CN104696243A - 具有机动涡轮机和导流板的呼吸辅助设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及呼吸辅助设备，其包括：具有上壁(9a)的内部腔室(9)；包括电动机(1)的机动涡轮机，所述电动机驱动承载至少一个叶轮(2)的驱动轴(10)；位于所述机动涡轮机上方且包围所述至少一个叶轮的至少一部分的蜗壳(4，5)，该蜗壳包括气体进口(11)和气体出口(12)；以及位于所述蜗壳上方的罩(7)，该罩包括气体通道(19)，该气体通道面向所述蜗壳的气体进口定位以允许所述罩的气体通道与所述蜗壳的气体进口之间流体连通，所述罩与所述内部腔室的上壁分隔开以在它们之间形成气体循环间隔(15)。根据本发明，具有沿纵向呈直线形的或向内弯曲的壁的多个导流板(14)设置在所述气体循环间隔内。

Description

具有机动涡轮机和导流板的呼吸辅助设备
技术领域
本发明涉及装备有用于产生气体流、尤其是空气流的机动涡轮机的呼吸辅助设备，该呼吸辅助设备包括设置在容纳涡轮机的内部壳体的上壁与位于所述涡轮机上方的罩之间的导流板。
背景技术
一些呼吸辅助设备采用也被称为“鼓风机”或“微型鼓风机”的机动涡轮机/马达驱动的涡轮机(motorized turbine)，使得可以吸入环境空气并将该环境空气以非零流速输送给与装备有所述涡轮机的呼吸设备相连的患者。有时，空气在通过吸入而被给予患者之前富含氧气。这样的呼吸辅助设备尤其在专利文献EP-A-2102504和EP-A-2122180中进行了描述。
机动涡轮机通常包括电动机/电动马达，该电动机经由该电动机的轴或旋转驱动轴驱动一个或多个叶轮旋转。叶轮设置在被称为“蜗壳”的腔室内，该腔室的上壁形成覆盖和保护所述叶轮的覆盖件。
蜗壳具有气体进口和出口，被吸入的空气经所述气体进口进入蜗壳中，此外，所述出口与排出管道流体连通，通过叶轮在其旋转期间吸入的空气经该排出管道排出。
在蜗壳自身上方通常设置有包括空气通道的罩，该空气通道面向蜗壳的气体进口定位，以便在这些部件之间形成流体连通。
电动机-叶轮-蜗壳组件通常通过柔性系统——例如，包围这些部件的泡沫套筒或类似物——固定在呼吸设备内部，使得可以减小传递的振动和由涡轮机产生的噪音。
然而，该电动机-叶轮-蜗壳组件的精确定位对涡轮机的性能具有直接影响。
因此，如果位于蜗壳和罩上方的空间——空气在进入容纳叶轮的腔室之前通过该空间——由于冲击或过度减压(抽吸)的原因而减小得过多，则空气的通过截面会过大地减小，这导致涡轮机的性能和产生的气体流速降低。
将圆锥形或圆柱形的螺柱或泡沫插到经过位于蜗壳上方的空间的空气路径中以维持最小空间不是理想的解决方案，因为这些元件会干扰空气循环并降低机器的性能。
发明内容
要实现的目的是，改善涡轮机、尤其是电动机-叶轮-蜗壳-罩组件在呼吸辅助设备的用于容纳该组件的腔室内部的精确定位，以及即使在剧烈冲击的情况下也保持在所述腔室的壁与所述电动机-叶轮-蜗壳-罩组件之间具有大的气体通过截面。
本发明的解决方案是一种呼吸辅助设备，其包括：
-具有上壁的内部腔室，
-包括电动机的机动涡轮机，所述电动机驱动承载至少一个叶轮的驱动轴，
-位于所述机动涡轮机上方且包围所述至少一个叶轮的至少一部分的蜗壳，所述蜗壳包括典型地用于空气的气体进口和气体出口，所述蜗壳由下蜗壳部分和上蜗壳部分形成，所述下蜗壳部分和所述上蜗壳部分组装在一起以在这二者之间限定出容纳所述叶轮的空腔，和
-位于所述蜗壳上方的罩，所述罩包括气体通道，该气体通道面向所述蜗壳的气体进口定位以允许所述罩的所述气体通道与所述蜗壳的所述气体进口之间流体连通，所述罩与所述内部腔室的上壁分隔开以在该罩与该上壁之间形成气体循环间隔，
其特征在于，具有沿纵向呈直线形的或向内弯曲的壁形状的多个导流板设置在所述罩与所述内部腔室的所述上壁之间的所述间隔内。
