一种抽拉式浸没液冷机柜及其维护方法

1.本发明属于数据中心散热冷却技术领域，具体涉及一种抽拉式浸没液冷机柜及其维护方法。


背景技术：

2.随着芯片制造工艺的不断提升，芯片的制造工艺在不久的未来将会达到2nm，这使得芯片的封装密度呈现指数形式的增长，随之而来的便是服务器芯片热流密度的不断增加，只有采取有效的散热方式，才能保证服务器芯片正常且长久的使用。当今，对服务器芯片采用风冷散热方式仍然占据着主导地位，但是传统风冷散热存在效率低、能耗高且同时会伴有噪声污染的问题，这与绿色数据中心发展理念不符。
3.面对这一困境，浸没式液冷技术被提出来取代传统风冷，浸没式液冷技术是一种高效的服务器散热技术，其在柜体内并排放置多个服务器，利用不导电液体直接浸没服务器，通过液体循环装置将柜体内液体排出到柜体外，经过外部冷却装置冷却后液体再次进入柜体内形成循环流动，从而实现服务器的高效散热。
4.现有技术的浸没式液冷技术存在以下技术问题：在需要对服务器进行维护时，工作人员需要先使用吊机吊起服务器，然后再进行维护，服务器安装和维护的便利性较差，吊机占用空间大，操作繁琐，服务器吊起时存在掉落毁坏的风险。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种抽拉式浸没液冷机柜，占用空间小，安全系数高，提高了服务器安装和维护的便利性。
6.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种抽拉式浸没液冷机柜的维护方法，通过该方法可方便进行服务器的维护，安全系数高。
7.本发明目的通过以下技术方案实现：
8.一种抽拉式浸没液冷机柜，包括填充有冷却液的柜体、预留空腔、冷却液输送装置、隔离装置和控制装置；
9.柜体设有多个互相连通的服务器放置腔；
10.每个服务器放置腔设有用于存放服务器的服务器抽拉柜，服务器抽拉柜浸没于冷却液；
11.服务器抽拉柜水平滑动连接于柜体，可抽出于柜体外或推进于柜体内；
12.隔离装置活动连接于服务器放置腔，用于将服务器放置腔隔离为密闭容腔；
13.冷却液输送装置两端分别连接于预留空腔和密闭容腔，用于在预留空腔和密闭容腔之间输送冷却液；
14.控制装置连接于冷却液输送装置，用于控制冷却液输送装置动作。
15.进一步，每个服务器放置腔上方均设有报警装置，报警装置与控制装置连接。
16.进一步，报警装置为报警灯。
17.进一步，柜体装有导轨，服务器抽拉柜设有滑块，滑块滑动连接于导轨。
18.进一步，相邻的服务器放置腔之间设有扰流板。
19.进一步，扰流板设有多个通孔，每个通孔均与两侧的服务器放置腔连通。
20.进一步，冷却液输送装置包括水泵和多个支路控制阀，水泵一端连接于预留空腔，另一端分别连接于多个服务器放置腔，多个支路控制阀与多个服务器放置腔一一对应，用于控制服务器放置腔与预留空腔之间管路的通断，每个支路控制阀均与控制装置连接。
21.进一步，水泵包括进口泵和出口泵，进口泵和出口泵并联连接于预留空腔和服务器放置腔之间。
22.进一步，隔离装置包括两块隔板，服务器放置腔两侧分别设有阻液槽，隔板可拆卸地竖向连接于阻液槽，服务器抽拉柜设有柜门，密闭容腔由两块隔板、柜体和服务器抽拉柜的柜门合围形成。
23.一种抽拉式浸没液冷机柜的维护方法，包括以下步骤，
24.步骤一，利用隔离装置将待维护服务器所在的服务器放置腔隔离为密闭容腔，使密闭容腔里的冷却液与柜体内其余冷却液不连通，利用冷却液输送装置将密闭容腔内的冷却液输送至预留空腔，然后从柜体上水平抽拉出密闭容腔里的服务器抽拉柜，以取出服务器抽拉柜里的服务器来进行维护；
25.步骤二，将服务器抽拉柜推回服务器放置腔内以形成密闭容腔，利用冷却液输送装置将预留空腔的冷却液输送回密闭容腔内，隔离装置取消对待维护服务器所在的服务器放置腔的隔离，待维护服务器所在的服务器放置腔重新与其余服务器放置腔连通，柜体内冷却液形成循环流动，维持对柜体内其余服务器的散热功能；
