CN205064369U - 家用呼吸机、风机及其叶轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家用呼吸机、风机及其叶轮，克服现有技术中的风机叶轮采用二次加工成型存在着成品合格率低、工艺复杂以及干涉噪声大等不足。该叶轮包括一体成型的上盖、下盖以及设置在所述上盖及所述下盖之间的叶片，所述上盖的中心设置有进气孔，所述下盖包括盖体以及垂直于所述盖体的轴套，其中：所述叶片的顶部至少部分与所述上盖连接，所述叶片的底部至少部分与所述下盖的盖体连接；所述盖体的最大外径小于所述上盖的所述进气孔的开口直径。本实用新型的风机简化了生产工艺，避免了叶轮的二次加工，作业时对患者的影响也最大程度地得到了降低。

Description

家用呼吸机、风机及其叶轮

技术领域

本实用新型涉及呼吸机，尤其涉及家用呼吸机、风机及其叶轮。

背景技术

风机是家用呼吸机中的核心组成部分，其作用是依靠输入的机械能，提高气体压力并输送气体，改善患者的氧合和通气，减少呼吸做功，支持呼吸和循环功能以及进行呼吸衰竭的治疗。

随着人们认识到机械通气的重要性，各种类型的呼吸机相继诞生。尤其近年来随着电子技术在呼吸机领域中的应用，使呼吸机技术得到迅速发展，对其性能的要求也越来越高。其中噪声的影响是其最直观的技术指标，而噪声的主要来源就是风机叶轮的旋转噪声。

风机叶轮产生旋转噪声的主要原因，是由于叶片周围不对称结构与叶片口设计试验旋转形成的周向不均匀流场的相互作用。一般认为风机叶轮旋转噪声包含了以下两种情形，一是进风口前由于前导叶或金属网罩的存在而产生的进气干涉噪声；二是叶片不光滑或者在不光滑或者不对称的机壳中产生的旋转频率噪声。

目前已有的风机的叶轮，多采用二次加工来实现叶轮上叶片的固定，如图1所示的叶轮下盖1a与叶片1b需要一套模具成型。如图2所示的叶轮上盖2a需要另一套模具成型。然后将叶轮上盖2a通过超声焊接或者粘接、卡接等方式与叶片1b和叶轮下盖1a连接在一起，形成如图3所示的叶轮整体。叶轮的进气口4a、气道4b和出气口4c的设置方式如图4所示。

现有技术的不足是加工工艺复杂，需要两套模具加工后再二次连接加工，由此带来多种弊端。首先，产品的一致性差，风机动平衡调试难度高，成品合格率低，牢固度、使用寿命等均会受到影响。其次，由于需要两套模具以及二次加工，由此带来的加工成本高且工艺复杂。从风机降噪的角度考虑，进气口、气道与出气口的设置等均不利于降噪，进气、出气无缓冲也存在着干涉噪声大的弊端。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的风机叶轮采用二次加工成型存在着成品合格率低、工艺复杂以及干涉噪声大等不足。

本实用新型首先提供了一种叶轮，包括一体成型的上盖、下盖以及设置在所述上盖及所述下盖之间的叶片，所述上盖的中心设置有进气孔，所述下盖包括盖体以及垂直于所述盖体的轴套，其中：所述叶片的顶部至少部分与所述上盖连接，所述叶片的底部至少部分与所述下盖的盖体连接；所述盖体的最大外径小于所述上盖的所述进气孔的开口直径。

优选地，所述上盖以曲率半径逐渐变大的方式从所述进气孔逐渐地过渡到外围边缘。

优选地，所述上盖的边缘上设置有配重块或者形成有弧形边缘的缺口。

优选地，所述叶片的数量为奇数个。

优选地，所述叶片为圆弧型叶片。

优选地，所述叶片的高度从根部到边缘逐渐变小。

优选地，所述叶片的根部的高度与所述叶片的长度的比例，为1:5至1:2。

本实用新型还提供了一种风机，包括外壳、分流盘、设置于所述外壳内的转子及如上所述的叶轮；所述外壳的两端分别设置出气口及与所述叶轮的进气孔相通的进气口；所述转子上设置有轴，所述叶轮的轴套套设于所述轴上；所述分流盘设置在靠近所述出气口处。

优选地，所述叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述轴分别从所述转子的两端伸出，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别套设在所述转子的两端。

