用于呼吸辅助设备的具有改进的驱动轴密封的微型风机的制作方法

本发明涉及一种气体密封性能得到改善的用于呼吸辅助设备的微型风机和设置有该微型风机的呼吸辅助设备。

背景技术：

为了辅助一些病人的呼吸功能，使用了也被称作是医用呼吸机的呼吸辅助或辅助换气设备，其以非零流量和/或高于大气压力(即＞1atm)的压力输送呼吸气体，一般为空气。作为病人治疗的一部分，特别地当他/她需要时，输送给病人的空气可具有对其添加的额外的氧气，以得到大于21vol％(体积百分比)的氧气比例。

为了实现这点，使用了具有微型风机的呼吸辅助设备，该微型风机有时简单地被称作是“风扇/鼓风机”或“涡轮机”，其用于吸入环境空气并且以给定的压力将其输送给病人。文献EP-A-2165078，EP-A-2102504和WO-A-2012/139681描述了微型风机和设置有该微型风机的呼吸辅助设备。

通常，借助于布置在由电动马达驱动旋转的旋转轴上的一个(或多个)叶轮，空气由微型风机吸入。微型风机的叶轮大致布置在形成在下蜗壳和上蜗壳之间的腔室中，下蜗壳和上蜗壳彼此固定并且在它们之间限定叶轮能够在其中转动的中空空间，所述叶轮被夹在所述蜗壳之间。

现在，很多微型风机具有电动马达寿命的问题，这些问题显著地与承载叶轮的马达的旋转轴处的气体密封性能的缺失有关。具体地，目前的微型风机设计不能保证旋转叶轮腔室和马达主体内部之间的密封，保持或引导旋转驱动轴的滚动轴承位于该马达主体中。

现在，这种密封的缺乏是显著的问题，因为其导致过早的马达磨损。

因此，由于存在压力差，这导致在压力下(＞1atm)的空气进入其中压力较低(+/-1atm)的马达的主体。在压力下进入的该气体因此会扫过滚动轴承并且驱逐位于该处的一些润滑剂，一般为润滑脂或类似物，这会逐渐导致润滑的缺乏且不可避免地加速互相接触的构件——特别是轴承——的磨损。

另外，当病人使用富氧空气流(其是指所述空气包含比环境空气更高的氧气比例)换气时，发生构件(特别是滚动轴承)的更快速的老化，这是因为逸出空气流中存在的氧气可氧化润滑剂和因而减低它们的效率，且因此导致所述马达的这些构件的更加快速的磨损。

技术实现要素：

鉴于所有这些，问题是提出一种不存在前述的在驱动轴处的密封问题的改进的微型风机，使得可以使气体回路完全气体密封并且因此防止逸出气体损坏马达的滚动轴承和导致滚动轴承的过早磨损。

本发明的解决方案因此是一种微型风机，其包括具有限定马达腔室的马达主体和细长形状的旋转驱动轴的电动马达，所述旋转驱动轴由布置在所述马达主体中的至少一个滚动轴承装置保持或引导，所述驱动轴经由在所述马达主体的上壁中形成的孔口通过所述上壁并且伸出到所述马达主体外侧，其特征在于，在所述孔口处布置有所述驱动轴穿过的密封件。

取决于具体情况，本发明的微型风机可包括一个或多个下面的技术特征：

–马达主体容纳和保持滚动轴承、线圈和旋转轴。

–所述旋转轴穿过形成马达主体的上壁的可移除罩盖伸出所述马达的主体。

–所述密封件通过保持装置被保持就位。

–所述保持装置为凸缘或类似装置。

–所述密封件被定位成与所述马达主体的上壁接触。

–所述密封件由能够提供流体密封的可变形材料制成，并且所述可变形 材料优选地选自聚四氟乙烯(PTFE)和聚乙烯(PE)。

–所述密封件具有回转对称性。

–所述密封件相对于所述驱动轴被保持在固定位置。

–所述密封件具有贯穿其中的内部通道，所述内部通道具有基本等于所述驱动轴的外径的内径，优选地，所述旋转驱动轴具有管状的细长形状。

–所述驱动轴承载叶轮，所述密封件布置在所述马达主体的上表面和所述叶轮的下表面之间。

–所述叶轮由轻质材料制成，优选为聚合物，例如模制塑料。

–所述密封件布置在所述马达主体的上壁中形成的容纳部中，所述孔口通向所述容纳部的底部。

–所述密封件为旋转密封件。

–所述叶轮固定到驱动轴，使得当所述驱动轴转动时，所述叶轮能够被驱动旋转，所述驱动轴自身由马达驱动旋转。

–所述驱动轴为细长形状，特别是管状，例如圆柱形。

–所述叶轮布置在由彼此固定的上蜗壳和下蜗壳界定的叶轮腔室中。

–所述上蜗壳包括与容纳叶轮的叶轮腔室流体连通的气体入口通道。该气体入口通道允许气体(一般为空气或富氧空气)进入叶轮腔室，当叶轮旋转时，所述气体被所述叶轮吸入。

–所述上蜗壳和下蜗壳在它们之间形成气体出口或排放管，其允许由所述叶轮吸入的气体从所述叶轮腔室排出。

–所述上蜗壳的上方为包括开口的角部(horn)，所述开口与上蜗壳的气体入口通道流体连通。

本发明还涉及配备有如上文所述和下文示出的根据本发明的微型风机的呼吸辅助设备。

优选地，该呼吸辅助设备包括气体出口，气体运输管(例如柔性管)可流体连接到该气体出口，以运输通过所述设备的涡轮机输送的气体到患者接口，例如呼吸面罩或类似物，所述患者接口流体地连接到气体运输管。

