CN114600345A - 电动呼吸辅助设备以及对装备该设备的马达的双重冷却 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有集成冷却系统的电机呼吸辅助设备。该设备包括形成容纳马达单元(3)的隔室(2)的外壳(1)，所述马达单元(3)驱动涡轮(8a、8b)分别产生用于冷却包括在所述马达单元(3)中的马达的主呼吸辅助气流(F1)和辅助气流(F2)。所述辅助气流(F2)通过辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)传送，所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)包括在定子(6a)和转子(6b)之间延伸到马达(5)中的内部部分(E2、E4、E5、22)和延伸到在所述马达单元(3)周围设置的环形空间(E3)中的外部部分(E3、S2)。此外，所述冷却气流(F2)在内部部分(E4)和外部部分(E3)中沿相反的方向流动，并且主气动路径(E1、E6、S1)和辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)通过设置在它们之间的隔板(18)彼此隔离。

Description

电动呼吸辅助设备以及对装备该设备的马达的双重冷却
技术领域
本发明涉及用于输送压力和流量调节性气体(诸如，尤其是呼吸辅助气体)的电动设备的领域。本发明的设备是一种包括双重冷却系统的呼吸辅助设备，该双重冷却系统基于装备该设备的马达的通风同时在输送给患者的呼吸辅助气体和用于马达的冷却气流之间产生分离。
例如，用于气体的调节性输送的电动设备通常包括容纳驱动涡轮(诸如叶片转子)的马达的腔室。由马达驱动的涡轮通过向待输送气体所源自的气流添加至少一种取决于该气体的组成的添加剂而产生该气流。
腔室还形成待输送气体所源自的气流循环通过的气动回路。气流从该气流进入设备中的进气口循环通过气动回路到该气流从设备排出的出气口。
进气口尤其是由蜗壳形成，该蜗壳促进循环通过设备的待输送气流的吸入和动力。然后，蜗壳设置有到用于吸入添加剂以用于使该添加剂与循环通过蜗壳的气流混合的管道的连接构件。
马达更具体地是伺服控制的电动马达，其可以调节循环通过设备的气流的压力和流量，并且因此调节由设备输送的气体的压力和流量。
这种设备的一个应用是为患者提供呼吸辅助。然后，经由涡轮取得的气流通过添加剂(诸如，尤其是氧气)富集。然后将氧气引入蜗壳中，以用于使该氧气与气流混合，并且因此构成要输送给患者的气体，以下指定为患者气体。
设备的电动化安装在设备内，同时最好避免对患者气体的任何污染。马达的转速很高，例如大约80000转/分钟。在操作中，马达显著加热，并且需要提供对马达的冷却以增加设备的性能和将来耐受性和/或避免患者气体的温度的不适当升高。
背景技术
因此，已经提出通过通风来冷却马达，如例如以本申请人的名义出现在文档EP2122180和WO2018/073275中。
根据文档EP2122180，设备设置有产生患者气体所源自的主气流的主涡轮。设备还设置有产生用于马达的冷却气流的辅助涡轮。主涡轮和辅助涡轮安装在由伺服控制的电动马达的转子驱动的马达轴的相应端部处。腔室形成包括主气流和冷却气流循环通过的气动路径的气动回路。主气流在已经富集有氧气之后从设备排出，并且冷却气流在从设备排出之前在马达块周围循环以用于该马达块的冷却。这种马达块通常组合电动马达的部件，其基本上由容纳驱动马达轴的定子和转子的壳体组成。
根据文档WO2018/073275，设备设置有由伺服控制的电动马达的转子驱动的单个涡轮，该涡轮产生患者气体所源自的气流。气流在蜗壳内循环，该气流的一部分从蜗壳分流出来以用于冷却马达。所述部分的气流在马达的转子和定子之间循环，然后通过指配给该气流的出气口从设备排出，从而防止该气流返回到从设备排出的患者气体中。
然而，现有技术提出的解决方案不是完全令人满意的，并且需要改进以最佳地满足这种呼吸辅助设备的结构和功能需求。
已经更具体地发现，现有技术提出的用于冷却装备设备的马达的解决方案不能在对循环通过设备的一个或多个气流的流量和/或压力的调节的宽范围内提供马达的通风。这呈现以下缺点，马达的某些操作范围引起该马达的随后加热，从而缩短了该马达的寿命。
其结果是，存在被禁止的马达的潜在操作范围，尤其是涉及提供具有低流量和高压力的患者气流的马达的操作，其例如对于新生儿使用或儿科使用特别地有用。
