一种气源装置及便携式呼吸机

技术领域

本发明涉及呼吸机技术领域，尤其涉及一种气源装置及便携式呼吸机。

背景技术

呼吸机主要由气源装置和控制装置两部分组成，其中气源装置是呼吸机的核心部件，主要包括风机组件，控制装置主要包括控制电路、流量压力监测、控制按键、显示屏幕、电源、管路、湿化器和面罩等。为改善睡眠呼吸，家用呼吸机的应用日趋普及，但出差、旅游等远行时，由于行李箱空间有限，因此要求呼吸机做得更加小型化，以便于携带。随着呼吸机越来越小型化(尺寸越来越小)，如何将风机集成到狭小的空间中的难度也随之增大。特别是传统结构的气源装置，采用现有的涡轮风机，进气方向沿涡轮风机周向设置，出气方向正对涡轮风机的轴向，两者不在同一平面上，而是位于三维立体空间内，不仅风机体积较大，同时噪音偏大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种气源装置及便携式呼吸机，内部结构高度集成，更加有利于呼吸机设备小型化发展，同时通过结构优化，不仅实现进气方向与出气方向位于同一平面，同时大大减小了风道噪音。

实现本发明目的技术方案是：

一种气源装置，包括壳体组件以及设于壳体组件内的电机组件，所述电机组件的输出端固定安装有叶轮组件，所述叶轮组件与电机组件之间设有风道组件，所述风道组件同轴固定安装在电机组件上，并与叶轮组件之间设有间隙；所述风道组件与壳体组件之间形成分别连通叶轮组件的第一气流通道和第二气流通道，所述第一气流通道的入口和第二气流通道的出口均沿风道组件的周向分布；所述壳体组件上设有分别连通第一气流通道的入口和第二气流通道的出口的气源进口和气源出口。

进一步地，所述风道组件包括同轴间隙设置的底板和上座，所述上座的外侧环绕设有螺旋板，所述螺旋板的下端连接底板，上端与上座的顶部相平齐，所述底板上固定安装有隔板；所述隔板、底板、上座、螺旋板的上侧和壳体组件的内壁形成第一气流通道；所述隔板、底板、上座、螺旋板的下侧和壳体组件的内壁形成第二气流通道。

进一步地，所述螺旋板包括相连设置的螺旋段和水平段，所述螺旋板的旋转角度α为300～320°。

进一步地，所述隔板、螺旋板与底板和上座的连接处均平滑过渡。

进一步地，所述上座呈上大下小的喇叭状，保证在相对狭小的空间内，尽可能的扩大第一气流通道和第二气流通道的空间，提高气流大小。

进一步地，所述上座的顶部设有向上延伸的第一环形挡圈，底部设有向上座的中心延伸的第二环形挡圈，使得上座与叶轮组件更加贴合，避免气流扩散，从而提高气流流量。

进一步地，螺旋板的外径与底板的外径相同，从而简化与其相配合的壳体的加工难度。

进一步地，所述叶轮组件包括轮毂和下盖板，所述轮毂和下盖板之间设有沿周向均匀分布并呈间隙设置的多个叶片，所述轮毂和下盖板通过叶片固定相连，所述轮毂的中心设有向下延伸的第一环形锥台，所述叶片的一端延伸至轮毂的外周面，另一端与第一环形锥台之间设有间隙。

进一步地，所述叶片为弧形结构并呈左旋方向分布，所述叶片的包络角度β为45～50°。

进一步地，所述叶片的高度从远离轮毂中心的一端至靠近轮毂中心的另一端逐渐增大。

进一步地，所述叶片与轮毂一体成型，结构稳定，所述叶片的下表面设有凸棱，所述下盖板上设有与所述凸棱相匹配的限位凹槽，多个所述凸棱上设有紧固销，所述限位凹槽上设有与紧固销对应的销孔，所述紧固销过盈安装在销孔内。不仅组装方便，同时保证叶片的底部与下盖板之间能够紧密贴合，保证接触面的密封性，避免气流扩散，提高气流流量的同时有效降低噪音。