26.步骤三，重复步骤一以从柜体抽拉出密闭容腔里的服务器抽拉柜，将完成维护的服务器放进服务器抽拉柜；
27.步骤四，将服务器抽拉柜推回服务器放置腔内以形成密闭容腔，利用冷却液输送装置将预留空腔的冷却液输送回密闭容腔内，隔离装置取消对待维护服务器所在的服务器放置腔的隔离，待维护服务器所在的服务器放置腔重新与其余服务器放置腔连通，柜体内冷却液形成循环流动，维持对柜体内服务器的散热功能。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.利用隔离装置将待维护服务器所在的服务器放置腔隔离为密闭容腔，并通过冷却液输送装置将密闭容腔内的冷却液输送至预留空腔，从而方便将服务器抽拉柜水平抽出柜体来进行服务器的维护。将取出服务器后的服务器抽拉柜推回柜体内，隔离装置取消对服务器放置腔的隔离后，柜体内冷却液恢复流动，不会妨碍其余服务器的正常散热。由于不需要使用吊机从柜体上方吊起服务器，不会占用过多空间，避免了操作吊机的繁琐，服务器抽拉柜从水平方向抽出柜体，避免了服务器高高吊起时存在的掉落毁坏风险，提升了安全系数，提高了服务器安装和维护的便利性。
附图说明
30.图1是本发明实施例提供的抽拉式浸没液冷机柜的立体结构示意图。
31.图2是本发明实施例提供的扰流板的结构示意图。
32.图3是本发明实施例提供的服务器抽拉柜的结构示意图。
33.图4是本发明实施例提供的冷却液输送装置的结构示意图。
34.图中：
35.1-柜体，11-控制盒，12-上盖板，13-报警灯，14-阻液槽，15-凹槽；
36.2-冷却液输送装置，21-进口泵，22-出口泵，23-支路控制阀，24-主管路，25-进液口，26-出液口；
37.3-服务器放置腔；
38.4-预留空腔；
39.5-隔板；
40.6-扰流板；
41.7-服务器抽拉柜，71-柜门，72-服务器固定框，73-滑块，74-导轨。
具体实施方式
42.下面对本发明作进一步详细的描述。
43.如图1、图2所示，一种抽拉式浸没液冷机柜，包括柜体1，柜体1背部设置有冷却液输送装置2，柜体1内部设置有多个服务器放置腔3和一个预留空腔4。
44.多个服务器放置腔3依次并排布置，每个服务器放置腔3内部设有扰流板6以及服务器抽拉柜7，扰流板6焊接固定于两个服务器抽拉柜7之间，且具有规则排列的圆形通孔。服务器抽拉柜7内部用于放置服务器。
45.柜体1包括控制盒11(控制装置)以及上盖板12，沿柜体1长度方向设置有与每个服务器抽拉柜7一一对应且可独立工作的报警灯13。
46.每个服务器抽拉柜7两侧设有阻液槽14。预留空腔4内部放置有两块可拆卸的隔板5。两块隔板5可分别插入于服务器抽拉柜7两侧的阻液槽14中以阻隔冷却液。
47.如图1、图3所示，服务器抽拉柜7设置有柜门71以及服务器固定框72，在每个服务器抽拉柜7的柜门71四周设置有凹槽15。
48.两块插入于阻液槽14中的隔板5、柜体1和服务器抽拉柜7的柜门71合围形成密闭容腔。服务器抽拉柜7的柜门71不仅可以使服务器抽拉柜7抽出柜体1，而且还能够在服务器抽拉柜7被推进柜体1时形成密闭空腔，方便进行冷却液转移。
49.服务器固定框72采用镂空设计，其底部设置有滑块73与导轨74，导轨74焊接固定于柜体1底部，服务器抽拉柜7可通过滑块73在导轨74上的滑动实现来回往复运动。
50.柜门71上设置有榫头、垫圈以及螺栓，柜门71与柜体1之间可通过螺栓锁紧榫头与凹槽15并压紧垫圈实现密封，也可以采用现有技术的其它方式来实现锁紧密封。
51.如图4所示，冷却液输送装置2包括进口泵21、出口泵22、多个支路控制阀23和主管路24，进口泵21与出口泵22位于预留空腔4后面且均连接于预留空腔4，多个支路控制阀23分别位于多个服务器放置腔3后面并与多个服务器抽拉柜7一一对应；冷却液输送装置2还包含有供冷却液流进服务器放置腔3的进液口25与流出服务器放置腔3的出液口26，以通过液体循环装置(图中未示出)使冷却液在柜体1内循环流动。