根据情况，本发明的呼吸辅助设备可包括以下技术特征中的一个或多个：
-所述导流板具有沿纵向向内弯曲的壁的形状。
-所述导流板由所述罩的外表面或由所述内部腔室的上壁的内表面承载，并且所述导流板优选由所述内部腔室的上壁的内表面承载。
-所述内部腔室构成包括上壁和侧壁的内部壳体。该内部腔室可与所述内部壳体的结构直接集成为一体。
-所述导流板是刚性的，并且所述导流板优选由塑料材料制成，例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)型塑料、聚碳酸酯(PC)型塑料或ABS-PC混合型塑料。
-所述呼吸辅助设备包括2至20个导流板，优选包括3至10个导流板。
-所述导流板是沿径向或近似沿径向设置在所述内部腔室的上壁的内表面上的壁。
-所述内部腔室的上壁具有圆顶状的形状。
-取决于具体实施例，所述内部腔室的上壁包括沿着涡轮机的驱动轴同轴地延伸的中心突起。
-所述导流板和所述内部腔室的上壁优选通过模制形成一体件。
-根据另一实施例，所述导流板包覆模制/二次成型(overmould)在所述内部腔室的上壁上。在这种情况中，所述导流板由柔性材料制成，例如，肖氏硬度A为60的热塑性弹性体(TPE)。
-所述导流板由所述内部腔室的上壁的内表面承载，并且支靠在所述罩的外表面上。
-所述导流板由所述内部腔室的上壁的内表面承载，并且具有与所述罩的外表面互补的三维轮廓，也就是说，所述导流板的轮廓与所述罩的外部轮廓匹配。
-所述导流板具有弯曲的三维轮廓。
-所述罩由柔性材料——即，弹性材料或可变形的材料——制成，优选由硅树脂或具有20至90的肖氏硬度A的热塑性弹性体(TPE)制成。
-所述导流板构造和定向成在气体进入所述蜗壳之前赋予所述气体以旋转运动。
-根据另一实施例，所述导流板是沿纵向呈直线形的，即，笔直的，以便气体沿直线流动并避免或衰减进入涡轮机的气体的扰动。
-所述导流板具有至少1mm、优选至少2mm的最小高度H。
-所述导流板具有至少5mm、优选至少10mm的长度L。
-所述蜗壳由被称为下蜗壳的下蜗壳部分和被称为上蜗壳的上蜗壳部分形成，所述下蜗壳部分和上蜗壳部分组装在一起以在这二者之间限定出容纳所述叶轮的空腔。
-吸声芯设置在所述蜗壳与所述罩之间。
-所述吸声芯由柔性或刚性材料制成，优选由柔性材料——例如，肖氏硬度A为60的TPE——制成。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明，其中：
-图1是根据本发明的可设置在呼吸辅助设备的内部腔室中的涡轮机组件的实施例的截面图，
-图2是形成图1的呼吸辅助设备的内部腔室的上壁的圆顶状部件的仰视图，其中，所述上壁承载导流板，
-图3A和图3B示出根据导流板的两个不同实施例的在图2的圆顶状部件下面的空气流，
-图4示出图1的涡轮机组件中的空气流，
-图5是图1的涡轮机组件的分解图，
-图6示出被插到根据本发明的呼吸辅助设备的内部腔室中的图1的涡轮机组件，
-图7示出从形成环绕所述涡轮机组件的壳体的腔室中取出的图1的涡轮机组件，和
-图8以概要图示出导流板。
具体实施方式
图1以截面图的形式示出结合在呼吸辅助设备的内部腔室9中的涡轮机组件1、2、10的实施例。还在图7中示出已从腔室9中取出的该涡轮机组件，在图5中示出该涡轮机组件的分解图，以及在图6中示出被插入到呼吸辅助设备30中的该涡轮机组件。
如图所示，内部腔室9形成设备30的内部壳体，包括机动涡轮机1和其多种元件的涡轮机组件(如以下详细描述的)定位并保持在该内部壳体内部。内部腔室9可构成永久地包含在设备30自身内部的壳体，或者该内部腔室是可移除的，即，能够从设备30中取出。
更具体地，内部腔室9包括具有圆筒形总体形状的外周壁9b，该外周壁包围所述涡轮机组件。上壁9a位于外周壁9b上方，此处，所述上壁是圆顶形状的，该上壁在其内表面上包括在所述涡轮机组件的方向上且更具体地与电动机1的轴10同轴地延伸的中心突起9c。
