；所述的回油口74用于排出所述回油腔71中的冷却液态油。优选地，所述的布液器7还包括溢流孔75；所述的溢流孔75设于所述的喷淋油腔72下底面；所述的溢流孔75高于所述的喷淋油腔72下底面；所述的回油腔71与水平面呈一夹角。如图2所示，回油口74正对回油装置8的回油箱，从回油口74回流的冷却液态油经过回油箱流入主油箱1中。每层服务器对应的布液器7设置有若干个溢流孔75，溢流孔75高度高于淋油板5-20mm，保证喷淋油腔72内油位深度。当进油量大于淋油量时(如检修单层服务器时)，多余的油量通过溢流孔75进入服务器；溢流孔75位置设置于发热元件相对集中的区域，提高服务器的散热效率。

应当理解，布液器7作用为将从分油器4中分油后的冷却液态油按照需冷却的实际部位在实际布液处理，一般的将布液器7与服务器外壳10分开制造，布液器7如图3、图4中结构安装于服务器外壳10上，服务器外壳10为敞开结构。

在另一实施例中，优选地，如图14-16所示，所述的服务器外壳10具体实施时为一服务器插箱；从制造工艺上，将布液器7的布液功能或溢流功能与服务器插箱结构进行结合；所述的服务器插箱包括上盖101、箱体104；所述上盖101固定于所述箱体104上；所述上盖101包括冷却液进口管106、至少1个喷淋压力腔108、至少1个喷淋孔109、上盖壳体110，所述箱体104包括箱体壳体114、冷却液出口管116；所述上盖壳体110的内表面上设有所述喷淋压力腔108，所述冷却液进口管106连接所述喷淋压力腔108，各所述喷淋压力腔108上均设有所述喷淋孔109；所述喷淋孔109正对服务器发热芯片区域112。优选地，所述的箱体104内设有流道，所述冷却液出口管116与流道相通；服务器插箱还包括密封件103，所述上盖101通过所述密封件103与所述箱体104密封安装；所述箱体壳体114的内表面上还设有隔板113；所述的流道与服务器发热芯片区域112位于所述的隔板113同侧；本实施例通过在服务器插箱中用隔板113将服务器分为发热芯片区域112和非主要发热区域，即对服务器插箱内液体流道进行了规划，进一步保证对发热区域集中散热，提高散热效率。优选地，如图14所示，所述箱体壳体114的外侧可设有转接板105。所述转接板105上设有各种插口或接口，用于连接存储设备与其他服务器。

优选地，如图15所示，所述上盖101还包括封闭流道管107，所述冷却液进口管106通过所述封闭流道管107连接所述喷淋压力腔108。所述封闭流道管107的使用可保证所述冷却液进口管106与所述喷淋压力腔108更好地连接，能方便所述喷淋压力腔108在所述上盖壳体110的内表面上合理的布置。

优选地，如图14-16所示，所述服务器插箱还包括紧固件102，所述上盖壳体110的边缘处设有若干插孔111，所述密封件103的边缘处设有若干通孔，所述通孔与所述插孔111相对应，所述箱体壳体114的边缘处设有若干安装柱115，所述安装柱115与所述插孔111、通孔相对应；所述紧固件102与所述插孔111、通孔、安装柱115相配合，所述上盖101、密封件103和箱体104通过所述紧固件102固定连接在一起。所述紧固件可与安装柱115销连接或者螺纹连接，在所述上盖壳体、所述密封件103的边缘处设有插孔或通孔不会影响其内部关键结构的布置，而且也方便拆卸和安装。优选的，所述冷却液进口管106水平设置于所述上盖壳体110的一侧，所述冷却液出口管116水平设置于所述箱体壳体114的一侧，所述冷却液进口管106位于所述冷却液出口管116的上方。所述冷却液出口管116位于所述冷却液进口管106的下方，有利于冷却液利用重力的作用从上往下排出；所述冷却液进口管106位于所述冷却液出口管116的上方，冷却液进入箱体不会受到重力的阻碍。优选的，为了保证所述箱体104的底部具有少量的冷却液残留量，所述冷却液出口管116高于所述箱体壳体114的底部。所述冷却液残留量可用于使服务器部分浸泡、冷却，但所述冷却液残留量不应没过服务器的上表面，不会影响喷淋效果。优选的，为了使冷却液顺畅、快速地从所述服务器插箱中流出，基于重力的原理，所述箱体壳体114内侧的底面与水平面之间成一夹角。

