ES2282517T3 - Turbina centrifuga para dispositivos de asistencia respiratoria. - Google Patents
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Abstract
Turbina eléctrica 1 que comprende un rotor de turbina (4, 7), un estator de turbina (2, 3), un órgano motor eléctrico (5, 6) destinado a arrastrar el rotor (4, 7) en rotación con respecto al estator (2, 3), - definiendo el estator de turbina (2, 3) que comprende el cuerpo del estator una cámara de compresión (12) generalmente tórica, - comprendiendo el rotor de turbina (4, 7) un conjunto de palas (26, 27) que se extienden, generalmente, en dirección radial, siendo este conjunto de palas (26, 27) solidario de un árbol (4) montado coaxialmente rotatorio en el cuerpo del estator de la turbina; - comprendiendo el órgano motor eléctrico (5, 6) un estator de motor (6) tórico alojado y fijado en un alojamiento de motor (16, 23) del estator de turbina (2, 3), en el centro de la cámara de compresión tórica (12), y un rotor de motor (5) montado y fijado en el árbol (4) del rotor de la turbina, axialmente frente al estator de motor (6), caracterizado porque la citada cámara de compresión (12) está provista de una abertura anular y el citado conjunto de las palas (26, 27) se extiende, generalmente, en dirección radial desde una toma de aire central formada por un conducto de admisión anular (11) hacia la abertura anular de la cámara de compresión (12) del estator de turbina (2, 3).
Description
Turbina centrífuga para dispositivos de
asistencia respiratoria.
La invención se refiere a las turbinas
motorizadas destinadas a la producción de un flujo continuo de aire
y de modo más particular a las turbinas que equipan los dispositivos
de asistencia respiratoria, como se define en el preámbulo de la
reivindicación 1. Una turbina de esta tipo es conocida por el
documento
DE-A-2 053 562.
DE-A-2 053 562.
Estos dispositivos de asistencia respiratoria
pueden estar previstos para tratar los trastornos de apnea del
sueño.
Los pacientes que padecen estos trastornos son
susceptibles, durante el tiempo de sueño, de atravesar fases de
apnea durante las cuales dejan de respirar, provocando, así, su
despertar.
Para remediar estos trastornos, existen
dispositivos que comprenden una máscara respiratoria aplicada a la
nariz y/o a la boca de un usuario durante su sueño, así como una
caja que facilita aire a sobrepresión a esta máscara de manera que
impide al usuario entrar en fase de apnea.
Para facilitar el aire a sobrepresión a la
máscara respiratoria, los dispositivos de asistencia respiratoria
conocidos proponen, generalmente, suministrar un flujo de aire
continuo, regulado o no, gracias a una turbina arrastrada en
rotación por un motor eléctrico. Este flujo de aire es encaminado
por un tubo hasta la máscara, que, por otra parte, comprende un
orificio de fuga calibrado, manteniéndose, así, la sobrepresión
deseada.
Por ejemplo, la patente FR 2 663 547 describe un
dispositivo de este tipo.
Este documento hace referencia a una instalación
de suministro continuo de gas respiratorio a sobrepresión, que
comprende una máscara respiratoria con orificio calibrado y una
unidad de suministro de gas a sobrepresión unida por un tubo a la
máscara.
En el seno de la unidad de suministro de gas a
sobrepresión, está prevista una turbina de tipo centrífugo
accionada por un motor eléctrico para generar un caudal de aire.
Estos dispositivos de la técnica anterior
presentan un inconveniente en lo que concierne a su gran tamaño.
En efecto, un dispositivo de asistencia
respiratoria está destinado, casi siempre, a una utilización a
domicilio. Éste, por tanto, debe ser fácilmente transportable y de
dimensiones reducidas con el fin de ser colocado a pie de la cama
del paciente o sobre una mesilla de noche.
Los dispositivos anteriores se han venido
haciendo cada vez más compactos a lo largo del tiempo, de acuerdo
con la evolución tecnológica. Sin embargo, parecería que actualmente
se ha alcanzado un límite en lo que concierne a los dispositivos de
asistencia respiratoria que comprenden una disposición clásica de
sus elementos, tales como los descritos en la patente citada
anteriormente.
Esto se debe, en parte, al hecho de que el
conjunto motor-turbina ocupa un espacio importante
en la unidad de suministro de gas a sobrepresión por su estructura
en dos partes.
El objeto de la invención es paliar estos
inconvenientes de la técnica anterior, facilitando un conjunto
motor-turbina más compacto, que permita la
realización de dispositivos de asistencia respiratoria de
dimensiones reducidas.
A tal efecto, la invención tiene por objeto una
turbina eléctrica como la definida en la reivindicación 1.
Uno de los estator o rotor del motor puede ser
un imán permanente lo mismo que, al menos, uno de los estator o
rotor del motor puede ser un bobinado tórico.
