CN107091247A - 轴流风机失效自动关断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种轴流风机失效自动关断装置，旨在提供一种结构简单、稳固可靠、成本低，能够避免风扇气流短路的自动关断装置，本发明通过下述技术方案予以实现：在排放风扇本体(3)的排风口(9)上，装配有一个自动关断风扇通道的活动风门，该活动风门相连自动关断安装框架(4)上部悬臂梁支架，活门盖板(1)通过自动关断安装框架上方铰链转轴(2)围绕铰链转轴自由翻动，当叶轮旋转时，气流从进风口轴向进入叶轮，风扇本体的排风口(9)正压送风能将活动风门的活门盖板吹开；当风扇失效时，风扇本体排风口(9)处于负压状态，活门盖板被外部大气压推向风扇出风口，同时在重力作用下，活门盖板(1)顺势闭合，风扇出风口被关断。

Description

轴流风机失效自动关断装置

技术领域

本发明涉及一种主要用于电子设备强迫风冷的动力装置，包括通常用在流量要求较高而压力要求较低场合的轴流式风机，特别是关于风扇组件失效的自动关断装置。

背景技术

现有技术根据风机气流运动将强迫风冷的动力装置分类为：轴流风机、离心风机和混流风机。轴流风机是气流轴向进入风机叶轮后，在旋转叶片的流道中沿着轴线方向流动的风机。离心风机是气流进入旋转的叶片通道，在离心力作用下气体被压缩并沿着半径方向流动的风机。离心风机改变了风管内介质的流向，而轴流风机不改变风管内介质的流向；轴流风机具有流量大、体积小、压头低的特点。

轴流风机如微型轴流散热风扇，电风扇，空调外机风扇等，是最常用的通风散热设备之一。其主要部件有叶轮、机壳、集风器、电动机等零部件。叶轮部由叶片和轮毂组成，且按选定之安装角焊于轮毂上；机壳部由风筒，支架组成，风筒为圆通与叶轮之间有一定间隙，集风器部由集风器法兰，圆弧流线型的集风器组成。之所以称为“轴流式”，是因其气体平行于风机轴流动，传输气流与风叶轴同方向。轴流风机结构简单，单位能耗低，操作方便。多个轴流风机通常并联使用。轴流风扇是风机组件产生流动空气，降低对流传热热阻，降低传热温差，提高散热器表面换热系数的关键器件。在电子设备强制风冷中，常常采用多个风扇，形成风扇组件，在刀片式服务器、网络交换机、射频发射机等场合使用。其典型的应用结构是网络交换机。工作时，风机组件上的风扇通过叶片旋转，向风扇本体3后侧排风，在箱体内部形成负压，使得外部空气进入前进风口6，并通过风扇本体3的排风口9排出，对机箱5内部的器件进行散热冷却。在实际使用过程中，安装在风管当中或风管出口前端的风扇，有时要以较低或者较高的速度运行。由于风机组件长期运行后，风机在运行过程时常发现有声音异常，风扇产生强烈振动或碰擦声，电机电流超过电机的额定电流，电机严重发热，不能启动等失效现象导致其中一个或几个风扇停转的问题。风扇停转时，由于失效风扇排风口为负压，停转的风扇口马上将成为一个进气口，气流通过失效风扇排风口9进入机箱5，而后立即由没有失效的其他风扇7或8排除，从而形成了气流短路。通过计算流体力学CFD分析，在风扇失效后无法从机箱前部进风口吸气，导致需要散热的元器件与电路板，没有较快速度的气流通过，需要散热面通过的空气流量下降，增大了对流热阻，元器件流换热系数降低，器件温升提高，出现整机电子设备散热失效，系统停机。现有技术解决上述问题的主要途径有两个：采用健康管理监控硬件，监控风扇故障，更换故障风扇。其中，风扇健康管理需要专门的耗费系统的计算资源，服务器、交换机等硬件系统支持，留出专门的软硬件设施，以用于检测、处理、报警、上传等工作；而且还需要风扇本身设计做出相应的调整。风扇健康管理只能是监视，除开停机外，系统无法对已经故障的设备做出相应的处理。如果采用可以输出转速和状态信号的风扇则可能还要引入用于检测健康状况的电子系统。众所周知，只要是电子系统就可能存在失效、虚警等问题。对于很多关键任务系统，故障后最合理的办法是降额使用，而不是完全停机，完全停机可能带来的后果是非常严重的。采用高性能、高可靠的风扇设计，杜绝在预计寿命期内的失效发生是解决问题的关键。但采用高性能、高可靠的风扇的问题是产品成本增加，产品竞争力下降。而且也不能完全保证绝对不出问题，绝对不会停转。为了解决这些问题，中国专利申请号CN200820007339.4，[P].2009-01-14，英业达股份有限公司公开了一种应用于失效备援的风扇模块；中国专利申请号CN200710200020.3[P].2008-07-16，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司,广东鸿海精密工业股份有限公司公开了一种“风扇失效报警电路”；中国专利申请号CN20042018722.9[P].2005-10-05，七盟电子工业股份有限公司公开了一种“散热风扇失效警报系统”。采用上述类型的技术手段存在的不足之处在于：风扇健康管理需要专门的系统支持，专门的软硬件系统支持导致了产品复杂程度的提高和产品成本的提高，降低了产品竞争力。由于风扇健康管理只是监视，无法做出相应的积极措施；当风扇失效后，健康管理系统即使能够给出报警信号，对于处理方式往往只能选择停机，特别是这类采用多个风扇，形成风扇组件模式的情况。而通常来说，当只有少量风扇故障后，完全可以降级继续使用；完全关机的后果有时无法接受，特别是设备处于边远、无人地区时，由于无法及时赶到进行维修、更换，问题更为严重。采用高可靠风扇虽然是解决该类问题的一种方法，但会直接导致成本提高，特别是风扇较多的情况下。而且亦无法完全杜绝由此风扇的停转，且停转之后的处理措施仍然单一。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、稳固可靠、成本低，能够避免风扇气流短路，实现风扇组件失效时，风扇能够自动关断，防止其它风扇出现气流短路现象，保证剩余完好风扇正常运作的风扇组件失效自动关断装置。

