用于在腐蚀性的环境中使用的具有封装磁环的转子的制作方法

用于在腐蚀性的环境中使用的具有封装磁环的转子
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年3月1日提交的序列号为62/812，939的美国临时申请在《美国法典》第35篇第119(e)节项下的优先权，其内容通过引用整体并入本文。


背景技术：

3.呼吸治疗系统诸如气道正压通气(pap)装置、呼吸机和其他此类系统的操作通常需要在腐蚀性的环境中以高转速运行的叶轮。这种腐蚀性的环境可以包括腐蚀性流体(例如悬浮在加湿器流体中的含铁材料碎屑)。由于不平衡的叶轮会产生不均匀的力，以高转速运行的传统叶轮需要平衡，以确保平稳的运行以及部件的寿命。平衡叶轮是一个耗时的过程，会增加叶轮的制造成本。此外，由于接合和平衡部件需要持续熟练的操作，平衡系统中所需的二次组装操作显著增加了叶轮组件的制造成本。由于不可避免的人为错误，这些二次组装操作是组装错误的来源，并且导致失效的可能性更高。
4.此外，在这种腐蚀性的环境中的腐蚀性流体对用于密封叶轮组件内的磁体的金属或材料具有破坏性。这种腐蚀性流体可能存在于呼吸治疗系统中。由于在连续操作中对部件的腐蚀作用和磨损，这种流体可能会妨碍呼吸治疗系统中各种转子和叶轮组件的操作。


