一种涡轮风机及呼吸机的制作方法

1.本发明属于医疗器械领域，尤其是一种涡轮风机及呼吸机。


背景技术：

2.呼吸机是一种呼吸治疗或辅助通气的体外呼吸气源提供装置。涡轮风机是呼吸机的核心部件之一，呼吸机所需要的流量和压力都来自于涡轮风机，涡轮风机运行的压力、流量和噪声表现直接关系到呼吸机的性能表现。医用急救呼吸机主要关注呼吸生理特诊的维持和恢复功能，对噪声的容忍度相对较高。家用呼吸机往往是用在非急救场合，如对睡眠呼吸暂停症(俗称打鼾)的改善，用户对噪声的容忍度更为苛刻，希望呼吸机不产生噪声干扰，保证安静的睡眠环境。
3.涡轮风机是呼吸机噪声的主要来源，呼吸机的噪声一方面由涡轮风机本身发出，另外气流通过呼吸机气道时也会传播和产生噪声。应用于医用呼吸机上的单独涡轮风机的供应厂家主要包括micronel,ebm，台达，仓兴达和贝丰。micronel、ebm、台达和仓兴达的风机噪声较高，单风机噪声在10cm水柱下的噪声都超过了50dba。因此如何降低涡轮风机的噪声成为本领域技术人员急需解决一个技术问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种涡轮风机及呼吸机，以解决背景技术所涉及的问题。
5.本发明提供一种涡轮风机及呼吸机，包括：蜗壳、电机和叶轮；所述蜗壳的顶部设有轴向进风口、侧面设有切向出风口；所述电机安装于蜗壳的底部；所述叶轮设于蜗壳内部并与电机的输出轴固定连接；其特征在于，所述叶轮包括下盖板，上盖板，设置于所述下盖板与上盖板之间的多个导流叶片，以及设置在所述导流叶片之间、且位于靠近出风口侧的分流叶片。
6.优选地或可选地，所述导流叶轮的进口段为平叶轮，所述导流叶轮的出口段为转向轴向的弯叶轮。
7.优选地或可选地，所述分流叶片的长度为导流叶片长度的一半。
8.优选地或可选地，所述蜗壳包括上蜗壳和下蜗壳，形成容纳空间，用于安装所述叶轮。
9.优选地或可选地，所述上蜗壳的进风口处设置有下沉口环，与叶轮配合形成间隙环流。
10.优选地或可选地，所述上蜗壳的出风口处设置有挡风部，所述挡风部与所述上蜗壳下部形成一个环形罩。
11.优选地或可选地，所述下蜗壳内部与电机连接的固定环上设有环形圆盘，所述环形圆盘与上蜗壳的内壁之间形成一个环形间隙。
12.优选地或可选地，所述环形圆盘到下盖板的距离为2-5mm；
13.环形间隙的投影面积为叶轮出口面积的1.2-1.5倍。
14.优选地或可选地，所述环形圆盘与电机上端盖之间的间隙为零或趋近零。
15.本发明还提供一种包括所述的涡轮风机的呼吸机。
16.本发明涉及一种涡轮风机及呼吸机，相较于现有技术，具有如下有益效果：
17.1、本发明通过在导流叶片之间设置分流叶片，可以在保持流量基本不变的前提下增加叶轮出口气流的均匀性，减小了气流波动导致的气流噪声。
18.2、本发明将导流叶片的进口段设计为平叶轮，叶轮的进口面积较大，便于提升叶轮的流量，导流叶片的出口段为转向轴向的弯叶轮，可以减小径向速度分量，增加轴向速度分量，减小出流与蜗壳壁面的冲角，减小了气流冲击噪声。
19.3、本发明通过上蜗壳的进风处设计下沉口环，与叶轮配合形成间隙环流，经过下沉口环的导流作用后，返流气流垂直进入叶轮，有力地减小了返流噪声。
20.4、本发明的上蜗壳的过度面为大r角过度，使得叶轮出口气流与上蜗壳的冲角较小有利于减小气流冲击噪声。
21.5、本发明在上蜗壳的出风处增设一个环形罩，既可以导通气流，又阻断了叶轮出口气流噪声直接向外传播的途径。
22.6、本发明在下蜗壳上设置一个环形圆盘，与上蜗壳配套，形成一个环形间隙，叶轮出口气流噪声声波在此空腔内经过多次反射叠加相消，出口气流噪声得到有效减小。
23.7、本发明通过减小环形圆盘到下盖板的距离较小，可以减小叶轮下盖板后的空腔紊流。
24.8、本发明通过设计环形间隙的投影面积与叶轮出口面积，保证气体的过流面积没有急剧的收缩或扩张，保证了叶轮出流后的流量和压力基本不受影响。
25.9、本发明通过减小电机上端盖距离叶轮下盖板的间隙，以便于减小下盖板空腔紊流从而减小噪声。
附图说明
26.图1是本发明的结构示意图。
27.图2是本发明中叶轮的结构示意图。
28.图3是本发明中导流叶片和分流叶片的分布示意图。
29.图4是本发明中上蜗壳的结构示意图。
30.图5是本发明中下蜗壳的结构示意图。
31.图6是本发明的截面示意图。
32.附图标记为：100、蜗壳；200、叶轮；300、电机；110、上蜗壳；120、下蜗壳；130、进风口；140、出风口；210、下盖板；220、上盖板；230、导流叶片；240、分流叶片；250、安装座；231、平叶轮；232、弯叶轮；111、下沉口环；112、间隙环流；113、挡风部；114、环形罩；115、过度面；121、环形圆盘；122、环形间隙；123、环形空腔。
具体实施方式
33.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以
实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
34.参阅附图1至6，一种涡轮风机，应用于医用呼吸机；所述涡轮风机包括：蜗壳100、叶轮200和电机300。