优选地，所述转子包括本体、套设于所述本体上的壳体、设置于所述壳体上的多个导流片以及固定设置于所述导流片下端的底盘；所述轴固定设置于所述本体上，所述壳体相对于所述本体静止；所述底盘的中心设置有将流经所述导流片的气体排出的通气孔。

优选地，所述通气孔的孔径大于所述轴的直径，所述底盘的外边缘与所述外壳的内壁密封连接；所述导流片呈弧形，所述导流片的弯曲方向适应于所述叶轮的转动方向；相邻的两个所述导流片之间形成气流通道。

优选地，所述分流盘包括盘体以及多个分流片，各所述分流片位于所述盘体朝向所述出气口的表面上，相邻两个所述分流片的外端形成开口，所述分流片的内端汇集于所述分流盘的中心而相互连接。

优选地，每个所述分流片包括设置于所述盘体和所述外壳内壁之间的第一分流部和与所述第一分流部连接且卡入所述外壳的出气口的第二分流部，所述第二分流部的高度高于所述第一分流部的高度。

本实用新型还提供了家用呼吸机，包括如上所述的风机。

与现有技术相比，本实用新型的风机中，叶轮的下盖的最大外径小于上盖上的进气孔的开口直径，这种结构便于生产时脱模作业，能够实现一体成型，简化了生产工艺，避免了叶轮的二次加工，而且这种结构的产品一致性高，生产成本低且成品合格率高，具有较长的使用寿命，而且低噪声的使用状态也更加人性化，作业时对患者的影响也最大程度地得到了降低。

附图说明

图1为现有技术中叶轮下盖与叶片的成型模具示意图。

图2为现有技术中叶轮上盖的成型模具示意图。

图3为现有技术中叶轮的整体结构示意图。

图4为图3所示叶轮全剖示意图。

图5为本实用新型实施例的叶轮的俯视结构示意图。

图6为图5所示叶轮的剖面结构及气流方向示意图。

图7为图5所示叶轮的轴侧结构示意图。

图8为本实用新型的实施例的风机的剖面结构及气流方向示意图。

图9为本实用新型实施例的另一种风机的轴侧剖面结构示意图。

图10为图9所示风机的轴侧剖面结构爆炸示意图。

图11为图9所示风机中的转子的结构示意图。

图12为图9所示风机中的分流盘的结构示意图。

图13为图9所示风机在使用时的内部气流的流向示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本实用新型实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

如图5和图6所示，本实用新型的实施例的叶轮，主要包括有上盖11、叶片12及下盖13，其中叶片12的数量为多个。如图6所示，上盖11的中心设置有进气孔。下盖13包括盖体131以及垂直于盖体131的轴套132。在将叶轮应用在风机中时，叶轮整体通过轴套132套设在风机中的轴上。

如图5和图6所示，每个叶片12的根部距离轴套132较近，与轴套132之间留有一定距离，且各叶片的根部并不直接连接。每个叶片12的顶部至少局部地与上盖11朝向盖体131的表面(上盖11的内表面)连接，底部局部地与下盖13的盖体131朝向上盖11的表面(盖体131的上表面)连接。这样，从外壳4的进气口41进入的气体经上盖11上的进气孔进入到叶轮中之后，会从相邻两个叶片12的根部之间、以及叶片12的根部与轴套132之间的缝隙中经叶片12的边缘以及叶片12下方流入到外壳4与转子3之间的缝隙中。图6中以箭头示出了经过叶轮的气体的流向。

下盖13中盖体131的最大外径小于上盖11上的进气孔的开口直径，这种结构便于生产时一次脱模作业，能够实现一体成型，避免了叶轮本身的二次加工。而且，上盖11以曲率半径逐渐变大的方式从进气孔逐渐地过渡到外围边缘，形成流线型外形的上盖11，这种流线型上盖11使得从进气孔进入的气体流通更加顺畅，避免气流紊流，有利于降低噪音；且上盖11的进气口的开口直径大于下盖13的最大外径，相比而言增大了进气空间。下盖13的面积相比上盖11要小，利于一体成型生产的同时，也有利于气流顺畅地流出叶轮进入到转子3与外壳4之间的缝隙中。