就涡轮机组件本身而言，其包括机动涡轮机1、10，该机动涡轮机包括电动机1，该电动机1驱动驱动轴10，即，旋转轴，叶轮2设置在所述驱动轴10上。根据另一实施例，驱动轴10可承载平行地设置在轴10上的多个叶轮2。以常规方式通过从电源——例如，一个或多个电池或者总输电线——传输电流的电线18或类似物向涡轮机的电动机1供应电流。
蜗壳4、5位于机动涡轮机1、10上方，该蜗壳形成包围叶轮2的叶轮空腔或腔室17。此处，蜗壳4、5由组装在一起的两个部分形成，即，也被称为下蜗壳的下蜗壳部分4和也被称为上蜗壳的上蜗壳部分5，这两个蜗壳部分限定叶轮腔室17并且将叶轮12“夹在”这两个蜗壳部分之间。这两个蜗壳部分4、5例如通过粘结剂粘合或类似方式或者在附加/中间件的帮助下以不泄漏的方式彼此固定，以避免空气在它们的连接处泄漏。
下蜗壳4设置在叶轮2下方，也就是说，设置在涡轮机的叶轮2与电动机1之间；而上蜗壳5设置在叶轮2上方，也就是说，相对于下蜗壳4设置在叶轮2的另一侧；这种布置在图1中示出。
还设置有分隔板3，其形成叶轮腔室17的底部，并且使叶轮2与电动机1分隔开，如可在图1中看到的。这种情况中，分隔板3与电动机集成在一起。
此外，如图1中所示，还在叶轮2下方介于底部板3与所述叶轮2之间设置有空的空间并且还设置有环状密封件3’，所述环状密封件位于底部板3下面并在电动机1上方，使得可以确保电动机1与下蜗壳4之间的气密性，也就是说，环状密封件3’被夹在电动机1与下蜗壳4之间。
蜗壳4、5还包括气体进口11和气体出口12，在叶轮2旋转期间由该叶轮吸入的气体、典型地空气或富氧空气(所述空气在上游富含氧气)经所述气体进口进入，由叶轮2吸入的气体、典型地空气或富氧空气经所述气体出口排出。
在进入蜗壳4、5、也就是进入容纳旋转叶轮2的空腔17之前，气体穿过位于蜗壳4、5上方的罩7。该罩7具有中心通道19，该中心通道面向蜗壳的进口11定位并且与所述进口11流体连通，以便朝向蜗壳4、5的内部、即朝向叶轮腔室17引导被吸入的空气。
如可在图1中看到的，中心突起9c至少部分地在中心通道19内沿着电动机1的轴10的方向延伸。优选地，中心突起9c和电动机1的轴10同轴或近似同轴。
此外，内部腔室9包括用于气体流的排出管道16，该排出管道与蜗壳4、5的气体出口12流体连通。
在罩7与上蜗壳5之间设置有吸声芯6，该吸声芯可以是刚性的或柔性的，优选是柔性的，并且该吸声芯使得可以衰减由叶轮2的旋转产生的噪音。
罩7与形成所述内部壳体的内部腔室9的上壁9a分隔开，以便在所述罩与所述上壁之间形成用于气体循环的空间或间隔15，如下文中详述的。
此外，涡轮机的电动机1以及优选下蜗壳4的至少一部分被包围在由硅树脂、肖氏硬度在30和90之间的TPE(热塑性弹性体)或类似材料制成的套筒20内，使得可以减少声发射，也就是说，减少由电动机1和叶轮2的旋转产生的噪音。
在图1的实施例中，还沿着电动机1设置有气体通道，使得气体、即空气在所述电动机1的外部体部上流动，然后才继续在其路径上流动通过间隔15，然后穿过罩7，然后才到达蜗壳4、5内，如图4中示出的。
这使得可以通过去除在电动机的旋转期间产生的一些热量来冷却该电动机1。然而，这种构型并非强制性的，因为气体可以沿径向直接到达间隔15内，也就是说，无需绕着电动机1行进。
根据本发明，为了确保罩7与内部腔室9的上壁9a之间具有足够的间隔15——典型地至少2或3mm的间隔，提供了多个导流板14，所述导流板由小的直线形壁(图3B)或向内弯曲的壁(图3A)形成，优选由向内弯曲的壁形成，这些导流板设置在罩7与内部腔室9的上壁9a之间的间隔15内。这样的形状使得可以改善涡轮机的流动和性能。
如图中所示，在本文提出的实施例中，导流板14设置在腔室9的上壁或圆顶9a的内表面上。然而，导流板14中的全部或一些也可以直接设置在罩7的外表面上。