35.参阅附图1，所述蜗壳100包括上蜗壳110和下蜗壳120，形成容纳空间，用于安装所述叶轮200。在蜗壳100的顶部设有轴向进风口130，在蜗壳100的侧面设有切向出风口140；蜗壳100的底部设有电机300安装孔，电机300安装在蜗壳100下部的电机300安装孔内，并且电机300的上部位于蜗壳100安装孔内部，电机300的下部位于蜗壳100外部，使得气流经过电机300壳表面时可以带走电机300散发的热量，从而保证电机300的性能和使用寿命。
36.参阅附图2、附图3，所述叶轮200包括：下盖板210，上盖板220，导流叶片230、分流叶片240。其中，所述下盖板210的中心设有用于连接电机300的输出轴的安装座250，导流叶片230设置于所述下盖板210与上盖板220之间，并倾斜于下盖板210的径向的方式围绕所述安装座250四周，呈发射状均匀分布；另外，所述导流叶轮200的进口段为平叶轮231，所述导流叶轮200的出口段为转向轴向的弯叶轮232。导流叶片230的进口段为平叶轮231，叶轮200的进口面积较大，便于提升叶轮200的流量，导流叶片230的出口段为转向轴向的弯叶轮232，可以减小径向速度分量，增加轴向速度分量，减小出流与蜗壳100壁面的冲角，减小了气流冲击噪声分流叶片240设置在所述导流叶片230之间、且位于靠近出风口140侧的分流叶片240，所述分流叶片240的长度为原叶片长度的一半，分流叶片240可以在保持流量基本不变的前提下增加叶轮200出口气流的均匀性，减小了气流波动导致的气流噪声。
37.参阅附图4，所述上蜗壳110的进风口130处设置有下沉口环111，与叶轮200配合形成间隙环流112，由于叶轮200的旋转做功，叶轮200出口处的气流为高压气流，叶轮200进口的气流为低压气流，叶轮200上盖板220与上蜗壳110形成一个从叶轮200出口返回至叶轮200入口的间隙流动，该返流气流容易在进口引起返流噪声，经过下沉口环111的导流作用后，返流气流垂直进入叶轮200，有力地减小了返流噪声。上蜗壳110的过度面115为大r角过度，使得叶轮200出口气流与上蜗壳110的冲角较小有利于减小气流冲击噪声。同时。在上蜗壳110的出风处设置有挡风部113，所述挡风部113与所述上蜗壳110下部形成一个环形罩114，既可以导通气流，又阻断了叶轮200出口气流噪声直接向外传播的途径。
38.参阅附图5，所述下蜗壳120内部与电机300连接的固定环上设有环形圆盘121，所述环形圆盘121与上蜗壳110的内壁之间形成一个环形空腔123，并在环形空腔123的底部形成一个环形间隙122，叶轮200出口气流噪声声波在环形空腔123内经过多次反射叠加相消，出口气流噪声得到有效减小，叶轮200出口气流以较小的冲击从环形间隙122流出。另外，由于叶轮200出流与蜗壳100隔舌发生动静干涉是涡轮噪声的一个主要来源，但增加了该环形圆盘121后，叶轮200每一个流道在旋转一周时基本都处于同一均匀流场，叶轮200出流与蜗壳100隔舌发生动静干涉的情况大为减弱，圆盘与上蜗壳110形成的间隙起到了整流作用，噪声得到了有效的减小。
39.在进一步实施例中，环形圆盘121到叶轮200下盖板210的距离为2-5mm。通过减小电机300上端盖距离叶轮200下盖板210的间隙，以便于减小下盖板210空腔紊流从而减小噪声。环形圆盘121与上蜗壳110形成的间隙投影面积应该为叶轮200出口面积的1.2-1.5倍，保证过流面积没有急剧的收缩或扩张，保证了叶轮出流后的流量和压力基本不受影响。
40.所述环形圆盘121与电机300上端盖之间的间隙为零或趋近零。以便于减小下盖板210空腔紊流从而减小噪声。为了电机300散热，也可以将下盖板210的圆盘和电机300外壳一体加工，这样既增加了电机300的散热效果，也减小了下蜗壳120的开模难度。
41.为了方便理解涡轮风机及呼吸机的技术方案，对其工作原理做出简要说明：参阅附图6，涡轮风机在工作过程中，电机300带动所述叶轮200高速转动，气体沿着进气口进入上蜗壳110和下蜗壳120形成的容纳空间，入流气体经过高速旋转叶轮200做功后获得动能和势能，由于导流叶片230的出口段为转向轴向的弯叶轮232，可以减小径向速度分量，增加轴向速度分量，减小出流与蜗壳100壁面的冲角，减小了气流冲击噪声；同时，返流气流容易在进口引起返流噪声，经过下沉口环111的导流作用后，返流气流垂直进入叶轮200，有力地减小了返流噪声。叶轮200出口气流的噪声声波在环形空腔123内经过多次反射叠加相消，出口气流噪声得到有效减小，期间，叶轮200每一个流道在旋转一周时基本都处于同一均匀流场，叶轮200出流与蜗壳100隔舌发生动静干涉的情况大为减弱，圆盘与上蜗壳110形成的间隙起到了整流作用，噪声得到了有效的减小。由于所述挡风部113与所述上蜗壳110下部形成一个环形罩114，叶轮200出口气流以较小的冲击从环形间隙122流出，进入下蜗壳120的流道中，沿着下涡流道从出风口140流出，形成高压气体，最后通过呼吸器管道后输送至用户口鼻中。
42.为验证涡轮风机的实际效果，在符合iso3744标准的半消声室内测试，本实施例中涡轮风机10cm水柱噪声为44dba，低于同类产品2-6dba。
43.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。