快速装拆更换多层液冷机架冷板组件的方法与流程

本发明涉及一种基于综合模块化液冷机架结构快速装拆更换冷板组件的方法。

背景技术：

随着电子设备小型化、模块化、高集成度设计要求的提高，各类电子设备散热量也相应提高，电子设备功率密度和热流密度大幅度提高，热量集中，局部温度过高，如果热量不能及时散出，就会导致电子设备性能下降甚至失效。一般而言，温度每上升10℃，可靠度可能就会降低为原来的一半，而温度从75℃升高至125℃，可靠度则变为原来的20％。根据应用环境的不同，传统的风冷散热会带来多余物及增大系统空间，而导冷式散热面对功率较大系统时则出现了散热瓶颈，因此在很多环境下必须采用较高换热效率的通液冷却散热方式。由于采用模块集中安装方式，拥有数量众多的发热量大的模块，散热问题非常突出。过去常用的成熟电子设备散热设计技术已经无法满足新系统的使用要求。目前国内厂家的多层液冷机架尚未达到工程应用阶段。由于航空设备集成度的提高，国内有一些厂家开始进行航空平台使用的液冷机架的设计工作，据目前所见的情况，其机架密封主要为焊接和液体连接器方式的分汇流系统，设计方案综合机架由机架和模块构成，模块通过肋条传导散热，模块产生的热量经肋条传导到机架，热量通过分汇流系统带入液冷循环系统。一个完整的液冷机架系统而言，其主要由机架结构主体、冷板组件、管路及流体连接器组成。其中液冷冷板安装在机架结构主体上，直接与发热模块紧密安装贴合，吸收发热模块的热量，通过液冷机架的附属管路组件及流体连接器循环到外部液冷系统实现热交换。冷板既是机架内模块进行热交换的核心，又是模块的安装定位基座，一方面通过其内部流道与外部液冷循环装置相连，通入冷却液体进行循环，辅助模块、单元的快速导热，另一方面，又起到承载固定内部电子模块、单元的作用。因此，冷板不仅要求其整体传热效率高、均温性好，还要求其具备足够的结构强度和较高的安装定位精度。

在目前常规的多层液冷机架设计中，由于冷板组件承载模块实现定位的需要，必须保证足够的装配精度，因此冷板各安装面往往都与机架其余主要构件紧密相连，设计成冷板与机架结构件一体化的分汇流形式，同时外部管路流道与冷板之间常采用直接法兰安装的静密封结构形式。在通常情况下，按照上述方法设计的液冷机架在较短周期内具备较高的可靠性。

由于冷板零件其内部通液的特殊性，常用各类焊接、铸造等特种工艺方法进行密封成型。但是，当冷板处于工作状态内部通液后，由于通液压力、流体冲刷效应、以及冷却液的腐蚀特性，在长期的工作中冷板局部因焊缝或材料自身的微孔隙等薄弱环节容易出现缓慢腐蚀，情况严重的最终造成渗漏。因此，冷板零件相对于其余结构件而言，其可靠性相对较低，一旦出现故障就需要进行更换维修。但在常规设计的多层液冷机架中，由于冷板与其余零件的整体装配结构形式，一旦需要维修更换冷板时，往往就要将整个机架拆卸解体，其更换时间大约在1～2天。加之在更换冷板过程中，需要松脱静密封的法兰等接头，导致冷板内部的残留冷却液外流，一旦处理不好就会污染整个设备，给维修工作带来极大的不便。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种操作便捷，能有效降低液冷机架更换冷板组件的周期和成本，避免冷板更换过程中排液问题的快速装拆更换多层液冷机架冷板组件的方法。

本发明实现上述目的的技术方案可以是：一种快速装拆更换多层液冷机架冷板组件的方法，具有如下技术特征：将装配在液冷机架2内腔搁架上的冷板组件1安装位置设计为导槽结构，为方便冷板组件的插拔操作，冷板组件安1装区域采用间隙配合的双u形导槽结构7实现冷板组件1的插入、拔出引导和支撑；在冷板组件插入到底的两侧滑块末端配合位置采用配合双u形导槽结构7末端的止口台阶6进行定位；冷板组件1通过液冷机架2两侧立板的内侧导槽插入留有足够间隙的插拔抽屉滑轨，同时在冷板组件1进出液口安装自密封流体连接器4，液冷机架端的进出液流采用柔性液流管路3；冷板组件1在装入机架内框时，通过液冷机架2两侧装配的自密封流体连接器4连通固定在液冷机架2立板外侧的柔性液流管路3；冷板组件1两侧固联的自密封流体连接器4快速对接自动密封后，连通引入流体冷板组件1的循环流道，通入冷却液体进行循环，辅助模块、单元的快速导热；松脱自密封流体连接器4可实现冷板组件1快速分离。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