发明内容
本发明的主题是一种电动呼吸辅助设备，其包括基于装备该设备的马达的通风的冷却系统。
本发明的目的是提供对装备设备的马达的冷却，这允许马达在宽范围的操作条件内(包括诸如在极端操作范围内)使用，例如以用于输送具有低流量和高压力的患者气流。
本发明的一个目标是提供特别有效的对马达的冷却，以便限制该马达在操作中的加热，从而增加该马达的寿命。一个明显目的是获得对马达的优化冷却，这可以保护马达免受由于马达在操作中的随后加热而导致的退化，同时长期且总体可靠地维持马达的性能。
本发明的一个辅助目标是在不影响患者气体的质量的情况下获得对马达的冷却。一个明显目的是组织马达冷却方式，同时避免在马达的通风之后污染输送给患者的气体。
本发明的另一个辅助目标是限制设备的占用空间和/或重量，特别是通过为设备装备简单且不占体积的马达冷却系统。明显目的是：
-在不影响设备的最终质量或其未来耐受性和/或不影响其性能的情况下限制设备的部件数量并且促进部件的获得和/或部件在设备上的组装，和/或
-促进将冷却系统包括在设备内和/或避免使围绕装备设备的蜗壳的空间混乱，患者气体所源自的气流循环通过该蜗壳。一个明显目的是清洁蜗壳的环境，以促进该蜗壳到用于至少一种添加剂(尤其是至少包括氧气)的进气管道的连接和/或到用于将患者气体传送到患者的管道的连接。
本发明的另一个目标是根据到患者气体的期望质量的至少一种添加剂(诸如具有可能达到100％的高浓度的氧气)允许利用宽范围输入使用设备。一个明显目的是组织设备以便保护马达不与对马达潜在地腐蚀的所述至少一种添加剂(诸如特别是氧气)接触，以保护马达免受氧化或更一般地免受添加剂的化学侵蚀。
本发明的另一个目标是能够通过至少一种潜在腐蚀的消毒剂产品在设备上执行潜在持续的维护操作，以用于对该设备的清洁和/或净化。因此，必须避免消毒剂产品对设备的部件(尤其是关于马达)的退化。
为此，本发明提出通过一个相同的冷却气流首先在马达内部然后在马达外部同时通过这些气流所遵循的气动路径的独立组织在该冷却气流和患者气体所源自的主气流之间产生分离来冷却马达。在马达的定子和转子之间进行内部冷却而在容纳马达的壳体周围建立马达外部的冷却。
然后，这种双重冷却仅由马达的冷却气流提供，该冷却气流依次在马达内部在转子和定子之间循环然后在给马达装护套的壳体周围的马达的外部循环。因此，作为相应的依次热交换的结果，马达的冷却被优化。
辅助气动路径和主气动路径之间的分离通过所述路径之间的隔板形成。渗透到专用于马达轴的自由旋转的空间的空气泄漏在马达块和所述隔板之间被收集。然后，来自冷却气流的空气泄漏和来自主气流的空气泄漏通过马达块周围循环的冷却气流排出，直到它们共同地与冷却气流一起从设备排出。
更具体地，本发明提出了一种具有集成冷却系统的电动呼吸辅助设备，该设备类型包括形成由容纳马达块的护套限定的外壳。马达块包括接收形成马达的至少转子和定子的壳体，该马达驱动安装在由转子驱动的马达轴的相应轴向端部处的至少两个涡轮。
所述涡轮至少由产生患者气体所源自的主气流的主涡轮和产生用于马达的冷却气流的辅助涡轮组成。外壳形成至少由两个气动路径组成的气动回路，所述两个气动路径由传送主气流的至少一个主气动路径和传送冷却气流的至少一个辅助气动路径组成，每个气动路径包括到设备的内部的用于涡轮的进气口和到设备的外部的出气口。
在这种类型的设备中，本发明提出将辅助气动路径分割成依次被放置成彼此气动连通的两个部分，包括马达内部的部分和围绕马达块的外部部分。因此，在上述目标类型的设备中，辅助气动路径包括其中冷却气流沿相反的方向依次循环的内部部分和外部部分：内部部分，其用于循环源自对应的进气口的冷却气流并且在马达内部在定子和转子之间延伸；以及外部部分，所述外部部分与所述内部部分平行在马达块周围形成的环形空间的内部在马达块的壳体和外壳的护套之间延伸到在冷却进气口的一侧上在该护套中形成的对应的出气口。
此外，主气动路径和辅助气动路径通过在它们之间形成的隔板而彼此隔离，所述隔板将主气流在设备内部的循环和冷却气流在设备内部的循环隔离。然后，主气流仅专用于输送患者气体，而冷却气流仅专用于马达的双重冷却。
辅助气动路径的这种架构通过冷却气流提供马达的双重冷却，包括在转子和定子之间的马达内部的冷却以及然后围绕容纳马达的壳体的马达外部的冷却。基于仅通过冷却气流对马达的双重通风所获得的马达的冷却是强大的。因此，在对设备的维护操作期间禁止主气流通过马达的通道以避免通过包含在患者气体中的有害添加剂-特别是氧气-和/或通过清洁和/或净化剂使主气流恶化。同时，也避免了冷却气流对主气流的污染。
