CN100587804C

CN100587804C - 消音装置及应用该消音装置的呼吸机

Info

Publication number: CN100587804C
Application number: CN200610080596A
Authority: CN
Inventors: 王鸿庆
Original assignee: Curative Medical Technology Inc
Current assignee: Kaiditai (beijing) Medical Science Co., Ltd.
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: CN101075431A

Abstract

本发明公开了一种消音装置及应用该消音装置的呼吸机，所述消音装置的内部设有螺旋气道，螺旋气道的进气口设于螺旋气道的外端，螺旋气道的出气口设于螺旋气道的内端中心且垂直于螺旋气道的螺旋平面，螺旋气道的侧壁上靠近出气口部位的内沿为圆滑的弧面结构。螺旋气道的侧壁上内沿与进气口之间设有凸肩，并圆滑地过渡到内沿；消音装置装在呼吸机的风机进气口处，消音装置的出气口正对风机进气口，消音装置的螺旋气道的旋向与风机叶轮的转向相同，使空气在风机进气口负压的作用下，按与叶轮相同的转动方向旋转进入风机进气口，以减少噪音。结构简单、体积小、重量轻、消音效果好，特别适用于小型便携式呼吸机，也适用于其它离心式风机的消音。

Description

消音装置及应用该消音装置的呼吸机

技术领域

本发明涉及一种消音装置及应用该消音装置的呼吸机。

背景技术

目前，使用电机驱动产生气源的呼吸机以无创呼吸机最为普遍。无创呼吸机用于对睡眠呼吸暂停综合征及COPD(慢性气道阻塞性疾病)等呼吸疾患的治疗。目前流行的无创呼吸机的种类主要有CPAP(患者呼吸时提供稳定的正压输出)、AUTOCPAP(给患者提供正压输出。当患者的气道阻力增加并影响到正常呼吸时，呼吸机自动提高输出压力至患者呼吸正常；患者呼吸正常时，呼吸机会将输出压力降低到维持患者正常呼吸的下限压力)、Bi-Level CPAP(患者吸气时提供较高的正压输出，呼气时提供较低的正压输出)等。在我国出现SARS(非典型性肺炎)时期曾被大量使用。产品正向着使用舒适、工作噪音低、体积小、重量轻的方向发展。

无创呼吸机的特点是通过鼻面罩或口鼻面罩对患者治疗，无创伤。呼吸机使用的风机如图9所示，包括机体7、电机13和叶轮，叶轮由电机13带动在机体7内沿E向旋转，机体7上沿叶轮的轴线方向设有风机进气口8，沿叶轮的切线方向设有风机出气口12。电机工作时，由于转速在数千至上万转/分钟，会产生很强的噪音。目前一般多采用以下方法消除噪音：吸音、隔音、减震。

吸音---使用吸音材料如吸音海绵等置于气体通道内吸收噪音；隔音---使用高密度材料如铝板、铁板等形成弯曲的气体通道，使大量声音被隔在气体通道内减少传出；减震---利用减震材料如海绵、橡胶等包裹电机，避免震动的动能转化为声能。如美国伟康(Respironics)公司、美国泰科(TYCO)公司的相关呼吸机，使用注塑成型的橡塑或海绵材料包裹电机减震、形成气道吸音、隔音。德国豪富(HOFFRICHTER)公司的产品是在铝盒内放置电机并由铝材料形成气道，气道内粘贴吸音海绵，利用这种气体通道隔音、吸音。

上述几种消音的方法都不理想，会增加设备的体积和重量，尤其会增加呼吸机气道的阻力。压力、流量及阻力的相互关系为：P＝IxR其中P为系统的输出压力，I为流量，R为系统的阻力。当呼吸机输出一定的压力P时，如果系统气道内阻力R增加，输出流量I就会降低。当呼吸机内气道的阻力达到一定程度后，会因系统输出流量的降低，使呼吸机不能满足救治患者的要求。对那些需要对患者呼吸进行触发工作的呼吸机，如Bi-Level CPAP型(患者吸气时提供较高的正压输出，呼气时提供较低的正压输出)呼吸机，如果呼吸机内的气道阻力较高，就会相对降低系统内传感器对人的气道阻力变化的敏感度，从而降低机器对人的呼吸触发的敏感度，影响呼吸机的正常工作。因此，在进行减低噪音的时候，需要严格控制气道阻力的增加。可以说利用气道吸音隔音，与控制气道阻力的增加是一对矛盾，气道阻力因素限制了利用机器内气道对呼吸机消音的手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、重量轻、消音效果好的消音装置及应用该消音装置的呼吸机。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的消音装置的内部设有螺旋气道，螺旋气道的进气口设于螺旋气道的外端，螺旋气道的出气口设于螺旋气道的内端中心且垂直于螺旋气道的螺旋平面。