技术实现要素：

5.本文公开了用于解决如上所述的现有技术的各种问题和缺点的措施。更具体地，本文公开了用于提供用于在医疗装置中泵送腐蚀性流体的可旋转叶轮组件的组件和方法。在这里描述的装置和方法中，提供了一种叶轮组件，所述叶轮组件具有密封的磁环和防止磁环旋转的物理锁定的结构部件。在本文所述的装置和方法中，叶轮磁体与外部环境和腐蚀性流体密封隔离，组件的结构部件锁定就位，并且转子自动地平衡。因此，本文所述的装置和方法消除了对转子的周期性定心和平衡的需要，导致精简的制造和坚固的组装，同时提供了能够在广泛的流体中运行的更通用的转子。
6.在一个实施例中，提供了一种用于在医疗装置中泵送腐蚀性流体副产物的可旋转叶轮组件。所述组件包括转子，所述转子包括转子杯。所述组件还包括具有转子接触表面和叶轮叶片的叶轮。此外，所述组件包括安置在转子杯内的磁环，所述磁环包括被构造成与转子杯的内表面配合的第一接触表面，以及被构造成与叶轮的转子接触表面配合的第二接触表面，所述磁环从而被转子杯的内表面和叶轮的转子接触表面锁定就位，以防止磁环相对于转子杯和叶轮的任何独立旋转，同时自动地平衡转子。此外，叶轮的转子接触表面附接到转子杯，以将磁环气密密封在叶轮组件内。
7.在另一个实施例中，提供了一种制造用于在医疗装置中泵送腐蚀性流体副产物的叶轮组件的方法，所述叶轮组件包括转子和叶轮。所述方法包括提供转子杯并且将叶轮定位到转子杯上，叶轮具有转子接触表面和叶轮叶片。所述方法然后包括将磁环安置在转子杯内，磁环包括构造成与转子杯的内表面配合的第一接触表面，和构造成与叶轮的转子接触表面配合的第二接触表面。此外，所述方法包括将磁环锁定在转子杯的内表面和叶轮的
转子接触表面之间，以防止磁环相对于转子杯和叶轮的任何独立旋转，同时自动地平衡转子。所述方法还包括在叶轮和转子杯之间形成密封从而使磁环密封在叶轮组件内。
8.在某些实施方式中，转子杯的内表面包括连续脊，连续脊与形成在磁环的第一接触表面中的相应槽配合，从而将磁环相对于转子杯锁定在固定位置。在一些实施方式中，连续脊包括o形环。在其他实施方式中，磁环包括防旋转特征以防止磁环相对于转子杯和叶轮的独立旋转。在某些实施方式中，叶轮的转子接触表面包括具有至少一个角度的锥形表面，所述至少一个角度与形成在磁环的第二接触表面上的至少一个角度互补，从而将磁环相对于叶轮锁定在固定位置。在一些实施方式中，一旦磁环被锁定在固定位置，叶轮组件就自动地对中并且平衡。
9.在其他实施方式中，气密密封将转子、磁环和叶轮在叶轮组件内锁定就位，以防止任何独立旋转。在一些实施方式中，磁环通过对塑料和磁性材料的浆料进行注塑成型来形成。在某些实施方式中，叶轮的转子接触表面通过旋转焊接或超声波焊接附接到转子杯。在其他实施方式中，叶轮通过将聚合物材料包覆成型到转子杯上形成，其中磁环安置在转子杯内，包覆成型将磁环气密密封在转子杯和叶轮之间。在一些实施方式中，其中叶轮和转子杯包括聚苯硫醚(pps)。在某些实施方式中，磁环包括钕。
10.在其他实施方式中，医疗装置包括呼吸治疗装置。在一些实施方式中，呼吸治疗装置被构造成将高速呼吸流体输送到患者。
11.许多示例可以用于调整和实施这里描述的组件和方法。例如，呼吸治疗装置可以包括辅助/控制通气、间歇强制通气、压力支持通气、持续气道正压通气(cpap)治疗、无创正压通气(nippv)和可变气道正压通气(vpap)。所述疗法用于治疗各种呼吸系统疾病，包括睡眠呼吸障碍(sdb)和阻塞性睡眠呼吸暂停(osa)。然而，本文所述的转子可以用于其他应用，例如，诸如为真空应用(医疗或其他)、心脏泵和灌溉系统。
12.在阅读本公开之后，本领域技术人员将会想到变化和修改。所公开的特征可以与本文描述的一个或更多个其他特征以任何组合和子组合(包括多个从属组合和子组合)来实施。上面描述或示出的各种特征，包括其任何部件，可以组合或集成在其他系统中。此外，某些特征可以省略或不实施。
附图说明
13.通过结合附图考虑以下详细描述，前述和其他目的和优点将变得显而易见，其中，相同的附图标记始终指代相同的部分，其中：
14.图1a示出了根据本公开的实施例的用于在医疗装置中泵送腐蚀性流体的说明性平衡可旋转叶轮组件；
15.图1b示出了图1a的可旋转叶轮组件的说明性侧视图；
16.图2示出了沿着图1b中所示线a
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a截取的图1a的可旋转叶轮组件的剖视图；
17.图3示出了根据本公开的实施例的图1a的可旋转叶轮组件的说明性磁环；
18.图4示出了根据本公开的实施例的图1a的可旋转叶轮组件的说明性转子杯；
19.图5示出了根据本公开的实施例的用于在医疗装置中泵送腐蚀性流体的说明性包覆成型可旋转叶轮组件；
20.图6是根据本公开的实施例的制造可旋转叶轮组件的方法的说明性流程图。
具体实施方式
21.为了提供对这里描述的组件和方法的整体理解，将描述某些说明性的实施方式。尽管这里描述的实施方式和特征被具体描述为用于在医疗装置中泵送腐蚀性流体副产物，但是应当理解，以下概述的所有部件和其他特征可以以任何合适的方式彼此组合并且可以适用于和应用于呼吸治疗装置，包括低流量氧疗、持续气道正压通气治疗(cpap)、机械通气、氧气面罩、文丘里面罩和气切面罩。此外，应该注意的是，虽然本文讨论了关于制造叶轮组件的某些实施方式，但是这些不同的实施方式可以以不同的组合使用，以创建呼吸治疗系统或其他泵。
22.图1a示出了根据本公开的实施例的叶轮组件100。图1b示出了叶轮组件100的侧视图。叶轮组件100包括叶轮110和转子120。叶轮110包括面向流体表面130，叶轮叶片140形成在所述表面上。叶轮110可以在转子接触表面135处联接到转子120。叶轮组件110可围绕相对于叶轮110的表面130垂直地定向并贯穿整个组件100的中央轴线(未示出)旋转。虽然叶轮110被示出为具有径向对称的叶片140，但是在本公开的范围内可以使用任何构造的叶片。叶轮110还可包括孔145，所述孔笔直地延伸穿过组件100用于在旋转期间获得额外的稳定性和平衡。
23.图2示出了沿着图1b中的线a