由此获得的马达的冷却的优化可以保护马达并且增加马达的寿命，并且通过允许马达进行操作(包括根据主气流的压力和流量调节的极端范围(诸如尤其是用于例如设备的新生儿使用或儿科使用的主气流的具有低流量和高压力的调节范围))而做到这一点。
将冷却气流仅指配给马达的冷却以及将主气流仅指配给患者的呼吸辅助可以通过诸如尤其是经由在主气动路径和辅助气动路径之间形成的可以是简单结构的隔板在主气动路径和辅助气动路径之间的分离来避免冷却气流对主气流的任何污染。
对由涡轮分别将主气流和冷却气流到设备的外部的强制循环进行分离。然后，分别来自主气流的空气泄漏和来自冷却气流的空气泄漏被收集并且混合在专用于这些空气泄漏并且与辅助气动路径的外部部分气动连通的腔室中。然后，所收集的和混合的空气泄漏通过在马达块周围循环的冷却气流排尽，并且从设备排出而不会有马达的退化的风险。
优选地，在马达块和所述隔板之间对接的容积形成用于在一方面来自所述主气流和通过穿过所述隔板而源自所述主气动路径的空气泄露与另一方面来自所述冷却气流并且源自所述马达块的空气泄露之间进行收集和混合的腔室。腔室经由至少一个空气通道与辅助气动路径的外部部分气动连通，使得通过从马达块排出的冷却气流将所述空气泄漏尤其是以混合的空气泄露的流动的形式从腔室排尽到辅助气动路径的外部部分的内部。冷却气流和所述空气泄漏经由辅助气动路径的出气口从设备共同排出。
有利地，冷却气流进入辅助气动路径的内部部分的内部，然后从马达块通过穿过马达块的壳体的壁的至少一个孔排出到辅助气动路径的外部部分。
根据一个实施例，所述至少第二孔径向地穿过马达块的壳体的壁并且尽可能靠近隔板而布置在距隔板的短轴向距离处。还应当理解的是，相对轴向和径向概念相对于设备内的马达轴的轴向延伸方向来识别。腔室通过在辅助气动路径的外部部分上轴向地出现而在马达块和隔板之间轴向地形成。
这可以优化辅助气动路径的外部部分的轴向延伸。这还可以促进经由所述至少一个空气通道-通过从马达块排出的冷却气流-将空气泄漏从腔室驱动到辅助气动路径的外部部分。
为了最大化减少空气泄漏的渗透，由热稳定聚合物材料制成的密封构件以最小间隙在马达轴周围安装，并且至少由在蜗壳的一侧固定到隔板的密封构件和固定到在马达块外部的壳体上安装的滚动轴承的密封构件组成。
根据一个实施例，辅助涡轮容纳在空腔内部以用于经由辅助气动路径的进气口将冷却气流吸入到马达块的内部。空腔与辅助气动路径的外部部分隔开并且经由通过壳体而形成的至少一个空气通道在马达块的内部上打开。
容纳辅助涡轮的空腔在冷却气流循环通过辅助气动路径的外部部分之前强制进入设备内的冷却气流朝向辅助气动路径的内部部分循环。
明显地，根据一个实施例，空腔被限定在护套的外壁和径向围绕马达块的壳体的冠环之间。辅助气动路径的出气口通过在冠环和穿过马达块的壳体的壁的所述至少一个第二孔之间轴向插入的护套而径向地形成。在设备的轴向延伸中，辅助气动路径的出气口尤其被形成为尽可能靠近冠环并且在距第二孔的显著分离距离处，以最佳地增加辅助气动路径的外部部分的延伸。
例如，再次根据另一实施例，空腔由沉箱的内部容积形成，该空腔轴向地安装在壳体上并且形成辅助气动路径的进气口。沉箱在壳体的轴向延伸中被布置在接收马达块的隔室的内部。通过在沉箱和壳体之间的紧密密封将沉箱明显地添加并且固定到壳体。
根据一个实施例，沉箱被配置成锥形，该沉箱的最大出口朝向马达定向，并且该沉箱的最小出口通过包括在沉箱中的进气管道轴向延长。进气管道通过配合轴向穿过护套的壁，从而形成辅助气动路径的进气口并且在隔室的内部形成马达块的轴向定心构件。
根据一个实施例，辅助气动路径的出气口通过从包括在护套中的出气管道的外壳向外出现而形成。
根据一个实施例，辅助气动路径的进气管道和出气管道被布置在设备的与该设备的其它第二轴向端部相对的第一轴向端部处，在该第二轴向端部处，主气动路径被形成在进气口和辅助气动路径所包括的出气口之间。
根据一个实施例，外壳包括容主涡轮并且限定主气动路径的蜗壳。所述蜗壳形成主气动路径的进气口和出气口并且可以设置有到用于将添加剂吸入在蜗壳的内部的管道的至少一个连接构件。
根据一个实施例，限定涡壳的至少一个壁形成主气动路径和辅助气动路径之间的分离隔板。形成隔板的所述壁包括所述连接构件并且在一方面是蜗壳和包括在蜗壳中的主气流到设备外部的出气口与另一方面是接收马达块的隔室之间限定。
附图说明
