[发明专利]一种长寿命、低噪音涡轮风机及其工作方法

说明书

本发明公开了一种长寿命、低噪音涡轮风机。涡轮风机启动前使外部高压气体通过静压轴承进入动压轴承和静压轴承的间隙处形成高压气膜将转子先悬浮起来；涡轮高速电机系统开始启动时，转子组件高速旋转，空气经过高速叶轮旋转增压后，大部分通过涡轮气体出口供气，小部分通过叶轮后部，依次通过前动压轴承悬浮动压槽增压然后再通过后动压轴承最后通过转轴中心孔回到叶轮气体入口，此时由于转子高速旋转带动动压轴承的悬浮动压槽作用形成自主的动压效应，可以实现转子悬浮。本发明可彻底解决现有技术方案无法实现长寿命和噪音设计的难题。

技术领域

本发明属于医用呼吸机用涡轮风机技术领域，具体涉及一种长寿命、低噪音涡轮风机。

背景技术

呼吸机是常用的医疗设备之一,广泛用于急救,治疗等方面。呼吸机涡轮作为呼吸机唯一的供气部件，其主要功能是通过涡轮高速旋转对空气做功，驱动空气在系统内循环流动，给患者提供供气支持。其性能好坏直影响呼吸机整机性能。

目前，高速离心风机由于体积小、重量轻便与集成等优势，已经成为医用涡轮风机主要技术方案。其主要原理是利用高速电机带动离心叶轮高速旋转对做功。

现有的医用呼吸涡轮存采用滚动轴承的高速涡轮风机方案此种方案使用的滚动轴承在运行中由于高速旋转存在摩擦和磨损，普遍的使用寿命在20000小时左右，运行噪音普遍高于60dBA需要进行外部隔离和降噪才能满足使用要求。

随着医用呼吸机对寿命要求和噪音要求的不断提高，寿命要求已经提高至40000小时，由于呼吸机需要满足ICU使用要求，噪音要求低于40dBA。而现有的滚动轴承方案已经无法实现此技术目标，成为制约呼吸机涡轮发展的主要技术难题。

气体悬浮轴承技术是依靠转子高速旋转后产生的气体动压效应，形成气膜从而使转子悬浮，此种方案运行过程动、静转子不接触，因此理论寿命可以做到无限，同时运行无接触，因此会大大减低摩擦噪音。此种方案可以解决高速运行过程的寿命和噪音问题。但是动压气浮轴承特点是必须转速达到一定值才能形成气膜，这就使得在涡轮启动和停机过程必然存在摩擦和磨损。此种磨损产生的多余物质在呼吸系统是无法接受的。因此单独的气浮动压轴承方案也无法彻底解决医用涡轮寿命和噪音的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种新型适用于医用呼吸机涡轮风机。本发明涡轮风机采用动静压一体式气动悬浮轴承技术方案，涡轮风机启动前使外部高压气体通过静压轴承进入动压轴承和静压轴承的间隙处形成高压气膜将转子先悬浮起来；涡轮高速电机系统开始启动时，转子组件高速旋转，空气经过高速叶轮旋转增压后，大部分通过涡轮气体出口供气，小部分通过叶轮后部，依次通过前动压轴承悬浮动压槽增压然后再通过后动压轴承最后通过转轴中心孔回到叶轮气体入口，此时由于转子高速旋转带动动压轴承的悬浮动压槽作用形成自主的动压效应，可以实现转子悬浮。本发明可彻底解决现有技术方案无法实现长寿命和噪音设计的难题。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种长寿命、低噪音涡轮风机，包括泵壳，叶轮组件，定子组件，电机壳体组件，转子组件，供气管路，静压轴承组件和动压轴承组件；

电机壳体组件包括电机壳体和电机套筒，定子组件固定安装于电机壳体内部，转子组件设于定子组件内部，定子组件与转子组件之间采用电机套筒进行屏蔽，转子组件包括转轴和设于转轴外部的磁体，转轴设有沿轴线的中心孔；

叶轮组件安装于转子组件的转轴前端；泵壳设于叶轮组件外部，泵壳与电机壳体固定连接，泵壳前端设有气体入口，泵壳还设有气体出口；