Por otra parte, el árbol del rotor de la turbina
puede estar montado, al menos, en un cojinete coaxial con el
conducto de admisión anular, así como, al menos, en un cojinete
situado en el alojamiento del motor.
El cuerpo del estator de la turbina puede
comprender dos partes que cooperan entre sí y que delimitan la
cámara de compresión tórica.
Las palas pueden estar montadas en una rueda
sobremoldeada que forma un manguito alrededor del árbol del rotor
de la turbina, pudiendo comprender el citado manguito un resalto
destinado al apoyo axial del rotor del motor.
La citada rueda provista de palas puede ser,
igualmente, troncocónica.
Estas palas montadas en la rueda pueden estar
formadas por una pared plana fijada perpendicularmente a la
superficie de la rueda, teniendo esta pared una forma generalmente
trapezoidal y disponiendo de una altura más grande en la parte
central de la rueda que en su parte periférica.
Además, algunas de las citadas palas pueden
comprender, en su parte dispuesta en la parte central de la rueda,
un pico en saliente destinado a adaptarse a la forma del conducto de
admisión anular.
En un modo de realización, una pala de cada dos
comprende un pico de este tipo en saliente.
De acuerdo con otro modo de realización, algunas
de las citadas palas forman un ángulo de 5 a 60 grados con el radio
de la rueda que pasa por la extremidad de la pala, a nivel de la
periferia de la rueda.
Otras particularidades y ventajas de la
invención se pondrán también de manifiesto en la descripción que
sigue relativa a los dibujos anejos, dados a título de ejemplo no
limitativo:
- la figura 1 es una vista en perspectiva, en
corte diametral, de una turbina de acuerdo con la invención;
- la figura 2 es una vista frontal, en corte
diametral, de la turbina de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en despiece ordenado
de la turbina de la figura 1;
- la figura 4 es una vista lateral de la rueda
de la turbina de la figura 1;
- la figura 5 es una vista en perspectiva de la
rueda de la figura 4.
En la descripción que sigue, los términos
superior, inferior, encima, debajo, vertical, horizontal hacen
referencia a la turbina en la posición en que ésta se encuentra
representada en las figuras 1 a 3.
La turbina 1 representada en las figuras 1, 2 y
3 comprende un cuerpo superior 2 ensamblado a un cuerpo inferior 3,
que definen entre sí un volumen en el cual están colocados un árbol
vertical 4 montado en dos rodamientos 13, 14, un imán tórico 5, una
bobina tórica 6, una rueda 7 provista de palas.
El cuerpo superior 2 tiene una forma de copela
que comprende un faldón anular interior 16 (en el lado del cuerpo
inferior 3) coaxial con la citada copela, y destinado a formar un
alojamiento del motor, así como una pared semitórica 22 situada en
la periferia de la copela.
El cuerpo inferior 3 tiene una forma hueca
delimitada por una primera pared anular 17 unida a una segunda
pared cónica 18 que se va ensanchando hacia arriba y a su vez unida
a una pared 19 de unión con sección en arco de círculo.
La pared anular 17 rodea un cubo 20 destinado al
montaje del rodamiento 13, estando colocado el citado cubo 20 de
manera rígida coaxialmente con la pared anular 17 por tres palas
fijas 21 que unen el interior de la pared anular 17 con el exterior
del cubo 20 y dispuestas a 120º una respecto de otra.
Los cuerpos superior 2 e inferior 3 están
formados para constituir, una vez ensamblados, un volumen interno
característico de una turbina centrífuga, especialmente, las paredes
19, 22 de los cuerpos inferior 2 y superior 3 delimitan una cámara
de compresión tórica 12.
Esta cámara 12 está abierta al exterior por
intermedio de un conducto tangencial 25 sensiblemente cilíndrico
(hacia la máscara del usuario) cuyo eje longitudinal es
horizontal.
El ensamblaje de los cuerpos superior 2 e
inferior 3 se realiza de manera estanca a nivel de un plano de unión
8. Tetones 9 que emergen del cuerpo inferior 3 a nivel del plano de
unión 8 están dispuestos para introducirse en orificios
correspondientes practicados en el cuerpo superior 2, asegurando,
así, el posicionamiento riguroso de un cuerpo con respecto al otro.
El mantenimiento del ensamblaje se realiza por medio de una serie de
tornillos 10 dispuestos regularmente en el contorno del plano de
unión.
Como se citó anteriormente, el cuerpo inferior 3
comprende un cubo 20 colocado coaxialmente con el interior de la
pared anular 17 y ajustado para que un primer rodamiento 13
destinado a soportar el árbol vertical 4 se acople en él a presión
para quedar fijado rígidamente.