在阅读本发明的示例性实施例的以下具体实施方式时参考附图表的以下附图将更好地理解本发明，附图表示：
-图1是根据本发明的第一示例性实施例的具有集成冷却系统的电动呼吸辅助设备的轴向截面的图示；
-图2是根据本发明的第二示例性实施例的具有集成冷却系统的电动呼吸辅助设备的轴向截面的图示；
-图3是以轴向截面方式图示用于管理循环通过图1所表示的设备的的空气泄漏的图1的放大图(A)，以及
-图4是以轴向截面方式图示用于管理循环通过图2所表示的设备的空气泄漏的图2的放大图(B)。
具体实施方式
附图及其非限制性具体实施方式根据关于如由权利要求所限定的本发明的范围不是限制性的特定方式而解释了本发明。这些附图及其具体实施方式可以如果必要的话参考刚刚已经给出的对本发明的一般描述用于更好地理解和定义本发明。
在图1和图2中，用于气体的调节性输送的电动设备1a、1b被应用于患者的呼吸辅助。设备1a、1b具有轴向延伸A1并且形成由轴向组装在一起的蜗壳9和护套19基本上形成的外壳1。护套19在设备1a、1b内部限定接收马达块3的隔室2。马达块3包括容纳包括定子6a和转子6b的电动马达5的壳体4，该转子6b旋转地驱动马达轴7并且围绕该马达轴安装在滚动轴承23上。应当理解，设备1a、1b的轴向延伸通过马达轴7的延伸的轴线A1的取向来识别。
设备1a、1b被组织成产生两个气流F1、F2。主气流F1专用于患者的呼吸辅助，而冷却气流F2专用于在已经启动马达5之后对该马达5的冷却。为此，涡轮8a、8b安装在马达轴7的相应轴向端部处，每个涡轮例如由至少一个叶片转子形成。
产生冷却气流F2的辅助涡轮8b安装在马达轴7的轴向端部中的第一轴向端部处。产生主气流F1的主涡轮8a安装在马达轴7的轴向端部中的其它第二轴向端部处。在马达5的调节性激活之后，经由马达5的转子6b旋转地驱动马达轴7。马达轴7的旋转可以以旋转方式驱动主涡轮8a以产生主气流F1，并且驱动辅助涡轮8b以产生冷却气流F2。
主涡轮8a容纳在外壳1所包括的蜗壳9的内部。蜗壳9形成用于在设备1a、1b内吸入主气流F1的第一进气口E1和用于从设备1a、1b排出源于富集有氧气的主气流F1的患者气体的第一出气口S1。氧气经由用于在外壳1内吸入氧气(未示出)的管道被引入到蜗壳9的内部的主气流F1中。此外，主涡轮8a的悬架界面10衰减振动和噪声。
在设备1a、1b的内部传送主气流F1的主气动路径E1、E6、S1由蜗壳9的内部容积E6限定，该主气动路径在由蜗壳9形成的第一进气口E1和第一出气口S1之间的界面处延伸。主气动路径E1、E6、S1由蜗壳9的外壳和包括在蜗壳9中的隔板18限定。隔板18将蜗壳9的内部容积E6与接收马达块3的隔室2隔开。患者气体经由连接到配件20的管道21被输送给患者以向他或她提供呼吸辅助，该配件包括在蜗壳9中并且形成第一出气口S1。
辅助涡轮8b容纳在空腔E4的内部以用于将冷却气流F2吸入到设备1a、1b的内部。空腔E4在第二进气口E2上打开以用于将冷却气流吸入在设备1a、1b的内部。第二进气口E2通过与马达轴7同轴的进气管道12从设备1a、1b的向外出现而形成。空腔E4也经由轴向取向的第一孔13在马达块3的内部容积上打开，第一孔13穿过形成空腔E4和马达5之间的轴向分离隔板14的壳体4的壁而形成。
经由第二进气口E2进入设备1a、1b的冷却气流F2在空腔E4的内部循环，然后经由第一孔13进入马达块3的内部容积中。因此，通过在马达5的转子6b和定子6a之间流动的冷却气流F2产生马达5内部的第一冷却。
然后，冷却气流F2通过壳体4的壁在壳体4的轴向延伸区域中所包括的径向第二孔22从马达块3排出。然后，冷却气流F2进入围绕马达块3的环形空间E3，该环形空间E3在隔室2的内部被形成在护套19和壳体4的外壁之间。
然后，冷却气流F2在马达块3周围循环，直到该冷却气流F2经由护套19所包括的第二出气口S2从设备1a、1b排出。因此，通过在隔室2的内部在马达块3周围流动的冷却气流F2产生马达5的第二外部冷却。
在设备1a、1b的内部传送冷却气流F2的第二气动路径E2、E4、13、E5、22、E3、S2因此被限定在在隔室2的内部。第二气动路径E2、E4、13、E5、22、E3、S2更具体地从第二进气口E2延伸到第二出气口S2，在设备的内部的冷却气流F2的循环方向上依次包括空腔E4、第一孔13、马达块3的内部容积、第二孔22和围绕马达块3的环形空间E3。
