CN116398577B - 一种用于侧向进气便携式制氧机的减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，属于医疗器械技术领域。该装置包括皮碗和减振盖。其中，皮碗包括同轴心且依次连接的螺栓、抵靠部、减振部、弯曲部和翼缘。螺栓和抵靠部由硬质材料构成，减振部、弯曲部和翼缘由弹性材质构成。螺栓、抵靠部、减振部、弯曲部和翼缘的外径依次增大；减振部的底部与沿皮碗径向波浪式延伸的弯曲部连接，弯曲部的外侧面底部与翼缘连接。减振盖由硬质材料构成，包括一体成型的底面和环壁，环壁的外径不小于弯曲部外侧面的内径。环壁通过过盈配合的方式固定于弯曲部外侧面内壁中，且皮碗与减振盖围合形成密封气腔。该装置可应对多方向的振动，且有利于减小便携式制氧机的体积。

Description

一种用于侧向进气便携式制氧机的减振装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种用于侧向进气便携式制氧机的减振装置。

背景技术

制氧机是通过化学或物理的方法制取氧气的重要设备，被广泛应用在医疗、化工、冶金、石油和国防等诸多领域。其中，医用制氧机根据制氧原理的不同，主要分为富氧膜制氧机、分子筛制氧机、化学药剂制氧机以及电子制氧机。而分子筛制氧机因具有采用纯物理方法（PSA法）可从空气中持续分离氧气，且能够获得较高的氧气浓度等诸多优点，成为应用最为广泛的一类制氧机。

分子筛制氧机一般采用高压吸附低压释放的变压吸附原理，制氧机需要压缩机、多个沸石分子筛吸附塔、氧气储罐、多个控制阀以及相关控制装置。因制氧原料为空气，且无须使用其他特殊的添加剂，也没有废气残渣等污染物，耗电量也较小，不但在医院、诊所等医疗单位广泛应用，越来越多的家庭也开始使用分子筛制氧机作为日常保健的医疗设备。

根据使用者的具体需求和使用场所的不同，制氧机的体积有较大变化。针对户外登山专业人员或爱好者的使用需求，便携式制氧机可缩小至仅有1-2公斤重，可实现随身携带。由于体积较小，相对于大中型制氧机，便携式制氧内部的结构必须更加紧凑。压缩机是制氧机的必备关键部件，同时也是制氧机振动和噪音的主要来源。根据压缩机进气方向的不同，便携式制氧机可分为侧向进气便携式制氧机和底部进气便携式制氧机。其中，前者是目前便携式制氧机主流。

由于侧向进气便携式制氧机的进气口位于压缩机的侧面，压缩机需要与制氧机框架或底座通过螺栓来进行固定。由于压缩机在工作过程中会产生振动，与其连接的固定螺栓会将振动传递至与其连接的框架或底座上，从而导致相关部件产生受迫振动。多零件长时间的受迫振动容易导致零部件的松动，或者损坏，会大幅度降低制氧机的使用寿命。同时，这种振动还会带来噪音。此外，由于便携式制氧机主要的应用场景在户外，在人员的携带和使用过程中，制氧机本身也会因外界的运动状态改变而产生晃动或振动。并且，这种晃动或振动可能是任意方向的。

为解决制氧机的振动问题，现有技术中最常见的解决方案是采用减振弹簧。例如，专利申请号为202122695458.9的现有专利，公开了一种减震效果好的制氧机。该制氧机的空压机仓内的空压机与空压机底座通过四个减振组件连接，减振组件包括固定安装在空压机上的空压机脚垫、减振弹簧及减振硅胶垫，空压机底座上设置有八个凸台；减振硅胶垫上部设置有导向柱，下部开设有两个槽口，减振弹簧的一端伸入到空压机脚垫中，另一端套设在导向柱上。该制氧机通过空压机与空压机底座采用柔性连接，来减少制氧机中零件的受迫振动。

此外，为解决底部进气便携式制氧机的减振问题，此类便携式制氧机多采用皮碗作为减震部件。例如，申请号为202120790582.3和申请号为202221255331.6的现有专利，公开了与底部进气压缩机配套使用的底部进气减震皮碗及相关组件，该减震皮碗及其组件可实现进气、减震、降噪等多种功能。

