CN114151367B - 风扇、制氮设备及制氮设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种风扇、制氮设备及制氮设备的控制方法，属于制氮设备技术领域。所公开的风扇包括叶轮、叶片、第一驱动机构和第二驱动机构，叶片可转动地连接于叶轮，第一驱动机构与叶轮驱动相连，以驱动叶轮带动叶片转动，第二驱动机构与叶片驱动相连，以通过驱动叶片转动来调节叶片与叶轮之间的夹角。上述方案能够解决相关技术中制氮设备的散热装置功耗较大的问题。

Description

风扇、制氮设备及制氮设备的控制方法

技术领域

本申请属于制氮设备技术领域，具体涉及一种风扇、制氮设备及制氮设备的控制方法。

背景技术

制氮设备的散热装置包括散热器和风扇，风扇转动带动气流流动，气流流经散热器，进而可以携带散热器中的热量至制氮设备之外，实现制氮设备的散热。

制氮设备的产热量与设备负载的大小有关，设备负载大，则产热量大，设备负载小，则产热量小，在具体的运行过程中，为了满足制氮设备的最大散热量要求，无论在设备负载大还是设备负载小的情况下，驱动风扇所消耗的功率恒定，这样一来，在设备负载较小的情况下，风扇会产生不必要的功耗，导致制氮设备的散热装置功耗较大。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种风扇、制氮设备及制氮设备的控制方法，能够解决相关技术中制氮设备的散热装置功耗较大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种风扇，包括叶轮、叶片、第一驱动机构和第二驱动机构，其中：所述叶片可转动地连接于所述叶轮，所述第一驱动机构与所述叶轮驱动相连，以驱动所述叶轮带动所述叶片转动，所述第二驱动机构与所述叶片驱动相连，以通过驱动所述叶片转动来调节所述叶片与所述叶轮之间的夹角。

第二方面，本发明还提供一种制氮设备，包括上文中的风扇。

第三方面，本发明还提供一种制氮设备的控制方法，应用于上述的制氮设备，控制方法包括如下步骤：

控制第一温度传感器检测散热器的第一温度；

判断所述第一温度与第一预设温度的大小；

在所述第一温度大于所述第一预设温度的情况下，控制系统控制叶片沿第一方向旋转；

在所述第一温度小于所述第一预设温度的情况下，控制系统控制叶片沿第二方向旋转，第二方向为第一方向的反方向。

在本申请实施例中，叶轮相对于叶片转动可改变叶片的切风角度和切风面积，进而改变风扇的风量和风扇的驱动功率。在将风扇应用于制氮设备的情况下，在制氮设备的产热量较多时，增大叶片与叶轮之间的夹角，可以增大散热风量，以满足制氮设备的散热需求；在制氮设备的产热量较少时，减小叶片与叶轮之间的角度，可以降低散热风量，同时，也降低了风扇的驱动功率，减小了风扇的功耗，进而减小制氮设备的散热装置的功耗。由此可见，本申请实施例公开的风扇能够解决相关技术中制氮设备的散热装置功耗较大的问题。

附图说明

图1为本申请实施例公开的风扇的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的夹紧机构的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的制氮设备的控制方法的流程图。

附图标记说明：

100-叶轮、

200-叶片、

300-第二驱动机构、310-输出轴、311-第二齿、

400-轴承、410-内圈、420-外圈、430-滚动体、

500-底座、510-第一齿、

610-夹爪、620-第三驱动机构。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参考图1至图3，本申请实施例公开一种风扇，可应用于制氮设备。所公开的风扇包括叶轮100、叶片200、第一驱动机构和第二驱动机构300。

叶片200可转动地连接于叶轮100，第一驱动机构与叶轮100驱动相连，以驱动叶轮100带动叶片200转动，实现风扇的运转。可选的，第一驱动机构可以为第一马达。第二驱动机构300与叶片200驱动相连，以通过驱动叶片200转动来调节叶片200与叶轮100之间的夹角。可选的，第二驱动机构300可以为第二马达。当然，第一驱动机构和第二驱动机构300还可以采用其他种类的驱动机构，本文对此不作限制。