进一步地，所述底板为环形结构，所述电机组件的顶部设有延伸至底板的内圈的环形凸台，方便定位安装，所述环形凸台的外圈与底板的内圈紧密贴合，保证接触面的气密性。

进一步地，所述环形凸台的中心设有向上延伸的第二环形锥台，从而对从叶轮组件流出的空气起到一定的引导作用，避免底板与气流方向垂直而导致气流被阻挡，从而提高气流流速。

进一步地，所述壳体组件包括相互卡接的上壳、下壳和侧盖板，所述上壳设有与风道组件相匹配环形板，所述环形板上开设有分别正对第一气流通道的入口和第二气流通道的出口的第一通孔和第二通孔；所述第一通孔与气源进口之间以及第二通孔与气源出口之间均连通设有管道。

进一步地，所述壳体组件内固定安装有电路板，所述电机组件与电路板电连接，所述侧盖板上设有与电路板电连接的电气接口。

一种便携式呼吸机，包括控制装置以及如上所述的气源装置，所述气源装置的壳体组件与控制装置之间设有相互匹配的机械接口，所述气源装置与控制装置之间通过机械接口可拆卸固定连接。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明通过在壳体组件内设置风道组件，结构高度集成，与传统呼吸机的气源模块相比，去除了风机壳体，通过设置风道组件，使其与壳体组件之间形成了分别连通叶轮组件的第一气流通道和第二气流通道，同时第一气流通道的入口和第二气流通道的出口均沿风道组件的周向分布，改变了现有的风机结构，不仅实现进气方向与出气方向位于同一平面，更加有利于呼吸机设备小型化发展，同时大大减小了风道噪音。

(2)本发明的风道组件通过隔板、底板、上座、螺旋板的上侧和壳体组件的内壁形成第一气流通道，通过隔板、底板、上座、螺旋板的下侧和壳体组件的内壁形成第二气流通道，结构紧凑、设计非常巧妙，无需外接管道即可实现进气仿效和出气方向均沿风道组件的周向布置，占用空间少。

(3)本发明的螺旋板优化成相连设置的螺旋段和水平段，水平段的设置使得第一气流通道的出口处相对较窄，对气流起到聚集作用，从而提高流速，同时限定螺旋板的旋转角度α为300～320°，使得在狭窄的空间内满足流道设计要求，结构设计合理，结合叶轮组件进气和排气流动的特点，降低流动压力损失，改善了流场品质，从而降低噪音。

(4)本发明隔板、螺旋板分别与底板和上座的连接处均平滑过渡，保证气流流动的顺畅性。

(5)本发明相邻叶片之间呈间隙设置，同时叶片靠近轮毂中心的一端与第一环形锥台之间设有间隙，从而形成多条分别连通第一气流通道和第二气流通道的流道；通过第一环形锥台的设置，对各流道出口的气流起到一定的引导和汇聚作用，从而提高气流流速。

(6)本发明叶片为弧形结构并呈左旋方向分布，当叶轮组件转动时，带动空气形成旋涡式转动，从而提高流量和压力，每一片叶片的包络角β为45～50°，经测试得出该角度设置下的叶轮组件下端出口处的风速大大提高，达到50～60m/s。

(7)本发明叶片的高度逐渐增大，从而保证叶轮组件上的每个流道的各截面大小保持几乎相同，尽可能减小由于流道截面变化而造成的气流噪音。

(8)本发明的壳体组件由相互卡接的上壳、下壳和侧板构成，组装方便，通过设置环形板与风道组件相匹配，从而形成第一和第二气流通道。

(9)本发明的壳体组件内预装有与电机组件电连接的电路板，并在壳体组件的侧盖板上设置与电路板电连接的电器接口，便于与呼吸机的控制装置相连接。

(10)本发明的便携式呼吸机设有结构高度集成的气源装置，结构更加小巧，同时噪音低，气流流量和压力明显增大，与现有的控制装置通过机械接口可拆卸固定连接，结构更加紧凑，相较于传统的分体式结构，更加便于收纳和携带。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明气源装置的立体图；