Asimismo, el cuerpo superior 2 comprende un
alojamiento similar delimitado por el faldón 16 y destinado a
recibir un segundo rodamiento 14 que soporta el árbol vertical 4,
pero, a diferencia del alojamiento previsto para el primer
rodamiento 13, este alojamiento está ajustado para inmovilizar el
segundo rodamiento 14 según sus direcciones radiales y para dejarle
libre en traslación según la dirección vertical.
En el interior del alojamiento del segundo
rodamiento 14 está previsto un muelle 15 que ejerce una fuerza
entre este último y el cuerpo superior 2 de modo que mantiene una
presión hacia abajo sobre el rodamiento 14.
Así pues, el árbol vertical 4, en cuyas
extremidades están montados los dos rodamientos 13, 14 se coloca
entre los cuerpos superior 2 e inferior 3 de manera que se
encuentra coaxial con el conducto de admisión anular 11 y la cámara
de compresión tórica 12 formada por el ensamblaje de los cuerpos
superior 2 e inferior 3.
La rueda 7 provista de palas está montada,
igualmente, alrededor del árbol vertical 4 de modo que es arrastrada
en rotación con éste. Ésta, por ejemplo, puede estar sobremoldeada,
pegada o acoplada con fuerza en el árbol 4.
En la realización presentada, la rueda 7
provista de las palas tiene una forma sensiblemente cónica que la
permite adaptarse a la forma interna de las paredes anular 17 y
cónica 18 del cuerpo inferior 3, estando dispuestas las palas en la
rueda 7 de tal manera que arrastran el aire para hacerle circular
entre el volumen delimitado por la citada pared anular 17 y la
cámara de compresión tórica 12, durante la rotación del árbol
vertical 4.
Por otra parte, el faldón anular 16 recibe un
plato horizontal 23 fijado rígidamente a su pared interna,
delimitando estos dos elementos el alojamiento del motor
anteriormente descrito.
El alojamiento del motor está destinado a
recibir la bobina tórica 6 y a mantenerla fija con respecto al
citado cuerpo 2.
Este alojamiento está dispuesto de tal manera
que la bobina 6, cuando ésta está colocada por pegado o ajuste,
queda colocada como sigue:
- -
- en lo que concierne al posicionamiento según la dirección vertical: entre el rodamiento superior 14 del árbol vertical 4 y la rueda 7 provista de palas;
- -
- en lo que concierne al posicionamiento en el plano horizontal: la bobina 6 rodea coaxialmente el árbol vertical 4.
En el árbol vertical 7 está montado, además, el
imán tórico 5 fijado rígidamente y colocado como sigue:
- -
- en lo que concierne al posicionamiento según la dirección vertical: sensiblemente frente a la bobina 6, rodeado por ésta;
- -
- en lo que concierne al posicionamiento en el plano horizontal: el imán tórico 5 rodea coaxialmente el árbol vertical 4.
El imán tórico 5 puede estar ajustado
directamente apretado o pegado al árbol vertical 4, o bien, como se
representa en las figuras 1 a 3, la rueda 7 provista de las palas
puede ajustarse apretada o estar pegada al citado eje 4
envolviéndole, estando ajustado entonces el imán 5 apretado o pegado
a esta envuelta.
Cuando el árbol vertical 4, la bobina 6 y el
imán 5 están colocados en el volumen formado por los cuerpos
superior 2 e inferior 3 ensamblados, estos tres elementos son
coaxiales y el árbol 4 es apto para una rotación según su eje
longitudinal, cuando el imán 5 es puesto en rotación con respecto a
la bobina 6.
El volumen definido por el cuerpo superior 2 e
inferior 3, así como por la rueda 7, comprende un conducto de
admisión anular 11 abierto al exterior, coaxial con el árbol
vertical 4 y delimitado por el interior de la pared anular 17 y por
la pared externa del cubo 20.
Este conducto de admisión anular 11 comunica en
toda su circunferencia con un conducto de compresión 24 delimitado
por el interior de la pared cónica 18 y por la cara de la rueda 7
provista de las palas. Este conducto de compresión 24 es, por
tanto, un volumen troncocónico delimitado por dos conos coaxiales
que se van ensanchando a partir del conducto de admisión 11.
El conducto de compresión 24 está unido a su vez
en toda su circunferencia a la cámara de compresión tórica 12
citada anteriormente.
Esta cámara de compresión tórica 12 está
delimitada por la pared 22 y el saliente anular del cuerpo superior
2, así como por la pared 19 del cuerpo inferior 3, estando
dispuestos estos elementos para constituir un volumen interno
tórico que comprende una ranura circular que forma una abertura
anular que permite la comunicación con el conducto de compresión
24.
Cuando la rueda 7 está montada en la turbina 1,
las palas 26, 27 actúan sobre el aire esencialmente a nivel del
conducto de compresión 24 y también parcialmente a nivel del
conducto de admisión anular 11.
