權(quán)利要求書： 1.一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，其特征在于，包括

蝸殼(1)，所述蝸殼(1)上設(shè)有風(fēng)道、與所述風(fēng)道相連通的腔體(100)、與所述腔體(100)相連通的進(jìn)風(fēng)口(2)及與所述風(fēng)道相連通的出風(fēng)口(9)；

旋轉(zhuǎn)軸(6)，穿設(shè)于所述腔體(100)內(nèi)；

驅(qū)動(dòng)電機(jī)，與所述旋轉(zhuǎn)軸(6)相關(guān)聯(lián)；

三元流葉輪(50)，所述三元流葉輪(50)具有通孔，所述三元流葉輪(50)穿設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸(6)上，且所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)軸(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)所述三元流葉輪(50)轉(zhuǎn)動(dòng)；

無(wú)葉擴(kuò)壓器(4)，所述無(wú)葉擴(kuò)壓器(4)沿著所述三元流葉輪(50)的周向方向所布置，并位于所述蝸殼(1)和所述三元流葉輪(50)之間，且所述三元流葉輪(50)的出口和蝸殼(1)通過(guò)無(wú)葉擴(kuò)壓器(4)無(wú)縫連接；

流體通道(70)，設(shè)于所述無(wú)葉擴(kuò)壓器(4)上，所述三元流葉輪(50)的出口與所述流體通道(70)相連通，所述蝸殼(1)的風(fēng)道與所述流體通道(70)相連通，流體沿著所述進(jìn)風(fēng)口(2)進(jìn)入流體通道(70)，然后從所述流體通道(70)進(jìn)入風(fēng)道，再由所述出風(fēng)口(9)排出；

所述三元流葉輪(50)具有多個(gè)均勻分布的螺旋曲線型的三元葉片(5)；

所述三元葉片(5)的葉片長(zhǎng)度38％處為扭轉(zhuǎn)方向分界點(diǎn)，葉頂至38％處扭轉(zhuǎn)28.3°，

38％葉末段反向扭轉(zhuǎn)28.3°；

所述三元葉片(5)的數(shù)量為9個(gè)，所述三元葉片(5)的入口角為135°，出口角為72°。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述蝸殼(1)上設(shè)有前蓋板(7)，所述前蓋板(7)與所述三元流葉輪(50)之間的間距為

1.5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述無(wú)葉擴(kuò)壓器(4)與所述蝸殼(1)無(wú)縫焊接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，其特征在于，還包括導(dǎo)流器(3)，所述導(dǎo)流器(3)設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸(6)的端部，且所述導(dǎo)流器(3)布置于所述三元流葉輪(50)的上方，所述導(dǎo)流器(3)具有導(dǎo)向型的光滑曲面。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)流器(3)具有錐狀的導(dǎo)流部，所述導(dǎo)流部橫截面的直徑沿著流體進(jìn)入所述進(jìn)風(fēng)口(2)的方向逐漸增加。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，其特征在于，形成所述出風(fēng)口(9)的出風(fēng)管道的端部設(shè)有出風(fēng)管道，所述出風(fēng)管道的橫截面的直徑沿著所述流體排出所述出風(fēng)管道的方向逐漸增加，且所述出風(fēng)管道首尾兩端橫截面的直徑之差為5～8mm。

