一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置及控制方法

本发明涉及自适应供液，尤其涉及一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置及控制方法。

背景技术：

1、随着互联网的不断发展，数据中心内发热元件单位面积热流密度不断增大，对数据中心的冷却系统带来了巨大的挑战。传统的风冷、水冷散热方式难以满足高热密度数据中心的散热需求，浸没式液冷以其低能耗、高效率、噪音低等优点受到人们的青睐。然而，现有液冷机柜的传统布液孔板通常采用均匀布水的方式，可能存在局部区域服务器因突发高负载得不到及时冷却产生过热宕机风险、不同区域冷却液供液量与服务器散热需求难以匹配导致冷却系统能量浪费等问题。为了能够进一步提高液冷机柜热安全性、降低冷却能耗，本发明设计出一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，通过感知各个被控区域内的服务器排液温度，调节布液孔板的开孔大小，从而实现了液冷机柜的自适应供液，消除服务器内液冷机柜的局部热点，使服务器芯片温度始终保持在安全范围内，在提高液冷机柜热安全性的同时降低了冷却能耗

2、正是基于上述原因，本发明提供了一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置及控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置及控制方法，通过感知各个被控区域内的服务器排液温度，调节布液孔板的喷水孔大小，从而实现了液冷机柜的自适应供液，当检测到某一区域内服务器排液温度过高时，增大喷水孔的大小，提高对服务器的散热效率，增强服务器的安全性，防止因温度过高而对服务器的数据造成丢失，当检测到某一区域服务器排液温度较低时，减小喷水孔的大小，从而减小该区域供液量，降低冷却系统能耗。

2、为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

3、本发明公开了一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，包括布液孔板、方形挡水板和温度传感器，所述布液孔板设置于机柜的内部下方，所述布液孔板沿着横向间隔设有若干喷水孔组，所述喷水孔组由若干沿着纵向等间隔设置的喷水孔组成，所述机柜内设有若干浸没于其内的服务器；所述布液孔板的顶部设有用于遮挡所述喷水孔组的方形挡水板，所述方形挡水板通过驱动机构单元驱动其沿着横向移动；所述温度传感器安装于所述服务器的上方；所述机柜外侧的水箱连接有cdu冷却装置。

4、所述驱动机构单元包括齿条、齿条轨道、步进电机、轨道座、驱动齿轮和齿块，所述齿条轨道呈方形结构，其两侧壁形成卡槽，所述齿条轨道的顶部设有齿条；所述齿条轨道的两端均设有所述轨道座，所述轨道座的两侧壁设有用于所述齿条轨道穿过的轨道槽，所述轨道槽的两侧内壁中部设有与所述卡槽匹配卡合的卡接块；所述轨道槽的顶部设有用于放置所述驱动齿轮的齿轮腔，所述齿轮腔的前端设有用于步进电机的输出轴穿过的圆孔，所述输出轴与所述驱动齿轮的轴向固定连接，所述驱动齿轮与所述齿条匹配啮合，所述步进电机固定于所述轨道座的前壁上；所述齿块的底部设有与所述齿条啮合的连接齿，所述连接齿与所述齿条固定连接，所述齿块的端面与所述方形挡水板的端面相连。

5、所述卡槽呈外端宽内端窄的等腰梯形结构。

6、每组所述喷水孔组的前方和后方均设有所述驱动机构单元，前、后方的驱动机构单元上的齿块与所述方形挡水板的两端相连；前、后方的所述驱动机构单元沿着纵向间隔排列。

7、所述齿条轨道的底部设有第二齿条，所述轨道槽的底部设有用于放置第二驱动齿轮的第二齿轮腔，所述第二齿轮腔的前端设有用于第二步进电机的第二输出轴穿过的圆孔，所述第二输出轴与所述第二驱动齿轮的轴向固定连接，所述第二驱动齿轮与所述第二齿条匹配啮合，所述第二步进电机固定于所述轨道座的前壁下方。

