CN105121865A - 用于呼吸辅助设备的减少噪音排放的涡轮 - Google Patents

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CN105121865A CN201480021720.4A CN201480021720A CN105121865A CN 105121865 A CN105121865 A CN 105121865A CN 201480021720 A CN201480021720 A CN 201480021720A CN 105121865 A CN105121865 A CN 105121865A
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Abstract

本发明涉及一种用于呼吸辅助设备的涡轮或微型风扇，其包括具有用于产生气体流的叶片式转子(2)的电动马达(1)；当叶片式转子(2)由电动马达(1)驱动转动时用于抽吸气体例如空气的喇叭口(5)；涡螺壳(3，4)，其包括围绕叶片式转子(2)和用于输送由所述叶片式转子(2)运送的气体的排放管(7)的至少一部分的内隔室(10)。喇叭口(5)布置在涡螺壳(4)的上部部分上，它们共同限定了至少一个死体积(6)。根据本发明，所述死体积(6)包括至少一种隔音材料(11)，其能够降低在叶片式转子(2)旋转过程中由马达(1)和/或叶片式转子(2)产生的噪音的至少一部分。

Description

用于呼吸辅助设备的减少噪音排放的涡轮
技术领域
本发明涉及一种用于配备到呼吸辅助设备的微型风扇或涡轮。更具体地，本发明涉及通过向位于涡螺壳/蜗壳和喇叭口之间的死空间添加适合的隔音材料以将所述死空间用于声学目的。
背景技术
某些呼吸辅助设备使用微型风扇或涡轮，其用于产生加压气体，通常为空气或富氧空气，然后将其送到患者的气道。
这种类型的涡轮在文献EP-A-2102504中被特别描述，该文献教导了一种允许通过涡轮来调节性供应气体、特别是空气的呼吸辅助设备，所述涡轮包括壳体、由壳体限定的空气供给管道、涡螺壳(其入口开口与空气供给管道连通)、叶轮(定位于所述涡螺壳入口开口的紧下游，并且包括连接到所述涡螺壳的该入口开口的入口开口以及通向涡螺壳的出口孔)、以及驱动马达，其驱动叶轮转动以在涡螺壳中产生离心空气流。
微型风扇或涡轮产生的问题之一是噪音排放，也就是说它们产生的噪音。实际上，配备有这些微型风扇或涡轮的呼吸辅助设备旨在用于在医院环境或家中使用，所以当马达运行且叶轮旋转时排放的噪音应尽可能低。
已为此提出解决方案，特别普遍的解决方案涉及使用隔音外壳和/或泡沫等布置在周围，从而在涡轮的外侧隔音。
这的确有效地减弱了噪音，但在尺寸、即泡沫占用的体积方面产生局限。
出现的问题是要在有限空间中降低由呼吸设备的涡轮排放的噪音，即不增加尺寸。
发明内容
解决方案是一种用于呼吸辅助设备的涡轮，也被称为微型风扇，包括：
-与叶轮合作以产生气流的电动马达，
-喇叭口入口，其包括入口开口，当叶轮由电动马达驱动转动时，气体例如空气通过该入口开口被抽取，叶轮定位于入口开口的紧下游，
-涡螺壳，包括涡螺壳下部和涡螺壳上部，涡螺壳下部和涡螺壳上部相互联接并且形状设置成形成包围叶轮和用于运送由所述叶轮输送的气体的排放管道的至少一部分的内隔室，并且
-喇叭口入口布置在涡螺壳上部上，同时在喇叭口入口和涡螺壳上部之间限定至少一个死体积，
其特征在于，至少一个死体积包括至少一种隔音材料，该隔音材料能够在叶轮旋转时减小至少一部分由马达和/或叶轮产生的噪音排放。
根据情况，本发明的涡轮或微型风扇可以包括以下技术特征中的一个或多个：
-所述隔音材料是弹性体类型，
-马达能够以0到100000rpm之间、通常在10000和60000rpm之间的速度驱动所述叶轮，
-涡螺壳下部和涡螺壳上部被刚性地保持在一起，
-声芯被夹置在喇叭口和涡螺壳上部之间，
-所述喇叭口由弹性体制成，
-密封装置在涡螺壳下部和马达的外壁或容纳马达的空间的外壁之间产生流体紧密密封，
-涡螺壳下部和涡螺壳上部由聚合物材料、特别是聚碳酸酯或ABS制成。
本发明还涉及一种呼吸辅助设备，该呼吸辅助设备包括根据本发明的涡轮，所述呼吸辅助设备特别是选自CPAP(恒定空气压力或单一空气压力)或BiPAP(两个压力水平)类型的设备。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明，在附图中：
-图1示出了根据本发明的用于呼吸辅助设备的微型风扇或涡轮的一个实施例的(剖面)示意图，和
-图2示出了布置在图1的涡轮的涡螺壳和喇叭口之间的隔音材料。
具体实施方式
图1示意性示出了根据本发明的配备在呼吸辅助设备上的微型风扇或涡轮的一个实施例，该呼吸辅助设备包括电动马达1，该电动马达经由其旋转轴8驱动用于产生气流、通常为空气流的叶轮2。
