ES2629191T3 - Conjunto de impulsor y motor - Google Patents

Abstract

Un aparato de asistencia respiratoria (7, 8) que comprende: una fuente de gases presurizada (20) que comprende: una entrada de gases (27), una salida de gases (28, 29) adaptada para emitir gases presurizados a una salida (15, 30) del aparato de asistencia respiratoria,3 un impulsor de peso ligero (24) que no tiene cubierta, un motor (61) para accionar el impulsor de peso ligero que comprende un árbol giratorio (60) localizado dentro de un estator (63, 68, 241) y al menos una estructura de cojinete para soportar el árbol giratorio dentro del estator, comprendiendo la estructura de cojinete uno o más montajes de cojinete flexibles y/o elásticos (165, 260) y uno o más cojinetes (64, 261) soportados por los montajes de cojinete alrededor del eje del árbol giratorio.

Description

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DESCRIPCION

Conjunto de impulsor y motor Antecedentes de la invencion

Campo de la invencion

Esta invencion se refiere a un aparato de alimentacion de gases y de humidificacion de gases, espedficamente pero no exclusivamente para proporcionar asistencia respiratoria a pacientes o usuarios que requieren un suministro de gas para el tratamiento de enfermedades tales como la apnea del sueno obstructiva (OSA), ronquidos, o la enfermedad pulmonar obstructiva cronica (EPOC) y similares. En particular, esta invencion se refiere a un compresor o soplador para su uso en un aparato de suministro de gases que durante el funcionamiento forma parte del aparato de suministro de gases.

Descripcion de la tecnica relacionada

Los dispositivos o sistemas para proporcionar un flujo de gases humidificados a un paciente con fines terapeuticos son bien conocidos en la tecnica. Los sistemas para proporcionar terapia de este tipo, por ejemplo, la terapia CPAP, tienen una estructura donde los gases a la presion necesaria se suministran desde un soplador (tambien conocido como compresor, unidad de respiracion asistida, unidad de ventilacion, generador de flujo o generador de presion) a una camara de humidificacion corriente abajo del soplador. A medida que los gases pasan a traves del aire calentado y humidificado en la camara de humidificacion, se saturan con vapor de agua. Los gases se suministran a continuacion a un usuario o paciente corriente abajo desde el humidificador, a traves de un conducto de gases.

Los gases humidificados pueden suministrarse a un usuario de un sistema modular que se ha ensamblado a partir de unidades separadas (es decir, un sistema donde la camara de humidificacion/calentador y la unidad de respiracion/soplador son artfculos separados) conectados en serie a traves de conductos. Una vista esquematica de un usuario 1 recibiendo aire de una unidad de respiracion asistida modular y un sistema de humidificacion (juntos o por separado un “aparato de asistencia respiratoria”) se muestra en la figura 1. El aire presurizado se proporciona desde una unidad de respiracion asistida o soplador 2a a traves de un conducto de conector 10 a una camara de humidificacion 4a. Los gases humidificados, calentados y presurizados salen de la camara de humidificacion 4a a traves de un conducto de usuario 3 y se proporcionan al paciente o usuario 1 a traves de una interfaz de usuario 5.

Cada vez es mas comun usar sistemas de humidificacion/sopladores integrados. Un sistema integrado tfpico (“aparato de asistencia respiratoria”) consiste en un soplador principal o una unidad de respiracion asistida que proporciona un flujo de gases presurizados, y una unidad de humidificacion que se acopla con o esta conectada de otra manera ngidamente a la unidad de soplado. Este acoplamiento se produce por ejemplo mediante una conexion de deslizamiento o empuje, de tal manera que el humidificador se mantiene firmemente en su lugar en la unidad de soplado principal. En la figura 2 se muestra una vista esquematica del usuario 1 recibiendo aire desde una unidad 6 de soplado/humidificacion integrada. El sistema funciona de la misma manera que el sistema modular mostrado en la figura 1, excepto en que la camara de humidificacion 4b se ha integrado con la unidad de soplado para formar la unidad integrada 6.

La interfaz de usuario 5 mostrada en las figuras 1 y 2 es una mascara nasal, que cubre la nariz del usuario 1. Sin embargo, debena observarse que en los sistemas de este tipo, una mascara que cubre la boca y la nariz, una mascara facial completa, una canula nasal o cualquier otra interfaz de usuario adecuada podna sustituirse por la mascara nasal mostrada. Tambien puede usarse una interfaz de boca unica o una mascara oral. Ademas, el paciente o el usuario final del conducto puede conectarse a un accesorio de traqueotoirna o a una intubacion endotraqueal.

El documento US 7.111.624 incluye una descripcion detallada de un sistema integrado. Una camara de agua “de deslizamiento” esta conectada a una unidad de soplado durante el funcionamiento. Una variacion de este diseno es un diseno de deslizamiento o de clip donde la camara esta encerrada en el interior de una parte de la unidad integrada durante el funcionamiento. Un ejemplo de este tipo de diseno se muestra en el documento WO 2004/112873, que describe un soplador, o generador de flujo 50, y un humidificador asociado 150.

Para estos sistemas, el modo mas comun de funcionamiento es el siguiente: el aire se aspira por el soplador a traves de una entrada en la carcasa que rodea y encierra al menos la parte de soplador del sistema. El soplador (controlado por un microcontrolador, microprocesador o similar) presuriza la corriente de aire desde la salida del generador de flujo y la pasa a la camara de humidificacion. La corriente de aire se calienta y se humidifica en la camara de humidificacion, y sale de la camara de humidificacion a traves de una salida. Una manguera flexible o conducto esta conectada directa o indirectamente a la salida del humidificador y los gases humidificados y calentados se hacen pasar a un usuario a traves del conducto. Esto se muestra esquematicamente en la figura 2.

Los ventiladores o sopladores de tipo impulsor se usan mas comunmente en los sistemas de respiracion de este tipo. Una unidad de palas de impulsor esta contenida dentro de una carcasa de impulsor. La unidad de palas de impulsor esta conectada de alguna forma a un accionamiento por un husillo central. Una carcasa de impulsor tfpica

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se muestra en las figuras 3 y 4. Una unidad de impulsor de rotacion tfpica 54, que tiene una pluralidad de palas 151 y una cubierta 152, que durante el funcionamiento esta localizada dentro de la carcasa mostrada en las figuras 5 y 6. El aire se aspira en el centro de la unidad de impulsor a traves de una abertura, y a continuacion se fuerza hacia fuera desde el centro de la carcasa hacia un paso de salida (normalmente localizado a un lado de la carcasa) por las palas de la unidad de impulsor giratorio. En general, los usuarios domesticos reciben tratamiento para la apnea del sueno o similar. Es mas comun que se use una mascara nasal, o una mascara que cubre tanto la boca como la nariz. Si se usa una mascara nasal, es comun atar o encintar la boca cerrada, de manera que el uso del sistema sea efectivo (se reduce o elimina sustancialmente una fuga de la boca y la cafda de presion asociada). Para la gama de flujos dictada por la respiracion del usuario, el generador de presion del dispositivo CPAP proporciona un flujo de gases a una presion sustancialmente constante.

Por lo general, la presion puede ajustarse antes de su uso, o durante su uso, ya sea por un usuario o por un profesional medico que configura el sistema. Tambien se conocen sistemas que proporcionan una presion variable durante el uso, por ejemplo, las maquinas BiPAP que proporcionan dos niveles de presion: uno para inhalacion (IPAP) y una presion mas baja durante la fase de exhalacion (EPAP). Los sistemas de presion variable o de presion constante son todos “aparatos de asistencia respiratoria”.

El documento EP2317150 describe un dispositivo de respiracion de paciente que incluye un soplador con un impulsor para proporcionar un flujo de gases respiratorios. El soplador incluye una trayectoria de flujo de aire mejorada que comprende una salida que se divide en dos canales paralelos.

El documento US2010/0132711 describe un soplador de doble extremo para proporcionar un flujo de gases respiratorios. El soplador tiene un primer impulsor de fase y un segundo impulsor de fase.

El documento CN101324238 describe un soplador para proporcionar un flujo de gases respiratorios. Una entrada y una salida del soplador estan alineadas axialmente. Los cojinetes para soportar de manera rotativa un arbol de motor para accionar la rotacion de un impulsor estan montados en un tubo de cojinete fabricado de un material amortiguado acusticamente, y se identifican una serie de materiales de plastico de ingeniena para el tubo de cojinete.

Sumario de la invencion

Es un objeto de la presente invencion proporcionar un impulsor o soplador/compresor mejorado para su uso con un aparato de asistencia respiratoria o un aparato de asistencia respiratoria mejorado.

La presente invencion proporciona un aparato de asistencia respiratoria como se describe en la reivindicacion 1.

