超级计算机液冷柜的制作方法

1.本实用新型涉及超级计算机冷却技术领域，特别涉及了一种超级计算机液冷柜。


背景技术：

2.超级计算机(super computer)是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。就超级计算机和普通计算机的组成而言，构成组件基本相同，但在性能和规模方面却有差异。超级计算机主要特点包含两个方面：极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，因此它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。
3.但由于其内电子元件和设备的热流密度极高，研究表明，超级计算机在运行过程中部件级热流密度高达100w/cm2，仅比太阳表面热流密度低两个数量级。太阳表面的温度高达6000℃，而半导体集成部件的结温应低于100℃，一般电子元器件的工作温度由制造商规定的：产业级：0～70℃；民用级：-20～80℃；军用级：-55～125℃。如此高的热流密度，如不采取合理的热控制技术，必将严重影响电子元件和设备的热可靠性。
4.目前超级计算机一般采用水冷或水冷加风冷模式。但是，水冷系统不仅占用空间较大，而且冷却效果也并不佳，目前也出现了水冷加风冷的冷却方式，但是这种方式还是不能达到直接散热的效果，所需消耗的资源也较大，在向柜内补液时需借助机器动力进行补液，不方便控制。
5.本技术所要解决的技术问题为：设计一款能够利用蒸发对服务器进行直接散热，并且冷却介质可以重复利用、减少资源浪费以及无动力补液的超级计算机液冷柜。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供超级计算机液冷柜。
7.本实用新型所采用的技术方案为：包括盖体和与外界容器连通的柜体，盖体和柜体铰接，柜体内设有服务器，柜体内设有浸没层，浸没层设有液态冷却介质，液态冷却介质为液态冷媒，服务器浸没在液态冷媒中，浸没层上方设有用于防止热量向四周扩散的保温层，保温层内设有保温系统，保温系统包括保温介质，盖体对应保温层设有用于将液态冷媒受热蒸发变为气态吸收进行液化的热交换系统，热交换系统包括对气态冷媒吸收导流的导流装置和液化装置，导流装置包括与盖体固定连接的导流罩，液化装置设有与之连通的回水系统，回水系统包括输入端和回水端，柜体设有控制中心，控制中心设有分别与之通讯连接的流量控制系统和补液控制系统，流量控制系统包括感应装置和与感应装置通讯连接的控制装置，感应装置包括位于回水端用于感应回水温度的水温传感器，控制装置包括位于输入端用于控制水流量的流量控制阀，水温传感器与流量控制阀通讯连接，补液控制系统包括监控端和补液输入端，监控端包括用于实时监控柜体内部液态冷却介质容量的液位计，补液输入端包括一端与外界容器连通的补液管，补液管设有补液电磁阀，补液电磁阀与液位计通讯连接，外界容器内部压强大于柜体内部压强，相邻服务器之间设有用于对服务器进行全面散热的散热区，导流罩端面高于盖体内部端面，导流罩正面面积小于柜体顶面
面积，通过使用冷媒作为冷却介质，可利用冷媒蒸发带走服务器表面的热量从而对其散热，并且在柜体内设有保温层，避免蒸发变为气态的冷媒随热量向四周扩散而不向顶部盖体流动无法使其液化，在盖体中设有液化装置能够对变为气态的冷媒进行液化让其又重新回流至柜体内重新使用，在回水系统中设有流量控制系统能够对水回路中的水流量进行实时控制，并且设有补液控制系统能够及时对柜体内部的液态进行补液，外界容器内部压强大于柜体内部压强，可实现无动力补液，通过使导流罩端面高于盖体内部端面，导流罩正面面积小于柜体顶面面积，便于导流罩嵌入柜体内对气体冷煤进行更好的吸收从而进行热交换。
8.在一些实施方式中，导流罩设有对流孔，对流孔内设有与导流罩固定连接的风扇，风扇转动形成负气压更能利于气体冷媒向盖体流动。
9.在一些实施方式中，液化装置包括冷却板，冷却板正面设有与之固定安装的冷却槽，回水系统包括与冷却板背侧固定连接的盘管，盘管呈折叠式设置，盘管呈折叠式设置更增加气态冷媒的液化效率，增加液化装置的液化面积。
10.在一些实施方式中，回水系统包括分别与盘管连通的进水管和回水管，控制装置包括设于进水管的流量控制阀，感应装置包括设于回水管的水温传感器，流量控制阀和水温传感器通讯连接，本方案限定了水温传感器与流量控制阀的安装位置。