更具体地，第二气动路径包括由马达5的内部容积形成的内部部分E5和马达5外部的外部部分E2、E4、13，22、E3、S2。所述外部部分由第二进气口E2、空腔E4、第一孔13、第二孔22、围绕马达块3的环形空间E3和第二出气口S2组成。为了最好地增加马达5的外部冷却，在马达块3周围的冷却气流F2的循环被优化。第二孔22在距隔板18的短轴向距离和在距第二气动路径E2、E4、13、E5、22、E3、S2的第二出气口S2的宽轴向距离径向地穿过壳体4的外壁而形成。
通过在冷却气流F2从设备1a、1b排出之前首先在马达5的内部在转子6b和定子6a之间循环冷却气流F2然后其次在马达块3周围循环冷却气流F2的双重循环，因此所获得的马达5的冷却是强大的。冷却气流F2通过从设备1a、1b的外部的没有可能损坏马达5的部件的试剂的环境中取得而特别专用于马达5的冷却。
主气流F1由主涡轮8a在蜗壳9的内部从第一进气口E1推进到第一出气口S1。冷却气流F2由辅助涡轮8b在马达块3的内部然后在马达块3的外部从第二进气口E2推进到第二出气口S2。
在蜗壳9和容纳马达块3的隔室2之间对接的隔板18在将主气流F1和冷却气流F2强制循环通过设备1a、1b的相应路径-主气动路径和辅助气动路径-之间提供分离。这样的分离提供了马达5的有效的内部和外部冷却，同时避免了主气流F1在隔室2的内部的通道，主气流F1的循环仅被强制在蜗壳9的内部。相反，也避免了冷却气流F2在蜗壳9的内部的通道，冷却气流F2的循环仅被强制在隔室2的内部。
其结果是，避免了通过对马达5的过度加热和/或通过其循环仅被强制通过蜗壳9的主气流F1传送的损害试剂-特别是氧气或用于设备1a、1b的维护试剂-而出现、可能引起的马达5的退化的可能性。相反地，也避免了由于冷却气流F2遵循该冷却气流F2在马达块3的内部的通道的可能污染而引起的对主气流F1的污染的可能性，冷却气流F2的强制循环仅发生在隔室2的内部。
如可以在图3和图4中更具体地看到，还考虑到马达轴7穿过隔板18和马达块3的壳体4的事实。来自主气流F1的空气泄漏F3可以在马达轴7和隔板18之间从蜗壳9渗透到隔室2。相反，来自冷却气流F2的空气泄漏F4可以在马达轴7和隔板18之间从隔室2渗透到蜗壳9。
必须避免来自主气流F1的空气泄漏F3使马达3退化和/或来自冷却气流F2的空气泄漏F4污染主气流F1的可能性。
为了加强主气动路径E1、E6、S1和辅助气动路径的内部部分E5之间的分离的强度，通过防止空气泄漏F3、F4在马达块3的内部的通道而将空气泄漏F3、F4收集并且从设备1a、1b排尽。
更具体地，在马达轴7和隔板18和/或壳体4之间渗透的空气泄漏F3、F4在马达块3和隔板18之间轴向地延伸的腔室27内被收集。然后，在腔室27的内部混合来自蜗壳9的空气泄漏F3和来自马达块3的空气泄漏F4。腔室27经由至少一个空气通道25与围绕马达块3的环形空间E3气动连通，使得空气泄漏F3、F4的混合物以混合的空气泄漏F5的流动的形式通过经由第二孔22从马达块3排出并且在马达块3周围循环的冷却气流F2驱动。
然后，空气泄漏F3、F4与在马达块3的外部循环的冷却气流F2掺杂，而没有空气泄漏F3、F4与马达5之间接触的风险。然后，空气泄漏F3、F4和冷却气流F2经由第二出气口S2从设备1a、1b共同排出。
为了最小化所述空气泄漏F3、F4在蜗壳9和隔室2之间的渗透，有利地提供由聚合物材料制成的密封构件24a、24b、24c(图1和图2)，诸如例如由弹性体或硅树脂或其它热稳定聚合物制成的垫圈。密封构件24a、24b、24c以最小间隙被安装在马达轴7周围。第一密封构件24a在蜗壳9的侧面和朝向蜗壳9的内部固定到隔板18。
第二密封构件24b和第三密封构件24c被放置在马达块3的外部并且固定在滚动轴承23上，以形成防止润滑剂从马达块3逸出的障碍，该润滑剂通常存在于在马达轴7和马达块3的壳体4之间对接的滚动轴承23中。
根据图1所示的设备1a的实施例，容纳辅助涡轮8b的空腔E4由隔室2的内部容积形成，该空腔E4在马达块3和第二进气口E2之间轴向地延伸。空腔E4被限定在护套19的壁和在其朝向第二进气口E2的端部处径向地围绕马达块3的壳体4的冠环26之间。冠环26在壳体4和护套19的壁之间在其轴向延伸部分直径地延伸，从而强制冷却气流F2在马达块3的内部的通道并且形成到进入隔室2的冷却气流F2在马达块3周围的通道的障碍。
进气管道12由护套19的壁形成。第二出气口S2在轴向靠近冠环26并且轴向远离穿过壳体4的壁的第二孔22的情况下径向地穿过护套19而形成，以在冷却气流F2在马达块3周围的循环期间优化马达3的外部冷却。第二出气口S2可以由包括在护套19中的径向延伸的出气管道形成。