叶片200相对于叶轮100转动可以改变叶片200的切风角度和切风面积，从而改变空气的流量和压力，进而改变风扇的风量和风扇的驱动功率。

具体的，在叶片200与叶轮100之间的夹角较大的情况下，叶片200的切风角度和切风面积较大，风扇的风量和风扇的驱动功率较大；在叶片200与叶轮100之间的夹角较小的情况下，叶片200的切风角度和切风面积较小，风扇的散热量和风扇的驱动功率较小。

在本申请实施例中，叶轮100相对于叶片200转动可改变叶片200的切风角度和切风面积，进而改变风扇的风量和风扇的驱动功率。在将风扇应用于制氮设备的情况下，在制氮设备的产热量较多时，增大叶片200与叶轮100之间的夹角，可以增大散热风量，以满足制氮设备的散热需求；在制氮设备的产热量较少时，减小叶片200与叶轮100之间的角度，可以降低散热风量，同时，也降低了风扇的驱动功率，减小了风扇的功耗，进而减小制氮设备的散热装置的功耗。由此可见，本申请实施例公开的风扇能够解决相关技术中制氮设备的散热装置功耗较大的问题。

实现叶轮100与叶片200可转动连接的结构有多种，例如，叶片200可以通过转轴可转动地连接于叶轮100，叶片200与转轴固定连接，转轴可转动地连接于叶轮100，转轴绕自身轴线转动可带动叶片200转动，以使叶片200相对于叶轮100转动。当然，还可以采用其他结构实现叶轮100和叶片200的可转动连接。

在本申请公开的实施例中，风扇还可以包括轴承400，轴承400包括内圈410、外圈420和设于内圈410与外圈420之间的多个滚动体430，外圈420通过多个滚动体430相对于内圈410转动，内圈410和外圈420中，一者与叶片200固定连接，另一者与叶轮100固定连接，以使叶轮100与叶片200通过轴承400实现可转动连接。此种情况下，轴承400的内圈410和外圈420相对转动可以带动叶片200相对于叶轮100转动，结构简单可靠，且安装方便，能够减小叶轮100和叶片200的安装难度。

可选的，叶轮100可以通过螺钉连接或粘接等连接方式与外圈420固定连接，叶片200可以通过螺钉连接或粘接等连接方式与内圈410固定连接。

为了实现第二驱动机构300与叶片200的驱动相连，风扇还可以包括底座500，叶片200固定设于底座500。可选的，叶片200与底座500可以为一体成型结构，或者，叶片200和底座500可以为分体结构，并通过螺钉等结构固定相连。底座500与内圈410固定连接，底座500设有多个第一齿510，多个第一齿510沿底座500的周向均匀分布，第二驱动机构300包括输出轴310，输出轴310设有多个第二齿311，多个第二齿311沿输出轴310的周向均匀分布，第一齿510与第二齿311啮合。可选的，第二驱动机构300可以设于叶轮100上。此种结构使得第二驱动机构300的安装位置更加灵活。

可选的，第一齿510可以与底座500一体成型，进而方便装配，或者，第一齿510也可以为第一齿轮的齿牙，第一齿轮可以通过套设或通过键连接等方式设于底座500。可选的，输出轴310可以为齿轮轴，第二齿311为齿轮轴上的齿牙，或者，第二齿311也可以为第二齿轮的齿牙，第二齿轮通过套设或通过键连接等方式设于输出轴310。

进一步的，底座500的直径可以大于输出轴310的直径。此方案中，底座500与输出轴310的线速度相等，但是底座500的直径大于输出轴310的直径，因此底座500的转速较小，进而使得叶片200的转动速度较慢，从而可以较为精确地调整叶片200的转动角度。

在需要调整叶片200与叶轮100之间的夹角时，开启第二驱动机构300，输出轴310带动第二齿311转动，第二齿311通过与第一齿510啮合带动底座500转动，底座500转动带动叶片200和内圈410转动，从而实现叶片200和叶轮100的相对转动。

为了防止在风扇的运行过程中，叶片200与叶轮100之间的夹角发生改变，在本申请公开的实施例中，风扇还可以包括锁止机构，锁止机构用于锁定叶片200和叶轮100之间的角度。