在安装有本实用新型实施例的叶轮的风机进行动平衡调整时，可以在通过在叶轮的上盖11相对校正的一侧边缘上形成如图7所示的弧形边缘的缺口111来进行去重处理。当然，在相对较轻的一侧增加配重块同样也是动平衡的一种调整方式。当叶轮在设计、加工或者其他情况下出现轴心偏移等问题时，叶轮旋转时就会存在偏心。在动平衡调节时，通过去除上盖11略重一侧的一部分结构或者在略轻的一侧增加配重块，将叶轮的重心调整到中心点上或者最大程度地靠近中心点，使得叶轮旋转时保持平稳。如果当去除一部分结构还无法良好地实现动平衡时，可以在已有缺口的临近位置再次形成弧形边缘的缺口来去除一部分结构。上盖11边缘上缺口的数量或者增加的配重块的数量不固定，直到满足良好的动平衡性能为止。如图7所示，上盖11边缘上形成有相邻的两个缺口111。

本实用新型的实施例中，叶轮中叶片12的数量为奇数个，如11个、13个等。奇数个的叶片12，便于实现动平衡，避免安装了叶轮的风机转动时产生共振，有效降低叶轮运转时所产生的噪音的同时，还能有效延长叶轮的使用寿命。当然，本实用新型的实施例的叶轮中，叶片12的数量为偶数个也是可行的。

本实用新型的实施例的叶轮的叶片，为圆弧形叶片，以使得从进气孔进入到叶轮中的气体流通得更加顺畅，减小噪音。参见图6，叶片的根部(进气口端)相比叶片的边缘(出气口端)较高，叶片的顶部与上盖11的流线型外形一致且叶片12的高度从其根部到边缘是逐渐变小的，以逐渐地引导气流变向、降低噪音，避免气流突然变向而产生噪声(如图4所示)。叶片的根部的高度与叶片的长度的比例为1:5至1:2，该比例范围能够使得在气流顺畅且不出现紊流的情况下，增大根部的进气空间，增大进气量。当然，在满足较大进气空间以利增大进气量的前提下，叶片的根部的高度与叶片的长度的比例也可以为其他值。如图8所示的本实用新型的实施例，叶片12的根部的高度与叶片12的长度之间的比例为1:3，该比例既能保证气流顺畅流通，又能保证足够的进气量。

如图8所示，本实用新型实施例的风机，包括转子3，转子3的一端形成有轴2，轴2上套设有如前所述的叶轮1。转子3以及叶轮1的外部罩有外壳4。外壳4在轴2上套设叶轮1的一端上开设有进气口41，在相对的另一端开设有出气口42。转子3旋转时，安装在轴2上的叶轮1跟随转子3(或者说轴2)一起旋转。在旋转的叶轮1的带动作用下，空气或者其他气体从外壳4的进气口41进入到风机中，均匀地通过叶轮1以及转子3与外壳4之间的缝隙，从外壳4的出气口42排出。叶轮1与外壳4之间的缝隙，以及转子3与外壳4之间的缝隙为气体流通的气体通道43。

在外壳4上对称设置的进气口41与出气口42，以及风机内因进气口与出气口对称设置而整体对称的气体通道43，保证了从进气口41进入的气体，可以均匀地通过转子3与外壳4之间的缝隙，并从出气口42排出，有效降低了其他在风机内流通时因路径不均匀而导致的噪声。

进一步地，为降低进气口处进入气体时产生的噪音，进气口被设置为圆形。同理，为降低出气口处气体流出时产生的噪音，出气口被设置为圆形。

另外，风机上进气口和出气口的开口面积相等，这样可以保证气体流入风机的瞬时流量与流出风机的瞬时流量相等，同时也保证了气体流入或流出风机时压强相等，避免因气体流入或流出风机时因压强变化而产生噪音。当然，进气口与出气口的开口面积不相等也完全是可行的，因两个开口的面积不相等而产生的噪音非常小，可以忽略不计。

图9示出了本实用新型实施例的另一种风机的轴侧剖面结构示意图。图10示出了图9所示风机的轴侧剖面结构爆炸示意图。

如图9和图10所示，该风机包括第一叶轮92、转子93、第二叶轮94、分流盘95以及分别从上下两个方向罩在第一叶轮92、转子93、第二叶轮94以及分流盘95外部的上壳91和下壳96，上壳91和下壳96一起形成图9所示风机的外壳。上壳顶端设置有进气口910，下壳底端设置有出气口960，上壳91底端与下壳96顶端对接在一起。考虑到气体从进气口910经风机内部后流出出气口960的均衡性和对称性，均有利于降低气体流动所产生的噪音，在本实施例中，进气口910设置在上壳顶端的中央位置，出气口960设置在下壳底端的中央位置。