附图说明

借助于下面参照附图给出的详细描述，本发明将能被更好的理解，图中：

–图1是根据本发明的部分微型风机的3/4视图，

–图2示出设置有叶轮的图1的微型风机，

–图3和4分别是图2的微型风机的侧视图和截面视图，

–图5是图4的微型风机的横截面视图，

–图6是图5的一部分的放大视图，

–图7是常规设计的微型风机的横截面视图，

–图8是图7的微型风机的滚动轴承的放大视图，

–图9是稍微从上方看到的安装有其蜗壳的根据本发明的微型风机的视图，和

–图10是图9的微型风机的侧视图。

具体实施方式

图1以未安装有叶轮或其蜗壳的根据本发明的微型风机1的一部分的3/4视图示出了一个实施例。

该微型风机1具有常规微型风机1的整体结构，例如在图7和图8中所示出的一个常规微型风机。

更具体地，它包括供应有电流并由马达主体2或壳体界定的马达9(在图7中可见)，这里马达主体2或壳体为圆柱形，其限定了也被称作为马达腔室19的内部腔室或空间，该内部腔室或空间容纳旋转轴、线圈/磁体和马达9的其它组成部分。马达9由连接到马达主体2的下端2b的电缆(未示出)或类似部件控制。

马达主体2包括在其上端2a处的圆盘形式的前凸缘5，所述下蜗壳10固定到前凸缘5，如图7和8所示出的。所述前凸缘5因此构成所述马达主体2的上表面或上壁的全部或一部分。

布置在马达主体2中的马达9的旋转轴或主轴3通过在所述马达主体 2的上表面处形成的孔口16从所述马达主体2的上端2a处伸出，例如在图7和8所示的实施例中为通过凸缘5，在图7和图8所示的实施例中，马达主体2的上壁包括在马达主体2的上端2a处形成某种罩盖的凸缘5。

如在图2中看到的，该轴3承载叶轮4并且在马达9运行时旋转地驱动叶轮4，使得可以将空气吸入到所述叶轮4所位于的腔室12中，该腔室在上蜗壳11和下蜗壳10之间形成。

图9和10示出了设置有其蜗壳10、11的图2的微型风机1。蜗壳10、11在马达9的马达主体2的顶部。下蜗壳10抵靠凸缘5的下侧5b，如在图7中示出的。

空气经由在上蜗壳11中形成的开口13进入由蜗壳10、11限定的内部腔室12中。由叶轮4在其旋转时所吸入的空气经由出口管道14从内部腔室12中排出，所述出口管道14携带随后经由柔性管道或类似装置送至病人的空气。

如在图3、4和7中看到的，叶轮4的下表面4b与所述圆盘状前凸缘5的上表面5a间隔开并且基本平行于所述上表面5a，而叶轮4的上表面4a承载叶轮叶片4c。通常，叶轮4由轻质材料(通常为聚合物)制成。

通常，当所述驱动轴3旋转时，它由滚动轴承装置8保持和/或引导，所述滚动轴承装置8由润滑油或类似类型的润滑剂润滑。优选地，滚动轴承装置8围绕所述主轴3布置在马达9的每一侧，如在图7和8中看到的。

所存在的问题是，在所述主轴3和通过所述马达主体2的上表面的孔口16的内壁15之间总是具有游隙20，即空隙，其中，经由所述孔口所述主轴3从马达主体2伸出以允许主轴3在孔口16中旋转。该游隙20尽管很小，但对于从腔室12向马达主体2的内部不希望地通过加压气体是足够的。

如已经解释的，该加压空气的进入导致马达9的滚动轴承8的过早磨损，因为该气体压力驱逐旨在限制所述滚动轴承8的磨损的润滑剂，并且其中存在的氧气——特别是在富氧空气(＞22vol％O₂)的情况中——通过氧化润滑剂而使其劣化。

为了减轻该问题，根据本发明且如在图4-6所示的，通过于所述马达主体2的上端处围绕所述轴3布置密封件6，在驱动轴3处实现完全或接近完全的气体密封，所述密封件可例如为旋转密封件。

密封件6使驱动轴3从中穿过，并且通过合适的保持装置7被保持或固定到马达主体2，所述保持装置7例如为凸缘。所述密封件由可变形材料例如聚合物制成，一般为PE或PTFE型的聚合物。

有利地，密封件6布置在马达主体2的上壁5中形成的容纳部21中，所述轴3所通过的孔口16通向所述容纳部21的底部。所述密封件通过凸缘或类似装置被保持在其中。

密封件6因此构成气体密封机械屏障，其保护容纳在马达主体2中的一些马达元件，特别是滚动轴承，从而：

–在一方面，阻止在马达主体2的内部和叶轮腔室4的内部之间的压力差引起加压气体不希望地进入到所述马达主体2内，因为这将使气体扫过滚动轴承并且驱逐保护这些轴承的润滑剂；和

–在另一方面，阻止氧气使其不能进入到马达主体2以及氧化且因此劣化保护滚动轴承的润滑剂。

更为具体地，该密封件6固定在所述主轴3所通过的孔口16的上游并因此提供在主轴3和马达主体2的上表面处的最大密封，因此构成气体密封机械屏障，该机械屏障阻止气体通过所述孔口16的内壁15和所述主轴3之间的游隙20。

因此，将会扫过滚动轴承8的气体流量将会为零或极度的低，并且可能氧化润滑剂的氧气的数量也同样非常低，或者甚至为零。因此微型风机的寿命将会被改善。

通常，本文所述的设置有微型风机的本发明的设备能用于治疗各种呼吸疾病，特别是睡眠呼吸暂停综合症、慢性阻塞性肺疾病(COPD)，与肥胖相关的问题，等等。