En esta memoria descriptiva, cuando se ha hecho referencia a las especificaciones de patente, otros documentos externos, u otras fuentes de informacion, es en general con el fin de proporcionar un contexto para la exposicion de las funciones de la invencion. A menos que se especifique lo contrario, la referencia a tales documentos externos no debe interpretarse como una admision de que tales documentos o fuentes de informacion en cualquier jurisdiccion son de la tecnica anterior o forman parte del conocimiento general comun en la tecnica.

La expresion “que comprende” como se usa en esta memoria descriptiva significa “que consiste al menos en parte de”. Cuando se interpreta cada exposicion en esta memoria descriptiva que incluye la expresion “que comprende”, tambien pueden estar presentes funciones distintas de aquella o aquellas precedidas por la expresion. Los terminos relacionados tales como “comprenden” y “comprende” deben interpretarse de la misma manera.

Se pretende que la referencia a un intervalo de numeros desvelado en el presente documento (por ejemplo, 1 a 10) tambien incorpore la referencia a todos los numeros racionales dentro de ese intervalo (por ejemplo, 1, 1,1, 2, 3, 3,9, 4, 5, 6, 6,5, 7, 8, 9 y 10) y tambien cualquier intervalo de numeros racionales dentro de ese intervalo (por ejemplo, 2 a 8, 1,5 a 5,5 y 3,1 a 4,7).

Breve descripcion de los dibujos

Una forma preferida se describira a continuacion haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra una vista esquematica de una unidad de respiracion asistida modular y humidificacion.

La figura 2 muestra una vista esquematica de una unidad de respiracion asistida modular y humidificacion.

un sistema de un sistema de

La figura 3 muestra una vista en planta de un ejemplo de una unidad de soplado. La figura 4 muestra una vista lateral de la unidad de soplado de la figura 3.

La figura 5 muestra una vista de perfil de un impulsor.

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La figura 6 muestra otra vista de perfil de un impulsor.

La figura 7 muestra una vista de perfil de una unidad de suministro de gases.

La figura 8 muestra una vista en despiece de la unidad de suministro de gases de la figura 7.

La figura 9 muestra una vista interna de una unidad de suministro de gases (vista desde abajo).

La figura 10 muestra una vista de perfil de la unidad de suministro de gases de la figura 9.

La figura 11 muestra una vista en planta del lado superior de una unidad de soplado de una realizacion.

La figura 12 muestra una vista en planta del lado inferior de la unidad de soplado de la figura 11.

La figura 13 muestra una vista de perfil del lado inferior de la unidad de soplado de la figura 12.

La figura 14A muestra una vista en planta del impulsor sin cubierta de acuerdo con una realizacion.

La figura 15A muestra una vista de perfil del impulsor de la figura 14a sin cubierta.

La figura 14B muestra una vista en planta del impulsor con material de cubierta reducido de acuerdo con una realizacion.

La figura 15B muestra una vista de perfil del impulsor de la figura 14b con un material de cubierta reducido.

La figura 14C muestra una vista en planta del impulsor con una estructura de banda.

La figura 15C muestra una vista de perfil del impulsor de la figura 14c con una estructura de banda.

La figura 16 muestra una vista en despiece de las carcasas preferidas y el impulsor de una realizacion.

La figura 17 muestra una vista en planta de la carcasa, particion e impulsor inferiores de una realizacion.

La figura 18 muestra una vista de perfil de los componentes de la figura 17.

La figura 19 muestra una vista en seccion transversal del motor y del impulsor de una realizacion.

La figura 20 muestra una estructura de montaje del motor de una realizacion.

La figura 21 muestra la estructura de montaje del motor con un motor y un impulsor de una realizacion.

La figura 22A es una grafica de los niveles medios de presion acustica de una unidad de soplado anterior.

La figura 22B es una grafica de los niveles medios de presion acustica de la unidad de soplado de la presente invencion.

La figura 23 muestra la estructura de montaje del motor con un motor y un impulsor de una segunda realizacion.

La figura 24 muestra una estratificacion de estator de la segunda realizacion.

La figura 25 muestra una cara de polo de la segunda realizacion.

La figura 26 muestra un montaje de cojinete de la segunda realizacion.

La figura 27 muestra una vista en seccion transversal del motor y el impulsor de la segunda realizacion.

La figura 28 muestra una estructura de montaje del motor de la segunda realizacion.

La figura 29A es una grafica de respuesta a la presion de una unidad de soplado anterior.

La figura 29B es una grafica de respuesta a la presion de la unidad de soplado de la presente invencion.

Descripcion detallada de la realizacion preferida

La presente invencion se describira haciendo referencia a un aparato/sistema de asistencia respiratoria, donde la camara de humidificacion esta integrada con la unidad de suministro de gases (tambien denominada como una unidad de respiracion o unidad de soplado). Sin embargo, debena observarse que el sistema es igualmente aplicable a un sistema modular.

La presente invencion se refiere a un impulsor de inercia ligero/reducido, que no tiene cubierta. La naturaleza ligera del impulsor proporciona una inercia reducida.

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Un ejemplo de una unidad de suministro de gases integrada 7 se muestra en la figura 7 - este es un ejemplo y no debena ser limitante. La unidad integrada 7 comprende dos partes principales: una unidad de suministro de gases o unidad de soplado 8 y una unidad de humidificacion 9. La unidad de humidificacion 9 esta parcialmente encerrada dentro del armazon exterior 80 de la unidad de soplado 8 durante el funcionamiento, con la excepcion de la parte superior de la unidad de humidificacion 9. Tambien comprende un controlador interno 14 tal como un microcontrolador, un microprocesador o similar para controlar la unidad de soplado y otras operaciones, tales como las que se muestran esquematicamente en lmeas discontinuas. No es necesario describir la estructura y el funcionamiento de la unidad de humidificacion 9 en detalle con el fin de describir completamente el ejemplo.

El cuerpo de la unidad de suministro de gases 8 tiene la forma de un bloque en general rectangular con un lado sustancialmente vertical y las paredes traseras, y una cara delantera que esta en angulo ligeramente hacia atras (todas las paredes pueden estar en angulo hacia el interior ligeramente si es necesario). En la realizacion preferida, las paredes, la base y la superficie superior estan fabricadas y conectadas en la medida de lo posible para minimizar la aparicion de juntas, y se sellan las juntas necesarias.

Como se muestra en la figura 7, la unidad de suministro de gases 8 incluye un boton de control 11, localizado en la seccion inferior de la cara delantera de la unidad de suministro de gases 8, con una pantalla de control 12 localizada directamente encima del boton 11. Una salida de paciente 30 se muestra saliendo de la pared trasera de la unidad de suministro de gases 8. En la realizacion preferida, el extremo libre de la salida 30 se orienta hacia arriba para facilitar la conexion. La salida de paciente 30 esta adaptada para permitir tanto la conexion neumatica como electrica a un extremo de un conducto, por ejemplo el conducto 3, que discurre entre la unidad integrada 7 y una interfaz de paciente, por ejemplo, la interfaz 5. Un ejemplo del tipo de conector que puede usarse y del tipo de conexion dual que puede fabricarse se describe en el documento US 6.953.354. Debena observarse que a los efectos de la lectura de esta memoria descriptiva, se puede pensar que la interfaz de paciente incluye tanto la interfaz 5 como el conducto 3 donde sena apropiado leerlo de esta manera.

La estructura interna y los componentes de la unidad de suministro de gases 8 se describiran a continuacion haciendo referencia a las figuras 8, 9 y 10. La unidad de suministro de gases 8 incluye un armazon externo de cerramiento 80 que forma parte de, y encierra, la unidad de suministro de gases 8. El armazon 80 incluye unos pasos de aire internos para conducir el aire que pasa a traves de la unidad de suministro de gases 8, y tambien rebajes internos, cavidades o ranuras en las que se localizan los componentes de la unidad de suministro de gases 8 durante el funcionamiento. El armazon 80 de la unidad de suministro de gases 8 esta adaptado ademas para incluir un compartimento abierto en la parte superior 13. Durante el funcionamiento, la camara de humidificacion 9 esta localizada dentro del compartimento 13. La unidad de soplado 8 incluye una base calentadora o placa calentadora, localizada en la parte inferior del compartimento 13. Una abertura de entrada de humidificacion 15 y una abertura de salida de humidificacion 16 estan localizadas en la pared del compartimento 13, hacia la parte superior del compartimento 13. En la realizacion preferida, las aberturas de entrada y salida 15, 16 estan alineadas con el fin de acoplarse con los puertos de humidificacion de entrada y salida 17, 18 localizados en la camara de humidificacion 9, cuando el sistema esta en funcionamiento. Debena observarse que son posibles otras formas de entrada de humidificacion. Por ejemplo, un conducto que se extiende entre la unidad de suministro de gases 8 y, por ejemplo, la tapa de la camara de humidificacion 9. Ademas, si la camara de humidificacion es un elemento separado (es decir, no conectado ngidamente a la unidad de suministro de gases durante el funcionamiento), la abertura de entrada de humidificacion 15 no estara conectada directamente a la camara de humidificacion, sino que estara conectada en su lugar a un extremo de un conducto o similar que se conduce desde la abertura de entrada de humidificacion en la unidad de suministro de gases hasta la camara de humidificacion.