虽然现有技术为解决制氧机的减振问题提出了多种解决方案，但仍存在如下技术问题：

第一，减振弹簧的减振方向较为单一，仅能应对单一方向的振动，对于便携式制氧机这种涉及多个振动源，振动方向多变的情况，减振效果相对有限；

第二，现有的减振皮碗往往具有较大长径比的筒体，在减振过程中，尤其是受到较大冲击时，容易因振幅过大导致凹陷而出现无法回弹复位的问题，甚至出现皮碗的翻转的问题；

第三，皮碗以及其他减振组件在减振过程中，往往会出现较大的振幅，从而需要相对较大的振幅空间，进而影响便携式制氧机内部构造及体积的进一步优化。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的如下技术问题之一：

现有便携式制氧机的减振装置所存在的减振方向相对单一，皮碗组件容易振动过程中易出现无法回弹复位，以及需要振幅空间较大不利于进一步优化缩小制氧机体积的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，所采取的具体技术方案如下：

一种用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，包括皮碗、减振盖和气堵；

所述皮碗，包括同轴心且依次连接的螺栓、抵靠部、减振部、弯曲部和翼缘；所述螺栓和抵靠部由硬质材料构成，所述减振部、弯曲部和翼缘由弹性材质构成；所述螺栓、抵靠部、减振部、弯曲部和翼缘的外径依次增大；减振部的底部与沿皮碗径向波浪式延伸的弯曲部连接，弯曲部的外侧面底部与翼缘连接；

所述减振盖，由硬质材料构成，包括一体成型的底面和环壁；所述环壁的外径不小于弯曲部外侧面的内径；减振盖的底面中心处设有中央环凸，在中央环凸中心设有封堵孔；

所述气堵，由柔性材质构成，插入封堵孔内实现对底面的密封；具有圆柱形主体，在主体上设有直径大于封堵孔内径的卡环；在气堵插入到封堵孔后，卡环卡在中央环凸上，以防止气堵从封堵孔中脱出；

所述环壁通过过盈配合的方式固定于弯曲部外侧面内壁中，且皮碗与减振盖围合形成密封气腔。

优选地，在所述环壁外侧面分别设有位于环壁下端的第一凸环和位于环壁上端的第二凸环。

优选地，该装置还包括压缩机座板；在压缩机座板上设有安装孔，安装孔的下表面设有凹环；翼缘的上表面与所述凹环的下表面重合，弯曲部外侧面的外壁与安装孔内壁抵靠；所述第一凸环挤压翼缘，使翼缘的外壁与安装孔凹环内壁紧密贴合；所述第二凸环挤压弯曲部外侧面，使弯曲部外侧面部分向外突出并卡持固定于安装孔上部。

更优选地，所述第一凸环与第二凸环的间距不小于压缩机座板的厚度。

更优选地，所述第一凸环与第二凸环的间距等于压缩机座板的厚度。

优选地，螺栓的螺纹部位于皮碗的顶部，用于与压缩机底部的螺孔连接；安装完成后，抵靠部的上表面抵靠在压缩机的底面上。

优选地，所述螺栓、抵靠部、减振部、弯曲部和翼缘一体成型。

优选地，减振部顶面到翼缘底面的距离与减振部的外径之比不大于1。

与现有技术相比，本发明获得的有益效果为：

一、本发明减振装置中的皮碗中心筒体（即减振部）外周采用首先向下弯曲再向上弯曲的S型弯曲部，不但可以使皮碗能够有效减缓上下方向的振动，还可以有效地应对360度任意方向的斜向振动，有效地抵消来自各个方向振动，以尽可能减小传递给制氧机的其他部件的振动能量，使便携式制氧机能够适应更多的应用场景。

二、本发明减振装置中的皮碗，由一体成型的连接螺栓、抵靠部、减振部、弯曲部、翼缘形成同轴心且外径渐次放大的塔式结构构成，从而使整个装置在减振过程中更加稳定。即使减振装置在受到斜向的较大冲击时， 也可最大限度地避免出现无法恢复的凹陷或变形。

