CN101334686B - 冗余冷却系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余冷却系统及其运行方法，该冷却系统包括多个串连设置的风扇，每个风扇相对于轮毂在至少第一位置和第二位置之间移动，风扇叶片在第一位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力小于所述风扇叶片在第二位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力，其特征在于，在低于某一预定转速时，所述各个风扇叶片保持在第一位置，在高于所述预定转速时，所述各个风扇叶片利用风扇叶片旋转时产生的离心力从第一位置移动到第二位置。本发明还涉及相应的冷却系统的运行方法。本发明的优点是能够使得流体抗力减小到很低，并且能够以非常简单的方式实现。

Description

冗余冷却系统及其运行方法 

技术领域

本发明涉及一种冗余冷却系统运行方法。更具体而言，本发明涉及一种用于提高冗余冷却系统可靠性的冗余冷却系统及其运行方法。 

背景技术

随着计算机技术的发展，微处理器的处理速度越来越高。微处理器速度的提高显著地提高了计算机的处理能力，但同时，这种速度的提高导致处理器和/或计算机系统中的其它部件产生了更高的附加热量。高温对许多部件(包括处理器在内)均产生了不利的影响，因此需要将这些热量消散。 

通常使用冷却风扇来迫使空气吹过热沉。改善冷却能力的一种方案是串联布置多个冷却风扇，即将一个风扇的进风端口布置在另一个风扇的出风端口。这种配置增强了风扇克服大的流体阻力的能力。流阻可以由例如机械结构生成，这种机械结构例如为风扇轮毂、风扇叶轮/叶片以及位于冷却风扇之前或之后的风扇支柱。 

然而，对于具有多个串联冷却风扇的冷却系统而言，一旦风扇之一失效或是失速，就会出现问题。一旦出现这种情况，失速或失效的冷却风扇就会对冷却系统中的工作风扇(或多个工作风扇)生成附加的阻抗。这种附加的阻抗会降低通过风扇的气流，这会增大由冷却系统冷却的部件由于热而降低品质的可能。因此，就存在改进 多个串联冷却风扇的需要，使得如果多个风扇之一失速，通过冷却系统的气流的减少最小化。 

CN 1932717A中公开了一种冷却系统，其中每个冷却风扇包括轮毂和至少一个连接到该轮毂上的风扇叶片。风扇叶片相对于轮毂围绕大体上沿径向延伸的轴线在至少第一位置和第二位置之间旋转。风扇叶片在第二位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力小于所述风扇叶片在第一位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力。当轮毂在冷却风扇中旋转时，风扇叶片处于第一位置，此时叶片相对于风扇的旋转轴线以迎角相差不大的第一角定位，当轮毂静止时，风扇叶片仍然在径向上延伸，但是风扇叶片此时绕一径向延伸的轴线旋转，使风扇叶片的迎角几乎为零(参照其附图3)。然而，该冷却系统的仍然存在如下缺点：第一，即使是在第二位置的时候，其叶片本身仍然会对风扇产生抗力。第二，其结构较为复杂。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服上述冷却系统的缺点，提出一种冗余冷却系统以及该冗余冷却系统的运行方法，其不仅使得叶片对于流体流的抗力较低，而且实现的方式比较简单。 

本发明为解决上述技术问题而提供了如下在结构和方法上的技术方案。其在结构上的解决方案为：一种冗余冷却系统，该冷却系统包括多个串连设置的风扇，所述风扇的多个风扇叶片相对于轮毂在至少第一位置和第二位置之间移动，所述风扇叶片在所述第一位置中对流动通过所述冷却系统的流体流的抗力小于所述风扇叶片在所述第二位置中对流动通过所述冷却系统的流体流的抗力，优选地，在低于预定转速时，各个风扇叶片保持在第一位置，在高于所述预定转速时，所述各个风扇叶片利用旋转产生的离心力从第一位置转动到第二位置。 

在所述第一位置，所述风扇叶片倾斜地或垂直地竖立在所述轮毂的端面上。而在所述第二位置，所述风扇叶片在所述轮毂的径向上延伸。所述各个风扇叶片在非工作状态下(或者说在低于预定转速时)利用自身重力保持在径向内侧的第一位置，此时，所述风扇叶片倾斜地或垂直地竖立在所述轮毂的下端面上。所述轮毂上设置有槽，所述风扇叶片可活动地安置在所述槽中。所述槽中设置有枢轴，所述风扇叶片的根部安装在枢轴上，围绕所述枢轴旋转。 

另一种方案是，所述各个风扇叶片在非工作状态下(或者说在低于预定转速时)利用保持结构产生的力保持在径向内侧的第一位置。优选地，所述保持结构为一设置在所述叶片和所述轮毂之间的拉簧或压簧。当然，此时，所述轮毂上也设置有槽，所述风扇叶片可活动地安置在所述槽中。并且槽中设置有枢轴，所述风扇叶片的根部安装在枢轴上，围绕所述枢轴旋转。 