El aire de la atmosfera se aspira en la carcasa de la unidad de suministro de gases 8 a traves de un respiradero de entrada atmosferica 19. Este respiradero 19 puede localizarse donde sea conveniente en la superficie externa del armazon de la unidad de suministro de gases 8. En la realizacion preferida, como se muestra en la figura 9 (viendo la carcasa desde abajo), el respiradero de entrada 19 esta localizado en la cara trasera del armazon de la unidad de suministro de gases 8, en el lado a mano derecha de la cara trasera (el lado a mano derecha cuando se mira hacia adelante). En la realizacion preferida, el aire se aspira a traves del respiradero de entrada 19 por medio de una unidad de ventilacion 20 que forma parte de la unidad de suministro de gases 8 y que esta localizada en el interior del armazon externo de cerramiento de la unidad de suministro de gases 8. La unidad de ventilacion 20 proporciona una corriente de gases presurizados a la unidad de suministro de gases y, por lo tanto, al sistema de respiracion asistida. La unidad de ventilacion 20 se describira con mas detalle a continuacion. El aire se aspira hacia dentro de la unidad de ventilacion 20 indirectamente, a traves de una trayectoria de entrada curvada 22 formada a traves del armazon de la unidad de suministro de gases 8. La trayectoria C se extiende desde el respiradero de entrada 19 sobre la cavidad de suministro de energfa y a traves de un tubo venturi (mostrado en lmeas de puntos) pasa dentro de la trayectoria curvada 22 (que incluye el canal de espuma absorbente y a traves de un sensor de flujo de termistor) a una abertura 23 formada en el armazon 80 de la unidad de suministro de gases, pasando la abertura 23 dentro de un rebaje/camara 21 que se forma en el armazon 80 de la unidad de suministro de gases, en la que esta localizada la unidad de ventilacion 20. El aire pasa a continuacion a la entrada 27.

La corriente de gases pasa a traves de la unidad de ventilacion 20 a la abertura de entrada de humidificacion 15 de la siguiente manera: el armazon de la unidad de suministro de gases 8 incluye una camara o conducto de salida 26 que forma al menos parte de una trayectoria de aire de salida para permitir la comunicacion gaseosa entre la unidad

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de ventilacion 20 y la abertura de entrada de humidificacion 15. En la realizacion preferida, el conducto de salida 26 se extiende entre la pared lateral a mano derecha de la unidad de suministro de gases 8 (desde atras mirando hacia delante) y la pared delantera, hasta la abertura de entrada de humidificacion 15. Como se muestra en las figuras 9 y 10, el aire que sale de la unidad de ventilacion 20 entra en el conducto 26.

Durante el funcionamiento, el aire sale del armazon de la unidad o soplador de suministro de gases 8 a traves de la abertura de entrada de humidificacion 15 y entra en la camara de humidificacion 9. En la forma preferida, la abertura de entrada de humidificacion 15 forma una salida en el extremo del conducto 26. Los gases se humidifican y se calientan en la camara 9, antes de salir de la camara 9 a traves de la abertura de salida de humidificacion 16, que esta directa o indirectamente conectada a la salida de paciente 30 (debena observarse que la salida de la camara de humidificacion 9 tambien podna estar completamente separada de la unidad de suministro de gases 8). El gas humidificado calentado se pasa a continuacion al usuario 1 a traves del conducto 3. La salida de paciente 30 esta adaptada para permitir la union neumatica del conducto de paciente 3 y en la realizacion preferida, la salida 30 esta tambien adaptada para permitir la conexion electrica a traves de un conector electrico. Una conexion electrica y neumatica combinada puede ser util, por ejemplo, si el conducto 3 se va a calentar. El calentamiento electrico de un conducto tal como el conducto 3 puede evitar o minimizar la aparicion de condensacion dentro del conducto 3. Tambien debena observarse que la conexion de salida no tiene que ser a traves del armazon de la unidad integrada 7. Si es necesario, la conexion para el conducto 3 podna estar localizada directamente en una salida de la camara de humidificacion 9.

La unidad de soplador 8 durante el funcionamiento se ajusta a un nivel de presion especificado por el usuario y/o el nivel de presion puede controlarse automaticamente. El caudal para la realizacion preferida variara durante el funcionamiento, en funcion de la respiracion del usuario. La potencia para la unidad de ventilacion 20 puede alterarse, para cambiar la velocidad a la que se hace rotar el impulsor 24 y, por tanto, la presion.

A continuacion, se describira la estructura de la unidad de ventilacion 20 de acuerdo con una realizacion, haciendo una particular referencia a las figuras 11, 12 y 13. La unidad de ventilacion 20 esta localizada en el rebaje 21 del armazon de la unidad de suministro de gases 8 durante el funcionamiento, como se ha descrito anteriormente haciendo referencia a las figuras 9 y 10. En la forma preferida, la unidad de ventilacion 20 comprende un impulsor giratorio localizado en el interior de una carcasa que tiene la forma de una carcasa de caracol o de voluta 25.

Puede verse que la unidad de ventilacion 20 aparece en general circular en vista en planta, como se muestra en las figuras 11 y 12. La carcasa de ventilador 25 incluye una abertura de entrada 27. En la forma preferida, la abertura de entrada 27 es un agujero circular localizado en aproximadamente el centro de la carcasa 25 y que pasa desde el exterior de la carcasa al interior. El aire procedente de la trayectoria de entrada 22 (vease la figura 10) penetra en la carcasa de ventilador 25 a traves de la abertura de entrada 27. Debena observarse que donde sea apropiado incluir la abertura 23 y al menos parte del rebaje 21 como parte de la trayectoria de entrada de aire, la memoria descriptiva debena leerse como incluyendo estos elementos. La forma preferida de la carcasa 25 de la unidad de ventilacion 20 incluye tambien un paso de salida 28.

En la forma preferida, el paso de salida 28 es un paso corto formado como una parte integral de la carcasa 25 y alineado sustancialmente de manera tangencial a la circunferencia al resto de la carcasa en general circular 25. Una abertura de salida de carcasa de ventilador o abertura de salida 29 (vease, por ejemplo, la figura 13) esta localizada en el extremo exterior del paso 28. Debena observarse que la abertura de salida de carcasa de ventilador 29 podna estar localizada donde sea conveniente en el paso 28 (es decir, no tiene que estar en el extremo del paso, podna estar, por ejemplo, a traves de la pared del paso a medio camino a lo largo de su longitud). La abertura de salida 29 se abre en el conducto 26. El conducto de salida 28 forma parte de la trayectoria de aire desde el ventilador hasta la abertura de entrada de humidificacion 15.

La carcasa de ventilador 25 encierra el soplador durante el funcionamiento, a excepcion de la abertura de entrada 27 y la abertura de salida 29 del paso 28. En la realizacion preferida, la rotacion de la unidad de ventilacion 20 se acciona por un motor, el ventilador o la unidad de impulsor que esta adaptada para la conexion al motor. El aire o los gases se aspiran a traves de la abertura de entrada 27 en el centro de la carcasa 25, hacia el centro de la unidad de impulsor 24 y se fuerzan hacia fuera como una corriente de gases a traves de la abertura de salida 29 del paso de salida 28 mediante las palas de impulsor 31 a medida que se hace girar la unidad de impulsor 24.

En la forma preferida, el paso de salida de ventilador o paso de salida 28 tiene una seccion transversal en general rectangular, y el paso de salida 28 esta alineado sustancialmente de manera tangencial a la carcasa 25. Sin embargo, la seccion transversal del paso de salida de ventilador 28 podna ser de cualquier forma adecuada, tal como ovalada, rectangular o circular. El paso de salida de ventilador 28 tambien podna estar dispuesto en cualquier angulo adecuado con la unidad de impulsor, por ejemplo, orientado radialmente hacia fuera, o en cualquier angulo adecuado entre tangencial y radial. El paso de salida de ventilador 28 hace que los gases forzados hacia fuera por la unidad de impulsor 24 se unan como una corriente de gases flrndicos y dicta la direccion en la que fluye la corriente de gases. La trayectoria global o la direccion global del flujo de gases sera a lo largo del paso desde el ventilador hacia la abertura de salida de carcasa de ventilador 29.