三、减振装置通过皮碗（包括上部与其一体式连接的螺栓）与底部的减振盖通过过盈配合紧密连接，在二者内部形成密封气腔。由于密封气腔内封有空气，在减振装置受到振动时，皮碗会在外力的作用下压缩内部密封的空气，而密封空气又会给予皮碗反作用支撑，从而使振动装置产生更小的振幅。因此，该减振装置不但通过皮碗和空气两种不同类型的柔性减振介质减小了传导向其他零部件的振动能量，还大幅缩小了减振装置所需要的振幅空间，从而有利于进一步优化缩小便携式制氧机的体积。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了本发明一种优选实施方式中减振装置皮碗的正视结构图。

图2示意性地示出了本发明一种优选实施方式中减振装置的仰视结构图。

图3为图2正视视角的透视结构示意图。

图4为图3正视视角正面四分之一剖视结构示意图。

图5示意性地示出了本发明一种优选实施方式中减振盖的立体结构图。

图6示意性地示出了本发明一种优选实施方式中气堵的立体结构图。

图7示意性地示出了本发明一种优选减振装置安装在压缩机座板的立体结构图。

图8为图7另一视角的立体结构示意图。

图9示意性地示出了本发明一种优选减振装置安装在压缩机结构单元的正视结构图。

图10为图9的仰视图。

以上附图中所涉及的附图标记：

1-皮碗， 2-减振盖， 3-气堵， 4-压缩机座板， 5-压缩机，6-进气管，7-挂钩，9-密封气腔；

11-螺栓， 12-抵靠部， 13-减振部，14-弯曲部，15-翼缘；

21-底面， 22-环壁， 23-第一凸环，24-第二凸环，25-中央环凸，26-封堵孔；

31-圆底， 32-头部， 33-卡环；

41-安装孔；

51-螺孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同实施方式实施。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间介质间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以是具体情况理解上书术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

以下实施例中所述硬质材料包括但不限于：金属材质、玻璃钢、塑料等；所述柔性材质或弹性材质包括但不限于：橡胶、硅胶。材质的具体硬度、弹性或柔韧性等性能，本领域技术人员可更具实际工况需求进行常规选择。

图1示意性地示出了本发明一种优选实施方式中减振装置皮碗的正视结构图。从图1可知，在该优选实施方式中，该皮碗1呈现中心对称的五层阶梯式结构。皮碗1的螺栓11、抵靠部12、减振部13、弯曲部14和翼缘15一体式连接并且共轴心。螺栓11用于与压缩机连接，采用硬质材料制成。抵靠部12的内部与螺栓11密封固定连接，由于其上表面需抵靠在压缩机的底面上，也采用硬质材料制成。而减振部13、弯曲部14以及翼缘15需要借助形变来实现减振，均采用弹性材质制成。为增加整体连接的稳定性，皮碗1采取整体一体成型结构。其中，皮碗1的减振部13、弯曲部14以及翼缘15的内部为空腔。皮碗1的伸缩部位（减振部13和弯曲部14）整体呈现出较小的长径比的状态。减振部13上表面到翼缘15底面的距离小于减振部13的外径，以便于尽量缩小整体便携式制氧机的体积。

图2示意性地示出了本发明一种优选实施方式中减振装置的仰视结构图。图3为图2正视视角的透视结构示意图。图4为图3正视视角正面四分之一剖视结构示意图。从图2-4可知，在该优选实施方式中，皮碗1底部通过过盈配合的方式密封固定连接有一减振盖2，减振盖2的中心又密封安装有一气堵3。由此，皮碗1与减振盖2、气堵3三者在内部形成一个密封气腔结构。