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a截取的叶轮组件100的横截面200。如上所述，叶轮组件包括联接到转子120的叶轮110。从图2中可以更详细地看出，转子120包括安置在转子杯126中的磁环150。转子杯126包括中空的中央空隙122，在叶轮组件100旋转期间滚珠轴承位于其中。磁环包括第一接触表面152，其被构造成与转子杯126的内表面配合。通过配合，意味着第一接触表面152与转子杯126的内表面平行地对齐。如图2所示，第一接触表面152包括与转子杯126的内表面的几何形状对齐的锥形表面或倾斜表面。磁环150还包括构造成与叶轮110的转子接触表面135配合的第二接触表面154。如同第一接触表面152一样，第二接触表面154可以是锥形或倾斜的，并且与叶轮110的转子接触表面135对齐。
24.可以看出，当叶轮110和转子杯120夹住磁环150时，转子接触表面135、磁环150的第一接触表面152和第二接触表面154以及转子杯126的内表面的各种倾斜角度确保了磁环150保持在固定位置。在一些实施例中，转子杯126的内表面可以设置有脊124，所述脊与磁环150的第一接触表面152中的相应槽配合。在一些实施例中，这个脊124可以实施为o形环。在这样的实施例中，当叶轮110被带入到与转子120接触时，磁环150的第一接触表面152和第二接触表面154、转子接触表面135和槽124的取向锁定了磁环150的位置，从而防止磁环在组件内的独立旋转。磁环150的这种锁定确保了叶轮组件在操作期间(例如在泵中)是平衡的。在一些实施例中，叶轮110和转子杯126可以包括聚苯硫醚(pps)。一旦叶轮110、转子120和磁环150如图2所示就位，所述组件经受旋转焊接或超声波焊接，以在叶轮110和转子120之间形成气密密封，其中磁环150封装在它们之间，从而保护磁环150免受叶轮组件100在其中运行的腐蚀性的环境的影响。
25.图3示出了类似于图2中示出的环150的示例性磁环300。磁环300通过对塑料和磁性材料的浆料进行注塑成型来形成。在一些实施例中，磁性材料包括钕。如图2所示，磁环体310包括与转子杯126的内表面和叶轮110的转子接触表面135的结构和几何形状互补的结构和几何形状。这里，磁环300的顶表面320与叶轮110的转子接触表面135(锥形表面未示出)配合。类似地，磁环300的底表面330与转子杯126的内表面配合。此外，如图3所示，作为
图2所示锥形表面的替代，防旋转特征340
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342可以形成在磁环300的顶表面320上。这种特征340
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342可以包括在磁环300的顶表面320上的凹坑或蚀刻凹陷。这些防旋转特征340
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342可以与形成在叶轮110的转子接触表面135上的相应特征联接。这种联接确保了当叶轮组件旋转时，磁环300保持在组件内的固定位置，而不会独立旋转。使这种旋转最小化确保了叶轮组件在操作期间是平衡的。
26.图4示出了类似于图2中示出的杯126的示例性转子杯400。转子杯400包括具有内表面420的杯体410。如关于图2所提到的，转子杯420的内表面具有与磁环150的第一接触表面152的几何形状匹配的几何形状(斜率和锥度)。在一些实施例中，转子杯400的内表面420可以包括脊430(例如，诸如为o形环)，当安置在转子杯400中时，脊锁定磁环的位置。
27.图5示出了根据本公开的叶轮组件500的另一示例性实施例的横截面。叶轮组件500包括联接到转子520的叶轮510。磁环550安置在转子520内，如关于图2已经描述的。转子520包括中空的中央空隙540，在叶轮组件500旋转期间滚珠轴承位于其中。叶轮组件500还可以包括孔545，所述孔笔直地延伸穿过组件500，用于在旋转期间获得额外的稳定性和平衡。在图5中，叶轮510通过在转子520和磁环550上包覆成型聚合物材料形成，诸如pps(例如)。这种包覆成型使得叶轮510的转子接触表面530能够符合磁环550的特征。这些特征可以包括图3中的防旋转特征340
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342。叶轮叶片540形成在叶轮510的流体接触表面上。包覆成型叶轮510还与转子杯520形成气密密封，从而将磁环550密封在叶轮组件500内。这种气密密封确保磁环550与叶轮组件500所暴露的任何腐蚀性的环境隔离。
28.图6示出了根据本公开的实施例的制造叶轮组件的示例性方法600，如前述描述中所述的诸如任何叶轮组件及其内部部件。方法600开始于提供转子杯的步骤610。示例性的转子杯126、400和520已经在前面关于图2、4和5进行了描述。然后在转子杯内提供磁环，之后将叶轮定位到含有磁环的转子杯上(步骤620)。示例性磁环150、300和550已经在前面关于图2、3和5进行了描述。接下来，在步骤630中，一旦叶轮被定位，组件被压缩，以便将磁环固定地安置在组件结构内。前面已经描述的诸如o形环和锥形表面的特征有助于磁环的这种固定布置。一旦固定，磁环就在叶轮组件内锁定就位，并且被防止在转子杯内独立旋转(步骤640)。在步骤650中，在叶轮和转子之间形成气密密封，以便将磁环封装在叶轮组件内。这种气密密封可以通过旋转焊接或超声波焊接来实现。对于叶轮包覆成型到转子上的实施例，气密密封通过包覆成型工艺自动地形成。
29.前述仅是对本公开的原理的说明，并且可以通过所描述的实施方式之外的其他实施方式来实践所述设备，所述实施方式是出于说明而非限制的目的而呈现的。应当理解，本文公开的设备虽然被示出用于在高流量治疗系统中使用，但是可以应用于在其他通气回路中使用的系统。
30.在阅读本公开后，本领域技术人员将想到变化和修改。所公开的特征可以与本文描述的一个或更多个其他特征以任何组合和子组合(包括多个从属组合和子组合)来实施。上面描述或说明的各种特征，包括其任何部件，可以组合或集成在其他系统中。此外，某些特征可以被省略或不实现。
31.变化、替换和变更的示例可由本领域技术人员确定，并且可以在不脱离这里公开的信息的范围的情况下进行。本文引用的所有参考文献都通过引用整体并入，并成为本技术的一部分。