一种离心压缩机叶轮式风扇灯及其工作方法

1.本发明涉及风扇灯领域，特别涉及一种离心压缩机叶轮式风扇灯及其工作方法。


背景技术：

2.现今，人们对室内空气环境质量的要求越来越高，室内换气装置也越来越多，比如空调、传统的轴流风扇、无叶风扇灯等。但是，随着这些换气装置进入到人们的生活中，暴露出来的问题也越来越多，比如，空调有降温和换气的作用，但空调出风往往会让人们感到不舒适，特别是换季和早晚气温变化比较大的时候。而传统的轴流风扇由于吹风范围较小和安全问题已经被逐步替代。无叶风扇为最新产品，但是仍存在占用空间、大尺度和高噪声等问题限制了其更一步的普及。
3.风扇灯作一种集合了照明和换气双重作用的装置已经逐步进入了人们的生活中，可用于会议室、餐厅、书房、卧室、客厅以及一些人员密集场所等。风扇灯除了单独用于改善室内空气质量和不占用地面空间外，还可以作为空调的辅助设备，并可提高空调的使用效率。
4.但是，目前国内外市场上的风扇灯普遍都存在吹风范围小和出风直吹而导致身体不适的问题，而人体可感受舒适风速为0.2～0.3m/s。此外，风扇灯尺度也导致了风扇灯的普及性受到了很大的影响，比如常见的有三叶轴流式风扇灯，它采用了较大直径的轴流风机来提高吹风范围，且轴流风扇叶片裸露在外，这些特征都将使该型号风扇灯缺乏安全性、节能和美观的要求。在人们追求美好生活质量的愿望下，风扇灯也需要满足小尺度、美观、舒适等要求。因此，一种可实现更大的吹风面积和吹风深度以及受风均匀的空间节约型风扇灯将是迫切需要的。目前市面上的风扇灯还不能满足以上的性能，本发明却很好地实现了上述需求。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明的目的是提供一种离心压缩机叶轮式风扇灯及其工作方法，该离心压缩机叶轮式风扇灯可提高较大范围的吹风空间，且可满足均匀受风，空间尺度也较小。
6.技术方案：本发明所述的一种离心压缩机叶轮式风扇灯，包括有空心悬挂杆、圆形led贴片灯、风扇灯顶部封闭壳体、风扇灯底部封闭壳体以及设置于风扇灯顶部封闭壳体和风扇灯底部封闭壳体之间的离心压缩机叶轮式风机和导风板，所述风扇灯顶部封闭壳体上端和空心悬挂杆相连接，所述空心悬挂杆和离心压缩机叶轮式风扇灯轴线相重合，所述圆形led贴片灯位于风扇灯底部封闭壳体外侧的正中心位置，所述风扇灯顶部封闭壳体和风扇灯底部封闭壳体形成了内部构件的包围壳体，所述离心压缩机叶轮和导风板分别位于包围壳体内的中间位置和四周，所述离心压缩机叶轮式风扇灯的进风口位于风扇灯顶部封闭壳体上端顶部和上端侧面；
7.所述离心压缩机叶轮式风机包括有轮盘、电机及离心压缩机叶轮叶片，轮盘侧面
为回转体结构，顶部为一小块平面结构，所述离心压缩机叶轮叶片沿回转体结构上表面倾斜向下并固接，且沿回转体结构外侧均匀分布，电机位于轮盘的正下方，且安装于扇灯底部封闭壳体的正上方。
8.作为优选，所述风扇灯顶部封闭壳体为多段结构，风扇灯顶部封闭壳体的顶部为水平圆形结构，该水平圆形结构的外径稍大于离心压缩机叶轮叶片进口外径，风扇灯顶部封闭壳体的侧面为三段式结构，该三段式结构轴向截面轮廓从上到下分别为垂直线、向外凹形圆弧和向内凹形圆弧，且该三段式结构从上到下呈向外延伸布置，垂直线、向外凹形圆弧和向内凹形圆弧的轴向高度比为4.5:9:7，向外凹形圆弧和向内凹形圆弧的曲率半径分别为107.6mm和53.6mm。