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La forma preferida del impulsor se muestra en las figuras 14 y 15. El impulsor 24 tiene una pluralidad de palas 31 que se extienden hacia fuera desde un buje central 32. El impulsor es un impulsor centnfugo. El buje 32 define el eje alrededor del que rota el impulsor. Preferentemente, el buje 32 tiene una abertura o rebaje en la parte inferior para permitir el acoplamiento con un eje de motor que facilita la rotacion del impulsor. Sin embargo, podnan usarse otros mecanismos de acoplamiento, tales como el sobre moldeo del buje con un arbol. Cuando se hace rotar el impulsor, el aire que entra en las palas de impulsor en la region proxima al buje 32, se desplaza radialmente hacia fuera y sale de las palas proximo a las puntas de las palas 33. El impulsor se fabrica preferentemente de una sola pieza (construccion de una sola pieza) en oposicion a los moldeados en multiples partes y unidos. Esto es posible cuando no hay una cubierta - o como mucho una cubierta. Esto reduce la desalineacion de los componentes que puede conducir a un desequilibrio u otras desventajas. En la realizacion preferida no hay cubierta (en contraste con, por ejemplo, la cubierta 152 mostrada en las figuras 5 y 6.)

Las palas 31 proporcionan preferentemente una superficie sustancialmente plana, desde el buje 32 a la punta de la pala, e incidente en la direccion de rotacion para de este modo centrifugar los gases. Preferentemente, las puntas de las puntas de pala de impulsor 33 se curvan parcialmente en la direccion de rotacion del impulsor (flecha A), es decir, las puntas de pala de impulsor 33 se barren hacia delante. Las puntas de pala barridas hacia delante ayudan a impartir fuerzas de rotacion mas fuertes sobre los gases que fluyen a traves del impulsor que las palas rectilmeas o barridas hacia atras. Las puntas de pala barridas hacia delante ayudan a producir un anillo de alta presion entre mas alla de la punta de cada pala. La parte interior 31 de la pala de impulsor puede estar un poco barrida hacia atras. Una pala barrida hacia atras permite cierta recirculacion de gases sobre la propia superficie de la pala. La parte de pala interna barrida hacia atras puede ser beneficiosa para aumentar la generacion de presion y permitir un flujo de gases bajo e inverso estable.

El impulsor esta construido para ser ligero fabricando el impulsor sin cubierta, eliminando de este modo peso. Para conseguir un impulsor ligero, tal como se muestra en las figuras 14a y 15a, cada una de las palas 31 del impulsor 24 estan abiertas entre las palas (es decir, las “caras” o el “plano” superior e inferior del impulsor estan abiertas a las superficies internas de la carcasa de la unidad de ventilacion 20) definiendo de este modo un impulsor centnfugo sin cubierta. Al omitir una cubierta en ambas caras superior y/o inferior de las palas de impulsor, el peso del impulsor 24 puede reducirse sustancialmente. El peso del impulsor puede reducirse tambien de otras maneras, ademas de o como alternativa a la omision de la cubierta. Por ejemplo, puede usarse un material ligero. Ademas, podnan implementarse unas palas delgadas con un material mmimo y grandes espacios entre las palas para reducir el peso. Como alternativa, podna usarse una cubierta 35 con parte del material retirado, tal como se muestra en las figuras 14b, 15b. Se proporciona una cubierta 36 con forma festoneada, con lo que se retira parte del material entre las palas 31. Se podna retirar cualquier cantidad adecuada de material. Una cubierta canaliza el aire de los impulsores. Cuando se retira un material significativo, la estructura resultante puede, de hecho, no realizar esta funcion de una cubierta, sino mas bien simplemente proporcionar soporte para las palas impulsoras 31. En este caso, el impulsor 24 puede considerarse todavfa sin cubierta, a pesar de tener cierta estructura entre las palas de impulsor 31. En otra realizacion adicional mostrada en las figuras 14c, 15c, la estructura entre las palas de impulsor es una correa que esta dispuesta centralmente entre los impulsores. Una estructura de este tipo no funciona como una cubierta. La estructura o correa de material reducido 36 puede tener cualquier forma (no solo festoneada) o extension, lo que muestran los dos ejemplos de las figuras 14b, 15b, 14c, 15c. Un impulsor ligero 24 proporciona beneficios tales como coste de fabricacion, baja inercia de rotacion y esta equilibrado o requiere poco esfuerzo para equilibrarse rotatoriamente una vez fabricado. Un impulsor con baja inercia rotacional puede acelerarse y desacelerarse rapidamente. Por lo tanto, un impulsor ligero y sin cubierta es adecuado para responder rapidamente a los requerimientos de presion fluctuantes, tales como el ciclo normal de inhalacion y exhalacion de un paciente conectado al dispositivo de asistencia respiratoria en el que funciona el impulsor.

Por ejemplo, un impulsor cubierto convencional usado normalmente en un dispositivo de asistencia respiratoria, que pesa aproximadamente 17 gramos y que tiene una inercia de 6 kg.mm2, puede responder a las fluctuaciones de presion de 10 cmH2O en aproximadamente 2 segundos. Por el contrario, el impulsor preferido, que pesa aproximadamente 1,7 gramos y una inercia de 0,5 kg.mm2, responde a fluctuaciones de presion de 10 cmH2O en aproximadamente 100 ms. La figura 29A muestra una grafica de la presion frente al tiempo del impulsor anterior que pesaba 17 gramos. El impulsor se hace funcionar para intentar mantener una presion constante de 4 cmH2O durante el ciclo normal de inhalacion y exhalacion de un paciente. En comparacion, la figura 29B muestra una grafica de la presion frente al tiempo del impulsor preferido 24. Puede verse que la disminucion de la masa y la inercia de rotacion sobre el impulsor anterior muestra una fluctuacion de presion mucho menor que el impulsor de la figura 29A. La fluctuacion de presion reducida es menos perjudicial para el proceso de respiracion del paciente y, por lo tanto, aumenta ventajosamente el confort del paciente.

Como se ha mencionado, el peso ligero puede lograrse omitiendo una cubierta. Sin embargo, no es necesario omitir toda la cubierta, sino simplemente una cubierta suficiente para llevar el peso del impulsor a un nivel adecuado, tal como se muestra en las figuras 14B, 15B, 14C, 15C. Por lo tanto, puede conseguirse un peso ligero teniendo tanto espacio abierto (area o volumen) entre las palas como sea posible. El espacio abierto puede definirse en terminos del volumen de pala para la proporcion/porcentaje del volumen de barrido de pala. Es decir, las palas barren un volumen X al rotar y las propias palas tienen un volumen combinado Y (que es el volumen de cada pala combinada). Como alternativa, desde una perspectiva en planta, el espacio abierto puede definirse en terminos del area de pala para el area de barrido de pala. Las proporciones debenan mantenerse lo mas bajas posible. En una realizacion, por

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ejemplo, el volumen de barrido del impulsor es de aproximadamente 19000 mm3, donde las palas constituyen un volumen de aproximadamente 1200 mm3. La proporcion entre el volumen de barrido y el volumen de pala es por lo tanto de aproximadamente 16:1, definiendo de este modo un impulsor que es de peso ligero en comparacion con los impulsores mas pequenos, mas densamente disenados y mas pesados usados anteriormente.

El impulsor de peso ligero puede tener un peso, por ejemplo, de menos de 2 gramos, y preferentemente entre 0,8 y 1,8 gramos, o mas preferentemente, entre 1,2 y 1,7 gramos, o incluso mas preferentemente de 1,7 gramos. Estos son solo ejemplos o una realizacion preferida y el impulsor no necesita ser de este peso, sino de algun otro peso que lo haga ligero.

Como alternativa, un impulsor de peso ligero puede disenarse para retirar la mayor cantidad de cubierta, como sea necesario, para llevar la relacion de momento de inercia respecto a radio a preferentemente menos de 15 gramos*mm, y mas preferentemente entre 8-12 gramos*mm y en una realizacion posible aproximadamente de 11 gramos*mm. Por ejemplo, en una realizacion posible, un impulsor de este tipo puede tener un radio de 35 mm, una circunferencia de 219 mm y a 15000 rpm un momento de inercia de 344,22, una velocidad punta de 54,98 m/s, una presion de 1800 Pa y una velocidad punta para una proporcion de inercia a radio de 3,5 o mas y, por ejemplo, 5,59. Mas en general, un impulsor de peso ligero podna tener unas dimensiones/parametros dentro de los siguientes intervalos (observese que estos intervalos son indicativos - no limitantes):

Radio: 15 mm-60 mm

Peso: menos de 2 gramos

Una relacion de presion respecto a inercia y radio mayor que 50:1 Pascales por gramo*mm y preferentemente 80:1 Pa por gramo*mm o mas a 1000 Pa.

