医用中心供气系统（共4篇）
医用中心供气系统 篇1
随着我国汽车工业的发展, 汽车保有量的大幅增长, 汽车钣金喷漆专业人才需求量大增, 传统的师傅带徒弟的培养方式已经不能够适应现代汽车整形技术的发展。在此背景下, 许多高职院校都相继开办汽车整形技术专业, 为满足学生的校内实训的要求, 各院校在原有设备的基础上投入较大的资金重建或新建钣喷实训中心。钣喷实训中心内, 大量的工具设备以压缩空气为动力, 要求能提供清洁、干燥、充足和恒压的压缩空气, 而压缩空气供气系统的选型直接关系到气动工具的使用以及影响空气喷涂的涂膜质量。压缩空气供气系统主要包括空气压缩机、储气罐、空气干燥装置、压缩空气分配系统 (管路) 以及部分连接软管及连接件。在此, 就钣喷实训中心的压缩空气供气系统各组成的类型和技术参数的选定以及管路的配置方法进行初步探讨。
一、压缩空气供气系统的各组成类型及技术参数的选定
(一) 空压机
1.空压机型式的选定
目前, 汽车维修企业所使用的空压机有活塞式和螺杆式两种类型。螺杆式空压机相对于活塞式空压机而言, 具有结构简单、体积小、没有易损件、工作可靠、功率大、嗓音小、寿命长、维修简单以及压缩空气品质相对较好等优点。空压机的选型必须依据钣喷实训中心的用气量和压力要求而定。钣喷实训中心的钣金和喷漆的工位数一般都各有4个以上, 用气量相对较多, 建议采用螺杆式空压机。
2.空压机功率的选定
空压机功率过小, 无法保证实训中心的用气需求;空压机功率过大, 会造成空压机利用率不高, 形成浪费。必须合理确定空压机的功率。空压机的功率主要依据钣喷实训中心的用气量和压力来决定。在此提供一个简单的计算方法用以确定所需空压机功率。
首先, 计算钣喷实训中心的气动工具类的总耗气量和喷涂设备类的总耗气量。气动工具类 (各类研磨机、气动钻等) 的工作压力以6bar为基准压力, 喷涂设备类 (喷枪等) 的工作压力以3bar为基准压力。
实训中心总耗气量×压力=V 1×6bar+V 2×3bar;
V 1——气动工具类的总耗气量 (m3)
V 2——喷涂设备类的总耗气量 (m3)
实训中心常用耗气量×压力=实训中心总耗气量×压力×33.3%
再考虑30%的储备用气量, 则:
实训中心所需空压机的供气量×压力=实训中心常用耗气量×压力× (1+30) %
根据经验, 空压机每10H P的功率可以提供10bar的压缩空气的量约为1 m 3, 则:
空压机功率=实训中心所需空压机的供气量×压力/ (10bar×1m3) (H P) 。
(二) 储气罐与空气干燥装置
储气罐实质是个蓄能器, 只有使用压缩空气的工具和设备使用后造成压力下降到一定值时, 空压机才会启动, 重新向储气罐充气。储气罐的作用在于减少空压机的运转时间, 同时又能降温排水作用, 恒压稳流, 保证用气的需要, 减少空压机的磨损和维修。储气罐容积越大所能存储的压缩空气越多, 但其容积应约为空压机的供气量的1/3, 并且耐压值必须大于空压机的压力。
空气干燥装置主要有两类:冷冻式干燥器和吸附式干燥器。维修企业多用冷冻式。虽然高效的油水分离器能过滤掉大部分的水汽、油及微粒, 但难免会有少量无法滤去, 给面漆喷涂造成涂膜质量问题。在冷冻式干燥器中, 空气的温度被降到露点以下, 混合在压缩空气中的油气和水汽变成水滴和液滴就比较容易滤去。冷冻式干燥机是为喷涂提供清洁干燥的压缩空气的必备设备。
(三) 压缩空气分配系统 (管路)
1.主管管材与内径
压缩空气分配系统的主管所用管材主要有PPR管和PV R管, 其他类型的管材已被淘汰。
相比PV R管, PPR管伸缩性大、易变形、安装维护麻烦。PV R管耐腐蚀、耐油的性能好。现在一般推荐使用PV R作为主管的管材。
主管内径的确定必须依据用气量、主管管道长度而定[1], 如表1所示。