En efecto, la rueda 7 está provista de dos tipos
de palas 26, 27.
Un primer tipo de palas 26 está formado por una
primera pared plana fijada perpendicularmente a la superficie de la
rueda, teniendo esta pared una forma generalmente trapezoidal y
disponiendo de una altura más grande en la parte central de la
rueda 7 que en la parte periférica.
Un segundo tipo de palas 27 es similar al primer
tipo 26 pero es más largo, de manera que va más lejos en la parte
central de la rueda 7. Por otra parte, la parte de la pala dispuesta
en esta parte central de la rueda 7 presenta un pico en saliente
destinado a adaptarse a la forma de la unión entre el conducto de
admisión 11 y el conducto de compresión 24.
Por otra parte, estos dos tipos de palas están
dispuestos de modo que forman un ángulo de 5 a 60 grados con el
radio de la rueda 7 que pasa por la extremidad de la pala, a nivel
de la periferia de la rueda 7, pudiendo estar dispuesto cada tipo
de pala con un ángulo diferente del otro tipo.
Claims (13)
1. Turbina eléctrica 1 que comprende un rotor de
turbina (4, 7), un estator de turbina (2, 3), un órgano motor
eléctrico (5, 6) destinado a arrastrar el rotor
(4, 7) en rotación con respecto al estator (2, 3),
(4, 7) en rotación con respecto al estator (2, 3),
- definiendo el estator de turbina (2, 3) que
comprende el cuerpo del estator una cámara de compresión (12)
generalmente tórica,
- comprendiendo el rotor de turbina (4, 7) un
conjunto de palas (26, 27) que se extienden, generalmente, en
dirección radial, siendo este conjunto de palas (26, 27) solidario
de un árbol (4) montado coaxialmente rotatorio en el cuerpo del
estator de la turbina;
- comprendiendo el órgano motor eléctrico (5, 6)
un estator de motor (6) tórico alojado y fijado en un alojamiento
de motor (16, 23) del estator de turbina (2, 3), en el centro de la
cámara de compresión tórica (12), y un rotor de motor (5) montado y
fijado en el árbol (4) del rotor de la turbina, axialmente frente al
estator de motor (6), caracterizado porque la citada cámara
de compresión (12) está provista de una abertura anular y el citado
conjunto de las palas (26, 27) se extiende, generalmente, en
dirección radial desde una toma de aire central formada por un
conducto de admisión anular (11) hacia la abertura anular de la
cámara de compresión (12) del estator de turbina
(2, 3).
(2, 3).
2. Turbina de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque uno de los estator (6) o rotor (5) del
motor es un imán permanente.
3. Turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1
ó 2, caracterizada porque, al menos, uno de los estator (6)
o rotor (5) del motor es un bobinado tórico.
4. Turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1
a 3, caracterizada porque el árbol (4) del rotor de la
turbina está montado, al menos, en un cojinete coaxial (13, 20) con
el conducto de admisión anular (11).
5. Turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1
a 4, caracterizada porque el árbol (4) del rotor de la
turbina está montado, al menos, en un cojinete (14) situado en el
alojamiento del motor.
6. Turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1
a 5, caracterizada porque el cuerpo de estator (2, 3)
comprende dos partes que cooperan entre sí y que delimitan la
cámara de compresión tórica (12).
7. Turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1
a 6, caracterizada porque las palas (26, 27) están montadas
en una rueda (7) sobremoldeada que forma un manguito alrededor del
árbol (4) del rotor de la turbina.
8. Turbina de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizada porque el citado manguito comprende un resalto
destinado al apoyo axial del rotor (5) del motor.
9. Turbina de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque las palas (26,
27) están montadas en una rueda (7) troncocónica.
10. Turbina de acuerdo con la reivindicación 9,
caracterizada porque las palas (26, 27) están formadas por
una pared plana fijada perpendicularmente a la superficie de la
rueda (7), teniendo esta pared una forma generalmente trapezoidal y
disponiendo de una altura más grande en la parte central de la rueda
(7) que en su parte periférica.
11. Turbina de acuerdo con la reivindicación 10,
caracterizada porque, al menos, algunas (27) de las citadas
palas (26, 27) comprenden, en su parte dispuesta en la parte central
de la rueda, un pico en saliente destinado a adaptarse a la forma
del conducto de admisión anular 11.
12. Turbina de acuerdo con la reivindicación 11,
caracterizada porque una pala de cada dos comprende, en su
parte dispuesta en la parte central de la rueda (7), un pico en
saliente destinado a adaptarse a la forma del conducto de admisión
anular (11).
13. Turbina de acuerdo con una de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque algunas de las
citadas palas (26, 27) forman un ángulo de 5 a 60 grados con el
radio de la rueda (7) que pasa por la extremidad de la pala, a
nivel de la periferia de la rueda (7).
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