风扇叶片的重心可以靠近所述风扇叶片的径向外侧的边缘，从而可以方便于打开风扇叶片。 

根据本发明的在方法上的解决方案为：一种冗余冷却系统的运行方法，该冷却系统包括多个串连设置的风扇，每个风扇的风扇叶片相对于轮毂在至少第一位置和第二位置之间移动，风扇叶片在第一位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力小于所述风扇叶片在第二位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力，优选地，所述方法包括风扇叶片在预定速度以上时利用离心力从第一位置移动到第二位置的步骤。 

所述方法还包括在所述第二位置风扇叶片在所述轮毂的径向上延伸并且随所述轮毂一起高速旋转的步骤。所述方法还包括风扇叶片在预定速度以下利用自身重力从所述径向外侧的第二位置移动到径向内侧的第一位置的步骤。此时，显然，风扇叶片垂直或倾斜地竖立在轮毂的下端面上。作为这种方式的替换方式是，所述方法还包括风扇叶片在预定速度以下利用保持结构所产生的力从所述径向外侧的第二位置移动到径向内侧的第一位置的步骤。此时，保持结构优选是拉簧或压簧。 

所述方法还包括一步骤：在第一位置，风扇叶片倾斜地或垂直地竖立在轮毂的端面上，随轮毂一起低速旋转或与轮毂一起保持静止。此时，可以实现对于流体流的阻力最小。 

优选的是所述各个风扇叶片从所述第一位置到第二位置或者从第二位置到第一位置的枢转运动是绕所述各个风扇叶片根部的枢轴的转动。 

优选的是各个风扇叶片从所述第一位置到第二位置或者从第二位置到第一位置的枢转运动是同步进行的。 

显然，由于仅仅利用离心力就实现了从第一位置到第二位置的转变，因而，该冗余冷却系统运行时能够以简单的方式实现在风扇出现故障时将其收回而在风扇正常运行时将其带到工作位置。 

附图说明

附图示出了本发明的实施例，并可与说明书一起用来说明本发明的原理。

图1是从轮毂的圆周方向观察的本发明的冗余冷却系统中多个风扇串联排布的结构示意图； 

图2是本发明的冗余冷却系统中风扇叶片处于第一位置的立体图； 

图3是本发明的冗余冷却系统中风扇叶片处于第一位置的平面图； 

图4是本发明的冗余冷却系统中风扇叶片处于第二位置的立体图； 

图5是本发明的冗余冷却系统中风扇叶片处于第二位置的平面图，其中示出了槽和设置在槽中的枢轴结构； 

图6是本发明的冗余冷却系统中用于使得风扇叶片保持在第二位置的保持装置。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行说明。但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在附图中相同的部件用相同的标号表示。 

参照图1，图1示出了本发明的冗余冷却系统中多个风扇1的布置，多个风扇1容纳在罩壳10中，并且这多个风扇1是相互串连的。每一个风扇1都包括轮毂3和连接在轮毂3上的多个风扇叶片2。 

参照图2，图3。图2、图3分别示出了冗余冷却系统中风扇1的风扇叶片2处于相对于轮毂3的第一位置的立体图和平面图。 轮毂3上设置有槽4，风扇叶片2可活动地安置到该槽4中。在槽4中设置有枢轴7，风扇叶片2的根部安装在枢轴7上，围绕所述枢轴旋转(参照图5)。 

从图2、3中可以看出，在未达到预定转速或者不转的时候，风扇叶片2倾斜地或者笔直地竖立在轮毂3的端面上。或者随轮毂3一起低速旋转或者与轮毂3一起保持静止。显然，将风扇叶片2保持在径向内侧的第一位置的结构可以是多种多样的，根据本发明的一个实施例，参照图6，通过一设置在轮毂3和风扇叶片2之间的弹簧6作为保持结构来实现将风扇叶片2保持在第一位置。虽然图6中所示的弹簧为拉伸弹簧，本领域技术人员可以知道，在轮毂3和叶片2之间适当地配置一压缩弹簧，将叶片2向第一位置偏压也是可行的。另外一种方式参照图3，此时风扇叶片2利用其自身重力收回到径向内侧的第一位置处，此时，风扇叶片2倾斜或垂直地竖立在轮毂3的下端面上。 

参照图4，图5，其中分别示出了冗余冷却系统中风扇1的风扇叶片2处于相对于轮毂3的径向外侧的第二位置的立体图和平面图。图5中示出了在轮廓上开设的各个凹槽4以及分别设置在凹槽中的枢轴7，所述叶片2可转动地设置在枢轴7上。从图3、图4中可以看出，在达到预定转速的时候，高速旋转产生的离心力将风扇叶片2从径向内侧的第一位置带到径向外侧的第二位置。在第二位置，风扇叶片2基本上在轮毂3的径向上延伸，随轮毂3一起高速旋转。此处，“高速”或“低速”是相对于预定转速而言的，该预定转速是克服保持结构产生的保持力的临界转速。比较图1，图3可以看出，从第一位置到第二位置的摆动是从径向内侧到径向外侧的枢转运动，从所述第二位置到第一位置的摆动是从径向外侧到径向内侧的枢转运动。各个风扇叶片2从第一位置到第二位置或者从第二位置到第一位置的枢转运动是绕各个风扇叶片根部的枢轴 (未示出)的枢转运动。优选各个风扇叶片从所述第一位置到第二位置或者从第二位置到第一位置的枢转运动是同步进行的。 