Los impulsores de peso ligero permiten que se usen impulsores de radio mas grandes. Sin embargo, pueden usarse impulsores de radio mas grandes que los mencionados anteriormente. Los impulsores de radio mas grandes proporcionan mayor velocidad punta y presion. La construccion del impulsor permite impulsores de mayor radio debido a que la naturaleza ligera del impulsor es de tal manera que incluso con impulsores mas grandes, la inercia es todavfa lo suficientemente baja como para proporcionar la respuesta y las presiones requeridas.

La naturaleza ligera del impulsor puede lograrse a traves de la retirada de masa a traves de cualquier medio adecuado, tal como la retirada de la cubierta y/o material del impulsor y/o usando materiales mas ligeros. Una manera posible de reducir la masa del impulsor es reducir el numero de palas.

El impulsor genera un anillo de alta presion entre la punta y la cara interior de la carcasa. El impulsor orientado hacia atras con un barrido hacia adelante en la punta tambien permite la recirculacion de la propia pala, que ayuda con un aumento de la generacion de presion y un flujo estable y flujos inversos.

La unidad de ventilacion 20 como se muestra y se ha descrito anteriormente en las figuras 11 y 12, se muestra despiezada en la figura 16. El soplador tiene una capa de carcasa superior 50 y una capa de carcasa inferior 51 que se ensamblan para encapsular una capa de particion 52 y el impulsor 24. Las palas del impulsor estan abiertas a las superficies internas de las capas de carcasa superior e inferior. La capa de particion 52 y la superficie interior de la capa superior 50 se perfilan para encerrar sustancialmente las palas de impulsor cuando las capas se ensamblan. Esto forma una primera region interior (“region superior”). La capa de carcasa superior 50 tiene la abertura 27 que define la entrada de gases en el soplador. La capa de carcasa inferior define una voluta 53 donde los gases se recogen antes de la emision desde el soplador. Preferentemente, la voluta 53 tambien tiene una pared interior de sellado 56. La pared 56 define un espacio interno para la carcasa inferior que puede usarse para alojar un motor. La capa de carcasa inferior 51 y la particion 52 forman una segunda region interior (“region inferior”).

El paso de salida 28 de la unidad de ventilacion 20 esta conectado a la voluta 53 a traves de una abertura 54. La abertura 54 y la pared de voluta 53 definen una lengua 55 con lo que los gases que circulan en la voluta 53 se separan en el paso de salida 28.

La capa de particion 52 es, en general, circular y divide sustancialmente la carcasa superior 50 de la carcasa inferior 51 definiendo de este modo las regiones (interiores) de flujo de gases superior e inferior del soplador. Para permitir que los gases fluyan desde la region superior a la region inferior se localiza una abertura 57 en, o cerca del borde exterior de la particion. La abertura 57 se muestra mas claramente en las figuras 17 y 18. La abertura 57 es mas preferentemente una abertura formada por un corte en la capa de particion 52, o alguna otra configuracion/forma de la carcasa 51 de tal manera que la combinacion/disposicion de la capa de particion 52 y la carcasa 51 crea una abertura entre las dos. Sin embargo, la abertura 57 tambien puede comprender una trayectoria de flujo formada por separado a la capa de particion, tal como una protuberancia o un canal de fluido formado en las paredes de la parte superior 50 y en las carcasas inferiores 51. El corte podna formar, por ejemplo, una abertura circunferencial 57 entre la carcasa 51 y la particion 52. La curvatura/centro del radio de la abertura circunferencial 57 esta preferentemente desplazada desde el centro del radio de la particion 52 o de otra manera tiene una curvatura que difiere de la de la circunferencia de la particion 52 que resulta en una abertura circunferencial excentrica o de otra manera desplazada 57 alrededor de la circunferencia de la particion 52, como se muestra en las figuras. Esto produce una abertura 57

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con una abertura en forma de media luna (“sonrisa”) que se extiende por un borde de ataque 58 hasta un borde trasero 59. Sin embargo, la abertura puede ser de cualquier forma con una abertura y un cierre gradual en relacion con el plano de rotacion del impulsor. La abertura permite el suministro gradual de la presion y del flujo desde la fuente de alta presion estatica en la parte superior del soplador. El angulo de apertura y cierre de la abertura se ajusta para permitir que el flujo inverso regrese a traves del sistema de una manera estable. Tambien contribuye a la reduccion de ruido de paso de la pala por no tener una ruptura aguda en la geometna. La abertura proporciona las lenguas de adicion, asf como las de la salida. La apertura y el cierre gradual de la abertura (“estrechamientos”) proporcionan lenguas. La velocidad maxima en la salida (por ejemplo, 10 m/s) es menor que en los estrechamientos (por ejemplo, 60 m/s). La apertura y el cierre gradual con las laminas pasando a esa velocidad gestionan el ruido de paso de la pala. La anchura y la longitud de la abertura 57 controlan la velocidad en la seccion (voluta) inferior de la carcasa. Por ejemplo, una abertura mas ancha y larga aumenta la velocidad en la voluta.

Durante el funcionamiento del soplador, se hace rotar el impulsor 24 en la direccion A - vease la figura 17. La rotacion del impulsor 24 aspira los gases a traves de la entrada 27 y a traves de las palas 31 hacia la pared exterior de la capa de carcasa superior 50. Durante el funcionamiento, el aire B tambien puede aspirarse a traves del estator/rotor desde el otro lado de la carcasa - vease por ejemplo la figura 13. El aire B aspirado a traves puede refrigerar el motor. El impulsor sin cubierta 24 permite que el aire se aspire a traves del motor de esta manera proporcionando de este modo la refrigeracion. Las puntas de pala de barrido hacia adelante 31 imparten unas fuerzas de rotacion fuertes a los gases que circulan en la region superior de la carcasa del soplador para crear de este modo altas velocidades de gas circulante. Los gases en la region superior fluiran naturalmente a traves de la abertura 57 a la zona inferior debido a la diferencia de presion entre las regiones. Cuando los gases en la region superior, que tienen una alta velocidad y una baja presion, entran en la zona inferior, espedficamente la voluta 53, la velocidad del gas disminuye y la presion aumenta. Normalmente, la voluta 53 tiene un volumen mayor que la region superior para ayudar a facilitar un aumento de presion de los gases.

Al dividir el espacio interno del soplador en dos regiones separadas pueden realizarse una serie de ventajas. En un soplador convencional, los gases de alta velocidad que salen del impulsor son incidentes hasta el borde, o la lengua, que define un lfmite ffsico donde los gases se dividen a partir de la voluta para entrar en el paso de salida. El flujo de gas a alta velocidad que incide en la lengua es turbulento e ineficiente para el rendimiento del soplador. La turbulencia provocada por la lengua reduce e introduce tambien una fuente de ruido. En contraste, la division de la carcasa del soplador preferido en las regiones superior e inferior reduce el impacto provocado por la lengua. La region superior permite que los gases circulen a una velocidad alta. La abertura y el cierre radial gradual de la particion preferida 57 proporciona una trayectoria de fluido a la region inferior que esta libre de (o ha reducido) bordes aerodinamicamente turbulentos. Cuando los gases que circulan han entrado en la zona inferior, el volumen ampliado de la voluta anima a los gases a disminuir y aumentar la presion. La velocidad de gases reducida reduce el impacto de la turbulencia provocada normalmente por la lengua 55 a un nivel bajo o insignificante. Por consiguiente, la unidad de soplado es capaz de funcionar en un amplio intervalo de presion y de flujo con una salida de ruido sustancialmente reducida en comparacion con otros sopladores. Una abertura mas ancha y larga 57 aumenta el caudal de la region inferior en relacion con la region superior. Por lo tanto, el tamano de la abertura se selecciona de acuerdo con el intervalo de caudal y de presion deseados de la unidad de soplado.

El motor usado para accionar el impulsor 24 se muestra en seccion transversal en la figura 19. Preferentemente, el motor es un motor de CC sin escobillas operado usando un control vectorial sin sensor (tambien denominado “control orientado al campo”) controlado por un microcontrolador, un microprocesador o un controlador similar 14 (tal como se muestra en la figura 7), por ejemplo, a traves del conector 131 montado en una PCB 130. El control puede ajustarse para adaptarse a un impulsor de baja inercia. El buje central 32 del impulsor 31 esta acoplado con un arbol 60 que se extiende desde el motor 61. Montados en el arbol hay una pluralidad de, segmentos magneticos, preferentemente pequenos, para formar un rotor 62. En una realizacion, el iman es de 20 mm de diametro, pero mas en general el diametro podna ser inferior a 20 mm y preferentemente entre 10 mm a 15 mm. El volumen del iman es menor que 1600 mm3 y puede estar entre 500 mm3 y 1600 mm3. Rodeando al rotor 62 hay un estator laminado que tiene una pluralidad de polos 63 y devanados 68. El estator esta montado en la PCB o en otro sustrato 130 y los devanados estan acoplados al conector 131. Los devanados se activan selectivamente por el microcontrolador 14 a traves del conector 131 para facilitar la rotacion del rotor, y por lo tanto del arbol 60 y del impulsor 31, alrededor del eje central definido por la lmea central del arbol 60.