还参照图3，用于以混合的空气泄漏F5的流动的形式将空气泄漏F3、F4从腔室27排出的若干空气通道25由多个信道27a形成。所述信道27a在其朝向腔室27的部分中轴向地穿过壳体4的壁而形成，该信道27a在护套19的外壁和壳体4的外壁之间直径地延伸。更具体地，信道27a径向分布穿过壳体4的壁的环形部分28，该信道27a在围绕马达块3的环形空间E3的内部直径地延伸。
根据图2所示的设备1b的实施例，容纳辅助涡轮8b的空腔E4由通过轴向地固定到马达块3的壳体4的容纳在隔室2的内部的沉箱11的内部容积形成。沉箱11通过包括由进气管道12轴向地延伸的锥体而被布置成漏斗，冷却气流F2经由该进气管道12进入设备1b中。
进气管道12通过紧密配合穿过外壳1的壁，从而在隔室2的内部形成用于马达块3的定心构件。出气管道16由通过根据设备1b的轴向取向而被定向的护套19的壁来形成。出气管道16从外壳1出现以形成第二出气口S2，冷却气流F2经由该第二出气口S2从设备1b排出。
还参照图4，用于将空气泄漏F3、F4从腔室27排出的空气通道25通过从围绕马达块3的环形空间E3到腔室27上的出口而形成。由此促进通过在马达块3周围循环的冷却气流F2来驱动在腔室27的内部所混合的空气泄漏F3、F4。
本发明不限于所述和表示的实施例。因此，可以提供源自本发明的设备1a、1b的各种互补布置。
例如，冷却气流F2可以经由装备设备1a、1b的若干第二出气口排出，以增加循环通过设备1a、1b的冷却气流F2的流量和/或速度。
更具体地，关于图1所示的设备1a，可以例如通过护套19的壁径向地形成若干出气口S2。另外，一个或多个第二出气口均可以由包括在护套19中的出气口管道16形成。
此外，关于图2中所示的设备1b，若干第二出气口S2可以例如在设备1b的第一轴向端部17a处轴向地穿过护套19的壁而形成。然后，第二出气口S2例如由径向地分布穿过护套19的壁的轴向延伸的孔来形成，每个孔没有任何所述第二出气管道16。
此外，围绕马达块3并且有助于冷却气流F2在马达块3周围循环的第二气动通道的外部部分的环形空间E3可以在冷却气流F2与马达块3的壳体4和/或护套19之间容纳一个或多个热交换元件。这种热交换元件例如由开口散热片构成，或者例如甚至通过加强金属栅格形成。热交换元件通过被放置与马达块3的壳体4和护套19接触而明显地轴向地分布在围绕马达块3并且有助于第二气动通道的环形空间E3的内部。
此外，围绕马达块3的冷却气流F2在马达块3周围循环的环形空间E3可以被配置为挡件(chicane)。这种挡件可以增加在马达块3周围的冷却气流F2所遵循的路径。此外，这种挡件可以有利地由如前所述的所述热交换元件组成。
设备1a、1b可以被装备有用于脱离主涡轮8a通过马达轴7的驱动的机构。这种脱离机构可以在暂时停止输送患者气体的情况下通过马达5维持辅助涡轮8b的驱动。可以仅产生辅助涡轮8b的驱动，而不会使马达5受到相应的负载，以将通过冷却气流F2对马达5的冷却维持到预定冷却阈值。
在停止输送患者气体的情况下维持马达5的冷却可以例如服从定时器和/或在马达块3中容纳以及测量马达5的温度的温度传感器而快速完成马达5的冷却。脱离机构例如可以通过被配置为放置在马达轴7上的爪式离合机构而放置在马达块3的内部。
爪式离合机构可以是能够通过对该爪式离合机构所包括的爪式离合器进行操控的电磁控制而在通过马达轴7驱动主涡轮8a的主动接合位置和被动脱离位置之间致动的类型。
另外，由辅助涡轮8b通过第二进气口E2取得的空气可以在该空气吸入设备1a、1b中之前被冷却。为此，设备1a、1b可以例如耦合到用于冷却气流F2的热处理系统。
辅助气动路径和主气动路径之间的隔板可以由任何板、支架、适当形式的壁和用于允许流动之间的最佳分离的结构产生。
关于出气口S1、S2，它们可以由在配件20、沉箱11和/或护套19中形成的一个或多个孔组成。
此外，涡轮的数量不限于两个：可以实现若干主涡轮和/或若干辅助涡轮的串联和/或并联安装。
将注意，根据本发明的设备1a、1b应用于患者的呼吸辅助并不限制本发明的范围。实际上，符合本发明的根据本发明的结构和/或操作方式的设备1a、1b可以应用于具有集成冷却系统的用于气体的调节性输送的其它电动设备。