9.作为优选，所述风扇灯底部封闭壳体为多段结构，风扇灯底部封闭壳体的顶部为水平圆形结构，该水平圆形结构的外径和离心压缩机叶轮叶片出口外径相同，风扇灯底部封闭壳体的侧面为二段式结构，且从上到下呈向外延伸布置，该二段式结构从上到下分别为圆台侧面形结构和圆环结构，其中，圆台侧面形结构母线与底面的夹角为20.6
°
，圆环结构的轴向横截面轮廓为一段圆弧，圆弧曲率半径为15.2mm，圆台侧面形结构和圆环结构的轴向高度比为2.6:1。
10.作为优选，所述离心压缩机叶轮叶片的出口外径为194mm，离心压缩机叶轮叶片的进口内径和外径分别为6.6mm和80mm，叶片数为15个，叶片厚度为2mm，离心压缩机叶轮叶片轴向高度为46mm，离心压缩机叶轮叶片出口边切线与中心线夹角为30.9
°
，叶轮出口边切线与叶轮进口边夹角为70
°
。
11.作为优选，所述轮盘侧面的回转体结构的轴向截面轮廓为圆弧结构，圆弧的曲率半径为129mm，所述轮盘顶部的平面结构与回转体结构的内侧相连接，小块平面结构为直径6.6mm的圆形结构。
12.作为优选，所述进风口布置在风扇灯顶部封闭壳体顶部水平圆形结构和侧面轴向截面轮廓为垂直线的圆筒形结构外侧，水平圆形结构布置为长条形进气孔组成的进气格栅结构，该进气格栅布置在水平圆形结构的88％外径的范围内，侧面圆筒形结构上布置为圆形进气孔，三个圆形进气孔沿轴向等间距布置在侧面圆筒形结构外侧并形成一列轴向进气孔，沿侧面圆筒形结构周向均布20列轴向进气孔。
13.作为优选，所述电机轴端和轮盘的小块平面结构通过紧固件固接。
14.作为优选，所述出风口为环状出风口，其中，环状出风口宽为3-6mm。
15.作为优选，所述导风板倾斜布置在风扇灯底部封闭壳体侧面上表面的四周，导风板进口直径为207mm，导风板出口直径为315.6mm，导风板进口与中心线夹角为36.9
°
，导风板片数为15个，导风板厚度为2mm，导风板自气流进口向外延伸至出风口。
16.一种离心压缩机叶轮式风扇灯的工作方法，具体包括以下步骤：
17.s1：气体经进风口进入到风扇灯顶部封闭壳体和风扇灯底部封闭壳体组成的壳体内，并流入到离心压缩机叶轮叶片间；
18.s2：离心压缩机叶轮旋转对流入的气体增压，增压后的气体向四周流出；
19.s3：向四周流出的气体在每两个导风板形成的隔间内体积发生了扩大，完成进一步的降速增压，与此同时气体经过导风板导流后具备了等数量级的轴向速度和周向速度；
20.s4：经过导风板导流后的气体通过狭窄的环形出风口吹出，完成最后的增速降压
过程，最终排出本装置的气体最大限度的扩大吹风深度和吹风面积。
21.有益效果：
22.(1)、本技术采用了半开式前向离心压缩机叶轮作为风扇灯的气流驱动元件，离心压缩机式叶轮可驱使气流顺着封闭叶道流动，并增速增压，同时具有轴向、周向和径向的分速度，轴向速度和径向速度形成的斜向下出风也可实现扩大吹风面积的目的，周向速度可形成类似“螺旋风”的效果，带动室内四周气流的运动，加速室内的空气循环；
23.(2)、本技术中离心压缩机式叶轮可实现对气流增压的作用，而导风板形成的隔间内体积发生了扩大，从而进一步降速增压，再在狭窄的环形出风口增速降压吹出，这种气流压力和速度的转换可最大限度地实现扩大吹风深度和吹风面积的效果。
24.(3)、本技术中导风板隔间起到了气流出风前的缓冲带的作用，也使吹出气流更加均匀，提高了人体风速感受效果。
