CN210785824U - 高频气体驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体振荡技术领域，具体公开了高频气体驱动装置，包括壳体和气体腔室，气体腔室的顶部开设有进气口和出气口，气体腔室的底部开设有振动口，还包括振动机构和驱动机构；振动机构包括薄膜、活塞和滑动部；薄膜固定在振动口上；滑动部竖直开设有贯穿上端和下端的活塞腔；滑动部的上端与气体腔室的底部接触，活塞与活塞腔滑动连接，活塞顶部与薄膜固定连接；驱动机构包括驱动电机，转动轮和连杆组；驱动电机的输出轴与转动轮的圆心处固定连接；转动轮通过连杆组与活塞底部连接。采用本实用新型的技术方案能方便的对潮气量进行控制。

Description

高频气体驱动装置

技术领域

本实用新型涉及气体振荡技术领域，特别涉及高频气体驱动装置。

背景技术

在医疗仪器中，有一种高频正弦振荡通气机。高频正弦通气以小于正常人机体的生理潮气量并以数倍于正常机体的呼吸频率来维持机体气体交换。其既能定压定量，又可分别调节呼吸频率，潮气量、呼气及吸气时间比；既可适用于成年人也可适用于早产新生儿。

目前所使用的开放式的高频振荡通气机，按振荡气源的不同可分成两类。一类由喇叭产生振荡气流，另一类由活塞的前后移动产生振荡气流。前一类呼吸机由于气流振幅太小，仅适用于小动物实验；后一类虽然可以产生大振幅的气流，但是结构复杂，维护不方便。

为此，公开号为CN208405645U的中国专利公开了一种气体振荡装置及医疗器械，该气体振荡装置的机体上设置有气体腔室、导气件、驱动机构、进气管路和出气管路，驱动机构用于驱动导气件在气体腔室内滑动以实现进气和出气；气体腔室正对导气件的压气端的壁面上设置有进气口和出气口，气体腔室内固定有用于封盖进气口的进气弹性件，进气弹性件靠近气体腔室的一侧固定有进气压板，进气压板不封闭进气口；气体腔室的外壁上还固定有用于封盖出气口的出气弹性件，出气弹性件远离气体腔室的一侧固定有出气压板，出气压板不封闭出气口。

上述装置进出气过程操作简便且运行时噪声低，但是上述装置不方便在振动的同时对潮气量进行控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供高频气体驱动装置，以方便对潮气量进行控制。

为解决上述技术问题，本实用新型技术方案如下：

高频气体驱动装置，包括壳体和气体腔室，气体腔室的顶部开设有进气口和出气口，气体腔室的底部开设有振动口，还包括振动机构和驱动机构；

振动机构包括薄膜、活塞和滑动部；薄膜固定在振动口上；滑动部竖直开设有贯穿上端和下端的活塞腔；滑动部的上端与气体腔室的底部接触，活塞与活塞腔滑动连接，活塞顶部与薄膜固定连接；

驱动机构包括驱动电机，转动轮和连杆组；驱动电机的输出轴与转动轮的圆心处固定连接；转动轮通过连杆组与活塞底部连接。

基础方案原理及有益效果如下：

驱动电机工作带动转动轮转动，转动轮带动连杆组运动，连杆组运动带动活塞上下移动，活塞进一步带动薄膜振动，从而在气体腔室内产生高频振荡气体。通过控制驱动电机的转动速度，可以有效控制薄膜的振动频率，从而方便的对潮气量进行控制。

进一步，所述连杆组包括滑块、第一连杆、第二连杆和第三连杆；第一连杆水平设置于活塞下方，第一连杆的一端与壳体转动连接；第二连杆竖直设置，第二连杆的上端与第一连杆的另一端转动连接；驱动电机位于第二连杆的下方；第二连杆的下端与转动轮远离圆心处转动连接；滑块与第一连杆滑动连接，第三连杆竖直设置，第三连杆的上端与活塞转动连接，第三连杆的下端与滑块转动连接。

驱动电机工作带动转动轮转动，转动轮带动第二连杆转动，使得第一连杆振动，第一连杆上的滑块振动，同时第三连杆带动活塞上下振动，进一步带动薄膜振动，产生高频振荡气体。

进一步，还包括调整机构，调整机构包括调整电机，滑动部与壳体滑动连接，调整电机用于推动滑动部滑动。

通过推动滑动部滑动，可以改变滑块与活塞的相对位置，从而调节活塞的振动幅度。

进一步，所述调整机构还包括丝杆；滑动部的一侧开设有螺纹孔，丝杆水平设置；丝杆靠近螺纹孔的一端与螺纹孔螺纹连接，螺纹孔的总长度大于丝杆插入螺纹孔部分的长度，丝杆远离螺纹孔的一端与调整电机的输出轴固定连接。

由于活塞的振动行程取决于滑块离第一连杆与壳体转动连接一端的距离，距离越近，振幅越小，潮气量越小，反之亦然。故，通过推动滑动部左右滑动，使得滑动部内的活塞通过第三连杆带动滑块移动，滑块运动幅度的改变从而改变活塞的振动幅度，从而控制潮气量。