8、所述步进电机和第二步进电机的左侧壁通过连接块相连，所述连接块呈“匚”字形结构，所述连接块的底部左侧与气缸的活塞杆相连，所述气缸固定于所述轨道座的前壁上。

9、所述轨道座的前壁上方和前壁下方的圆孔外侧分别设有四个上腰型孔和下腰型孔，所述步进电机的后壁两侧上方设有用于穿过所述上腰型孔的上螺栓，所述上螺栓的内端通过上螺母螺纹连接；所述第二步进电机的后壁两侧下方设有用于穿过所述下腰型孔的下螺栓，所述下螺栓的内端通过下螺母螺纹连接。

10、所述轨道座的前壁左上方设有上触碰传感器，所述轨道座的前壁右下方设有下触碰传感器，当所述驱动齿轮与所述齿条啮合时，所述连接块的下表面与所述下触碰传感器接触；所述第二驱动齿轮与所述第二齿条啮合时，所述连接块的上表面与所述上触碰传感器接触。

11、一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置的控制方法，包括如下步骤，

12、步骤s1，温度传感器实时监测液冷机柜被控区域i的服务器排液温度ttop(i),设置服务器排液温度的最低设定值tset1和最高设定值tset2，若ttop(i)＞tset2，两端步进电机同时转动相同的步进步数带动齿条（1）移动，齿条上的齿块控制方形挡水板移动至侧旁，使得喷水孔完全打开至最大，当ttop(i)=tset2，挡水板不移动，喷水孔（4）开孔大小不变；否则则执行步骤s2；

13、步骤s2，若tset1≤ttop(i)＜tset2，两端第二步进电机同时转动相同的步进步数带动第二齿条，使方形挡水板开始随ttop(i)呈线性移动以覆盖喷水孔，当[ttop(i)-tset1]越小，喷水孔开孔越小；

14、步骤s3，若喷水孔开孔已达到最小且ttop(i)＜tset1，两端步进电机同时转动相同的步进步数带动齿条，使方形挡水板移动喷水孔上方，使喷水孔开孔关闭，否则则执行步骤s4；

15、步骤s4、若ttop(i)=tset1，方形挡水板不移动，喷水孔开孔大小不变，若当ttop(i)＞tset1，方形挡水板开始随ttop(i)呈线性移动以覆盖喷水孔，当[ttop(i)-tset1]越大，喷水孔开孔越大。

16、本发明的有益效果在于：

17、本发明通过感知各个被控区域内的服务器排液温度，调节布液孔板的喷水孔大小，从而实现了液冷机柜的自适应供液，当检测到某一区域内服务器排液温度过高时，增大喷水孔的大小，提高对服务器的散热效率，增强服务器的安全性，防止因温度过高而对服务器的数据造成丢失，当检测到某一区域服务器排液温度较低时，减小喷水孔的大小，从而减小该区域供液量，降低冷却系统能耗；

18、本发明装置巧妙的运用了齿轮和齿条的结构特性，齿轮齿条的啮合具有较高的精度，能够更加精确的对挡水板的控制，防止因挡水板控制的误差，从而对喷水孔开孔大小进行错误的控制；

19、本发明控制方法，通过温度传感器的信号传递，喷水孔大小会根据该区域内服务器温度灵活调节，在保证避免服务器过热的基础上可以降低能耗，更加精确的达到效果。

技术特征：

1.一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：包括布液孔板（3）、方形挡水板（3）和温度传感器（7），所述布液孔板（3）设置于机柜（6）的内部下方，所述布液孔板（13）沿着横向间隔设有若干喷水孔组，所述喷水孔组由若干沿着纵向等间隔设置的喷水孔组成，所述机柜（6）内设有若干浸没于其内的服务器（8）；所述布液孔板（13）的顶部设有用于遮挡所述喷水孔组的方形挡水板（3），所述方形挡水板（3）通过驱动机构单元驱动其沿着横向移动；所述温度传感器（7）安装于所述服务器（8）的上方；所述机柜（6）外侧的水箱连接有cdu冷却装置。