25.(4)、本技术中离心压缩机叶轮的侧向下出风可有效降低风扇灯的轴向高度以及配套的径向尺度，实现了减小风扇灯尺度的目的。
附图说明
26.图1为本发明的剖视图；
27.图2为本发明中离心压缩机叶轮的结构示意图；
28.图3为本发明中离心压缩机叶轮和导风板布置图；
29.图4为本发明的侧向俯视图；
30.图5为本发明的侧向仰视图；
31.图6为本发明的导风板结构示意图；
32.图7为本发明的导风板隔间的径向截面气流分布图；
33.图8为本发明中从离心压缩机叶轮到导风板隔间的气流走向图。
34.其中，1为风扇灯顶部封闭壳体、2为风扇灯底部封闭壳体、3空心悬挂杆、4为导风板、5为轮盘、6为圆形led贴片灯、7为进气口、8为离心压缩机叶轮叶片、9为电机、10为出风口。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
36.参考图1、图2和图3，本发明所述的离心压缩机叶轮式风扇灯包括空心悬挂杆3、圆形led贴片灯6、风扇灯顶部封闭壳体1和风扇灯底部封闭壳体2以及设置于风扇灯顶部封闭壳体1和风扇灯底部封闭壳体2之间的离心压缩机叶轮式风机和导风板4，其中，风扇灯顶部封闭壳体1上端和空心悬挂杆3相连接，空心悬挂杆3和离心压缩机叶轮式风扇灯轴线相重合，圆形led贴片灯6位于风扇灯底部封闭壳体2外侧的正中心位置，风扇灯顶部封闭壳体1和风扇灯底部封闭壳体2形成了内部构件的包围壳体，离心压缩机叶轮和导风板分别位于包围壳体内的中间位置和四周，离心压缩机叶轮式风扇灯的进风口7位于风扇灯顶部封闭壳体1上端顶部和上端侧面。所述离心压缩机叶轮式风机包括轮盘6、电机9及离心压缩机叶轮叶片，轮盘6侧面为回转体结构，且回转体的轴向截面轮廓为圆弧结构，圆弧的曲率半径为129mm，离心压缩机叶轮叶片8沿回转体结构上表面倾斜向下并固接，且沿回转体结构外
侧均匀分布，轮盘6顶部为一小块平面结构，且与回转体结构的内侧相连接，小块平面结构为直径6.6mm的圆形结构，电机9位于轮盘6的正下方，且安装于扇灯底部封闭壳体2的正上方。
37.参考图1，风扇灯顶部封闭壳体1为多段结构，风扇灯顶部封闭壳体1的顶部为水平圆形结构，该水平圆形结构的外径稍大于离心压缩机叶轮叶片8进口外径，风扇灯顶部封闭壳体1的侧面为三段式结构，该三段式结构轴向截面轮廓从上到下分别为垂直线、向外凹形圆弧和向内凹形圆弧，且该三段式结构从上到下呈向外延伸布置，垂直线、向外凹形圆弧和向内凹形圆弧的轴向高度比为4.5:9:7，向外凹形圆弧和向内凹形圆弧的曲率半径分别为107.6mm和53.6mm。
38.参考图1，风扇灯底部封闭壳体2为多段结构，风扇灯底部封闭壳体2的顶部为水平圆形结构，该水平圆形结构的外径和离心压缩机叶轮叶片8出口外径相同，风扇灯底部封闭壳体2的侧面为二段式结构，且从上到下呈向外延伸布置，该二段式结构从上到下分别为圆台侧面形结构和圆环结构，其中，圆台侧面形结构母线与底面的夹角为20.6，圆环结构的轴向横截面轮廓为一段圆弧，圆弧曲率半径为15.2mm，圆台侧面形结构和圆环结构的轴向高度比为2.6:1。
39.参考图3，离心压缩机叶轮叶片8的出口外径为194mm(r＝97mm)，离心压缩机叶轮叶片8的进口内径和外径分别为6.6mm和80mm(r＝40mm)，叶片数为15个，叶片厚度为2mm，离心压缩机叶轮叶片8轴向高度为46mm，离心压缩机叶轮叶片8出口边切线与中心线夹角为30.9