导流板14的向内弯曲程度对所有的导流板14而言可以是相同的，或者一些导流板可具有与其它导流板不同的向内弯曲程度。向内弯曲的导流板14的曲率半径、即期望的向内弯曲程度选择成给予这些导流板以产生最小可能的压力损失并同时在气体流进入罩7之前赋予该气体流以给定的预旋转的空气动力学形状，如图3中示出的。具体地，气体流的预旋转可以是有利的，因为其使得可以改善由呼吸设备30输送的气体的流速和/或压力的特征。
更一般地，向内弯曲的导流板14(图3A)或直线形的导流板14(图3B)朝向圆顶9a的中心取向，即，沿着朝向驱动轴10延伸并同时与该驱动轴同轴的突起部9c的方向放射状地取向，这使得可以使间隔15内的气体流以直线/平移(参见图3B中的箭头)方式或旋转(参见图3A中的箭头)方式朝向形成腔室9的上壁9a的圆顶的中心取向。
导流板14有利地与呼吸设备的内部腔室或壳体9的上壁9a形成一体件，例如由塑料材料——例如，ABS、ABS-PC或PC——模制而成的一个部件。还可设想到的是，对由具有大肖氏硬度的柔性材料制成以便增强振动消除并同时保持足够的刚性的导流板14而言，导流板14与呼吸设备的内部腔室或壳体9的上壁9a形成一体件使得该组件不会被压碎。
为了确保将涡轮机组件良好地保持在腔室9内的适当位置，提供至少两个、优选至少三个导流板14。在所有情况中，导流板14构成刚性的空气动力学翅片，从而确保间隔15、即气体在罩7上方的通道区域始终至少等于给定值——典型地，至少2至5mm，这与约1至30cm2的通道截面对应。
为此，如图8中所示，导流板14——无论其是直线形的还是向内弯曲的——典型地具有至少2mm的最小高度和至少5mm、优选至少10mm或甚至最高达约30mm的最小长度，如图8中所示。
当包含罩7的涡轮机组件被插入到呼吸设备30的腔室9中时，如图6中所示，由内部腔室9的上壁9a的内表面承载的导流板14支靠在罩7的外表面上，如可在图1中看见的。
为了改善导流板14与罩7之间的接触，导流板14成形为具有与罩7的外表面互补的三维轮廓。换句话说，导流板14的与罩7的外表面机械接触的接触表面14具有与罩7的轮廓互补的、尤其是弯曲的轮廓，以便与所述罩7的轮廓在所述导流板支靠在该罩7上的位置处匹配。
有利地的是，罩7由柔性材料——也就是说，可变形的和/或弹性材料，例如，TPE或硅树脂——制成。这使得在轴向冲击情况下也可避免刚性的导流板14被罩7压碎，因为任何冲击都将被柔性的罩7缓冲，该柔性的罩因而用作针对沿电动机1的轴取向的震动的减震器，但也用作针对径向震动的减震器。
具体地，根据本发明的三维导流板的使用意味着径向力的近乎相当大的部分能被吸收。
根据本发明的呼吸辅助设备30可以用于治疗多种呼吸疾病，尤其是慢性阻塞性支气管肺病(COBP)、急性呼吸窘迫综合症(ARDS)、肥胖肺换气不足综合症(OHS)、阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(OSAS)、神经肌肉疾病、囊性纤维化病、胸廓变形、潮式呼吸、肺结核、肺水肿，等等。

Claims (14)

1.一种呼吸辅助设备，包括：
-具有上壁(9a)的内部腔室(9)，
-包括电动机(1)的机动涡轮机(1，10)，所述电动机(1)驱动承载至少一个叶轮(2)的驱动轴(10)，
-位于所述机动涡轮机(1，10)上方且包围所述至少一个叶轮(2)的至少一部分的蜗壳(4，5)，所述蜗壳(4，5)包括气体进口(11)和气体出口(12)，所述蜗壳(4，5)由下蜗壳部分(4)和上蜗壳部分(5)形成，所述下蜗壳部分(4)和所述上蜗壳部分(5)组装在一起以在它们之间限定出容纳所述叶轮(2)的空腔(17)，和