所述的消音装置包括主体和上盖，所述的上盖扣在主体上，之间形成平面螺旋气道。

所述的上盖的边缘与螺旋气道的侧壁相扣的部位设有凸缘，所述凸缘紧扣在螺旋气道侧壁的外侧。

所述的上盖的边缘位于进气口的部位设计成弧面结构。

所述螺旋气道的进气口沿螺旋气道的螺旋线的切线方向。

所述螺旋气道的螺旋线形为渐开线或等距螺旋线或阿基米德螺旋线。

所述的螺旋气道的侧壁上靠近出气口部位的内沿为圆滑的弧面结构。

所述的螺旋气道的侧壁上设有凸肩，所述凸肩设于内沿与进气口之间的侧壁上。

所述的螺旋气道的侧壁自进气口沿凸肩圆滑地过渡到内沿的弧面。

本发明应用上述消音装置的呼吸机，包括风机，所述风机包括机体、电机和叶轮，叶轮由电机带动在机体内旋转，机体上沿叶轮的轴线方向设有风机进气口，沿叶轮的切线方向设有风机出气口，所述的风机进气口处装有上述的消音装置，所述消音装置的出气口正对风机进气口，所述消音装置的螺旋气道的旋向与风机叶轮的转向相同，气体通过消音装置的螺旋气道后旋转进入风机进气口，之后气体在风机内按相同的旋向旋转后，从风机出气口排出。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的消音装置及应用该消音装置的呼吸机，由于将与叶轮转向相同的螺旋气道放置在呼吸机的风机进气口的上方，使空气在风机进气口负压的作用下，按与叶轮相同的转动方向旋转进入风机进气口。这样，既可以减少叶轮与空气摩擦产生的噪音，又可以减少与风机进气口因“瓶口效应”产生的低频噪音；

又由于在螺旋气道的进气口与内沿之间的侧壁上适当位置设有凸肩，并缓慢过渡到内沿，同时内沿由具有一定厚度的弧面构成，这样可使大部分气流在凸肩处加速并调整方向后沿叶轮旋转切线方向进入风机进气口，并能减少气流与螺旋气道侧壁的内沿的摩擦阻力，从而减少因摩擦而产生的噪音。

结构简单、体积小、重量轻、消音效果好，在同等体积、重量的情况下，呼吸机噪音显著低于同类呼吸机，特别适用于小型便携式呼吸机。

同时，本发明消音装置也适用于其它离心式风机的消音，以及对类似的气流进行预处理。

下面，结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

附图说明

图1为本发明消音装置具体实施例的主体的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的B-B向剖视图；

图4为本发明消音装置具体实施例的主体的立体结构示意图；

图5为本发明消音装置具体实施例的上盖的结构示意图；

图6为图5的C-C向剖视图；

图7为图5的D-D向局部剖视图；

图8为本发明消音装置具体实施例的整体结构示意图；

图9为现有技术中未装有消音装置的风机的结构示意图；

图10为本发明在风机上装有消音装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明消音装置较佳的具体实施方式如图8所示，消音装置的内部设有螺旋气道，螺旋气道的进气口1设于螺旋气道的外端，消音装置包括主体10和上盖9，上盖9扣在主体10上，之间形成平面螺旋气道。

消音装置的主体10如图1、图2、图3、图4所示，螺旋气道3的出气口6设于螺旋气道3的内端中心且垂直于螺旋气道3的螺旋平面。螺旋气道3的进气口1沿螺旋气道3的螺旋线的切线方向。螺旋气道3的螺旋线形可以为渐开线或等距螺旋线或阿基米德螺旋线，也可以是其它形式的螺旋线形。

螺旋气道3的侧壁5上靠近出气口6部位的内沿4为圆滑的弧面结构。螺旋气道3的侧壁5上设有凸肩2，所述凸肩2设于内沿4与进气口1之间的侧壁5上。螺旋气道3的侧壁5自进气口1沿凸肩2圆滑地过渡到内沿4的弧面。

如图5、图6、图7所示，消音装置的上盖9的边缘与螺旋气道3的侧壁5相扣的部位设有凸缘11，所述凸缘11紧扣在螺旋气道3的侧壁5的外侧。

上盖9的边缘位于进气口1的部位设计成弧面结构。

现有技术中的呼吸机使用的风机如图9所示，包括机体7、电机13和叶轮，叶轮由电机13带动在机体7内沿E向旋转，机体7上沿叶轮的轴线方向设有风机进气口8，沿叶轮的切线方向设有风机出气口12。

本发明应用上述消音装置的呼吸机使用的风机如图10所示，风机进气口8处装有本发明的消音装置，消音装置的出气口6正对风机进气口8，消音装置的螺旋气道3的旋向与风机叶轮的转向E相同，气体通过消音装置的螺旋气道3后旋转进入风机进气口8，之后气体在风机内按相同的旋向旋转后，从风机出气口12排出。