52.当服务器正常工作时，柜门71与柜体1之间通过榫头、凹槽15、垫圈与螺栓组合实现锁紧和密封。冷却液由进液口25流入服务器放置腔3后与服务器发生热交换，带走服务器所产生的热量，受热的冷却液通过出液口26流出，经过外部冷却装置(图中未示出)带走热
量后再次进入进液口25，如此完成一个循环。在冷却液流动时，服务器放置腔3内部扰流板6的圆形通孔与镂空的服务器固定框72可以在一定程度上扰动冷却液，使服务器放置腔3内部的冷热流体充分混合，消除服务器放置腔3内的局部热点。此时冷却液输送装置2上的元器件，包括进口泵21、出口泵22和支路控制阀23，均处于不工作状态，服务器放置腔3内的液体无法经过主管路24流入预留空腔4。
53.本发明的一种抽拉式浸没液冷机柜的维护方法包括以下步骤：
54.步骤一：抽出服务器抽拉柜7
55.当某个服务器出现故障需要下架维护时，控制盒11接收到相应的信号并控制与该维护服务器对应的报警灯13发出警报，工作人员根据报警灯13的提示获知其所对应的服务器需要维护。
56.之后，工作人员打开机柜上方的上盖板12，切断待维护服务器的电源，从预留空腔4中取出两块隔板5，插入到待维护服务器所在的服务器抽拉柜7两侧，由于两块插入于阻液槽14中的隔板5、柜体1和服务器抽拉柜7的柜门71合围形成密闭容腔，使得待维护服务器所在的服务器放置腔3内的冷却液与其余腔体内部的冷却液基本实现隔断，即便有小泄露也不影响所维护服务器的抽出。
57.插入隔板5后，在控制盒11的控制下，需要维护的服务器对应的支路控制阀23打开而其余的支路控制阀23仍然保持关闭状态，进口泵21开始启动，此时密闭容腔内的冷却液在进口泵21的带动下沿着主管路24流动到预留空腔4中，一段时间后，当密闭容腔内的冷却液被抽完，即控制盒11接收到进口泵21空转的信号且服务器抽拉柜7上不再滴落冷却液时，所需维护的服务器对应的支路控制阀23与进口泵21关闭。
58.完成冷却液转移后，报警灯13解除报警，工作人员拔出相关线路后，松动柜门71上的螺栓，拉动柜门71上的把手，将整个服务器抽拉柜7拉出柜体1，此时从服务器固定框72中提出服务器进行维护。
59.步骤二：关闭服务器抽拉柜7
60.待服务器取出后，将其对应的服务器抽拉柜7推入柜体1，锁紧柜门71上的螺栓，两块隔板5、柜体1和服务器抽拉柜7的柜门71合围形成密闭容腔。此后，在控制盒11的控制下，需要维护的服务器对应的支路控制阀23再次打开，出口泵22开始启动，但其余的支路控制阀23仍然保持关闭状态，预留空腔4内的冷却液在出口泵22的带动下沿着主管路24流动到密闭容腔中，一段时间后，预留空腔4内的冷却液被抽完，即控制盒11接收到出口泵22空转的信号时，所需维护的服务器对应的支路控制阀23与出口泵22关闭。最后，工作人员取出密闭容腔两侧的两块隔板5，将其放回预留空腔4并盖好上盖板12。此时，柜体1内冷却液恢复正常循环流动。
61.步骤三：再次抽出服务器抽拉柜7
62.当服务器维护好后，再次从柜体1抽拉出所需的服务器抽拉柜7，将完成维护的服务器放进服务器抽拉柜7；
63.步骤四：再次关闭服务器抽拉柜7
64.从预留空腔4中取出两块隔板5，插入到待维护服务器所在的服务器抽拉柜7两侧，将服务器抽拉柜7推回服务器放置腔3内以形成密闭容腔，将预留空腔4的冷却液输送回密闭容腔内后，工作人员取出待维护服务器两侧的两块隔板5，将其放回预留空腔4并盖好上
盖板12，从而完成整个维护过程。
65.本发明为后期服务器的维护更换提供了全新的解决方案，采用抽拉式的服务器柜门71设计方式，从侧面取出的方式避免了使用传统的吊机装置，提高了服务器安装和维护的便利性，节约了成本。
66.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。