說(shuō)明書： 一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于渦輪風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)。背景技術(shù)[0002] 目前瑞士Micronel公司U65H2型雙葉輪渦輪風(fēng)機(jī)，是呼吸機(jī)中常用的蝸輪風(fēng)機(jī)。該型號(hào)的風(fēng)機(jī)流量為50～370L/min，采用二元雙葉輪做功，功率大，在200L/min的典型工作狀態(tài)條件下，風(fēng)機(jī)可提供最高達(dá)10472Pa的靜壓升，最佳氣動(dòng)效率保持在58.3％。[0003] 需要進(jìn)一步的對(duì)呼吸機(jī)的渦輪風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)革新，提升渦輪風(fēng)機(jī)的靜壓升和最佳氣動(dòng)效率。發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高氣動(dòng)效率的高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)。[0005] 本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供如下技術(shù)方案，一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，包括[0006] 蝸殼，所述蝸殼上設(shè)有風(fēng)道、與所述風(fēng)道相連通的腔體、與所述腔體相連通的進(jìn)風(fēng)口及與所述風(fēng)道相連通的出風(fēng)口；[0007] 旋轉(zhuǎn)軸，穿設(shè)于所述腔體內(nèi)；[0008] 驅(qū)動(dòng)電機(jī)，與所述旋轉(zhuǎn)軸相關(guān)聯(lián)；[0009] 三元流葉輪，所述三元流葉輪具有通孔，所述三元流葉輪穿設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸上，且所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)所述三元流葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；[0010] 無(wú)葉擴(kuò)壓器，所述無(wú)葉擴(kuò)壓器沿著所述三元流葉輪的周向方向所布置，并位于所述蝸殼和所述三元流葉輪之間，且所述三元流葉輪的出口和蝸殼通過(guò)無(wú)葉擴(kuò)壓器無(wú)縫連接；[0011] 流體通道，設(shè)于所述無(wú)葉擴(kuò)壓器上，所述三元流葉輪的出口與所述流體通道相連通，所述蝸殼的風(fēng)道與所述流體通道相連通，流體沿著所述進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入流體通道，然后從所述流體通道進(jìn)入風(fēng)道，再由所述出風(fēng)口排出。[0012] 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)通過(guò)設(shè)置無(wú)葉擴(kuò)壓器，實(shí)現(xiàn)流葉輪和蝸殼之間的無(wú)縫連接，可以有效防止流體在葉片間的泄露，減少機(jī)械摩擦損耗；并且無(wú)葉擴(kuò)壓器可以有效改善葉片尾部流動(dòng)狀態(tài)，得到較大的靜壓升；同時(shí)，相對(duì)于二元葉輪來(lái)說(shuō)，三元葉片在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)化葉片的進(jìn)出安放角、葉片數(shù)、扭曲葉片各截面形狀等要素，能夠適應(yīng)流體的真實(shí)流態(tài)，從而形成較好的葉片表面載荷分布，從而獲得最優(yōu)的葉片表面速度分布，能有效地減少流動(dòng)損失，從而達(dá)到提高效率的目的。[0013] 可選的，所述三元流葉輪具有多個(gè)均勻分布的螺旋曲線型的三元葉片；基于三元分析所設(shè)計(jì)的螺旋曲線型的三元葉片可以減少流體在葉片表面的流動(dòng)損失。[0014] 可選的，所述三元葉片的葉片長(zhǎng)度38％處為扭轉(zhuǎn)方向分界點(diǎn)，葉頂至38％處扭轉(zhuǎn)28.3°，38％葉末段反向扭轉(zhuǎn)28.3°。

[0015] 可選的，所述三元葉片的數(shù)量為9個(gè)，所述三元葉片的入口角為135°，出口角為72°；三元葉片的數(shù)量為9個(gè)、入口角為135°、出口角為72°，可以最大限度的增加渦輪風(fēng)機(jī)的性能。