11.在一些实施方式中，补液管另一端与柜体内部连通，液位计位于浸没层且与柜体固定安装。本方案限定了补液管与液位计的位置关系。
12.在一些实施方式中，保温层设有气压传感器，保温层设有安装台，安装台设有气压平衡阀，气压传感器与气压平衡阀通讯连接，通过设有气压平衡阀和气压传感器，能够对柜体内部气压进行控制平衡。
13.在一些实施方式中，安装台设有用于内外物理隔离的航空插，设有航空插可防止液体进入线路导致短路。
14.在一些实施方式中，柜体内部设有与之固定安装的配电单元，柜体设有与之固定安装的显示屏，显示屏与配电单元电性连接，本方案限定了配电单元与显示屏的连接方式。
15.在一些实施方式中，盖体四周设有胶条，柜体对应胶条设有与之配合的密封条，通过设有胶条与密封条能够保证柜体内部的密封性。
16.在一些实施方式中，盖体设有一端与之铰接的支撑杆，支撑杆另一端与柜体铰接，支撑杆包括收缩杆和杆套，收缩杆与杆套限位滑动配合，本方案限定了支撑杆的安装方式。
17.本实用新型的有益效果在于：
18.该超级计算机液冷柜通过使用气态冷媒作为冷却介质，可利用冷媒蒸发吸热这一原理从而对服务器表面进行散热，并且蒸发后的冷媒上升至盖体中的液化装置液化后又重新回流至柜体内可重复利用，减少资源的浪费，液化装置设有与之连通的水回路可带走气态冷媒液化放出的热量，从而实现热交换，并且在柜体内设有补液控制系统能够及时对柜体内进行补液，保证冷媒的容量能够正常对服务器进行散热。
附图说明
19.图1为本实用新型超级计算机液冷柜的整体结构示意图；
20.图2为本实用新型超级计算机液冷柜的内部结构示意图；
21.图3为本实用新型超级计算机液冷柜的背侧结构示意图；
22.图4为本实用新型超级计算机液冷柜的局部a结构示意图；
23.图5为本实用新型超级计算机液冷柜的局部b结构示意图；
24.图6为本实用新型超级计算机液冷柜的液化装置结构示意图；
25.图7为本实用新型超级计算机液冷柜的盘管结构示意图；
26.图8为本实用新型超级计算机液冷柜的侧面结构示意图。
27.图中的标号与名称对应如下：1、盖体；2、柜体；201、服务器；202、浸没层；203、保温层；204、保温介质；101、导流装置；105、液化装置；102、导流罩；208、水温传感器；209、流量控制阀；210、液位计；211、补液管；212、补液电磁阀；213、散热区；103、对流孔；104、风扇；106、冷却板；107、冷却槽；108、盘管；109、进水管；110、回水管；214、安装台；215、气压平衡阀；216、航空插；217、配电单元；218、显示屏；113、胶条；219、密封条；114、支撑杆；115、收缩杆；116、杆套。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种超级计算机液冷柜，包括盖体1和与外界容器连通的柜体2，盖体1一侧和柜体2一侧铰接，在柜体2中设有服务器201，并且柜体2内设有浸没层202，浸没层202内装有液态冷却介质，此冷却介质为冷媒，因为冷媒蒸发温度较低，只需达到50℃就能蒸发，服务器201浸没在液态冷媒中，当服务器201工作产生足够的热量使其表面温度达到了50℃，此时冷媒就开始蒸发，利用蒸发吸热这一原理从而对服务器201表面降温散热，在浸没层202上方设有用于防止热量向四周扩散的保温层203，保温层203内设有保温系统，保温系统包括保温介质204，当蒸发变为气态后，如果不设有保温层203，那么热量就会向四周扩散，气态的冷媒也会跟随热量向四周扩散，增加保温层203后，并且在保温层203内四侧均设有保温介质204，此保温介质204优选为保温棉，增加保温棉后，此时热量只能流向顶部盖体1，盖体1对应保温层203设有用于将液态冷媒受热蒸发变为气态吸收进行液化的热交换系统，热交换系统包括对气态冷媒吸收导流的导流装置101和液化装置105，导流装置101包括与盖体1固定连接的导流罩102，导流罩102上设有对流孔103和位于对流孔103内与导流罩102固定连接的风扇104，当风扇104转动形成负气压更能使气体的冷媒向导流罩102内流动，液化装置105位于导流罩102背侧，液化装置105包括冷却板106，冷却板106正面设有与之固定安装的冷却槽107，通过设有冷却槽107能够增大气体冷媒遇液化装置105的接触面积，液化装置105设有与之连通的回水系统，回水系统包括输入端和回水端，柜体2设有控制中心，控制中心设有分别与之通讯连接的流量控制系统和补液控制系统，流量控制系统包括感应装置和与感应装置通讯连接的控制装置，感应装置包括位于回水端用于感应回水温度的水温传感器208，控制装置包括位于输入端用于控制水流量的流量控制阀209，水温传感器208与流量控制阀209通讯连接，补液控制系统包括监控端和补液输入端，监控端包括用于实时监控柜体内部液态冷却介质容量的液位计210，补液输入端包括一端与外界容器连通的补液管211，补液管211设有补液电磁阀212，补液电磁