高职院校的钣喷实训中心的压缩空气主管道一般在150m以内, 一般使用管径为50m m的主管, 支管管径为18m m。同时保证主管管道应耐压15bar。
2.管路设置
从空压机开始的配管次序应当是:空压机→储气罐→冷冻式干燥机, 各设备之间必须有旁通设计, 便于出现故障时的维修, 而不致影响实训中心整体用气。主管管路在车间上方部分应设置成环形, 以确保管路各处压力恒定, 并逐步向远端倾斜, 倾斜的角度为0.5~1°, 主管管路中必须设置油水分离器和4个以上的分断控制阀 (以便检修时分断用) , 主管管路最低处应安装自动排水阀。
支管管路必须从主管路的顶端呈鹅颈接出, 避免管路中的冷凝物导入油水分离器中或其他气动设备中, 每根支管管路必须带单独的分断控制阀。钣金工位的支管管路必须配有单过滤油水分离器, 喷涂工位支管管路必须配有双过滤油水分离器, 连接喷漆房的支管管路必须配有三节的油水分离器。
3.连接软管
对喷涂系统而言, 软管也是重要的组成部分。软管尺寸的大小会影响到压力传递效果, 如果软管中的压力损失过大, 就会造成喷枪或气动工具中的压缩空气不足, 以致喷枪或气动工具无法正常工作。压力损失是由于管道内的摩擦力造成的, 流量 (用气量) 比较小、软管比较短时, 压力损失可以忽略。但随着流量和软管长度的增加, 压力损失会迅速增大。不同软管长度的压力损失随不同气压和软管内径的变化量见表2、表3。
可见软管的压力损失率随软管内径的增加而下降, 一般建议6m以下的软管应采用8m m以上内径[2], 长度为6m以上的软管, 内径应达10m m。长度超10m的软管应采用13m m以上的内径。
三、结语
依据笔者钣喷实训室的建设经验, 认为压缩空气供气系统的选型要同时考虑供气量和压缩空气的质量, 也就是空压机的功率、主管内径要足够大, 同时采用高效的过滤器, 合理设定管路的压力, 主管路必须是闭环设计以及要尽量使用合适长度的软管, 来满足钣喷实训中心的用气要求。
摘要：钣喷实训中心的大量工具设备以压缩空气为动力源。特别是在汽车修补涂装方面, 各道工序都离不开压缩空气, 压缩空气的质量好坏直接影响到涂装质量。而压缩空气供气系统的选型直接关系到压缩空气的质量。文章对供气系统各组成的类型和技术参数的选定以及管路的配置提出一般的选定方法。
关键词：钣喷,压缩空气,供气系统,选型
参考文献
[1]德国SATA萨塔喷枪及喷涂设备培训教材[M].2010.
[2]吴复宇.汽车涂装技术[M].北京:中央广播电视大学出版社, 2010.
医用中心供氧系统的维护和保养 篇2
氧气是维持生命必需的重要物质, 正常人呼吸氧来源于空气。空气为混合气体, 氧含量占20.93%, 在标准大气压 (760 mm Hg或101.3 k Pa) 下, 利用混合气体分压定律 (又称道尔顿分压定律) , 空气中氧分压为760 mm Hg×0.209 3=159 mm Hg (21.2 k Pa) 。空气被吸入呼吸道后, 经呼吸道加温、湿化成为含饱和水蒸气的气体。吸入气体在肺泡内与残气混合稀释, 在肺泡内与肺毛细管血液之间进行弥散交换, 达到平衡[1]。氧气为危重患者实施全面抢救提供有力保障, 缺氧可引起机体生理功能紊乱。作为以中心供氧系统提供氧源的单位, 确保制氧设备高效、安全、稳定显得尤为重要。
2 供氧方式的选择
供氧方式可分为后方供氧和现场制氧。又可分为瓶氧、液氧;制氧可分为深冷法、分子筛法、电化学法、化学法等[2]。
2.1 深冷空分法制氧
利用环境空气就地制取氧气, 采用低温法使空气液化, 然后根据各组分的沸点不同, 通过精馏, 在精馏塔中将液化空气分离成氧和氮的方法制取氧气。此种方法主要适用需要较大氧气产量的场合 (一般的氧气产量≥50 m3/h) , 同时还需要消耗大量的水。
2.2 化学法制氧
