一种环路热管散热系统

本发明属于热管领域，特别涉及一种环路热管散热系统。

背景技术：

1、热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(los alamos)国家实验室的乔治格罗佛(george grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备。环路热管是指一种回路闭合环型热管。一般由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸气和液体管线构成。其工作原理为：对蒸发器施加热载荷，工质在蒸发器毛细芯外表面蒸发，产生的蒸气从蒸气槽道流出进入蒸气管线，继而进入冷凝器冷凝成液体并过冷，回流液体经液体管线进入液体干道对蒸发器毛细芯进行补给，如此循环，而工质的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。由于冷凝段和蒸发段分开，环路式热管广泛应用于能量的综合应用以及余热的回收。

2、目前环路热管系统都是采用集成系统，将各个部件集成在一起作为一个整体，无法实现单独部件的替换。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模块化环路热管散热系统，以解决现有散热系统中取热部件、热连接部件和排热部件一体化设置而导致的维护、更换不便，以及空气散热方式与二次液冷方式难以在保持环路热管密封工质循环回路完整的前提下进行切换的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种环路热管散热系统，包括取热模块、接口模块和排热模块，所述取热模块与所述接口模块之间以及所述接口模块与所述排热模块之间均形成可拆卸的热连接；所述取热模块包括蒸发冷板、蒸汽管、液体回流管和冷凝舌片，所述冷凝舌片为构成环路热管冷凝段的板式冷凝器，冷凝舌片内部设置有冷凝通道，冷凝通道的蒸汽入口与蒸汽管永久密封连接，冷凝通道的液体出口与液体回流管永久密封连接，冷凝舌片的至少一个外侧平面构成导热接触面；蒸发冷板、蒸汽管、冷凝舌片和液体回流管共同构成密封的工质循环回路，蒸发冷板吸收热源热量后使工质蒸发，工质蒸汽经蒸汽管进入冷凝舌片的冷凝通道，在冷凝通道内放热冷凝后经液体回流管返回蒸发冷板；所述接口模块包括取热侧可更换导热界面层和浮动热桥，冷凝舌片通过取热侧可更换导热界面层与浮动热桥热连接；所述排热模块为空气散热模块或二次液冷板模块，两者中的任一种可拆卸地安装于浮动热桥的标准化排热模块安装区，其导热基板或金属基板与浮动热桥的排热侧换热面直接贴合。当所述环路热管散热系统应用于具有多个设备槽位的机柜时，每个设备槽位分别设置独立的浮动热桥和标准化排热模块安装区，同一设备槽位在同一运行状态下仅安装空气散热模块和二次液冷板模块中的至少一种，所安装的排热模块直接从对应的浮动热桥取热。

4、作为改进，所述接口模块还包括固定承力框架、均压梁、压紧弹性件、复位弹性件和偏心凸轮锁紧机构；所述固定承力框架包括相对设置的承压部和凸轮支承部，以及连接承压部与凸轮支承部的侧梁，所述承压部、凸轮支承部和侧梁共同构成闭合承力结构；所述冷凝舌片能够沿平行于其导热接触面的插入方向进入承压部与浮动热桥之间，所述浮动热桥能够沿垂直于冷凝舌片导热接触面的压紧方向移动；四根导向销分别与浮动热桥四角的导向孔滑动配合并安装于固定承力框架，导向销用于引导浮动热桥沿所述压紧方向移动；所述导向销上设置分别位于浮动热桥两侧的限位部，用于限定浮动热桥的最大压紧位置和退回位置并防止浮动热桥脱出；所述偏心凸轮锁紧机构设置于凸轮支承部，均压梁设置于偏心凸轮锁紧机构与浮动热桥之间，至少两个压紧弹性件对称设置于均压梁与浮动热桥之间；所述复位弹性件独立于压紧弹性件设置，并连接于浮动热桥与固定承力框架之间；承压部设有与冷凝舌片背向取热侧可更换导热界面层的一侧表面相抵接的承压面，偏心凸轮锁紧机构产生的压紧反力经承压部、侧梁和凸轮支承部在固定承力框架内部闭合。