本发明实现上述目的的解决方案是：一种轴流风机失效自动关断装置，包括电机和叶轮风叶都在一个风扇通道内的风扇本体3和排放风扇本体3的机箱，其特征在于：在排放风扇本体3的排风口9上，装配有一个自动关断风扇通道的活动风门，该活动风门相连自动关断安装框架4上部悬臂梁支架，活门盖板1通过自动关断安装框架4上方铰链转轴2围绕铰链转轴2自由翻动，当叶轮旋转时，气流从进风口轴向进入叶轮，流入导叶，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，导叶将偏转气流变为轴向流体，同时将气流导入扩压管圆筒机壳，进一步将气体动能转换为压力能，风扇本体3的排风口9正压送风能将活动风门的活门盖板1吹开，将由机箱内部电子元器件加热后的热空气从排风口9排出；当风扇失效时，风扇本体3排风口9处于负压状态，活门盖板1被外部大气压推向风扇出风口，同时在重力作用下，活门盖板1顺势闭合，风扇出风口被关断。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

结构简单、稳固可靠。本发明通过在风扇本体排风口9位置安装一个具有一个围绕铰链转轴2自由翻动的活门盖板构成的活动风门，该活门盖板1通过铰链转轴2与圆筒机壳风扇排风口9上部的风机机座3的悬臂梁支架相连，整个装置由活门盖板1、铰链转轴2、风机机座3、风扇本体组成，结构紧凑、安装方便、运行可靠；该风机在相同风量、风压的情况下均比轴流式或离心式体积小，可直接与风筒连接，水平安装或垂直安装，操作使用方便的特点。当风扇没有失效时，利用风扇排风的正压，将活动风门的活门盖板1吹开，气流从风扇本体3的排风口9排除到外部环境，实现风扇组件失效时，风扇能够自动关断，防止其它风扇出现气流短路现象，保证剩余完好风扇正常运作的风扇组件失效自动关断装置。不仅结构简单、稳固可靠、成本低，而且解决了现有技术处理风扇失效时采用的风扇健康管理需要专门的软硬件系统支持，需要专门的耗费系统的计算资源，服务器、交换机等硬件系统支持，留出以用于检测、处理、报警、上传等工作的专门软硬件设施，结构复杂程度、成本高的不足缺陷。

成本低。本发明采用完全不同的技术路线和方法，放弃了从风扇停转报警入手解决问题的方法，利用机械活动风门结构，使得风扇在停转后自动关断风扇通道，在一定程度上解决了风扇组件中少量风扇失效后其余风扇气流短路的问题。利用风扇排风口9正压送风能，将活动风门的活门盖板1吹开，气流从排风口9排出，引入需要散热的工作场；当风扇失效时，风扇排风口9处于负压状态，活门盖板1被推向风扇出风口，在重力作用下，活门盖板1顺势闭合，风扇出风口被关断，原理简单，且技术方案简洁，实现成本极低。