一种重力喷淋系统，如图1、图2所示，包括主油箱1、泵2、散热器3、数据中心柜、进油装置6、回油装置8、冷却液态油；所述的主油箱1、泵2、散热器3、数据中心柜通过进油装置6、回油装置8连接成闭合油路；所述的泵2将冷却液态油从所述的主油箱1泵出，经过所述的散热器3交换热量通过管路进入所述的数据中心柜中的分油器4中；所述的分油器4位于所述的数据中心柜上部；所述的分油器4分油，所述的布液器7布液喷淋冷却所述的服务器；冷却处理完成的冷却液态油经所述的回油装置8回流至所述的主油箱1中。

优选地，所述的重力喷淋系统还包括过滤器5、辅助油箱13；所述的过滤器5接入所述的闭合油路中；所述的进油装置6包括进油管路、进油箱9、进油支管11；所述的进油箱9上端连接所述的分油器4，下端连接所述的辅助油箱13；所述的进油箱9一侧连接所述的进油支管11；所述的进油支管11另一端连接所述的服务器外壳10或所述的布液器7；所述的进油箱9与所述的进油支管11的连接处还设有进油调节阀12；所述的回油装置8包括回油箱、回油管路；所述的辅助油箱13与所述的主油箱1通过回油管路连接；所述的布液器7的回油口74与所述的回油箱连通。如图1、图2所示，过滤器5的位置不受限制，置于泵2之前或泵2之后或置于散热器3之后，都应当在本发明的保护范围内。

如图2所示，数据中心柜包括机柜本体、分油器4、若干布液器7；所述的机柜本体包括若干安装架；所述的机柜本体由高至低依次安装有若干服务器外壳10；所述的服务器外壳10内安放有服务器；每一所述的服务器外壳10上方设有一所述的布液器7；所述的分油器4安装于所有所述的布液器7上方；所述的分油器4与所述的布液器7通过进油装置6连接；冷却液态油通过所述的分油器4分油流至所述的布液器7，所述的布液器7喷淋冷却液态油至服务器上冷却。一般的，为保证机柜整体结构强度，机柜本体由金属材料制成；特殊的，柔性材料也可引入制造机柜本体。

优选地，如图5、图6所示，所述的数据中心机柜还包括进油开关阀16；所述的进油开关阀16安装于所述的服务器外壳10与所述的进油装置6连接处、所述的布液器7与所述的进油装置6连接处；所述的进油开关阀16包括开关阀进油口161、阀芯162、阀体163、开关164、伸缩出油口165；所述的关阀进油口161连接所述的进油装置6；所述的开关164控制所述的阀芯162、所述的伸缩出油口165。进油开关阀控制进布液器7的冷却液态油的开启与关闭，同时实现伸缩出油口165的伸出与收缩；工作时，进油开关阀16处于打开状态，开关阀芯162与进油孔有一定距离，此时伸缩出油口165也处于伸出状态，冷却液态油经进油口161与伸缩出油口165流入布液器7内；当服务器需要进行维护检修时，旋转手柄开关164，带动开关阀芯162旋转并向进油口161方向移动，封闭进油口161，同时伸缩进油口165收回，封闭液体流动空间，确保服务器抽出维修时不受液体影响。

如图7-10所示，所述的分油器4包括盒体41、至少一分油进油端43、若干分油单元44；所述的若干分油单元安装于所述的盒体41内；所述的分油单元44包括分油出油端442；冷却液态油从所述的分油进油端43进入所述的分油器4内，从所述的分油出油端442流向各冷却支路。

优选地，如图10-12所示，所述的分油单元44还包括通气管441、油量调节器443、分流导流板444；所述的油量调节器443正对所述的分油出油端442，所述的油量调节器443控制所述的分油出油端442出油量；所述的分流导流板444将各所述的分油单元44分隔成独立单元，分流导流板444将流动的油进行分导，使壳体中形式多个单独的通道，每个通道对应一个分油口，使最终流进这个分油口的油量保持一致，使各分油单元44的油量调节器443能独立控制各分油单元44的出油压力与出油量；所述的通气管441与所述的分油出油端442连通，用来平衡分油出油端442的出油压力。优选地，所述的油量调节器443包括锥体、弹性件、压杆；所述的压杆固定安装于所述的盒体41一侧；所述的锥体固定于所述的压杆下端；所述的锥体正对所述的分油出油端442；所述的弹性件调节所述的锥体与所述的分油出油端442之间距离。如图12所示，将调节压杆的高度，使分油出油端442与锥体的夹角α达到合适的角度，冷却液态油顺着这个空间角度口流至服务器；如图2所示，整个分油器4安装于整套冷却设备的上部，分油器4中的冷却液态油在重力作用下进入待冷却服务器中，根据分油出油端442与待冷却服务器的高度差的不同，调整α，保证各分油单元44的分油出油端442流出的冷却液态油以相同速度相同压力流动。