在锁止机构处于解锁状态的情况下，叶片200可相对于叶轮100转动；在锁止机构处于锁定状态的情况下，叶片200与叶轮100相对固定。此种情况下，能够避免叶片200相对叶轮100发生预料之外的转动，进而保证风扇运行过程中叶片200的稳定性，提升风扇的可靠性。

在一种可选的实施例中，锁止机构可以为夹紧机构，夹紧机构可以包括第三驱动机构620和两个夹爪610，第三驱动机构620与叶轮100相对固定，第三驱动机构620用于驱动两个夹爪610相对移动。

在两个夹爪610相互靠近的情况下，两个夹爪610可夹紧叶片200，使叶片200与叶轮100相对固定；在两个夹爪610相互远离的情况下，叶片200可相对于叶轮100转动。第三驱动机构620可以固定设置在叶轮100上。

可选的，第三驱动机构620可以为液压缸，液压缸包括缸体和活塞杆，活塞杆可伸缩地设于缸体，缸体可以固定设于叶轮100，两个夹爪610中，其中一个夹爪610可以固定连接于叶轮100，另一个夹爪610可以连接于活塞杆，活塞杆通过自身伸缩带动与其相连的夹爪610移动，以驱动与其相连的夹爪610向靠近或远离另一个夹爪610的方向移动，以使两个夹爪610相互靠近或相互远离。

在一种可选的实施例中，锁止机构可以包括永磁体和电磁线圈，永磁体和电磁线圈中的一者与叶片200相对固定，另一者与叶轮100相对固定，例如，永磁体固定设于叶片200或底座500，电磁线圈固定设于叶轮100，在电磁线圈通电的情况下，电磁线圈与永磁体配合产生使二者相互吸附的电磁力，以使叶片200和叶轮100相对固定；在电磁线圈断电的情况下，电磁力消失，叶片200可相对于叶轮100转动。

上述方案中，叶片200固定设于底座500上，底座500可以设于两个夹爪610之间，在两个夹爪610相互靠近时，两个夹爪610能够夹紧底座500，从而使叶片200和叶轮100相对固定，进而锁定叶片200和叶轮100之间的角度；在两个夹爪610相互远离时，两个夹爪610松开底座500，以使叶片200能够相对于叶轮100转动，进而解锁叶片200和叶轮100之间的角度。

此方案中，通过夹紧机构夹紧和松开底座500，来实现叶片200和叶轮100的锁定和解锁，能够避免夹紧机构直接夹紧叶片200导致的叶片200受损，进而保护叶片200，延长叶片200的使用寿命。

基于本申请的上述实施例的风扇，本申请实施例还公开一种制氮设备，所公开的制氮设备包括上述实施例所述的风扇。

制氮设备还包括散热器、第一温度传感器和控制系统，第一温度传感器用于检测散热器的第一温度，第一温度传感器和第二驱动机构300均与控制系统相连。

散热器具有翅片管，翅片管内具有发动机冷却液、润滑油、压缩空气等介质，风扇开启后，气流流经散热器，与翅片管内的发动机冷却液、润滑油、压缩空气等介质进行热量交换，实现制氮设备的散热。在本申请实施例中，第一温度传感器可以检测发动机冷却液、润滑油、压缩空气等介质的温度，进而检测散热器的第一温度。

在制氮设备的负载较大时，制氮设备的产热量较大，因此，散热器的第一温度较高。第一温度传感器检测散热器的第一温度，在第一温度传感器检测到第一温度大于第一预设温度的情况下，第一温度传感器将第一温度传递给控制系统，控制系统控制叶片200沿第一方向转动，以使叶片200与叶轮100之间的夹角增大，进而增大叶片200的切风角度和切风面积，增大风扇的风量，满足制氮设备的散热需求。

在制氮设备的负载较小时，制氮设备的产热量较小，因此，散热器的第一温度较低。第一温度传感器检测散热器的第一温度，在第一温度传感器检测到第一温度小于第一预设温度的情况下，第一温度传感器将第一温度发送给控制系统，控制系统控制叶片200沿第二方向转动，以使叶片200与叶轮100之间的夹角减小，进而减小叶片200的切风角度和切风面积，减小风扇的风量，同时减小风扇的驱动功率。第二方向为第一方向的反方向。