[0016] 可選的，所述蝸殼上設(shè)有前蓋板，所述前蓋板與所述三元流葉輪之間的間距為1.5mm。

[0017] 可選的，所述無(wú)葉擴(kuò)壓器與所述蝸殼無(wú)縫焊接；無(wú)縫焊接可以增加渦輪風(fēng)機(jī)整體的氣密性，減少機(jī)械摩擦。[0018] 可選的，還包括導(dǎo)流器，所述導(dǎo)流器設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸的端部，且所述導(dǎo)流器布置于所述三元流葉輪的上方，所述導(dǎo)流器具有導(dǎo)向型的光滑曲面；導(dǎo)流器能夠?qū)M(jìn)入進(jìn)風(fēng)口的流體進(jìn)行改善。[0019] 可選的，所述導(dǎo)流器具有錐狀的導(dǎo)流部，所述導(dǎo)流部橫截面的直徑沿著流體進(jìn)入所述進(jìn)風(fēng)口的方向逐漸增加。錐狀的導(dǎo)流部可以起到導(dǎo)流的效果。[0020] 可選的，形成所述出風(fēng)口的出風(fēng)管道的端部設(shè)有出風(fēng)管道，所述出風(fēng)管道的橫截面的直徑沿著所述流體排出所述出風(fēng)管道的方向逐漸增加，且所述出風(fēng)管道首尾兩端橫截面的直徑之差為5～8mm；可以在出風(fēng)口獲得更高的靜壓升。[0021] 可選的，所述三元流葉輪橫截面的直徑為45?55mm；可以縮小整個(gè)渦輪風(fēng)機(jī)的體積。[0022] 綜上所述：[0023] (1)本發(fā)明提供了一種高速微型的三元流葉輪渦輪風(fēng)機(jī)，在基于三元流理論與CFD流體力學(xué)計(jì)算，基于粘性熵分析內(nèi)部流動(dòng)損失，對(duì)于多個(gè)工況進(jìn)行嘗試，尋找出不同的流動(dòng)和幾何參數(shù)的最優(yōu)組合，進(jìn)而設(shè)計(jì)相應(yīng)的螺旋曲線型的三元葉片，以此設(shè)計(jì)的三元葉片，能夠讓葉輪效率能達(dá)到84.6％，總機(jī)效率達(dá)到66％，優(yōu)于傳統(tǒng)的二元葉輪。[0024] (2)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的三元流葉片的渦輪風(fēng)機(jī)，葉片面積較大，具有優(yōu)于二元葉輪的流通能力，流量大，具有較高的效率和更寬的變工況范圍，最高流量能達(dá)到400L/min，50L/min工況下能提供10000pa的靜壓，更好地滿足了呼吸機(jī)對(duì)渦輪風(fēng)機(jī)性能需求。[0025] (3)本發(fā)明在制作工藝方面上，采用超聲波焊接技術(shù)，提高了渦輪風(fēng)機(jī)的整體氣密性，以及減少機(jī)械摩擦損耗，在提高效率和減少噪聲等方面有著不錯(cuò)的效果，具有較長(zhǎng)的使用壽命。[0026] (4)本發(fā)明所生產(chǎn)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)生產(chǎn)成本低、效率高、性能好并且使用壽命長(zhǎng)。附圖說(shuō)明[0027] 圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。[0028] 圖2是圖1中流葉輪和無(wú)葉擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0029] 圖3是圖2中三元葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。[0030] 圖4是圖1中三元流葉輪的俯視圖，并示出了三元葉片的入口角和出口角。[0031] 圖5是圖1中三元葉片另一角度的立體圖。[0032] 圖6是圖5中三元葉片扭轉(zhuǎn)角度的示意圖。[0033] 圖7是圖2中的局部視圖，展示了無(wú)葉擴(kuò)壓器和三元葉片之間的間距。