首先，空气被叶轮2吸入，通过包括中心通道9的喇叭口入口5，即一个开口，被叶轮2吸入的空气经由该开口通过，其定位在涡螺壳的入口开口的紧下游。
然后，空气以由叶轮2在被马达1驱动时的旋转所产生的离心空气流的形式由叶轮2经由排气管7排放。
排放管7形成于称为“涡螺壳”的三维结构3、4内，该涡螺壳包括连接在一起的涡螺壳下部3(通常称为下涡螺壳)和涡螺壳上部4(称为上涡螺壳)。
涡螺壳下部和上部3、4在其之间限定了包围叶轮2的内部空间或内隔室10，也就是说，叶轮2被夹置在形成于下涡螺壳和上涡螺壳3、4之间的隔室10中。
此外，涡螺壳下部和上部3、4的形状还设置成限定用于运送由所述叶轮2输送的气体的排放管7的至少一部分。
形成喇叭口入口5的结构被定位在涡螺壳3、4的上部4上，也就是说喇叭口入口5坐置在涡螺壳3的上部4的顶部上。
一般来说，空的内部空间或死体积6位于涡螺壳上部4、也就是上涡螺壳4的壁部与喇叭口入口5的壁部之间。
换句话说，位于涡螺壳3、4和喇叭口5之间的空间或体积6——其为三维形状的结构——被留空并且构成一个或多个死体积。
根据本发明，利用这些死体积6来解决噪音排放的问题，也就是说，降低由涡轮操作过程中产生的噪音。
要做到这一点，如图2所示，根据本发明，通过在位于喇叭口5和涡螺壳上部4之间的所述死体积6的全部或部分中插入一个(或多个)隔音材料11——也被称为“声芯”材料——来降低噪音排放。
向死空间6加入声芯11允许由叶轮2的高速旋转——通常以10000至60000rpm之间的速度——产生的噪音排放尽可能多地被停止和/或吸收。
可以使用的隔音材料11是柔性材料，其可以是弹性体类型，例如硅胶、橡胶或热塑性弹性体，或者是软金属例如铅，或者甚至是开孔或闭孔的泡沫结构。
此外，例如密封垫等密封装置15允许在涡螺壳下部3和马达1的外壁或容纳马达1的空间的外壁之间产生不透流体的密封，从而避免空气从这些涡轮部件之间进入或排出。
如图1和2中可见，涡螺壳下部和上部3、4——在其之间限定了内隔室10，叶轮2在该内隔室中旋转以产生气流、特别是空气流——是由连结在一起的两个三维结构形成。
更具体地，涡螺壳下部3具有大致杯形，其底部13包括第一中心开口16(参照图2)，当涡螺壳下部3被定位成围绕所述马达1时，第一中心开口16围绕马达的或容纳马达1的隔室的壁部或外罩的一部分(参照图1)形成套筒。
此外，涡螺壳上部4在涡螺壳下部3的上方形成一种罩盖装配，如图1和2中所示。
涡螺壳上部4包括具有第二中心开口17的限制部14，该第二中心开口面向喇叭口入口5的入口开口9，使得通过叶轮2在旋转时吸入的空气依次通过喇叭口的入口开口9和第二中心开口17。
喇叭口5的壁部在入口开口9处的轮廓以及涡螺壳上部4的壁部在限制部14处的轮廓是圆形的，从而提高气体循环、也就是吸入的空气的流动性。
喇叭口入口5优选覆盖整个涡螺壳上部4。
优选地，喇叭口5、马达1的轴8和涡螺壳下部以及上部3、4关于彼此同轴布置。
通常，涡螺壳下部和上部3、4由热塑性材料制成，而喇叭口5优选由弹性体制成。
由叶轮2加速的气体、例如空气通过供应管7收集，该供应管将气体送到连接至患者的呼吸回路。
根据本发明的涡轮可用于治疗所有类型的呼吸系统疾病，特别是睡眠呼吸暂停、慢性阻塞性肺病或COPD、与肥胖有关的病症等。
通常，根据本发明的涡轮布置在CPAP(恒定压力)或BiPAP(两个压力水平)类型的呼吸辅助设备中。
比较例
为了验证使用根据本发明的涡轮降低噪音污染的有效性，使用在位于所述涡轮的喇叭口入口和涡螺壳上部之间的死体积中配备有或未配备隔音材料的涡轮进行了比较试验。
在远离涡轮1米处、横向地、垂直于空气出口(下文的横向测量)以及从上方、垂直于空气入口(下文的垂直测量)记录声谱。
表A示出了平均噪音的变化，其中关于没有声芯(参考本发明以外的涡轮)的涡轮在1分钟期间具有A加权(Aeq)，涡轮速度为1000Hz。
表A
涡轮 横向测量(dB A) 垂直测量(dB A)
无芯 噪音参照水平 噪音参照水平
硅芯 -0.92 -0.31
铅芯 -0.41 0.85
表B类似于表A，具有相同的特征，但专门用于在可听频率6300Hz排放的噪音。
表B
涡轮 横向测量(dB A) 垂直测量(dB A)
无芯 噪音参照水平 噪音参照水平
硅芯 -1.38 -2.15
铅芯 -1.37 -1.82
应注意的是，本发明的基于将隔音材料结合到位于喇叭口入口和涡螺壳上部之间的死体积中的解决方案可以有效地减小由马达和叶轮在涡轮旋转时产生的噪音排放。
所测试的材料中，与所测试的软金属、这里是铅相比较，弹性体类型的隔音材料、即硅胶在利用其控制噪音排放的有效性方面得到最好的结果。
因此优选使用弹性体类型的隔音材料，特别是热塑性弹性体或TPE。
更广泛地，本发明使得可以吸收在20至20000Hz的频率范围内的可听频率。