进一步，所述振动机构还包括直线轴承，直线轴承竖直固定在活塞腔内，活塞与直线轴承内部滑动连接。

通过设置直线轴承，能减小活塞上下滑动时的摩擦力。

进一步，还包括限位块，限位块数量为二，对称设置在滑块的两侧，限位块的上端与滑动部的下端接触，限位块纵截面为“L”形，限位块朝向滑块的一端固定连接有缓冲层。

通过限位块能对滑块进行限位，防止滑动过度滑动，引起活塞振幅的剧烈变化。

进一步，所述滑块朝向限位块的表面固定连接有缓冲层。

通过设置缓冲层能在滑块与限位块碰撞时起到缓冲作用。

进一步，所述缓冲层为海绵或橡胶。

海绵和橡胶均有较好的弹性，缓冲作用好。

进一步，所述调整电机为伺服电机。

伺服电机能做到对位置高精度的控制，从而能实现对滑动块准确的位置调整。

进一步，所述驱动电机为无刷电机。

无刷电机工作时的噪音小，能有效改善噪声问题。

附图说明

图1为高频气体驱动装置实施例一的纵剖图；

图2为高频气体驱动装置实施例二的纵剖图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：

气体腔室1、进气口2、出气口3、振动口4、薄膜5、活塞6、直线轴承7、滑动部8、滑块9、第一连杆10、第二连杆11、第三连杆12、转动轮13、调整电机14、丝杆15、限位块16、缓冲层17。

实施例一

如图1所示,高频气体驱动装置，包括壳体(未画出)、气体腔室1、振动机构、驱动机构和调整机构。气体腔室1、振动机构、驱动机构和调整机构均设置在壳体内。气体腔室1顶部开设有进气口2和出气口3；气体腔室1底部开设有振动口4。

振动机构包括薄膜5、活塞6、直线轴承7和滑动部8；薄膜5粘接在振动口4上；滑动部8竖直开设有贯穿上端和下端的活塞腔；滑动部8的上端与气体腔室1的底部接触。壳体上横向开设有第一滑槽，滑动部8与第一滑槽滑动连接，滑动部8能横向滑动；本实施例中，滑动连接的具体方式是第一滑槽内焊接有导轨，滑动部朝向第一滑槽一侧焊接有导轨滑动座，通过导轨和导轨滑动座的配合实现滑动连接，在其他实施例中，可根据实际情况采用其他滑动连接方式。直线轴承7竖直焊接在活塞腔内，活塞6与直线轴承7内部滑动连接，活塞6顶部与薄膜5粘接。在现有已经量产高频振荡呼吸机中或者高频振荡通气机中，采用薄膜5，也称为隔膜振动来制造高频气体是现有技术，本实施例中的薄膜5并无不同之处，薄膜5的选取属于现有技术，这里不再赘述。

驱动机构包括滑块9、第一连杆10、第二连杆11、第三连杆12、转动轮13和驱动电机，本实施例中，驱动电机采用无刷电机。第一连杆10位于活塞6下方，第一连杆10水平设置，第一连杆10的右端与壳体铰接；第二连杆11竖直设置，第二连杆11的上端与第一连杆10的左端铰接。无刷电机位于第二连杆11的下方，无刷电机螺钉固定在壳体上；无刷电机的输出轴与转动轮13的圆心处焊接；第二连杆11的下端与转动轮13铰接，铰接处远离转动轮13的圆心。滑块9横向开设有滑动孔，第一连杆10穿过滑动孔，以使滑块9与第一连杆10滑动连接，滑块9沿第一连杆10轴线滑动。第三连杆12竖直设置，第三连杆12的上端与活塞6铰接，第三连杆12的下端与滑块9铰接。

调整机构包括调整电机14和丝杆15；丝杆15水平设置，滑动部8的右侧开设有螺纹孔，丝杆15左端与螺纹孔螺纹连接，螺纹孔的总长度大于丝杆15插入螺纹孔部分的长度，丝杆15的右端与调整电机14的输出轴焊接。本实施例中，调整电机14为伺服电机。

驱动电机工作带动转动轮13转动，转动轮13带动第二连杆11转动，使得第一连杆10振动，第一连杆10上的滑块9振动，同时第三连杆12带动活塞6上下振动，进一步带动薄膜5振动，产生高频振荡气体。

调整电机14可推动滑动部8左右滑动，由于活塞6的振动行程取决于滑块9离A点的距离，离A点越近，振幅越小，潮气量越小，反之亦然。故，通过推动滑动部8左右滑动，可以控制潮气量。当然，调整电机14推动滑动部8左右滑动的位移量需要进行控制，其范围不易过大，以避免滑动部8左右位移过大时，活塞6左右位移也过大，从而扯破薄膜。故，调整电机14推动滑动部8左右滑动的位移量应维持在一个较小的范围内。具体的位移量可以结合薄膜的弹性系数进行设定，具体设定为现有技术，这里不再赘述。在高频振动下，较小的位移量改变也足以控制潮气量。