此方案中，减小了风扇的驱动功率，则减小了风扇的功耗，进而减小风扇在整个制氮设备中的功耗占比，制氮设备的动力系统可以将更多的功率用于驱动制氮设备的空压机、增压机等其他装置，进而提升制氮设备的动力性能。

在进一步的技术方案中，在叶片200转动一定时间后，控制系统控制锁止机构锁定叶片200和叶轮100之间的夹角。例如，在叶片200发生转动一定的时间后，控制系统控制第三驱动机构620驱动两个夹爪610相互靠近，使两个夹爪610夹紧叶片200，进而锁定叶片200与叶轮100之间的夹角。

当制氮设备处于低温环境时，低温环境会影响制氮设备的正常运行，甚至会导致制氮设备受损。

为此，在本申请公开的实施例中，制氮设备还可以包括第二温度传感器，第二温度传感器用于检测制氮设备所在的工作环境的第二温度，第二温度传感器与控制系统相连，且在第二温度小于第二预设温度的情况下，控制系统控制叶片200转动，以使气体朝向靠近风扇的方向流动，第二预设温度小于第一预设温度。

制氮设备通常为集装箱仓体结构，集装箱仓体内的温度即为制氮设备所在的工作环境的第二温度，第二温度传感器用于检测集装箱仓体内的温度，当第二温度传感器检测到集装箱仓体内的第二温度小于第二预设温度的情况下，第二温度传感器将第二温度发送给控制系统，控制系统控制叶片200转动，直至气体朝向靠近风扇的方向流动。此种情况下，可以使集装箱仓体外的高温气流流入集装箱仓体内，进而提升集装箱仓体内的温度，也就是提升制氮设备的工作环境的温度，保证制氮设备不会在低温环境下受损，维持制氮设备的正常运行。

基于本申请的上述实施例的制氮设备，本申请实施例还公开一种制氮设备的控制方法，所公开的控制方法可应用于上述制氮设备。

所公开的控制方法包括如下步骤：

S301、控制第一温度传感器检测散热器的第一温度；

在此步骤中，第一温度传感器检测第一温度后，将第一温度发送至控制系统，可以由后文所述的控制系统来判断温度大小。

S302、判断第一温度与第一预设温度的大小；

S303、在第一温度大于第一预设温度的情况下，控制系统控制叶片200沿第一方向旋转；

S304、在第一温度小于第一预设温度的情况下，控制系统控制叶片200沿第二方向旋转，第二方向为第一方向的反方向。

在进一步的技术方案中，制氮设备的控制方法还包括以下步骤：

在散热器开启之前，控制第二温度传感器检测工作环境的第二温度；

在此步骤中，在散热器开启之前，也可以说是在制氮设备运行之前。第二温度传感器检测第二温度后，将第二温度发送至控制系统，可以由后文所述的控制系统来判断温度大小。

温度控制系统判断第二温度与第二预设温度的大小，第二预设温度小于第一预设温度；

在第二温度小于第二预设温度的情况下，控制系统控制叶片200转动，直至气体朝向靠近风扇的方向流动。

制氮设备的控制方法产生的有益效果的推导过程与上述制氮设备带来的有益效果推导过程大体类似，故本文不再赘述。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (11)

1.一种风扇，其特征在于，包括叶轮(100)、叶片(200)、第一驱动机构、第二驱动机构(300)、底座(500)和锁止机构，其中：所述叶片(200)固定设于所述底座(500)，所述底座(500)可转动地连接于所述叶轮(100)，所述第一驱动机构与所述叶轮(100)驱动相连，以驱动所述叶轮(100)带动所述叶片(200)转动，所述第二驱动机构(300)与所述底座(500)驱动相连，以通过所述底座(500)驱动所述叶片(200)转动来调节所述叶片(200)与所述叶轮(100)之间的夹角；

所述锁止机构用于锁定所述叶片(200)和所述叶轮(100)之间的角度，在所述锁止机构处于解锁状态的情况下，所述叶片(200)可相对于所述叶轮(100)转动；在所述锁止机构处于锁定状态的情况下，所述叶片(200)与所述叶轮(100)相对固定；