Claims (10)

1.一种用于呼吸辅助设备的涡轮，包括：
-与叶轮(2)合作以产生气流的电动马达(1)，
-喇叭口入口(5)，其包括入口开口(9)，当叶轮(2)由电动马达(1)驱动转动时，气体通过该入口开口被抽取，叶轮(2)定位在入口开口(9)的紧下游，
-涡螺壳(3，4)，其包括涡螺壳下部(3)和涡螺壳上部(4)，所述涡螺壳下部(3)和涡螺壳上部(4)相互联接并且形状设置成形成包围叶轮(2)和用于运送由所述叶轮(2)输送的气体的排放管(7)的至少一部分的内隔室(10)，和
-喇叭口入口(5)布置在涡螺壳上部(4)上，同时在喇叭口入口和涡螺壳上部之间限定至少一个死体积(6)，
其特征在于，至少一个死体积(6)包括至少一种隔音材料(11)，该隔音材料能够在叶轮(2)旋转时减小至少一部分由马达(1)和/或叶轮(2)产生的噪音排放。
2.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，所述隔音材料(11)是弹性体类型的材料。
3.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮，其特征在于，马达以0到100000rpm之间、通常在10000和60000rpm之间的速度驱动所述叶轮(2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮，其特征在于，所述涡螺壳下部(3)和涡螺壳上部(4)被刚性地保持在一起。
5.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮，其特征在于，声芯被夹置在喇叭口(5)和涡螺壳上部(4)之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮，其特征在于，所述喇叭口(5)由弹性体制成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮，其特征在于，密封装置(15)允许在涡螺壳下部(3)和马达(1)的外壁或容纳马达(1)的空间的外壁之间产生流体紧密密封。
8.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮，其特征在于，涡螺壳下部(3)和涡螺壳上部(4)由聚合物材料、特别是聚碳酸酯或ABS制成。
9.一种呼吸辅助设备，包括根据前述权利要求中任一项所述的涡轮。
10.根据权利要求9所述的呼吸辅助设备，其特征在于，所述呼吸辅助设备选自CPAP或BiPAP类型的设备。
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