显然，风扇叶片在第一位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力小于所述风扇叶片在第二位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力，观察图2可以看出，此时，由于各个叶片2均收回，因此，其阻挡叶片的面积显著减小，从而可以达到在第一位置对流体抗力较小的目的。 

需要说明的是，图中所示出的叶片是“直”型的，显然，本发明中的叶片也可以是“扭曲”型或者说“异”型的。此外，在本发明中，叶片在第一位置倾斜竖立在轮毂上的，但是显然，其也可以是垂直竖立在轮毂上的。当然，在这种情况下，可以使得垂直竖立在轮毂上的叶片的走向平行于轮毂的旋转轴线。显然，减少对流体流的阻挡面积的各种方案均是可能的。 

此外，图示中采用了最简单地将风扇叶片保持在第一叶片位置上的结构，即设置一个弹簧，或或者利用风扇叶片的自重力，但是，显然，将风扇叶片保持在第一位置上的结构是多种多样的。 

此外，只要是利用离心力将风扇叶片从一个流体抗力较小的位置带到流体抗力的较大的位置的各种方案，均包括在本发明的保护范围内。 

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (15)

1.一种冗余冷却系统，该冷却系统包括多个串连设置的风扇(1)，所述风扇(1)的多个风扇叶片(2)相对于轮毂(3)在第一位置和第二位置之间移动，所述风扇叶片(2)在所述第一位置中对流动通过所述冷却系统的流体流的抗力小于所述风扇叶片(2)在所述第二位置中对流动通过所述冷却系统的流体流的抗力，其特征在于，在低于预定转速时，各个风扇叶片(2)保持在第一位置，在高于所述预定转速时所述各个风扇叶片(2)利用旋转产生的离心力从所述第一位置转动到所述第二位置，其中，在所述第一位置，所述风扇叶片(2)倾斜地或垂直地竖立在所述轮毂(3)的端面上，在所述第二位置，所述风扇叶片(2)在所述轮毂(3)的径向上延伸。

2.根据权利要求1所述的冗余冷却系统，其特征在于，在低于预定转速时，所述各个风扇叶片(2)利用自身重力保持在所述第一位置。

3.根据权利要求2所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述轮毂(3)上设置有槽(4)，所述风扇叶片(2)可活动地安置在所述槽(4)中。

4.根据权利要求3所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述槽(4)中设置有枢轴(7)，所述风扇叶片(2)的根部安装在枢轴上，围绕所述枢轴(7)旋转。

5.根据权利要求1所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述各个风扇叶片(2)在非工作状态下利用保持结构产生的力保持在第一位置。

6.根据权利要求5所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述轮毂(3)上设置有槽(4)，所述风扇叶片(2)可活动地安置在所述槽(4)中。

7.根据权利要求6所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述槽(4)中设置有枢轴，所述风扇叶片(2)的根部安装在枢轴(7)上，围绕所述枢轴(7)旋转。

8.根据权利要求7所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述保持结构为一设置在所述叶片和所述轮毂之间的拉簧。

9.根据权利要求7所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述保持结构为一设置在所述叶片和所述轮毂之间的压簧。

10.根据权利要求1所述的冗余冷却系统，其特征在于，所述风扇叶片(2)的重心靠近所述风扇叶片的径向外侧的边缘。

11.一种冗余冷却系统的运行方法，该冷却系统包括多个串连设置的风扇(1)，每个风扇(1)的风扇叶片(2)相对于轮毂(3)在第一位置和第二位置之间移动，风扇叶片(2)在第一位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力小于所述风扇叶片(2)在第二位置中对流动通过冷却系统的流体流的抗力，其特征在于，所述方法包括风扇叶片(2)在预定速度以上时利用离心力从第一位置移动到第二位置的步骤，在所述第一位置，所述风扇叶片(2)倾斜地或垂直地竖立在所述轮毂(3)的端面上，随轮毂(3)一起以低于预定转速的速度旋转或与轮毂(3)一起保持静止，在所述第二位置风扇叶片(2)在所述轮毂(3)的径向上延伸并且随所述轮毂(3)一起以高于预定转速的速度旋转。

12.根据权利要求11所述的冗余冷却系统的运行方法，其特征在于，所述方法还包括风扇叶片(2)在预定速度以下利用自身重力从所述第二位置移动到所述第一位置的步骤。

13.根据权利要求11所述的冗余冷却系统的运行方法，其特征在于，所述方法还包括风扇叶片(2)在预定速度以下利用保持结构(6)所产生的力从所述第二位置移动到所述第一位置的步骤。

14.根据权利要求11所述的冗余冷却系统的运行方法，其特征在于，所述各个风扇叶片(2)从所述第一位置到第二位置或者从第二位置到第一位置的运动是绕所述各个风扇叶片(2)根部的枢轴的枢转运动。

15.根据权利要求14所述的冗余冷却系统的运行方法，其特征在于，所述各个风扇叶片(2)从所述第一位置到第二位置或者从第二位置到第一位置的枢转运动是同步进行的。

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