5、作为改进，所述冷凝舌片沿插入方向的前端设置导入斜面，所述导入斜面沿插入方向的长度为3～6毫米，导入斜面与冷凝舌片主平面的夹角为25°～35°；安装时，导入斜面引导冷凝舌片进入承压部的承压面与浮动热桥之间，设备到位锁止机构用于限定冷凝舌片的插入位置，并且不承担偏心凸轮锁紧机构产生的主要压紧载荷；偏心凸轮手柄能够在释放位置和压紧位置之间转动，偏心凸轮手柄由释放位置向压紧位置转动时，偏心凸轮通过均压梁和压紧弹性件推动浮动热桥向冷凝舌片移动，使冷凝舌片夹持于承压部的承压面与取热侧可更换导热界面层之间；偏心凸轮手柄处于压紧位置时，偏心凸轮越过死点并由机械限位部限定其转动位置，独立锁止件与偏心凸轮手柄配合，以限制偏心凸轮手柄反向转动；导向销上的限位部限定浮动热桥的最大压紧位置；拆卸时，解除独立锁止件并将偏心凸轮手柄反向转动至释放位置，复位弹性件使浮动热桥向远离冷凝舌片的方向移动，设备随后能够沿与插入方向相反的方向抽出。

6、作为改进，空气散热模块包括导热基板、设置于导热基板上的翅片和导流罩；空气散热模块可拆卸地安装于浮动热桥的标准化排热模块安装区，导热基板设有与浮动热桥的排热侧换热面相匹配的平面接触面；所述导流罩用于将设备槽位内的前后向气流或机柜侧的强制气流引导穿过所述翅片，使空气散热模块从浮动热桥取热并向所述气流排热。

7、作为改进，所述导热基板的平面接触面与浮动热桥的排热侧换热面直接贴合，并通过定位件和锁止件保持压紧接触。

8、作为改进，二次液冷板模块包括金属基板、设置于金属基板内部的连续冷却液流道、设置于金属基板非换热表面的保温层，以及与连续冷却液流道两端连通的两个支路接头；二次液冷板模块可拆卸地安装于浮动热桥的标准化排热模块安装区，金属基板设有与浮动热桥的排热侧换热面相匹配的平面接触面；两个支路接头分别构成供液接头和回液接头，并通过外接二次管路与冷却液分配单元（cdu）的供液管路和回液管路连通。在二次液冷板模块的安装姿态下，回液接头设置于连续冷却液流道的最高位置，或者在连续冷却液流道的最高位置设置独立排气口。

9、作为改进，所述金属基板的平面接触面与浮动热桥的排热侧换热面直接贴合，并通过定位件和锁止件保持压紧接触。

10、作为改进，当系统应用于具有多个设备槽位的机柜时，每个设备槽位分别设置一套独立的固定承力框架、浮动热桥、偏心凸轮锁紧机构和标准化排热模块安装区，不同设备槽位之间不共用固定承力框架、浮动热桥或压紧界面。

11、作为改进，空气散热模块和二次液冷板模块采用相同的标准化安装界面，并能够选择性地安装于同一设备槽位的标准化排热模块安装区；同一设备槽位在同一运行状态下仅安装空气散热模块和二次液冷板模块中的一种，所安装的排热模块与该设备槽位对应的浮动热桥热连接，并从所述浮动热桥取热。

12、作为改进，空气散热模块和二次液冷板模块的安装轮廓在标准化排热模块安装区内至少部分重合，并共用至少一个定位件或锁止件；空气散热模块和二次液冷板模块中的任一模块安装后，占用另一模块安装所需的至少一个定位位置或锁止位置，从结构上限制空气散热模块和二次液冷板模块同时安装；更换排热方式时，先拆除当前安装的排热模块，再将另一种排热模块安装于标准化排热模块安装区。

13、与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

14、1、本发明将散热路径划分为取热模块、接口模块和排热模块，并使取热模块与接口模块之间以及接口模块与排热模块之间形成可拆卸的热连接，能够在保持环路热管密封工质循环回路完整的情况下，对接口模块或排热模块进行拆卸、更换和维护。

15、2、本发明通过固定承力框架、偏心凸轮锁紧机构、均压梁和压紧弹性件向冷凝舌片施加压紧力，并使压紧反力在固定承力框架内部闭合，设备到位锁止机构主要用于限定冷凝舌片的插入位置，不承担偏心凸轮锁紧机构产生的主要压紧载荷。

16、3、本发明使空气散热模块和二次液冷板模块采用相同的标准化安装界面，并通过安装轮廓、定位位置或锁止位置的结构配合限制两种排热模块同时安装，使同一设备槽位能够根据排热条件选择空气散热模块或二次液冷板模块。

17、4、本发明能够在保留设备槽位原有空气冷却条件的情况下安装空气散热模块，并在具备二次液冷条件后，将空气散热模块更换为二次液冷板模块，从而能够在不更换取热模块且不拆开环路热管密封工质循环回路的情况下，对排热方式进行分阶段配置或改造。