图2为本发明气源装置的内部结构图；

图3为本发明上壳的立体图；

图4为本发明气源装置的俯视图；

图5为本发明图4中的A-A面剖视图；

图6为本发明风道组件的立体图；

图7为本发明叶片与轮毂的结构示意图；

图8为本发明下盖板的立体图；

图9为本发明叶片包络角度示意图；

图10为本发明螺旋板旋转角度示意图。

附图中的标号为：

壳体组件1、上壳1-1、环形板1-1-1、第一通孔1-1-2、第二通孔1-1-3、下壳1-2、侧盖板1-3、电气接口1-3-1、电机组件2、环形凸台2-1、第二环形锥台2-1-1、叶轮组件3、轮毂3-1、第一环形锥台3-1-1、下盖板3-2、限位凹槽3-2-1、销孔3-2-2、叶片3-3、凸棱3-3-1、紧固销3-3-2、风道组件4、底板4-1、上座4-2、第一环形挡圈4-2-1、螺旋板4-3、螺旋段4-3-1、水平段4-3-2、隔板4-4、气源进口5、气源出口6、管道7、电路板8、机械接口9。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

(实施例1)

如图1至图10所示便携式呼吸机，包括可拆卸固定连接的控制装置和气源装置，气源装置包括壳体组件1以及设于壳体组件1内的电机组件2、叶轮组件3和风道组件4，其中壳体组件1上设有气源进口5和气源出口6，叶轮组件3固定安装在电机组件2的输出端，风道组件4设于叶轮组件3和与电机组件2之间，并且同轴固定安装在电机组件2上，同时与叶轮组件3之间设有间隙。本实施例结构高度集成，与传统呼吸机的气源模块相比，去除了风机壳体，改变了现有的风机结构，风道组件4与壳体组件1之间形成分别连通叶轮组件3的第一气流通道和第二气流通道，第一气流通道的入口和第二气流通道的出口均沿风道组件4的周向分布并分别连通气源进口5和气源出口6，不仅实现进气方向与出气方向位于同一平面，更加有利于呼吸机设备小型化发展，同时大大减小了风道噪音。

具体地，壳体组件1包括相互卡接的上壳1-1、下壳1-2和侧盖板1-3，上壳1-1的内壁设有与风道组件4相匹配环形板1-1-1，环形板1-1-1上开设有分别正对第一气流通道的入口和第二气流通道的出口的第一通孔1-1-2和第二通孔1-1-3。电机组件2固定安装在下壳1-2的内壁，第一通孔1-1-2与气源进口5之间以及第二通孔1-1-3与气源出口6之间均连通设有管道7。壳体组件1内固定安装有电路板8，电机组件2与电路板8电连接，侧盖板1-3上设有与电路板8电连接的电气接口1-3-1，便于与呼吸机的控制装置实现电连接。侧盖板1-3上设有与控制装置相互匹配的机械接口9，本实施例的机械接口9为螺纹孔，通过螺钉拧入螺纹孔的方式，从而实现气源装置与控制装置的可拆卸连接。

叶轮组件3包括轮毂3-1、下盖板3-2和叶片3-3，其中叶片3-3设有十二片并沿周向均匀分布于轮毂3-1和下盖板3-2之间，相邻叶片3-3之间呈间隙设置，轮毂3-1的中心设有向下延伸的第一环形锥台3-1-1，每一片叶片3-3的一端延伸至轮毂3-1的外周面，另一端与第一环形锥台3-1-1之间设有间隙，从而形成十二条分别连通第一气流通道和第二气流通道的流道。通过第一环形锥台3-1-1的设置，对各流道出口的气流起到一定的引导和汇聚作用，从而提高气流流速，第一环形锥台3-1-1与轮毂3-1之间平滑过渡，进一步提高流经叶轮组件3的气流速度。为了进一步提高气流的流量和压力，本实施例的叶片3-3设置为弧形结构并呈左旋方向分布，当叶轮组件3转动时，带动空气形成旋涡式转动，实现增压功能。每一个叶片3-3的包络角β为45～50°，大大提高叶轮组件3下端出口处的风速，使其达到50～60m/s。