第一叶轮92和第二叶轮94与外壳之间留有缝隙。分流盘95与外壳之间也留有缝隙。这些缝隙的存在，便于气体流动。在本实施方式中，转子93上设置有一根轴，轴分别从转子93的两端伸出，第一叶轮92和第二叶轮94分别套设在转子93的两端；在其他的实施方式中，转子93上下两端各设置有轴，第一叶轮92套设在转子93上端的第一轴931上，第二叶轮94套设在转子93下端的第二轴932上。第一轴931的轴线与第二轴932的轴线在同一条直线上。转子93旋转时，第一轴931和第二轴932一起带动第一叶轮92和第二叶轮93跟着旋转。第一叶轮92朝向上壳91的进气口910设置，第二叶轮94朝向下壳96的出气口960设置。分流盘95设置在第二叶轮94和下壳96的出气口960之间。

如图10和图11所示，转子93包含有本体933、导流片934、底盘935以及壳体936。本体933设置在壳体936中，第一轴931朝向上壳91的进气口910设置在本体933上并伸出壳体936，第二轴932朝向下壳96的出气口960设置在本体933上并伸出壳体936。第二轴932还穿过底盘935并伸出，第二叶轮94套设在第二轴932所伸出的部分上。导流片934、底盘935以及壳体936相对固定，且导流片934固定连接在壳体936上，底盘935固定连接在导流片934上。本体933旋转时，导流片934、底盘935以及壳体936保持相对静止。底盘935的中央设置有将流经导流片934的气体排出的通气孔，底盘935上的通气孔的孔径，大于第二轴932的直径，也即第二轴932穿过底盘935的部位并不与底盘935相接触。在实施时，底盘935上的通气孔的孔径(直径)几乎与进气口910和/或出气口960的直径相等。底盘935的外边缘与外壳相连接，本实施例中，底盘935的外边缘是与上壳91的内壁相连接。也即，底盘935的外径等于上壳91的内径。多个导流片934设置在本体933和底盘935之间，这些导流片934的上端朝向本体933，下端与底盘935连接。这些导流片934相互之间均不直接接触，因此相邻两个导流片934之间形成了气体的流动通道，由导流片934所形成的这些流动通道，可以称之为风机的导流仓。如图11所示，相邻两个导流片934的外端形成开口，内端也形成开口，从而相邻两个导流片934不直接接触。

在本实施例中，导流片934是流线型的，弯曲方向适应于第一叶轮92的转动方向，这样经第一叶轮92引导进入流动通道的气体，依然可以保持螺旋运动的特性。在其他的实施例中，导流片也可以是平面状的。平面状的导流片以第二轴932为中心，呈放射状设置。

如图12所示，分流盘95包括盘体951和多个分流片952，这些分流片952与下壳96通过连接点953连接。分流片952位于盘体951朝向出气口960的表面上。盘体951的外边缘与外壳的内壁之间也留有间隙。相邻两个分流片952的外端形成开口，从而这些分流片952的外端相互之间不接触，而这些分流片952的内端汇集于分流盘95的中心而相互连接。当然，在其他实施例中，相邻两个分流片952的内端也可以不连接而形成开口。相邻两个分流片952之间形成了气体的流动通道，由分流片952所形成的这些流动通道，可以称之为风机的分流仓。在分流仓或者说这些分流片952的引导，气体朝向这些分流片952的末端进行汇集并由出气口960流出。

在本实施例中，分流片952也是流线型的，弯曲方向适应于第一叶轮92的转动方向，这样经第一叶轮92引导进入流动通道的气体，依然可以保持螺旋运动的特性。在其他的实施例中，分流片也可以是平面状的。平面状的分流片以出气口960的中心点为中心，呈放射状设置在盘体951上。

这样，从进气口910进入的气体，因底盘935的外边缘与外壳的内壁相接触，由第一叶轮92引导从转子93的本体933外侧之后，经由导流片934形成的流动通道汇集经过底盘935的中央设置的孔，经第二叶轮94和分流盘95的引导，最终从出气口960流出。

如图13所示，每个分流片952包括设置于盘体951和外壳内壁之间的第一分流部95a和与第一分流部95a连接且卡入外壳的出气口的第二分流部95b，第二分流部95b的高度高于第一分流部95a的高度。将第二分流部95b的高度设置得比第一分流部95a更高，是为了尽量延长分流片所形成的气道的长度，尽可能减少紊流的发生。