阀212与液位计210通讯连接，外界容器内部压强大于柜体2内部压强，冷却板106背侧固定连接有盘管108，盘管108呈折叠式设置，通过折叠式设置更能增大液化装置105热传递的面积，提高热传递效率，回水系统包括分别与盘管108连通的进水管109和回水管110，控制装置包括位于进水管109的流量控制阀209，感应装置包括位于回水管110的水温传感器208，流量控制阀209和水温传感器208通讯连接，当水温传感器208感应到回水管110内的回水温度过高，则代表柜体2内服务器201表面温度过高，此时需增大水流量才能满足热传递的效率，此时水温传感器208发出讯号至控制中心，控制中心将讯号转接至流量控制阀209，流量控制阀209增大水流量以便能够满足液化装置105的热交换，相邻服务器201之间设有散热区213，通过设有散热区213能够对服务器201进行全面散热，提高散热效果，并且导流罩102端面高于盖体1内部端面，导流罩102正面面积小于柜体2顶面面积，便于导流罩102嵌入柜体2内部对气态冷煤进一步吸收从而进行热交换液化。
30.浸没层202设有补液控制系统，补液管211另一端与柜体2内部连通，外界容器内部压强大于柜体2内部压强，当液位计210感应到柜体2内部容量低于正常值时，此时液位计210发出讯号至控制中心，控制中心将讯号转接至补液电磁阀212，补液电磁阀212打开，利用外界容器与柜体2内部压强差对柜体2内部进行补液，当容量达到正常值时，此时液位计210发出讯号使补液电磁阀212关闭停止补液，流量控制系统与补液控制系统分别与控制中心通讯连接，水温传感器208发出信号需经过控制中心转接至流量控制阀209才能对其进行控制，液位计210发出的补液或关闭信号也需经过控制中心转接至补液电磁阀212才能对其进行控制。
31.保温层203内部设有气压传感器，气压传感器能够对柜体2内部气压进行检测，保温层203设有安装台214，安装台214设有气压平衡阀215，气压传感器与气压平衡阀215通讯连接，当气压传感器感应到柜体2内部气压过大时，此时气压传感器发出讯号控制气压平衡阀215打开用于平衡柜体2内部气压，柜体2内部设有与之固定安装的配电单元217，柜体2设有与之固定安装的显示屏218，显示屏218与配电单元217电性连接，显示屏218上可显示柜体2内的液位、压强以及回水温度等参数，在安装台214上设有用于内外物理隔离的航空插216，可防止液体进入电线接口处导致短路，在盖体1四周设有胶条113，在柜体2上对应胶条113设有与之配合的密封条219，在盖体1和柜体2合盖时，胶条113和密封条219相互配合保证柜体2内部的密封性，使气态冷媒不外流从而造成浪费，盖体1设有一端与之铰接的支撑杆114，支撑杆114另一端与柜体2铰接，支撑杆114包括收缩杆115和杆套116，盖体1打开时收缩杆115向外伸出与杆套116保持卡位状态，保持盖体1的稳定，盒盖时收缩杆115收于杆套116之内，使盖体1与柜体2保持密封状态。
32.本实用新型的工作原理及使用流程：通过采用蒸发温度较低的冷媒作为冷却介质，利用冷媒蒸发吸热对服务器201进行散热，并且在盖体1上设有热交换系统，使蒸发变为气态的冷媒进行热交换再变成液态又继续回流至柜体2内重复利用，减少资源的浪费，在柜体2中设有保温层203，可防止热量向四周扩散从而带动气体冷媒向四周扩散使其不能完全进行热交换液化，并且热交换系统中设有带走热交换产生的热量的回水系统，回水系统中设有流量控制系统，能够更好对水流量进行控制，保证热交换的进行，在柜体2内设有补液控制系统可对液态冷媒进行实时监控及补液，保证冷媒的容量能够对服务器进行全面散热，在补液时利用压强差可实现无动力补液，方便控制，提高设备简洁实用性。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。