[0034] 圖中：1蝸殼；100腔體；2進(jìn)氣口；3導(dǎo)流器；4無(wú)葉擴(kuò)壓器；三元流葉輪50；5三元葉片；70流體通道；6旋轉(zhuǎn)軸7前蓋板；8后蓋板；9出氣口；10前蓋板與葉片間距。具體實(shí)施方式[0035] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。[0036] 現(xiàn)如今，市場(chǎng)上流通的呼吸機(jī)渦輪風(fēng)機(jī)大都采用二元葉輪，三元流理論和三元流葉輪經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在理論研究和生產(chǎn)技術(shù)方面都較為成熟，三元流的葉輪也更加能夠適應(yīng)流體的真實(shí)流態(tài)。相比之下，三元流葉輪較二元葉輪具有更高的效率和工作性能，所以將三元流葉輪應(yīng)用于呼吸機(jī)渦輪風(fēng)機(jī)是一種具有可行性的方案。[0037] 參考圖1?7，一種高速微型適用于呼吸機(jī)的三元流渦輪風(fēng)機(jī)，包括蝸殼1、旋轉(zhuǎn)軸6、三元流葉輪50以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中蝸殼1整體盤旋設(shè)置，蝸殼1的中間部分設(shè)有腔體100，旋轉(zhuǎn)軸6以及三元流葉輪50布置于上述腔體100內(nèi)，整個(gè)三元流渦輪風(fēng)機(jī)以旋轉(zhuǎn)軸6為中心進(jìn)行裝配；三元流葉輪50中心具有通孔，進(jìn)而三元流葉輪50穿設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸6上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸6帶動(dòng)三元流葉輪50轉(zhuǎn)動(dòng)。[0038] 進(jìn)一步的，蝸殼1中心部分設(shè)有與腔體100相連通的進(jìn)風(fēng)口2，進(jìn)而空氣可以沿著蝸殼1的軸向方向進(jìn)入至腔體100內(nèi)，蝸殼1的邊緣部分還形成有風(fēng)道，風(fēng)道沿著蝸殼1的邊緣部分盤旋設(shè)置，風(fēng)道與腔體100相互連通，風(fēng)道上還設(shè)有出風(fēng)口9，如此在驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，旋轉(zhuǎn)軸6帶動(dòng)三元流葉輪50轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而空氣沿著進(jìn)風(fēng)口2進(jìn)入腔體100，然后再進(jìn)入風(fēng)道內(nèi)，最后從出風(fēng)口9排出。[0039] 本發(fā)明通過(guò)設(shè)置三元流葉輪，增加葉輪效率，提升渦輪風(fēng)機(jī)的總機(jī)效率，具體的，三元流葉輪50由9個(gè)均勻分布的三元螺旋曲線型的三元葉片5所組成，具體的，三元流葉輪50為基于三元流理論與CFD流體力學(xué)計(jì)算，對(duì)子午面上的流場(chǎng)求解，根據(jù)流動(dòng)特性與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，分析三元流葉輪內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，按照設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束條件重新修改三元葉輪幾何形狀(反問(wèn)題—正問(wèn)題—反問(wèn)題)設(shè)計(jì)而成；三元葉片5的螺旋扭曲型線滿足中間流面形狀、子午線流面傾角、子午面流線曲率以及流面轉(zhuǎn)角變化規(guī)律；具體的，葉片型線如圖6所示，扭轉(zhuǎn)度如圖7所示，在三元葉片長(zhǎng)度38％處為扭轉(zhuǎn)方向分界點(diǎn)，葉頂至38％處扭轉(zhuǎn)28.3°，38％葉末段反向扭轉(zhuǎn)28.3°。