实施例二

如图2所示，高频气体驱动装置，与实施例一的区别在于，还包括限位块16，限位块16数量为二，对称设置在滑块9的两侧，限位块16与壳体焊接。限位块16的上端与滑动部8的下端接触。限位块16纵截面为“L”形，限位块16朝向滑块9的一端粘接有缓冲层17，滑块9朝向限位块16的表面也粘接有缓冲层17；缓冲层17为海绵或橡胶，本实施例中，缓冲层17为海绵。

通过限位块16能对滑块9进行限位，防止滑动过度滑动，引起活塞6振幅的剧烈变化。

实施例三

高频气体驱动装置，与实施例一的区别在于，驱动机构还包括圆环形电路板，设置在电路板上的整流模块、控制器和逆变模块以及均布在电路板上的三个霍尔传感器，电路板与无刷电机的定子固定连接且中心的穿孔与无刷电机的转子相匹配，定子、转子以及电路板同轴设置，霍尔传感器与控制器通讯连接。圆环形电路板、霍尔传感器、控制器以及控制器对无刷电机的转速控制在公开号为CN207530738U的高转速直流无刷电机控制系统中已经公开，属于现有技术，这里不再赘述。

实施例四

高频气体驱动装置，与实施例一的区别在于，调整机构还包括PLC控制器和距离传感器，距离传感器用于检测滑动块与伺服电机之间的距离，距离传感器与PLC控制器信号连接，PLC控制器用于通过控制伺服电机来实现控制滑动部8的移动。PLC控制器对伺服电机的控制在期刊《自动化仪表》发表于2017-04-15的文章《PLC控制步进伺服电机实现定位的几种方法(作者魏志丽)》中已经公开，属于现有技术，这里不再赘述。

实施例五

高频气体驱动装置，与实施例一的区别在于，滑动部8的上端与气体腔室1的底部焊接，气体腔室1，壳体上横向开设有第二滑槽，第二滑槽平行与第一滑槽，气体腔室1与第二滑槽滑动连接，气体腔室1能横向滑动；本实施例中，气体腔室滑动连接的具体方式与实施例一中滑动部8与壳体的滑动连接方式相同。

当滑动部8横向滑动时，气体腔室1随滑动部8横向滑动，解决了活塞6容易在滑动时对薄膜5产生撕扯的问题。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.高频气体驱动装置，包括壳体和气体腔室，气体腔室的顶部开设有进气口和出气口，气体腔室的底部开设有振动口，其特征在于：还包括振动机构和驱动机构；

振动机构包括薄膜、活塞和滑动部；薄膜固定在振动口上；滑动部竖直开设有贯穿上端和下端的活塞腔；滑动部的上端与气体腔室的底部接触，活塞与活塞腔滑动连接，活塞顶部与薄膜固定连接；

驱动机构包括驱动电机，转动轮和连杆组；驱动电机的输出轴与转动轮的圆心处固定连接；转动轮通过连杆组与活塞底部连接。

2.根据权利要求1所述的高频气体驱动装置，其特征在于：所述连杆组包括滑块、第一连杆、第二连杆和第三连杆；第一连杆水平设置于活塞下方，第一连杆的一端与壳体转动连接；第二连杆竖直设置，第二连杆的上端与第一连杆的另一端转动连接；驱动电机位于第二连杆的下方；第二连杆的下端与转动轮远离圆心处转动连接；滑块与第一连杆滑动连接，第三连杆竖直设置，第三连杆的上端与活塞转动连接，第三连杆的下端与滑块转动连接。

3.根据权利要求2所述的高频气体驱动装置，其特征在于：还包括调整机构，调整机构包括调整电机，滑动部与壳体滑动连接，调整电机用于推动滑动部滑动。

4.根据权利要求3所述的高频气体驱动装置，其特征在于：所述调整机构还包括丝杆；滑动部的一侧开设有螺纹孔，丝杆水平设置；丝杆靠近螺纹孔的一端与螺纹孔螺纹连接，螺纹孔的总长度大于丝杆插入螺纹孔部分的长度，丝杆远离螺纹孔的一端与调整电机的输出轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的高频气体驱动装置，其特征在于：所述振动机构还包括直线轴承，直线轴承竖直固定在活塞腔内，活塞与直线轴承内部滑动连接。

6.根据权利要求5所述的高频气体驱动装置，其特征在于：还包括限位块，限位块数量为二，对称设置在滑块的两侧，限位块的上端与滑动部的下端接触，限位块纵截面为“L”形，限位块朝向滑块的一端固定连接有缓冲层。

7.根据权利要求6所述的高频气体驱动装置，其特征在于：所述滑块朝向限位块的表面固定连接有缓冲层。

8.根据权利要求7所述的高频气体驱动装置，其特征在于：所述缓冲层为海绵或橡胶。

9.根据权利要求3所述的高频气体驱动装置，其特征在于：所述调整电机为伺服电机。

10.根据权利要求1所述的高频气体驱动装置，其特征在于：所述驱动电机为无刷电机。

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