El arbol 60 se mantiene dentro del motor mediante una estructura de cojinete. Preferentemente, la estructura de cojinete tiene uno o mas cojinetes 64 y uno o mas montajes de cojinete 65. Los montajes de cojinete 65, como se muestra, se acoplan con los cojinetes en una superficie interior y con el estator en una superficie exterior. El acoplamiento preferido para el montaje de los cojinetes y del estator es por friccion. Para promover un acoplamiento por friccion, los montajes de cojinete 65 se fabrican de un material blando, y sin embargo elastico y/o flexible, tal como un caucho de silicona u otro material elastomerico. El material puede ser de baja fluencia, temperatura estable, baja compresion establecida con una alta tan delta (altamente viscoso), altamente amortiguado. Unos ejemplos comprenden:

• Caucho de moldeo de masa como - NBR, nitrilo y silicona de Flouro.

• Elastomeros de termo plasticos (de TPE) como el Santoprene por Exxon

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• Uretanos de termo plasticos como el Dynaplast por GLS Corporacion

• Uretanos de fundicion curada por calor como el 10T90 por National Urethanes

• Otros multiples compuestos de caucho fundido en fno como el RTV (vulcanitas curadas a temperature ambiente) por Dow Corning, Wacker y otros.

Tales materiales permiten que los montajes 65 se compriman cuando se instalan y, a continuacion, se expandan en su localizacion elegida para mantenerse en su lugar mediante un acoplamiento de dimension expandida con una restriccion. Los montajes 65 estan opcionalmente sujetos por un saliente 66 formado como parte de un aislante/aislador electrico u otra estructura de bastidor (“bastidor de estator”) en el estator. Del mismo modo, los cojinetes pueden estar sujetos por un saliente 67 formado como parte del montaje de cojinete. Cualquiera o ambos de los salientes pueden estar localizados discretamente alrededor del anillo interior y exterior de los montajes de cojinete, o como alternativa, se extienden alrededor de la circunferencia del montaje para definir un rebaje en el que esta localizado el montaje.

Los montajes de cojinete proporcionan adaptabilidad al arbol giratorio 60. A medida que los objetos giratorios, tales como el rotor 62, el arbol 60 y el impulsor 31 sufren, en general, de cierto grado de desequilibrio de rotacion, los montajes de cojinete son capaces de aislar la rotacion inducida por vibracion inherente desde el rotor del motor. Se ha descubierto que la combinacion del impulsor ligero, sin cubierta que tiene una inercia de rotacion baja, como se ha descrito anteriormente, junto con la adaptabilidad proporcionada de los montajes de cojinete permite que se fabriquen el rotor 62, el arbol 60 y el impulsor 31 y que pueda omitirse totalmente cualquier proceso de equilibrio despues de la fabricacion de los componentes giratorios. De estas ventajas se benefician los costes y el tiempo de fabricacion. La naturaleza ligera del impulsor permite que cualquier desequilibrio se compense por los montajes de cojinete. Un impulsor de peso ligero tambien permite una respuesta de velocidad mas rapida del impulsor para cambiar las condiciones. Cualquier fluctuacion no deseada en la presion debido a la falta de la cubierta puede compensarse cambiando rapidamente la velocidad del impulsor para devolver la presion al nivel deseado.

Debena observarse que mientras que la figura 19 muestra los montajes de cojinete 65 montados dentro del estator del motor, pueden igualmente alojarse externamente al motor. Por ejemplo, los montajes 65 en su lugar pueden montarse dentro de unos casquillos formados dentro de las carcasas del soplador, o de la unidad de suministro de gases 7. En tales circunstancias, cuando los montajes de cojinete se localizan dentro de la unidad de suministro de gases 7, tambien puede ser ventajoso omitir las estructuras discretas para la carcasa de soplador 50, 51, en lugar de montar las superficies internas de las carcasas directamente en la estructura interna de la unidad de suministro de gases 7.

Para proporcionar una mayor amortiguacion de las vibraciones de los componentes de rotacion del soplador, el motor y el impulsor, pueden montarse opcionalmente en un dispositivo de montaje compatible. La figura 20 muestra una realizacion de un dispositivo de montaje de este tipo 70. De acuerdo con la realizacion preferida de la invencion, el montaje se realiza mas preferentemente de un material blando, y sin embargo elastico y flexible tal como caucho de silicona. El dispositivo de montaje 70 tiene un rebaje interno 71 en el que se alivia el estator. Preferentemente, el rebaje interno es menor que la superficie exterior del motor para alentar un ajuste de interferencia entre estos componentes. La figura 21 muestra el motor 61 colocado dentro del rebaje de montaje 71.

Una pluralidad de salientes 72 rodea las superficies superior e inferior del montaje 70. Cada saliente 72 tiene preferentemente una base rebajada en el cuerpo del montaje para aumentar efectivamente la longitud por lo que los salientes son libres para doblarse. El extremo del saliente se extiende mas alla de las superficies superior e inferior del montaje para proporcionar soporte de apalancamiento al montaje y al conjunto de motor. Durante el funcionamiento del motor, la vibracion provocada por cualquier desequilibrio de los componentes de rotacion se absorbe por cada uno de los salientes permitiendo que el cuerpo del montaje 70 se mueva en relacion con la superficie sobre la que se soportan los salientes 72.

La figura 22A es una grafica del nivel de presion de sonido de una unidad de ventilacion convencional probada en una camara anecoica. La figura 22B es una grafica de la palanca de presion de sonido de una unidad de ventilacion de acuerdo con la presente invencion. Puede observarse que el impulsor ligero y sin cubierta 24, el montaje de cojinete flexible 65 y el montaje de motor flexible 70 contribuyen a una salida de ruido significativamente reducida a traves del intervalo espectral probado de entre 50 Hz a 10 kHz.

Una realizacion adicional del conjunto de motor y del impulsor se muestra en las figuras 23 a 28. Muchos aspectos de esta realizacion son los mismos que los de la realizacion anterior. Las funciones descritas en relacion con la realizacion anterior no se describen en esta realizacion, puede suponerse que existen en esta realizacion, en su caso. Del mismo modo, las funciones usaran los mismos numeros de referencia que en la realizacion anterior. El motor usado para accionar el impulsor 24 se muestra en seccion transversal en la figura 27. Preferentemente, el motor es un motor de CC sin escobillas que usa el control de vector sin sensor (“control orientado al campo”) controlado por un microcontrolador, un microprocesador o un controlador similar 14 (tal como se muestra en la figura 7), por ejemplo, a traves de un conector 231 montado en una PCB/sustrato 230 (tal como se muestra en la figura 23). El control puede ajustarse para adaptarse a un impulsor de baja inercia. Haciendo referencia a las figuras 23, 24

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y 27, el buje central 32 del impulsor 24 esta acoplado con un arbol 60 que se extiende desde el motor 61. Montada en el arbol hay una pluralidad de segmentos magneticos, preferentemente pequenos, para formar un rotor 62. Rodeando el rotor 62 hay un estator laminado 241 que tiene una parte exterior anular 242 y una pluralidad de polos 243 y devanados 68. El estator esta montado en la PCB o en otro sustrato 230 y los devanados 68 estan acoplados al conector 231. El estator 241 tiene un aislante/aislador electrico (que forma un bastidor de estator) 270a, 270b que cubre la parte superior e inferior de la parte anular 242 y los polos 243. Cada devanado 68 esta ensamblado preferentemente en el aislante 270a, 270b sobre cada polo 243. Los salientes para el acoplamiento y la retencion se proporcionan alrededor de la circunferencia 271 que se extiende hacia arriba y el extremo de los polos que se extienden hacia arriba 272a y hacia abajo 272b.