2.根据权利要求1所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：所述驱动机构单元包括齿条（1）、齿条轨道（12）、步进电机（5）、轨道座（15）、驱动齿轮（16）和齿块（2），所述齿条轨道（12）呈方形结构，其两侧壁形成卡槽（17），所述齿条轨道（12）的顶部设有齿条（1）；所述齿条轨道（12）的两端均设有所述轨道座（15），所述轨道座（15）的两侧壁设有用于所述齿条轨道（12）穿过的轨道槽（18），所述轨道槽（18）的两侧内壁中部设有与所述卡槽（17）匹配卡合的卡接块（19）；所述轨道槽（18）的顶部设有用于放置所述驱动齿轮（16）的齿轮腔（20），所述齿轮腔（20）的前端设有用于步进电机（5）的输出轴（21）穿过的圆孔，所述输出轴（21）与所述驱动齿轮（16）的轴向固定连接，所述驱动齿轮（16）与所述齿条（1）匹配啮合，所述步进电机（5）固定于所述轨道座（15）的前壁上；所述齿块（2）的底部设有与所述齿条（1）啮合的连接齿，所述连接齿与所述齿条（1）固定连接，所述齿块（2）的端面与所述方形挡水板（3）的端面相连。

3.根据权利要求2所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：所述卡槽（17）呈外端宽内端窄的等腰梯形结构。

4.根据权利要求3所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：每组所述喷水孔组的前方和后方均设有所述驱动机构单元，前、后方的驱动机构单元上的齿块（2）与所述方形挡水板（3）的两端相连；前、后方的所述驱动机构单元沿着纵向间隔排列。

5.根据权利要求4所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：所述齿条轨道（12）的底部设有第二齿条（22），所述轨道槽（18）的底部设有用于放置第二驱动齿轮（23）的第二齿轮腔（24），所述第二齿轮腔（24）的前端设有用于第二步进电机（25）的第二输出轴（26）穿过的圆孔，所述第二输出轴（26）与所述第二驱动齿轮（23）的轴向固定连接，所述第二驱动齿轮（23）与所述第二齿条（22）匹配啮合，所述第二步进电机（25）固定于所述轨道座（15）的前壁下方。

6.根据权利要求5所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：所述步进电机（5）和第二步进电机（25）的左侧壁通过连接块（33）相连，所述连接块（33）呈“匚”字形结构，所述连接块（33）的底部左侧与气缸（34）的活塞杆相连，所述气缸（34）固定于所述轨道座（15）的前壁上。

7.根据权利要求6所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：所述轨道座（15）的前壁上方和前壁下方的圆孔外侧分别设有四个上腰型孔（27）和下腰型孔（28），所述步进电机（5）的后壁两侧上方设有用于穿过所述上腰型孔（27）的上螺栓（29），所述上螺栓（29）的内端通过上螺母（30）螺纹连接；所述第二步进电机（25）的后壁两侧下方设有用于穿过所述下腰型孔（28）的下螺栓（31），所述下螺栓（31）的内端通过下螺母（32）螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置，其特征在于：所述轨道座（15）的前壁左上方设有上触碰传感器（35），所述轨道座（15）的前壁右下方设有下触碰传感器（36），当所述驱动齿轮（16）与所述齿条（1）啮合时，所述连接块（33）的下表面与所述下触碰传感器（36）接触；所述第二驱动齿轮（23）与所述第二齿条（22）啮合时，所述连接块（33）的上表面与所述上触碰传感器（35）接触。

9.如权利要求8所述的一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

技术总结
本发明涉及自适应供液技术领域，尤其涉及一种数据中心浸没式液冷机柜自适应供液装置及控制方法，包括布液孔板、方形挡水板和温度传感器，所述布液孔板设置于机柜的内部下方，所述布液孔板沿着横向间隔设有若干喷水孔组，所述喷水孔组由若干沿着纵向等间隔设置的喷水孔组成，所述机柜内设有若干浸没于其内的服务器；所述布液孔板的顶部设有用于遮挡所述喷水孔组的方形挡水板，所述方形挡水板通过驱动机构单元驱动其沿着横向移动；所述温度传感器安装于所述服务器的上方；所述机柜外侧的水箱连接有CDU冷却装置。本发明通过感知各个被控区域内的服务器排液温度，调节布液孔板的喷水孔大小，从而实现了液冷机柜的自适应供液。

技术研发人员：邹思凯,张家豪,王衍金,肖婷,马星仪,王仪伟,罗家昌
受保护的技术使用者：华东交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27