避免风扇气流短路。本发明利用活门盖板1的重力作用和失效风扇口处的负压实现盖板自动吸合关断是本发明的主要技术特征，主要核心内部件为一活门盖板1，关断失效风扇避免了气流的短路，对整机的散热冷却影响可降到最低，从而可使得系统在一定程度上可继续运行。采用本发明后，即使风扇组件中一两个风扇失效，也不会出现风扇气流短路现象，同时不需要任何复杂的电子控制信息，简化了控制成本，同时其实现的成本极低，结构十分简单，避免了风扇组件失效后事态的进一步恶化，大大提高了系统的冗余能力。结构的盖板的重量经过设计与计算，盖板与风扇通过风机机座框架上的铰链转轴2相连接，铰链转轴2的阻尼也进行了设计与计算，保证风扇正常时推开活门盖板1的能量最小，而风扇失效时，活门盖板1可以迅速被吸合在风扇进风口上。

本发明可用于冶金、化工、轻工、食品、医药设备、机械设备及民用建筑等场所，具有多台风机并联使用的环境中。

附图说明

图1是本发明的自动关断装置与机箱的安装连接关系示意图。

图2是本发明的自动关断装置构造示意放大图。图中：1活门盖板、2铰链转轴、3风扇本体、4自动关断安装框架、5机箱、6进风口、7未失效风机、8未失效风机、9风扇本体排风口。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的实施例中，一种轴流风机失效自动关断装置，包括具有三个风扇的风机组件和机箱，电机和叶轮风叶都在一个风扇通道内的风扇本体3和排放风扇本体3的机箱，其特征在于：在排放风扇本体3的排风口9上，装配有一个自动关断风扇通道的活动风门，该活动风门相连自动关断安装框架4上部悬臂梁支架，活门盖板1通过自动关断安装框架4上方铰链转轴2围绕铰链转轴2自由翻动，当叶轮旋转时，气流从进风口轴向进入叶轮，流入导叶，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，导叶将偏转气流变为轴向流体，同时将气流导入扩压管圆筒机壳，进一步将气体动能转换为压力能，风扇本体3的排风口9正压送风能将活动风门的活门盖板1吹开，将由机箱内部电子元器件加热后的热空气从排风口9排出；当风扇失效时，风扇本体3排风口9处于负压状态，活门盖板1被外部大气压推向风扇出风口，同时在重力作用下，活门盖板1顺势闭合，风扇出风口被关断。这样，就将通过进风口6引入机箱5的冷却空气排出；当风扇失效停转时，活门盖板1在重力作用下落下，同时由于失效风机进风口负压作用，活门盖板1被吸合到风机进口处，活门盖板(1)顺势闭合，风扇出风口被关断。

当采用抽风冷却方式的风扇组件中的一个风扇失效时，由于其它风扇7、8仍在工作，导致失效风扇口处于有气流从外侧进入机箱5内，在失效风扇本体3排风口9处形成负压，同时，活门盖板1连接于可围绕铰链转轴2自由翻动的自动关断安装框架4的悬臂梁支架框架上，由于活门盖板1的重力作用，当风扇失效时，活门盖板1往下落，有盖住风扇出口的趋势，两种效应相叠加，盖板将会自动吸合，盖住风扇入口，从而关断失效风扇的排风口9，避免了失效风扇口处空气进入如所导致的风扇气流短路，引起设备散热效果的进一步恶化。

Claims (1)

1.一种轴流风机失效自动关断装置，包括电机和叶轮风叶都在一个风扇通道内的风扇本体(3)和排放风扇本体(3)的机箱，其特征在于：在排放风扇本体(3)的排风口(9)上，装配有一个自动关断风扇通道的活动风门，该活动风门相连自动关断安装框架(4)上部悬臂梁支架，活门盖板(1)通过自动关断安装框架(4)上方铰链转轴(2)围绕铰链转轴(2)自由翻动，当叶轮旋转时，气流从进风口轴向进入叶轮，流入导叶，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，导叶将偏转气流变为轴向流体，同时将气流导入扩压管圆筒机壳，进一步将气体动能转换为压力能，风扇本体(3)的排风口(9)正压送风能将活动风门的活门盖板(1)吹开，将由机箱内部电子元器件加热后的热空气从排风口(9)排出；当风扇失效时，风扇本体(3)排风口(9)处于负压状态，活门盖板(1)被外部大气压推向风扇出风口，同时在重力作用下，活门盖板(1)顺势闭合，风扇出风口被关断。