[0040] 進(jìn)一步的，參考圖3～5，三元葉片5的入口角為135°，出口角保持72°，如此可以在保證渦輪風(fēng)機(jī)功率的情況下，進(jìn)一步縮小三元流葉輪50的直徑；同時(shí)，蝸殼1型線也是根據(jù)動(dòng)量矩陣設(shè)計(jì)，蝸殼1與三元流葉輪50之間形成良好的適配性。[0041] 進(jìn)一步的，三元流葉輪50的體積小，三元流葉輪50的直徑為45?55mm之間，在本實(shí)施例中為50mm，屬于呼吸機(jī)內(nèi)部精密的零件。[0042] 所述三元流渦輪風(fēng)機(jī)整體呈半開式結(jié)構(gòu)，三元流渦輪風(fēng)機(jī)還包括有無(wú)葉擴(kuò)壓器4，無(wú)葉擴(kuò)壓器4沿著三元流葉輪50的周向方向所布置，并布置在蝸殼1和三元流葉輪50之間，同時(shí)無(wú)葉擴(kuò)壓器4將三元流葉輪50的出口和蝸殼1無(wú)縫連接，從而在蝸殼1和三元流葉輪50之間形成良好的流體通道70，如此三元流渦輪風(fēng)機(jī)所形成的半開式結(jié)構(gòu)，具有良好的氣密性；[0043] 進(jìn)一步的，蝸殼1上設(shè)有前蓋板7，前蓋板7與無(wú)葉擴(kuò)壓器4相連，三元流葉輪5上設(shè)有后蓋板8，后蓋板8與三元流葉輪50為一體設(shè)置，其中無(wú)葉擴(kuò)壓器4與蝸殼1為一體式設(shè)置。[0044] 進(jìn)一步的，前蓋板7和三元葉片5之間具有間距10，前蓋板7和三元葉片5之間的間距寬度為1.5mm；后蓋板8與三元葉片5之間未設(shè)有間距。[0045] 在一些實(shí)施例中，三元流渦輪風(fēng)機(jī)還包括導(dǎo)流器3，導(dǎo)流器3設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸6的端部，進(jìn)而導(dǎo)流器3設(shè)于三元流葉輪50的上方，具體的，在進(jìn)風(fēng)口2內(nèi)，流體先經(jīng)過(guò)導(dǎo)流器3，再由導(dǎo)流器3導(dǎo)流至三元流葉輪50上。[0046] 導(dǎo)流器3正對(duì)著流體流入進(jìn)風(fēng)口2的一側(cè)設(shè)有錐狀的導(dǎo)流部，導(dǎo)流部的整體呈現(xiàn)出炮彈狀的流線型，導(dǎo)流部橫截面的直徑沿著流體進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口2的方向逐漸增加；從而能夠?qū)o(wú)葉擴(kuò)壓器4與蝸殼1及三元葉輪50所形成的封閉流場(chǎng)，起到較好的改善作用，具體的，錐狀導(dǎo)流器3對(duì)流體有發(fā)散疏通作用，優(yōu)化流體進(jìn)入葉輪的初始流態(tài)，能有效抑制附面層和二次流的發(fā)展，減弱尾跡——射流效應(yīng)，減少流動(dòng)損失。[0047] 在一些實(shí)施例中，風(fēng)道的末端設(shè)有出風(fēng)管道，出風(fēng)口9形成于出風(fēng)管道的出口，其中沿著流體排出出風(fēng)管道的方向，出風(fēng)管道的橫截面的直徑逐漸增加，且出風(fēng)管管道首尾兩端橫截面的直徑之差為5～8mm，如此風(fēng)道的末端形成漸擴(kuò)型的出風(fēng)口；進(jìn)風(fēng)流體從出風(fēng)管道排出出風(fēng)口時(shí)，可以獲得靜壓升。[0048] 在一些實(shí)施例中，為了降低三元流渦輪風(fēng)機(jī)的體積，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用體積小的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)的整機(jī)高度為50mm，且能夠提供15000～60000r/min的高轉(zhuǎn)速。[0049] 進(jìn)一步的，蝸殼1和無(wú)葉擴(kuò)壓器4均采用一體鑄造的方式做制成，制作材料為醫(yī)用要求的PA6工程塑料，具體的，前蓋板7和無(wú)葉擴(kuò)壓器4為一體成型，無(wú)葉擴(kuò)壓器4和蝸殼1焊接；后蓋板8與三元流葉輪50為采用一體注塑成型工藝一體成型，主要采用醫(yī)用要求的PA6工程塑料；后蓋板8與無(wú)葉擴(kuò)壓器4之間為無(wú)縫連接，進(jìn)而后蓋板8可以隨著三元流葉輪50轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣流不會(huì)從后蓋板8和無(wú)葉擴(kuò)壓器4之間的部分溢出。[0050] 在一些實(shí)施例中，三元流渦輪風(fēng)機(jī)整體采用PA6工程塑料制作，采用注塑工藝一體成型，具有長(zhǎng)久的使用壽命。所述焊接均采用超聲波焊接形式完成。[0051] 顯然，所描述的實(shí)施例僅僅本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。