Haciendo referencia a la vista en planta de una de las laminaciones 240 en la figura 24, cada laminacion comprende una parte exterior anular 242 y una parte de polo 243 que se extiende radialmente hacia el interior. El borde 244 de cada parte de polo 243 incluye una forma de onda. La forma de onda comprende dos partes concavas 244a, 244b que se reunen en un apice central 244c. Haciendo referencia a la figura 25, cuando se apila una pluralidad de las laminaciones 240 para crear el estator 241, cada polo 243 tiene una cara radial interior 250 con una forma de onda como se muestra en la figura 25. La cara 250 comprende dos partes concavas 250a, 250b que se reunen en un apice central 250c. Esta disposicion reduce la reluctancia. El estator y/o el rotor pueden tener una magnetizacion sesgada. Los devanados se activan selectivamente usando el controlador 14 a traves del conector 231 para facilitar la rotacion del rotor, y por lo tanto el arbol 60 y el impulsor 31, alrededor del eje central definido por la lmea central del arbol 60.

El arbol 60 se mantiene dentro del motor mediante una estructura de cojinete. Preferentemente, la estructura de cojinete tiene uno o mas cojinetes 64 y uno o mas montajes de cojinete 260 (vease la figura 26). Como se muestra en la figura 27, el montaje de cojinete 260 se acopla con los cojinetes 64 en una superficie interior 261 y con el estator 241/el aislante 270a/270b en una superficie exterior. El montaje de cojinete 260 comprende un cuerpo principal anular 265 que se curva desde un punto bajo en una abertura central 263 hasta un punto mas alto en la circunferencia exterior 262. La circunferencia exterior comprende un reborde de acoplamiento 264, preferentemente con un chaflan 264a en la interseccion de la circunferencia exterior 262 con el cuerpo anular principal 265. La interseccion de la abertura interior 263 con la circunferencia interior 261 del cuerpo principal 265 tambien tiene preferentemente un chaflan 261a. Una pared/saliente anular 266 se extiende hacia arriba desde el cuerpo anular principal 265 en la abertura interior 263. La parte superior 267 de la pared anular 266 tiene un reborde de acoplamiento en voladizo 268. La interseccion del reborde 268 con la pared anular 266 y con la pared lateral de reborde en voladizo 268a estan preferentemente achaflanadas 268b, 268c. El acoplamiento preferido del montaje de cojinete 260 con los cojinetes 64 y el estator 241 es por friccion. Para promover un acoplamiento por friccion, los montajes de cojinete 260 se fabrican de un material blando, y sin embargo elastico y flexible, tal como un caucho de silicona u otro material elastomerico. El material puede ser de baja fluencia, temperatura estable, baja compresion establecida con una alta tan delta (altamente viscoso), altamente amortiguado. Los posibles materiales se han descrito en relacion con la realizacion anterior. Tales materiales permiten que los montajes 260 se compriman cuando se instalan y, a continuacion, se expandan en su localizacion elegida para mantenerse en su lugar mediante un acoplamiento de dimension expandida con una restriccion. Tambien proporcionan adaptabilidad.

La figura 27 muestra los montajes de cojinete en lmeas continuas en el estado no instalado/no ensamblado, con una curvatura hacia arriba. Las lmeas de puntos muestran los montajes de cojinete 260 en el estado montado/ensamblado, recortado en el estator/aislante 279a, 270b. En el estado instalado (tambien llamado estado o configuracion acoplada), el cuerpo anular esta acoplado con el estator 241 y/o el bastidor de estator 270a, 270b y el cuerpo anular 265 se fuerza desde el estado curvado (mostrado en lmeas continuas) a una configuracion acoplada (plana) (mostrada en lmeas de trazos) que proporciona la precarga del uno o mas cojinetes por la accion del montaje de cojinete que proporciona un empuje proporcionado por el cuerpo elastico/flexible, que actua sobre el estator y/o el bastidor de estator y los cojinetes. Los montajes 260 estan opcionalmente sujetos por un voladizo 272c, 272d formado en el aislante 270a, 270b. Del mismo modo, los cojinetes 64 pueden estar sujetos por un voladizo 268 formado como parte del saliente 266 en el montaje de cojinete 260. Cualquiera o ambos de los voladizos pueden estar colocados de manera discreta sobre el anillo interior y exterior de los montajes de cojinete, o como alternativa, extenderse alrededor de la circunferencia del montaje para definir un rebaje en el que esta localizado el montaje. El impulsor/arbol/rotor se ensambla en el estator 241 ensamblando los cojinetes 64 en el arbol 60, ensamblando los montajes de cojinete 260 en los cojinetes 64 y manipulando los montajes de cojinete 260 (a mano, mediante una plantilla u otro medio) de manera que se acoplan con el aislante de estator 270a, 270b en cada polo 243. En una realizacion alternativa, los montajes de cojinete 260 no estan acoplados directamente al estator o aislante 270a/241, sino mas bien estan acoplados a otra estructura tal como una carcasa. Puede proporcionarse cualquier disposicion de acoplamiento con cualquier estructura adecuada que proporcione las funciones necesarias como se establece a continuacion.

Los montajes de cojinete 260 proporcionan adaptabilidad al arbol giratorio 60. A medida que los objetos giratorios, tales como el rotor 62, el arbol 60 y el impulsor 24 sufren, en general, de cierto grado de desequilibrio de rotacion, los montajes de cojinete son capaces de aislar la rotacion inducida por vibracion inherente desde el rotor del motor. Se ha descubierto que la combinacion del impulsor ligero, sin cubierta que tiene una inercia de rotacion baja, como se ha descrito anteriormente, junto con la adaptabilidad proporcionada de los montajes de cojinete permite que se fabriquen el rotor 62, el arbol 60 y el impulsor 24 y que pueda omitirse totalmente cualquier proceso de equilibrio

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despues de la fabricacion de los componentes giratorios. De estas ventajas se benefician los costes y el tiempo de fabricacion. La naturaleza ligera del impulsor 24 permite que cualquier desequilibrio/desalineacion se compense por los montajes de cojinete 260 - la disposicion se auto alinea debido a la adaptabilidad del montaje de cojinete (debido, por ejemplo a la resiliencia y/o a la flexibilidad). La construccion del montaje de cojinete, incluyendo la geometna y el material, tambien proporciona la precarga axial en los cojinetes, por ejemplo, de hasta 7 Newton. La naturaleza anular del cojinete proporciona una precarga coherente/uniforme alrededor del cojinete 64. El cuerpo anular curvado resiliente/flexible permite que el cojinete se instale en su lugar y proporcione la precarga. La naturaleza anular del montaje de cojinete 260 proporciona una precarga uniforme alrededor del cojinete, mientras que el material de construccion de baja fluencia mantiene la precarga. El material del montaje de cojinete 260 es tambien preferentemente un material de amortiguacion visco elastico que proporciona amortiguacion, lo que reduce la probabilidad de resonancia durante el funcionamiento del motor. Tal material visco elastico tambien puede proporcionar la resiliencia/flexibilidad necesaria para proporcionar la precarga. Un ejemplo de un material de este tipo es un uretano de termo plastico como el Dynaplast por GLS Corporacion. Otros materiales resilientes y/o flexibles mencionados anteriormente para el montaje de cojinete 260 podnan adaptarse para proporcionar la amortiguacion necesaria anadiendo mica. Un impulsor de peso ligero tambien permite una respuesta de velocidad mas rapida del impulsor para cambiar las condiciones. Cualquier fluctuacion no deseada en la presion debido a la falta de la cubierta, puede compensarse cambiando rapidamente la velocidad del impulsor para devolver la presion al nivel deseado. Los montajes de cojinete tambien proporcionan aislamiento de las vibraciones.

Para proporcionar una mayor amortiguacion de las vibraciones de los componentes de rotacion del soplador, el motor y el impulsor, opcionalmente pueden montarse en un dispositivo de montaje compatible (montaje de motor) 280. Las figuras 23, 27 y 28 muestran una realizacion de un dispositivo de montaje de este tipo 280. De acuerdo con la realizacion preferida de la invencion, el montaje se realiza mas preferentemente de un material blando, y sin embargo elastico y flexible, tal como el caucho de silicona. El dispositivo de montaje 280 tiene un cuerpo anular 282 con unos rebordes de acoplamiento superior e inferior 282a, 282b que definen un rebaje interno 281 en el que esta dispuesto el estator 241. Preferentemente, el rebaje interno 281 es menor que la superficie exterior del estator para alentar un ajuste de interferencia entre estos componentes. La figura 27 muestra el motor colocado dentro del rebaje de montaje 281.

Una pluralidad de salientes 283 rodea las superficies superior e inferior del montaje 280. El extremo del saliente se extiende mas alla de las superficies superior e inferior del montaje para proporcionar un apalancamiento de soporte al montaje y al conjunto de motor. Durante el funcionamiento del motor, la vibracion provocada por cualquier desequilibrio de los componentes de rotacion se absorbe por cada uno de los salientes permitiendo que el cuerpo del montaje 280 se mueva en relacion con la superficie sobre la que se soportan los salientes 283.