-位于所述蜗壳(4，5)上方的罩(7)，所述罩(7)包括气体通道(19)，该气体通道(19)面向所述蜗壳(4，5)的所述气体进口(11)定位以允许所述罩(7)的所述气体通道(19)与所述蜗壳(4，5)的所述所述气体进口(11)之间流体连通，所述罩(7)与所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)分隔开以在它们之间形成气体循环间隔(15)，
其特征在于，具有沿纵向呈直线形的或向内弯曲的壁的多个导流板(14)设置在位于所述罩(7)与所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)之间的所述气体循环间隔(15)内。
2.根据权利要求1所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)由所述罩(7)的外表面或由所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)的内表面承载、优选由所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)的内表面承载。
3.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)是刚性的，并且所述导流板(14)优选由塑料材料制成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述呼吸辅助设备包括2至20个导流板(14)，优选包括3至10个导流板(14)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)是沿径向或近似沿径向设置在所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)的内表面上的壁。
6.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)具有圆顶状的形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)和所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)优选通过模制形成一体件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)由所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)的内表面承载，并且支靠在所述罩(7)的外表面上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)由所述内部腔室(9)的所述上壁(9a)的内表面承载，并且具有与所述罩(7)的外表面互补的三维轮廓。
10.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)具有弯曲的三维轮廓。
11.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述罩(7)由柔性材料、优选硅树脂或TPE制成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)构造和定向成在气体进入所述蜗壳(4，5)之前赋予所述气体以旋转运动。
13.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)具有至少2mm、优选至少4mm的最小高度(H)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述导流板(14)具有至少5mm、优选至少10mm的长度(L)。
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