1)操作便捷。本发明基于抽屉插拔的冷板结构形式，冷板组件安装到位后配合面采用止口凹槽或凸耳进行定位，并通过紧固件进行固定，保证冷板的安装精度。将多层液冷机架的外框设计为整体框架形式，将液冷机架上冷板安装位置设计为导槽结构，冷板设计为插拔抽屉形式，导槽与冷板之间除安装基准面贴合外，其余各面留出足够间隙，方便冷板的插拔操作。冷板组件安装位置为双u形机架插槽的间隙结构，采用插板结构形式，通过机架导槽实现插入和拔出操作。当需要进行冷板更换维修时，只需松脱冷板的安装紧固件，同时分离冷板与机架管路之间的自密封流体连接器，即可将单块或多块冷板同时从机架的u型机架插槽中顺利取出，整个更换过程操作便捷，不影响机架结构的整体性。

2)更换冷板过程避免冷却液泄露，本发明结合自密封流体连接器的多层液冷机架，机架除冷板外设计为整体框架结构形式，安装冷板区域采用间隙配合的双u形导槽结构实现冷板的插入、拔出引导和支撑，在冷板插入到底的配合位置采用止口凹槽或凸耳进行定位，保证冷板的安装精度。冷板在装入机架时，在末端采用止口结构进行定位，以此确保装配精度，优点是结构紧凑，方式简单，可靠性高，维修性好，成本低。同时在冷板进出液口安装自密封流体连接器，实现液冷机架更换冷板的高效性，同时避免微弧过程中冷板残留液体的泄露，达到与机架端的液冷管路安装、拆卸无液体泄露的效果。机架端的进出液管路采用柔性管路并安装快速分离的自密封流体连接器，冷板端的进出液流管路接口安装快速分离的自密封流体连接器，实现与机架管路分离后的自动密封。每一块冷板与机架之间采用柔性管路配合自密封液冷接头进行连接，实现与冷板快速分离以及自动密封效果。能有效解决冷板拆卸过程中的冷却液泄露问题，避免冷却液泄露污染整个机架。

本发明适用于对冷板有较高维护性要求的大型液冷机架结构。

附图说明

图1是本发明快速装拆更换多层液冷机架的三维局部示意图。

图2是图1液冷机架机架插槽局部结构示意图。

图3是图1的冷板组件示意图。

图中：1冷板组件，2液冷机架，3液流管路，4自密封流体连接器，5凸耳止口凹槽，6止口台阶，7双u形导槽结构。

为了使本发明的目的和技术方案更加清楚明白，以下结合实施实例示意图对本发明进行进一步详细说明，应该理解，此处所描述的具体实施实例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。本说明书，包括任何附加权力要求、摘要和附图中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。

具体实施方式

参阅图1-图3。根据本发明，将装配在液冷机架2内腔搁架上的冷板组件1安装位置设计为导槽结构，为方便冷板组件的插拔操作，冷板组件安1装区域采用间隙配合的双u形导槽结构7实现冷板组件1的插入、拔出引导和支撑；在冷板组件1插入到底的两侧滑块末端配合位置采用配合双u形导槽结构7末端的止口台阶6进行定位；冷板组件1通过液冷机架2两侧立板的内侧导槽插入留有足够间隙的插拔抽屉滑轨，同时在冷板组件1进出液口安装自密封流体连接器4，液冷机架端的进出液流采用柔性液流管路3；冷板组件1在装入机架内框时，通过液冷机架2两侧装配的自密封流体连接器4连通固定在液冷机架2立板外侧的柔性液流管路3；冷板组件1两侧固联的自密封流体连接器4快速对接自动密封后，连通引入流体冷板组件1的循环流道，通入冷却液体进行循环，辅助模块、单元的快速导热，松脱自密封流体连接器4可实现冷板组件1的快速分离。

液冷机架2上可安装多块冷板组件1，液冷机架2上对应双u形导槽结构7设计为左右对称的双u型导槽结构，周边预留冷板组件1的插拔间隙。机架2外侧安装柔性液流管路3。冷板组件1与液流管路3各自安装自密封流体连接器4。冷板组件1尾端设有配合双u形导槽结构末端止口台阶6的止口凹槽，与双u形导槽结构7底部的止口台阶6相互配合，实现导向定位功能。冷板组件1前端制有向两侧延伸伸出的凸耳止口凹槽5。

装配时先将冷板组件1通过机架两侧双u形导槽结构7缓慢插入液冷机架1，待冷板组件1凸耳止口凹槽5与双u形导槽结构7底部的止口台阶6相互配合，冷板组件1得以实现装配位置精度；然后将冷板组件1通过紧固件与液冷机架2进行装配固定；最后通过自密封流体连接器4将流体管路3与冷板组件1进行连接，贯通流道。

以上是向熟悉本发明领域的工程技术人员提供的对本发明及其实施方案的描述，这些描述应被视为是说明性的，而非限定性的。工程技术人员可据此发明权利要求书中的思想做具体的操作实施，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。上述这些都应被视为本发明的涉及范围。