La combinacion de diversas funciones de la presente invencion proporciona ventajas, que pueden conseguirse usando un unico impulsor. El uso de un impulsor de peso ligero/baja inercia (por ejemplo, retirando la totalidad de la cubierta y/o reduciendo el material de la pala) reduce el desequilibrio del impulsor debido a las tolerancias de fabricacion. Previamente, despues de la fabricacion y durante el ensamblado de un soplador, se ha necesitado retirar/anadir material al impulsor para mejorar el equilibrio. La naturaleza ligera del impulsor significa que puede tolerarse cualquier pequeno desequilibrio sin necesidad de rectificacion. Junto a esto, cuando el desequilibrio no es lo suficientemente pequeno, los montajes de estructura de cojinete elastica/flexible 65 y/o el montaje de estator pueden compensar cualquier desequilibrio en el impulsor. A medida que el impulsor es lo suficientemente ligero, cualquier desequilibrio es de una magnitud suficientemente pequena para compensarse mediante el montaje de estructura de cojinete 65, sin la necesidad de alterar el peso del impulsor durante el ensamblaje.

La construccion ligera tambien permite un impulsor de mayor diametro, que a su vez proporciona una mayor velocidad punta para unas RPM espedficas. Esto permite un funcionamiento a menos RPM del soplador sin dejar de conseguir la presion necesaria (que depende de la velocidad punta). Tener menos RPM reduce la vibracion a un nivel aceptable, o a un nivel que puede compensarse por el montaje de estructura de cojinete y/o de estator. La construccion ligera del impulsor, como se ha mencionado anteriormente, permite un impulsor mas grande, ya que proporciona menor inercia lo que logra las presiones/respuestas requeridas. Es decir, se requiere un par mas bajo para acelerar y frenar el impulsor para alcanzar las velocidades punta/presiones requeridas. Esto mejora el rendimiento (respuesta) dinamico. Ademas de esto, los pequenos imanes en el motor (en combinacion con la estructura de cojinete) eliminan la necesidad de equilibrar durante el ensamblaje, mejorando el rendimiento dinamico.

La estructura de cojinete resiliente/flexible permite la auto-alineacion, la adaptabilidad, la amortiguacion y la precarga del conjunto de impulsor y de arbol. Esto facilita el ensamblaje, y en combinacion con el impulsor de peso ligero/baja inercia reduce o elimina la necesidad de equilibrar las modificaciones durante el ensamblaje, como se ha mencionado anteriormente. La estructura de cojinete proporciona unas tolerancias relajadas durante la fabricacion, ya que compensa las tolerancias mas grandes. La estructura de cojinete tambien afsla y/o amortigua las vibraciones, permitiendo tambien velocidades de RPM altas del impulsor cuando sea necesario. El montaje de bastidor/motor de estator tambien proporciona un aislamiento de las vibraciones.

La particion que separa el soplador en las regiones primera y segunda separa la region de alta velocidad para reducir el ruido. Esto permite y mantiene una alta velocidad constante del flujo, mientras se difunde la velocidad a presion.

En general, se proporcionan las siguientes ventajas mediante la combinacion de una o mas funciones de la siguiente 5 manera:

Ventaja

Impulsor de bajo ruido

Soplador de respuesta rapida

Coste mas bajo

Ensamblaje sin equilibrio

Impulsor de gran diametro /bajas RPM

Funciones que proporcionan ventajas

Bajas RPM (debido a un impulsor de gran diametro)

Particion para proporcionar dos regiones, conteniendo una el impulsor

Unidad de vector sin sensor de bajo par de reluctancia / control orientado al campo

Impulsor de baja inercia (logrado a traves de una construccion sin cubierta / ligera)

Iman pequeno con un diametro menor que 20 mm Unidad vectorial sin sensores

No se precisa equilibrio durante el ensamblaje

Iman de volumen pequeno

Montaje de cojinete simple

Impulsor de una pieza

Impulsor de baja inercia / ligero de peso

Estructura de cojinete flexible / elastica

Aislador de bastidor de montaje/estator del motor

Impulsor de bajas RPM

Iman pequeno con un diametro menor que 20 mm Impulsor de una pieza Impulsor de baja inercia

Aunque la presente invencion se ha descrito en terminos de una determinada realizacion, otras realizaciones evidentes para los expertos en la materia tambien estan dentro del alcance de esta invencion. Por lo tanto, pueden hacerse diversos cambios y modificaciones sin alejarse del alcance de la invencion. Por ejemplo, diversos componentes pueden recolocarse del modo deseado. Por otra parte, no todas las funciones, aspectos y ventajas se 10 requieren necesariamente para practicar la presente invencion. Por consiguiente, el alcance de la presente invencion esta destinado a definirse solamente por las reivindicaciones que siguen.

Claims (13)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Un aparato de asistencia respiratoria (7, 8) que comprende: una fuente de gases presurizada (20) que comprende:

   una entrada de gases (27),

   una salida de gases (28, 29) adaptada para emitir gases presurizados a una salida (15, 30) del aparato de asistencia respiratoria,

   un impulsor de peso ligero (24) que no tiene cubierta,

   un motor (61) para accionar el impulsor de peso ligero que comprende un arbol giratorio (60) localizado dentro de un estator (63, 68, 241) y

   al menos una estructura de cojinete para soportar el arbol giratorio dentro del estator, comprendiendo la estructura de cojinete uno o mas montajes de cojinete flexibles y/o elasticos (165, 260) y uno o mas cojinetes (64, 261) soportados por los montajes de cojinete alrededor del eje del arbol giratorio.
2. 2. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el impulsor de peso ligero (24) esta formado de una sola pieza.
3. 3. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que el impulsor de peso ligero

   (24) tiene uno o mas de:

   un radio de entre 15 y 60 mm;

   una masa de menos de 2 gramos, y preferentemente entre 0,8 y 1,8 gramos;

   una relacion de presion respecto a inercia y radio mayor que 50:1 Pa por gramo*mm, y preferentemente mayor que 80:1 Pa por gramo*mm;

   una relacion de momento de inercia respecto a radio menor que 15 g*mm, y preferentemente dentro del intervalo de 8 a 12 g*mm; y/o

   una relacion de volumen de barrido de pala respecto a volumen de pala de 16:1 o mayor.
4. 4. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el impulsor (24) es un impulsor centnfugo giratorio alrededor de un eje central.
5. 5. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la fuente de gases (20) comprende ademas una carcasa (25) que tiene unas superficies internas superior e inferior que encierran el impulsor, y en el que el impulsor tiene una pluralidad de palas (31) que estan sustancialmente abiertas a las superficies internas superior e inferior de la carcasa en virtud de no tener cubierta.
6. 6. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que la fuente de gases (20) comprende ademas una particion (52) para definir las regiones interiores primera y segunda dentro de la carcasa

   (25) , en el que la primera region interior comprende la entrada de gases (27) y el impulsor (24), la segunda region interior comprende la salida de gases (29), y las regiones interiores primera y segunda estan conectadas fluidamente por una abertura (57) formada en o por la particion; y en el que la abertura formada en o por la particion es al menos parcialmente circunferencial.
7. 7. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la abertura (57) formada en o por la particion (52) tiene forma de media luna.
8. 8. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la carcasa (25) comprende ademas una voluta (53) en la segunda region, en el que la abertura (57) esta proxima a la periferia de la voluta (53).
9. 9. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que un extremo distal (33) de las palas del impulsor se curva en la direccion de rotacion de la pala.
10. 10. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el montaje de cojinete (65, 260) proporciona un soporte compatible con el arbol giratorio.
11. 11. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la fuente de gases presurizada (20) tiene una carcasa (25) y el aparato de respiracion comprende ademas un montaje de motor flexible y/o elastico (260) que acopla el estator (241) y la carcasa (25) para proporcionar un soporte compatible con el motor (61).
12. 12. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la voluta (53) tiene una lengua (55) que define al menos parcialmente una transicion entre la voluta (53) y la salida de gases (28, 29), estando la lengua localizada en la segunda region interior.
13. 13. Un aparato de asistencia respiratoria de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que los 5 montajes de cojinete (65, 260) tienen un cuerpo anular curvado (265) y cuando se acopla con el estator (241) y/o

    con un bastidor de estator (270a, 270b) y/u otra estructura, el cuerpo anular se coacciona en una configuracion acoplada que proporciona una precarga al uno o mas cojinetes (64, 261); y en el que el montaje de cojinete (65, 260) se fabrica de un material que proporciona elasticidad y/o flexibilidad para proporcionar la precarga cuando esta en la configuracion acoplada; y/o en el que los montajes de cojinete se fabrican de un material que proporciona 10 amortiguacion.