图13示出了图9所示风机在使用时内部气流的流向示意图，图中以箭头朝向示出了气流方向。如图13所示，气体从上壳91的进气口910通过第一叶轮92进入风机内部，再从转子93与上壳91之间的缝隙进入转子93下端的导流仓，再通过动叶轮94，从分流盘95与下壳96之间的缝隙进入分流盘95中，最终从下壳96的出气口排出。

转子93的最下端，也即底盘935的外边缘，与上壳91形成密封连接，所以气流通过转子93下端的导流仓到达第二叶轮94而形成气道。导流仓主要是由多条流线型的筋位(也即前述的导流片934)组成，起到引导气流并进行分流的作用。

本实施例中，双叶轮的结构可以通过两个叶轮增加风机的压力，提高风机效率。工作原理是，当风机通过轴带动第一叶轮92转动时，安装在转子93上的轴同时带动第二叶轮94同步旋转。上壳91与转子93形成一个空间，气体从进气口进入这个空间，这时气体会受到压缩并被挤出，而第二叶轮94与下壳96形成一个新的空间，被挤出的气体又进入这一空间，再被挤压出。在双叶轮的连续旋转作用下，达到了气体增压的目的。

本实用新型的风机，将叶轮的上盖、下盖与叶片一体成型，一套模具即可加工生产，产品的一致性得到良好地保障而且牢固度高，减少了二次加工带来的风险和成本，造价低，而且动平衡调整便捷、容易、效率高。一次成型的叶轮也有利于保证叶轮的上盖、下盖和叶片的光滑度，避免叶轮各部件表面粗糙度带来的干涉噪声。本实用新型的风机，从降噪原理出发，增大进气口空间的同时，还将气道改成流线型气道，有利于气流顺畅地流通。而且，叶轮中面积较小的下盖，不仅便于产品出模，也非常有利于气体的顺畅流动，避免紊流的产生，减少了噪声。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型技术方案而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种叶轮，其特征在于，包括一体成型的上盖、下盖以及设置在所述上盖及所述下盖之间的叶片，所述上盖的中心设置有进气孔，所述下盖包括盖体以及垂直于所述盖体的轴套，其中：

所述叶片的顶部至少部分与所述上盖连接，所述叶片的底部至少部分与所述下盖的盖体连接；

所述盖体的最大外径小于所述上盖的所述进气孔的开口直径。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述上盖以曲率半径逐渐变大的方式从所述进气孔逐渐地过渡到外围边缘。

3.根据权利要求1或2所述的叶轮，其特征在于，所述上盖的边缘上设置有配重块或者形成有弧形边缘的缺口。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片的数量为奇数个。

5.根据权利要求1或4所述的叶轮，其特征在于，所述叶片为圆弧型叶片。

6.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片的高度从根部到边缘逐渐变小。

7.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片的根部的高度与所述叶片的长度的比例为1:5至1:2。

8.一种风机，其特征在于，包括外壳、分流盘、设置于所述外壳内的转子以及如权利要求1至7任一项所述的叶轮；所述外壳的两端分别设置出气口及与所述叶轮的进气孔相通的进气口；所述转子上设置有轴，所述叶轮的轴套套设于所述轴上；所述分流盘设置在靠近所述出气口处。

9.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述轴分别从所述转子的两端伸出，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别套设在所述转子的两端。

10.根据权利要求9所述的风机，其特征在于，所述转子包括本体、套设于所述本体上的壳体、设置于所述壳体上的多个导流片以及固定设置于所述导流片下端的底盘；所述轴固定设置于所述本体上，所述壳体相对于所述本体静止；所述底盘的中心设置有将流经所述导流片的气体排出的通气孔。

11.根据权利要求10所述的风机，其特征在于，

所述通气孔的孔径大于所述轴的直径，所述底盘的外边缘与所述外壳的内壁密封连接；

所述导流片呈弧形，所述导流片的弯曲方向适应于所述叶轮的转动方向；相邻的两个所述导流片之间形成气流通道。

12.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述分流盘包括盘体以及多个分流片，各所述分流片位于所述盘体朝向所述出气口的表面上，相邻两个所述分流片的外端形成开口，所述分流片的内端汇集于所述分流盘的中心而相互连接。

13.根据权利要求12所述的风机，其特征在于，每个所述分流片包括设置于所述盘体和所述外壳内壁之间的第一分流部和与所述第一分流部连接且卡入所述外壳的出气口的第二分流部，所述第二分流部的高度高于所述第一分流部的高度。

14.一种家用呼吸机，其特征在于，包括如权利要求8至13中任一项所述的风机。