优选地，如图9所示，所述的分油器4还包括进油调节阀42；所述的进油调节阀42通过管路与所述的分油进油端43连接；所述的进油调节阀42包括进油阀体421、连杆422、浮体423；所述的浮体423上浮，带动所述的连杆422运动，关闭所述的进油阀体421。

优选地，如图8所示，所述的分油器4还包括除气泡装置45；所述的除气泡装置45安装于邻近所述的分油单元44处。优选地，所述的除气泡装置45为一丝网或一多孔板。泵入的冷却液态油中混有的气泡在丝网或多孔板的阻隔下，无法进入到分油单元44中，确保各分油单元44的分油出油端442流出的冷却液态油纯净。

优选地，如图13所示，所述的分油器4还包括泄压管46；所述的泄压管46包括至少一泄压进油口461、至少一泄压出油口462、若干泄压孔463；所述的泄压进油口461连接所述的进油调节阀42；所述的若干泄压孔463位于泄压管46管壁上。泄压管46的上设置的若干泄压孔463防止泵入的冷却液态油压力过高，对分油器4中以及其他管路及元器件形成不必要的冲击，损坏设备。

优选地，如图7所示，所述的分油器4还包括呼吸器47；所述的呼吸器47安装于所述的盒体41的上盖；所述的呼吸器47用于连通所述的分油器4内部空气与外界空气。呼吸器的设计防止分油器中形成密闭高压，损坏管路及其他设备。

应当理解，分油器4为结合上置油箱、进油箱9、进油调节阀12三者功能具体设计的一实施方式，在本发明中，为区分各方案间联系与区别在此说明，进油调节阀12作用等同于油量调节器443，但不仅限于两者单独使用，也可组合使用，达到相应效果。

一种重力喷淋冷却的分油方法，包括以下步骤：

进油，将冷却液态油泵入分油器4内；

油量调节，通过所述的进油调节阀42控制分油器4内的冷却液态油的存量，调节所述的连杆422的位置，调整所述的浮体423浮起时关闭进油调节阀42的位置；

泄压调节，通过所述的泄压管46上设置的若干泄压孔463缓冲泵入的冷却液态油油压；

气泡处理，通过所述的除气泡装置45上的小孔，将冷却液态油中的气泡隔离；

分油处理，通过调整弹性件调节所述的调节所述的锥体与所述的分油出油端442之间距离，匹配分油出油端442与待冷却设备间不同高度差。

优选地，所述的冷却液态油为绝缘液态油，包括天然矿物油、硅油、植物油、变压油、导热油中的至少一种；所述的服务器外壳10内存有冷却液态油；所述的冷却液态油占用所述服务器外壳10空间比例为0％-50％，为达到更好的冷却效果，服务器外壳10内冷却液态油保持一定液位高度，冷却液态油与服务器主要发热元件充分接触并吸收热量，经回油管路汇集，每层服务器流回的冷却液态油重新回流至主油箱1中。

本发明提供一种低压油路进油供给结构，包括一上置油箱、进油装置，上置油箱位置高于油路；进油装置包括进油管路、进油箱、进油支管；进油箱上端连接上置油箱；上置油箱内设有浮阀；浮阀调节上置油箱进油量，进油箱一侧连接进油支管；进油支管另一端连接服务器外壳喷淋油路；经进油箱分流至进油支管、服务器外壳，冷却服务器外壳内的服务器。本发明解决机柜内服务器因由上而下依次排列带来的高度差，导致重力分油油路的油量分配不一致的问题，采用布液器控制冷却液态油喷淋过程，达到更佳的冷却效果。本发明设计巧妙，结构合理，方法创新，突破传统的大型服务器冷却方式，同时实用性强，便于推广。

1.本发明采用液冷喷淋系统，冷却液态油的比热大，且与发热元件直接接触，传热效率高；

2.本发明采用标准化模块设计，不仅满足了使用要求，还能满足安装、装配要求。在实际的使用中，能满足所有的机柜服务器使用；

3.本发明采用标准化模块设计，对于量产，维护有相当大的优势；

4.本发明从宏观的看，冷却液态油的整个流动性很好，全部是从上而下流动，能满足更快的传热；

5.本发明的冷却液态油在整个过程中，都是处于流动状态，不会出现集油而形成局部高温现象；

6.本发明在实际的大型工程应用中，系统采用了全重力流动设计，泵只需将液体抽到高处，不仅不需支出额外的泵功来给每个服务器的喷头提供带压力的液体，也不用在管路和弯头处消耗泵功，这样极大的节省了泵功，降低了泵的成本，既节能又经济。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。