°
，叶轮出口边切线与叶轮进口边夹角为70
°
；r表示半径。
40.参考图4和图5，根据权利要求1所述的离心压缩机叶轮式风扇灯，其特征在于，进风口7布置在风扇灯顶部封闭壳体1顶部水平圆形结构和侧面轴向截面轮廓为垂直线的圆筒形结构外侧，水平圆形结构布置为长条形进气孔组成的进气格栅结构，该进气格栅布置在水平圆形结构的88％外径的范围内，侧面圆筒形结构上布置为圆形进气孔，三个圆形进气孔沿轴向等间距布置在侧面圆筒形结构外侧并形成一列轴向进气孔，沿侧面圆筒形结构周向均布20列轴向进气孔。
41.参考图1和图2，电机9轴端和轮盘6的小块平面结构通过紧固件固接。
42.参考图5，出风口10为环状出风口，其中，环状出风口宽为3～6mm。
43.参考图3和图6，导风板4倾斜布置在风扇灯底部封闭壳体2侧面上表面的四周，导风板4进口直径为207mm(r＝103.5mm)，导风板4出口直径为315.6mm，导风板4进口与中心线夹角为36.9
°
，导风板4片数为15个，导风板4厚度为2mm，导风板4自气流进口向外延伸至出风口10。
44.参考图7和图8，本发明所述的离心压缩机叶轮式风扇灯的工作方法包括以下步骤：
45.s1：气体经进风口7进入到风扇灯顶部封闭壳体1和风扇灯底部封闭壳体2组成的壳体内，并流入到离心压缩机叶轮叶片8间；
46.s2：离心压缩机叶轮旋转对流入的气体增压，增压后的气体向四周流出；
47.s3：向四周流出的气体在每两个导风板形成的隔间内体积发生了扩大，完成进一步的降速增压，与此同时气体经过导风板4导流后具备了等数量级的轴向速度和周向速度；
48.s4：经过导风板4导流后的气体通过狭窄的环形出风口吹出，完成最后的增速降压
过程，最终排出本装置的气体最大限度的扩大吹风深度和吹风面积。
49.另外需要说明的是，参考图3，离心压缩机叶轮叶片8出口边切线与中心线夹角为30.9
°
，而导风板进口与中心线夹角设置为36.9
°
，这是基于离心压缩机气流出口速度是离心压缩机叶轮叶片8出口切向速度和周向旋转速度的合成，这样操作可使得从离心压缩机叶轮叶片8出口流出的气流能流畅地沿着导风板继续向下流到出风口10。
50.本发明所述的风扇灯可有效解决对于风扇灯产品尺度、吹风空间和受风均匀的需求，采用了半开式前向离心压缩机叶轮作为风扇灯的气流驱动元件，离心压缩机式叶轮可驱使气流顺着封闭叶道流动，并增速增压，同时具有轴向、周向和径向的分速度，这种速度分布对于离心压缩机式风扇灯的出风效果至关重要，也为离心压缩机叶轮式风扇灯下方受风均匀提供了条件，而这种风速分布正是离心压缩机叶轮的功能优势；这种轴向速度和径向速度形成的斜向下出风也可实现扩大吹风面积的目的；其次，气流吹出后的周向速度可形成类似“螺旋风”的效果，带动室内四周气流的运动，加速室内的空气循环；离心压缩机式叶轮可实现对气流增压的作用，而导风板形成的隔间内体积发生了扩大，从而进一步降速增压，再在狭窄的环形出风口增速降压吹出，这种气流压力和速度的转换可最大限度地实现扩大吹风深度和吹风面积的效果；导风板隔间起到了气流出风前的缓冲带的作用，也使吹出气流更加均匀，提高了人体风速感受效果；离心压缩机叶轮的侧向下出风可有效降低风扇灯的轴向高度以及配套的径向尺度，实现了减小风扇灯尺度的目的。