本实施例的叶片3-3与轮毂3-1一体成型，结构稳定，每一个叶片3-3的下表面设有凸棱3-3-1，下盖板3-2上设有与凸棱3-3-1相匹配的限位凹槽3-2-1，其中均匀分布的三个凸棱3-3-1上设有紧固销3-3-2，限位凹槽3-2-1上设有与紧固销3-3-2对应的销孔3-2-2，通过紧固销3-3-2过盈安装在销孔3-2-2内实现下盖板3-2与叶片3-3的固定连接。不仅组装方便，同时由于凸棱3-3-1和限位凹槽3-2-1的设置，保证了叶片3-3的底部与下盖板3-2之间能够紧密贴合，保证接触面的密封性，避免气流扩散，提高气流流量的同时有效降低噪音。为了进一步降低噪音，本实施例的叶片3-3的高度从远离轮毂3-1中心的一端至靠近轮毂3-1中心的另一端逐渐增大，从而保证叶轮组件3上的每个流道的各截面大小保持几乎相同，尽可能减小由于流道截面变化而造成的气流噪音。

风道组件4包括底板4-1、上座4-2、螺旋板4-3和隔板4-4，其中底板4-1和上座4-2同轴间隙设置，螺旋板4-3环绕设于上座4-2的外侧，下端连接底板4-1，上端与上座4-2的顶部相平齐，隔板4-4垂直固定安装在底板4-1上，顶部延伸至螺旋板4-3，内侧延伸至上座4-2的外侧。螺旋板4-3的外径与底板4-1的外径相同。隔板4-4、底板4-1、上座4-2、螺旋板4-3的上侧和环形板1-1-1形成第一气流通道，隔板4-4、底板4-1、上座4-2、螺旋板4-3的下侧和环形板1-1-1的内壁形成第二气流通道。

螺旋板4-3包括相连设置的螺旋段4-3-1和水平段4-3-2，通过水平段4-3-2的设置使得第一气流通道的出口处相对较窄，对气流起到聚集作用，从而提高流速。螺旋板4-3的旋转角度α为300～320°，使得在狭窄的空间内满足流道设计要求，结构设计合理，结合叶轮进气和排气流动的特点，降低流动压力损失，改善了流场品质，从而降低噪音。

为了进一步提高空气流动的顺畅性，本实施例的隔板4-4、螺旋板4-3与底板4-1和上座4-2的连接处均平滑过渡。上座4-2呈上大下小的喇叭状，保证在相对狭小的空间内，尽可能的扩大第一气流通道和第二气流通道的空间，提高气流大小。上座4-2的顶部设有向上延伸的第一环形挡圈4-2-1，底部设有向上座4-2的中心延伸的第二环形挡圈4-2-2，使得上座4-2与叶轮组件3更加贴合，避免气流扩散，从而提高气流流量。

为了方便定位安装，本实施例的底板4-1为环形结构，电机组件2的顶部设有延伸至底板4-1的内圈的环形凸台2-1，环形凸台2-1的外圈与底板4-1的内圈紧密贴合，从而保证接触面的气密性。环形凸台2-1的中心设有向上延伸的第二环形锥台2-1-1，从而对从叶轮组件3流出的空气起到一定的引导作用，避免底板4-1与气流方向垂直而导致气流被阻挡，从而提高气流流速。

本实施例的便携式呼吸机设有结构高度集成的气源装置，结构更加小巧，同时噪音低，气流流量和压力明显增大，与现有的控制装置通过机械接口可拆卸固定连接，结构更加紧凑，相较于传统的分体式结构，更加便于收纳和携带。通过在壳体组件1内设置风道组件4，结构高度集成，与传统呼吸机的气源模块相比，去除了风机壳体，通过设置风道组件4，使其与壳体组件1之间形成了分别连通叶轮组件3的第一气流通道和第二气流通道，同时第一气流通道的入口和第二气流通道的出口均沿风道组件4的周向分布，改变了现有的风机结构，不仅实现进气方向与出气方向位于同一平面，更加有利于呼吸机设备小型化发展，同时大大减小了风道噪音。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。