所述锁止机构为夹紧机构，所述夹紧机构包括两个夹爪(610)和第三驱动机构(620)，所述第三驱动机构(620)与所述叶轮(100)相对固定，且所述第三驱动机构(620)用于驱动两个夹爪(610)相对移动，所述底座(500)位于两个所述夹爪(610)之间，在两个所述夹爪(610)相互靠近的情况下，两个所述夹爪(610)分别夹紧所述底座(500)，以使所述叶片(200)与所述叶轮(100)相对固定，在两个所述夹爪(610)相互远离的情况下，两个所述夹爪(610)分别脱离所述底座(500)，以使所述叶片(200)与可相对于所述叶轮(100)转动。

2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇还包括轴承(400)，所述轴承(400)包括内圈(410)、外圈(420)和设于所述内圈(410)与所述外圈(420)之间的多个滚动体(430)，所述外圈(420)通过多个所述滚动体(430)相对于所述内圈(410)转动，所述内圈(410)和所述外圈(420)中，一者与所述叶片(200)固定连接，另一者与所述叶轮(100)固定连接，以使所述叶轮(100)与所述叶片(200)通过所述轴承(400)可转动相连。

3.根据权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述底座(500)与所述内圈(410)固定连接，所述底座(500)设有多个第一齿(510)，多个所述第一齿(510)沿所述底座(500)的周向均匀分布，所述第二驱动机构(300)包括输出轴(310)，所述输出轴(310)设有多个第二齿(311)，多个所述第二齿(311)沿所述输出轴(310)的周向均匀分布，所述第一齿(510)与所述第二齿(311)啮合。

4.根据权利要求3所述的风扇，其特征在于，所述底座(500)的直径大于所述输出轴(310)的直径。

5.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述第三驱动机构(620)为液压缸，所述液压缸包括缸体和活塞杆，所述活塞杆可伸缩地设于所述缸体，所述缸体设于所述叶轮(100)，两个所述夹爪(610)中，一者设于所述叶轮(100)，另一者设于所述活塞杆，所述活塞杆通过自身伸缩带动与其相连的所述夹爪(610)移动，以驱动两个夹爪(610)相互靠近或相互远离。

6.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述第一驱动机构为第一马达，和/或，所述第二驱动机构(300)为第二马达。

7.一种制氮设备，其特征在于，包括上述权利要求1至6中任一项所述的风扇。

8.根据权利要求7所述的制氮设备，其特征在于，所述制氮设备还包括散热器、第一温度传感器和控制系统，所述第一温度传感器用于检测所述散热器的第一温度，所述第一温度传感器和所述第二驱动机构(300)均与所述控制系统相连；

在所述第一温度大于第一预设温度的情况下，所述控制系统控制所述叶片(200)转动，以使所述叶片(200)与所述叶轮(100)之间的夹角增大；

在所述第一温度小于第一预设温度的情况下，所述控制系统控制所述叶片(200)转动，以使所述叶片(200)与所述叶轮(100)之间的夹角减小。

9.根据权利要求8所述的制氮设备，其特征在于，所述制氮设备还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测所述制氮设备所在工作环境的第二温度，所述第二温度传感器与所述控制系统相连，且在所述第二温度小于第二预设温度的情况下，所述控制系统控制所述叶片(200)转动，以使气体朝向靠近所述风扇的方向流动，所述第二预设温度小于所述第一预设温度。

10.一种制氮设备的控制方法，所述制氮设备为上述权利要求9所述的制氮设备，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

控制第一温度传感器检测散热器的第一温度；

判断所述第一温度与第一预设温度的大小；

在所述第一温度大于所述第一预设温度的情况下，控制系统控制叶片(200)沿第一方向旋转；

在所述第一温度小于所述第一预设温度的情况下，控制系统控制叶片(200)沿第二方向旋转，所述第二方向为所述第一方向的反方向。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：

在散热器开启之前，控制第二温度传感器检测工作环境的第二温度；

判断所述第二温度与第二预设温度的大小，所述第二预设温度小于所述第一预设温度；

在所述第二温度小于所述第二预设温度的情况下，控制系统控制叶片(200)转动，直至气体朝向靠近风扇的方向流动。

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