本发明的技术核心是在风机进气口放置消音器。经测试发现，风机工作时90％以上的噪音来自风机进气口。消音器可显著减少风机进气口噪音的产生并很少增加气道的阻力。如果不对风机进气口的噪音进行减噪处理，则后面的吸音、隔音措施会占用很大的空间、并增加重量，并因消音通道的显著增加而增大气体通道内的阻力。加上消音器后，在呼吸机达到同样的噪音水平下，体积、重量均可明显减小。或在类似的体积、重量条件下，呼吸机的噪音可显著下降。

本发明消音装置的消音原理是：

风机工作时，90％以上的噪音产生于风机进气口，进气口的噪音又分为两种：一种是产生于旋转的叶轮与空气的摩擦，摩擦噪音以较高频率为主；另一种是“瓶口效应”产生的以较低频率为主的噪音(这类风机的特点是进气口较小，内腔较大)，这部分噪音因频率较低，一旦产生，消除起来比较困难。本发明针对这两种噪音产生原因，通过调整进入风机的气流进入方式、方向，减小噪音的产生。

如图9所示，一般情况下，空气是从风机进气口上方的半球面空间吸入的。

其中与叶轮转动方向一致的那部分空气与叶轮的摩擦相对较小。与风机进气口的平面垂线夹角较小方向的气流，因“瓶口效应”产生的低频噪音较多。针对这两个特点，本发明对进入风机进气口的气流做预处理。

如图10所示，本发明利用空气动力学原理，将与叶轮转向相同的螺旋或类似的螺旋气道放置在风机进气口的上方，使空气在风机进气口负压的作用下，按与叶轮相同的转动方向旋转进入风机进气口。这样，既可以减少叶轮与空气的摩擦产生的噪音，又可以减少与风机进气口的气流因“瓶口效应”产生的噪音。

如图1所示，为了避免空气与螺旋气道侧壁的内沿产生严重的摩擦力，在螺旋气道的进气口与内沿之间的侧壁上适当位置设有凸肩，并缓慢过渡到内沿，同时内沿由具有一定厚度的弧面构成，这样可使大部分气流在凸肩处加速并调整方向后沿叶轮旋转切线方向进入风机进气口，并能减少气流与螺旋气道侧壁的内沿的摩擦阻力，从而减少因摩擦而产生的噪音。

螺旋气道还对风机进气口的噪音形成了很好的导向作用，安装时保证螺旋气道的进气口正对消音道，使大量噪音被直接导入消音道内，可明显提高消音效率。

本发明使得呼吸机在同等体积、重量的情况下，噪音显著低于同类呼吸机，特别适用于小型便携式呼吸机。

本发明也可以用其它类似的方法，使用与风机叶轮转向相同的螺旋或类似的螺旋气道，将气流按风机叶轮旋转方向导入风机进气口，以及在前面方法的基础上对内沿采用圆滑的弧面结构。

本发明消音装置不仅仅适用于呼吸机，也适用于其它离心式风机的消音，以及对类似的气流进行预处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种呼吸机的消音装置，其特征在于，所述消音装置的内部设有平面的螺旋气道，螺旋气道的进气口设于螺旋气道的外端，螺旋气道的出气口设于螺旋气道的内端中心且垂直于螺旋气道的螺旋平面。

2、根据权利要求1所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，包括主体和上盖，所述的上盖扣在主体上，之间形成平面螺旋气道。

3、根据权利要求2所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，所述的上盖的边缘与螺旋气道的侧壁相扣的部位设有凸缘，所述凸缘紧扣在螺旋气道侧壁的外侧。

4、根据权利要求3所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，所述的上盖的边缘位于进气口的部位设计成弧面结构。

5、根据权利要求1或2所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，所述螺旋气道的进气口沿螺旋气道的螺旋线的切线方向。

6、根据权利要求1或2所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，所述螺旋气道的螺旋线为渐开线或等距螺旋线或阿基米德螺旋线。

7、根据权利要求1或2所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，所述的螺旋气道的侧壁上靠近出气口部位的内沿为圆滑的弧面结构。

8、根据权利要求7所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，所述的螺旋气道的侧壁上设有凸肩，所述凸肩设于内沿与进气口之间的侧壁上。

9、根据权利要求8所述的呼吸机的消音装置，其特征在于，所述的螺旋气道的侧壁自进气口沿凸肩圆滑地过渡到内沿的弧面。

10、一种应用权利要求1至9任一项所述的呼吸机的消音装置的呼吸机，包括风机，所述风机包括机体、电机和叶轮，叶轮由电机带动在机体内旋转，机体上沿叶轮的轴线方向设有风机进气口，沿叶轮的切线方向设有风机出气口，其特征在于，所述的风机进气口处装有上述的消音装置，所述消音装置的出气口正对风机进气口，所述消音装置的螺旋气道的旋向与风机叶轮的转向相同，气体通过消音装置的螺旋气道后旋转进入风机进气口，之后气体在风机内按相同的旋向旋转后，从风机出气口排出。