在密封气腔9内部，正上方为设有十字花槽的螺栓11，其空间主要由减振部13、弯曲部14以及减振盖2、气堵3围合而成。其中，减振部13为圆柱形结构，内部上端与抵靠部12一体连接，底部与弯曲部14一体连接，内部主要用于容纳螺栓11的头部。弯曲部14主要由两部分构成，一部分是单侧截面为S型向皮碗径向外侧延伸的内侧面，另一部分是整体呈圆柱形向翼缘15侧延伸的外侧面。外侧面的底部与翼缘15连接，翼缘15为薄片环形结构。弯曲部14的内侧面由于采用S型截面设计，可使其在受到竖直方向压缩或拉伸时能够向下或向上伸展从而起到缓冲减振作用。同时，由于弯曲部14的内侧面S型是环向360度的，其可以使装置在受到任意倾斜方向的压缩或拉伸时也能够得到缓冲，从而减缓振动。密封气腔9的底部是由硬质材料制成的减震盖2，减震盖2的中部连接有气堵3。气堵3分为插入到密封气腔9内部的头部32以及位于密封气腔9外部的圆底31。气堵3采用柔性材质制成，一方面有利于实现密封，另一方面当需要调整密封气腔9内部的压力时，可利用气针刺过气堵3来调整密封气腔9内的气体压力，在拔出气针后柔性材质制成的气堵会自动实现挤压密封。

图5示意性地示出了本发明一种优选实施方式中减振盖的立体结构图。从图5可知，在该优选实施方式中，该减震盖2包括圆形的底面21和圆环型的环壁22。其中，在环壁22的外侧面上设有两个凸环，即位于底部的第一凸环23和位于上部的第二凸环24。在减振盖2的底面21中心设有向环壁22一侧凸起的小直径中央环凸25，在中央环凸25的中心为贯通减振盖2的封堵孔26。在中央环凸25的底部设有一圈内凹的凹环，以便于与气堵3的底部连接（图5未显示，如图4所示）。

图6示意性地示出了本发明一种优选实施方式中气堵的立体结构图。从图6可知，在该优选实施方式中，气堵3主要由两个不同直径的圆柱构成，即小长径比的圆底31和大长径比且具有圆顶头部32的主体。在主体上还设有一圈卡环33，气堵3在塞入减振盖2的封堵孔26后，卡环33刚好穿过封堵孔26并卡在中央环凸25上，从而防止气堵3从封堵孔26中脱出，并实现气堵3在中央环凸25顶面处的密封。

图7示意性地示出了本发明一种优选减振装置安装在压缩机座板的立体结构图。图8为图7另一视角的立体结构示意图。从图7和8可知，在该优选实施方式中，压缩机座板4上设有两个安装孔41，减振装置安装在该安装孔41中（示出一个减振装置）。安装孔41的上部直径等于皮碗11弯曲部14外侧面的外径。在安装孔41的底部设有凹环，安装时，皮碗1的翼缘15的上表面与凹环的底面贴合，翼缘15在第一凸环23的顶持作用下与凹环的环形侧面紧密贴合。而第二凸环24挤压弯曲部14外侧面的内壁，使被挤压的外侧面向外突出，突出部分卡在安装孔41的上边缘，从而增加了皮碗1、减振盖2与压缩机座板4连接的牢固程度。

图9示意性地示出了本发明一种优选减振装置安装在压缩机结构单元的正视结构图。图10为图9的仰视图。从图9和10可知，在该优选实施方式中，减振装置安装在压缩机5的底部，皮碗1的螺栓11伸出的部分设有外螺纹，该外螺纹与压缩机5底部的设有内螺纹的螺孔51固定连接。连接后，皮碗1的抵靠部12抵靠在压缩机5的底面上。压缩机5安装在其固定单元中，压缩机5的上部通过挂钩7与固定单元上部连接。此外，在压缩机5的侧面通过进气管6与外部连接。

在使用过程中，先将皮碗1穿过安装孔41，将螺栓11旋入螺孔51内，旋紧后抵靠部12的上表面抵靠在压缩机5的底面上。再将减震盖2挤入到皮碗1的弯曲部14内部，安装好后，第一凸环23挤压翼缘15使其与安装孔41的凹环侧面紧密贴合，第二凸环24则挤压弯曲部14外侧面内壁使其向外侧弯曲，并卡在安装孔41的上部。通过减振盖2与皮碗1的过盈配合实现二者的紧密连接，同时，通过第二凸环24的挤压进一步增加了减振装置与安装孔41连接的稳定性。最后，将气堵3塞入封堵孔26中，当气堵3的圆底31的底面与减振盖2的底面重合时，气堵3的卡环33被顶出中央环凸25的封堵孔，卡环33伸展后卡在中央环凸25的上表面，从而使皮碗1、减振盖2以及气堵3整体围合成一密封气腔9。