还应注意，符合本发明的设备1a、1b可以用于处理循环通过空调设备的空气。传送到空调设备的空气由经由根据本发明的设备1a、1b的蜗壳9取得的主气流F1形成。然后，可以通过诸如空调设备的净化剂和/或芳香剂之类的至少一种添加剂在蜗壳9内部富集所取得的主气流F1。

Claims (13)

1.一种具有集成冷却系统的电动呼吸辅助设备(1a、1b)，所述设备(1a、1b)包括形成由容纳马达块(3)的护套(19)限定的隔室(2)的外壳(1)，所述马达块(3)包括接收形成马达(5)的至少转子(6b)和定子(6a)的壳体(4)，所述马达(5)驱动安装在由所述转子(6b)驱动的马达轴(7)的相应轴向端部处的至少两个涡轮(8a、8b)，所述涡轮(8a、8b)由产生患者气体所源自的主气流(F1)的至少一个主涡轮(8a)和产生用于马达(5)的冷却气流(F2)的辅助涡轮(8b)组成，所述外壳(1)形成至少由两个气动路径组成的气动回路，所述两个气动路径由传送主气流(F1)的至少一个主气动路径和传送冷却气流(F2)的至少一个辅助气动路径组成，每个气动路径包括到所述设备(1a、1b)的内部的用于所述涡轮(8a、8b)的进气口(E1、E2)和到所述设备(1a、1b)的外部的出气口(S1、S2)，其特征在于，所述辅助气动路径包括用于源自对应的进气口(E2)并且在所述马达(5)的内部在所述定子(6a)和所述转子(6b)之间延伸的所述冷却气流(F2)的循环的内部部分(E4)，以及与所述内部部分(E4)平行在所述马达块(3)周围形成的环形空间(E3)的内部在所述马达块(3)的壳体(4)和所述外壳(1)的所述护套(19)之间延伸到在所述冷却进气口(E2)的一侧上在所述护套(19)中形成的对应的进气口(S2)的外部部分(E3)，所述冷却气流(F2)在所述内部部分(E4)和所述外部部分(E3)中沿相反的方向依次循环，并且其特征在于，所述主气动路径(E1、E6、S1)和所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)通过在所述主气动路径与所述辅助气动路径之间形成的隔板(18)而彼此隔离，所述隔板(18)将所述主气流(F1)在所述设备(1a、1b)的内部的循环和所述冷却气流(F2)在所述设备(1a、1b)的内部的循环隔离。
2.根据权利要求1所述的设备(1a、1b)，其特征在于，所述马达块(3)和所述隔板(18)之间对接的容积形成用于在一方面来自所述主气流(F1)和通过穿过所述隔板(18)而源自所述主气动路径(E1、E6、S1)的空气泄露(F3)与另一方面来自所述冷却气流(F2)并且源自所述马达块(3)的空气泄露(F4)之间进行收集和混合的腔室(27)，并且其特征在于，所述腔室(27)经由至少一个空气通道(25)与所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述外部部分(E3、S2)气动连通，使得通过从所述马达块(3)排出的所述冷却气流(F2)将所述空气泄漏(F3、F4)从所述腔室(27)排尽到所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的外部部分(E3、S2)的内部，所述冷却气流(F2)和所述空气泄漏(F3)经由辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述出气口(S2)从所述设备(1a、1b)共同排出。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1a、1b)，其特征在于，所述冷却气流(F2)进入所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的内部部分(E2、E4、E5、22)中，然后从所述马达块(3)通过穿过所述马达块(3)的所述壳体(4)的壁的称为第二孔的至少一个孔(22)排出到所述辅助气动路径的所述外部部分(E3、S2)。