在减振过程中，压缩机的振动作用拉伸或压缩皮碗1，使皮碗1发生形变。由于密封气腔9的存在，在振动的压缩过程中，密封气腔中的气体会产生反作用力抵抗该压缩。拉伸过程中，由于因体积扩大压强降低，外部气压会挤压皮碗1抵抗拉伸。密封气腔9的存在可有效减小减振装置在减振过程中的振动幅度，所需振幅空间很小，从而有利于进一步缩小制氧机整体的体积。同时，较小的振幅也可在一定程度上避免皮碗过度凹陷或拉伸所造成的无法恢复的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替代、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，其特征在于，包括皮碗（1）、减振盖（2）、气堵（3）和压缩机座板（4）；

所述皮碗（1），包括同轴心且依次连接的螺栓（11）、抵靠部（12）、减振部（13）、弯曲部（14）和翼缘（15）；所述螺栓（11）和抵靠部（12）由硬质材料构成，所述减振部（13）、弯曲部（14）和翼缘（15）由弹性材质构成；所述螺栓（11）、抵靠部（12）、减振部（13）、弯曲部（14）和翼缘（15）的外径依次增大；减振部（13）的底部与沿皮碗（1）径向波浪式延伸的弯曲部（14）连接，弯曲部（14）的外侧面底部与翼缘（15）连接；

所述减振盖（2），由硬质材料构成，包括一体成型的底面（21）和环壁（22）；所述环壁（22）的外径不小于弯曲部（14）外侧面的内径；减振盖（2）的底面（21）中心处设有中央环凸（25），在中央环凸（25）中心设有封堵孔（26）；

所述气堵（3），由柔性材质构成，插入封堵孔（26）内实现对底面（21）的密封；具有圆柱形主体，在主体上设有直径大于封堵孔（26）内径的卡环（33）；在气堵（3）插入到封堵孔（26）后，卡环（33）卡在中央环凸（25）上，以防止气堵（3）从封堵孔（26）中脱出；

所述环壁（22）通过过盈配合的方式固定于弯曲部（14）外侧面内壁中，且皮碗（1）与减振盖（2）围合形成密封气腔；在所述环壁（22）外侧面分别设有位于环壁（22）下端的第一凸环（23）和位于环壁（22）上端的第二凸环（24）；

在压缩机座板（4）上设有安装孔（41），安装孔（41）的下表面设有凹环；翼缘（15）的上表面与所述凹环的下表面重合，弯曲部（14）外侧面的外壁与安装孔（41）内壁抵靠；所述第一凸环（23）挤压翼缘（15），使翼缘（15）的外壁与安装孔（41）凹环内壁紧密贴合；所述第二凸环（24）挤压弯曲部（14）外侧面，使弯曲部（14）外侧面部分向外突出并卡接固定于安装孔（41）上部。

2.根据权利要求1所述的用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，其特征在于，所述第一凸环（23）与第二凸环（24）的间距不小于压缩机座板（4）的厚度。

3.根据权利要求2所述的用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，其特征在于，所述第一凸环（23）与第二凸环（24）的间距等于压缩机座板（4）的厚度。

4.根据权利要求1所述的用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，其特征在于，螺栓（11）的螺纹部位于皮碗（1）的顶部，用于与压缩机（5）底部的螺孔（51）连接；安装完成后，抵靠部（12）的上表面抵靠在压缩机（5）的底面上。

5.根据权利要求1所述的用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，其特征在于，所述螺栓（11）、抵靠部（12）、减振部（13）、弯曲部（14）和翼缘（15）一体成型。

6.根据权利要求1所述的用于侧向进气便携式制氧机的减振装置，其特征在于，减振部（13）顶面到翼缘（15）底面的距离与减振部（13）的外径之比不大于1。