4.根据权利要求2和3所述的设备(1a、1b)，其特征在于，所述至少第二孔(22)径向地穿过所述马达块(3)的所述壳体(4)的壁并且布置在距所述隔板的短轴向距离处，并且其特征在于，所述腔室(27)通过在所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的外部部分(E3、S2)上轴向(A1)出现而在所述马达块(3)和所述隔板(18)之间轴向(A1)形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(1a、1b)，其特征在于，密封构件(24a、24b、24c)以最小间隙被安装在所述马达轴(7)周围，并且至少由在蜗壳(9)的一侧固定到所述隔板(18)的密封构件(24a)和固定到在所述马达块(3)外部的所述壳体(4)上安装的滚动轴承(23)的密封构件(24b、24c)组成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备(1a、1b)，其特征在于，所述辅助涡轮(8b)容纳在空腔(E4)内部以用于经由所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述进气口(E2)将所述冷却气流(F2)吸入到所述马达块的内部，所述空腔(E4)与所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述外部部分(E3、S2)隔开并且经由通过所述壳体(4)而形成的被称为第一孔的至少一个其它的孔(13)在所述马达块(3)的内部上打开。
7.根据权利要求3和6所述的设备(1a)，其特征在于，所述腔室(E4)限定在所述护套(19)的外壁和径向地围绕所述马达块(3)的所述壳体(4)的冠环(26)之间，所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述出气口(S2)通过在所述冠环(26)和穿过所述马达块(3)的所述壳体(4)的壁的所述至少第二孔(22)之间轴向插入的所述护套(19)而径向地形成。
8.根据权利要求6所述的设备(1b)，其特征在于，所述空腔(E4)由沉箱(11)的内部容积形成，所述空腔(E4)轴向地安装在所述壳体(4)上并且形成所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述进气口(E2)，所述沉箱(11)在所述壳体(4)的轴向延伸中被布置在接收所述马达块(3)的隔室(2)的内部。
9.根据权利要求8所述的设备(1b)，其特征在于，所述沉箱(11)被配置成锥形，所述沉箱(11)的最大出口朝向所述马达(5)定向，并且所述沉箱(11)的最小出口通过包括在所述沉箱(11)中的进气管道(12)轴向延长，所述进气管道(12)通过配合轴向地穿过所述护套(19)的壁，从而形成所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述进气口(E2)并且在所述隔室(2)的内部形成所述马达块(3)的轴向定心构件。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备(1a、1b)，其特征在于，所述辅助气动路径的所述出气口(S2)通过从包括在所述护套(19)中的所述出气管道(16)的外壳(1)向外出现而形成。
11.根据权利要求9和10所述的设备(1b)，其特征在于，所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)的所述进气管道(12)和所述出气管道(16)被布置在所述设备的与所述设备的第二轴向端部(17b)相对的第一轴向端部(17a)处，在所述第二轴向端部(17b)处，所述主气动路径(E1、E6、S1)被形成在所述进气口(E1)和所述辅助气动路径所包括的所述出气口(E2)之间。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备(1a、1b)，其特征在于，所述外壳(1)包括容纳所述主涡轮(8a)并且限定所述主气动路径(E1、E6、S1)的蜗壳(9)，所述蜗壳(9)形成所述主气动路径的所述进气口(E1)和所述出气口(S1)并且设置有到用于将添加剂吸入到所述蜗壳(9)的内部的管道的至少一个连接构件(10)。
13.根据权利要求12所述的设备(1a、1b)，其特征在于，限定所述涡壳(9)的至少一个壁形成所述主气动路径(E1、E6、S1)和所述辅助气动路径(E2、E4、E5、22、E3、S2)之间的分离隔板(18)，形成所述隔板(18)的所述壁包括所述连接构件(10)并且在一方面是所述蜗壳(9)和包括在所述蜗壳(9)中的所述主气流(F1)到所述设备外部的所述出气口(S1)与另一方面是接收所述马达块(3)的所述隔室(2)之间限定。
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