化学制氧系统采用固体化学产氧剂制取氧气, 如氯酸盐、过氧化锂、过氧化钠、超氧化钾、过碳酸钠。与其他产氧技术途径相比, 此方法使用时不需要能源, 不受环境限制, 操作简单, 产氧迅速, 是飞机、常规潜艇在必要时进行紧急补氧及核生化条件下战区的救治供氧。但某些化学产氧剂在储存、使用时存在危险, 只适合于特殊环境条件下作为紧急氧源。
2.3 液氧
液氧装在液氧罐内 (从资金、人员、设备投入考虑, 一般情况下医院不具备制备液氧的能力) 由制氧站运输到医院, 在医院经过一系列处理, 送至吸氧终端。液氧优点是稳定、浓度高。缺点是每半年或一年更换1次液氧罐, 液氧罐存储存在一定的风险。液氧的沸点极低, 为-183℃, 当液氧发生“跑、冒、滴、漏”事故, 一旦液氧喷溅到皮肤上将引起严重的冻伤事故。
2.4 变压吸附法
传统的制氧方法是对空气进行深冷分馏, 此法可抽取高纯度的O2、N2、Ar等, 也是大规模生产这些气体的最经济的方法, 但不适合小规模生产。在许多场合, 如医疗供氧、金属冶炼、废水处理等所需氧气的纯度不是很高, 且需要量不大, 因此人们企图寻找一种比深冷法较简便的获取富氧的方法。对分子筛的研究发现, 5魡型分子筛会优先吸附空气中的氮, 这就是变压吸附法 (pressure swing adsorption, PSA) 制取富氧成为可能。如今, 变压吸附是吸附分离技术中一项用于分离气体混合物的高新技术。
3 PSA制氧设备的特点
我院在成立制氧室初期, 比较了以上几种提供氧气的方法, 考虑到成本投入以及医院用氧气量, 选择了卫生装备研究所生产的PSA制氧设备。该制氧设备以空气为原料, 以5魡分子筛为吸附剂, 在常温低压 (小于1 MPa) 条件下, 采用变压吸附技术和六吸附床 (也称六塔) 制氧流程, 将空气中的氧、氮气体分离而制取医用氧气。产氧量10 m3/h, 氧浓度93%±3%, 制氧成本低, 一次性投入可以长期见效。缺点氧浓度低 (相对于其他供氧方式) , 制氧所需时间长, 设备维护保养, 需经过专业培训有资质的人员进行[3]。
本控制系统为自动控制, 原理是:在编程逻辑控制 (PLC) 下, 冷冻干燥机和空压机分步启动, 将空气压入空气储罐中, 当空气储罐达到一定压力时, 制氧主机自动启动并产氧, 当氧浓度达到90%时, 加压泵自动启动, 将氧气压入储氧罐中。储氧罐压力达到预定值 (如0.85 MPa) 时, 加压泵、制氧主机、空压机、冷冻干燥机等分设备自动关机, 整个设备进入待机状态;当储氧罐压力低于预定值 (如0.55 MPa) 时, 按上述开机顺序重新自动启动各分设备, 整个设备又进入制氧状态。
一键式自动开机的流程:触摸屏按下自动开机键→冷冻干燥机启动2 min→空气压缩机启动→空气储气罐达到一定压力时→冷冻干燥机→制氧主机→氧浓度大于90%→加压泵工作→储氧罐→氧气减压器→吸氧终端。
4 PSA制氧设备维护保养
4.1 设备确认
确认各设备、过滤装置、管路、供电系统等处于良好状态, 确认各手动阀、三相电源相序处于正确位置。
4.2 开机
(1) 冷干机开机:当需要开机时, 启动冷干机, 并注意观察冷媒压力表。冷干机媒压力表指示范围0.3~0.6 MPa, 为绿色, 需要添加制冷剂时指示在红色区域。
(2) 空压机开机:启动空压机, 并注意观察空气储罐压力。
(3) 制氧:当压力上升到设定值时, 制氧主机自动启动, 此时注意计时。包括制氧机累计工作时间、当前制氧所用时间。
(4) 产氧:当制氧主机运行30 min (设备经常使用, 短时停机, 再开机时, 该时间可缩短20 min左右) 时, 打开产氧阀, 启动加压泵, 向氧气储罐压氧或启动氧压机向氧气瓶压氧充瓶。
4.3 制氧
(1) 监控:随时观察各仪表、设备、过滤装备是否处于正常工作状态。
(2) 排水:空压机启动后, 每隔30 min, 打开空气储罐底部的排水阀, 排一次水, 将水排净, 一般持续时间为10 s。
4.4 正常关机
(1) 加压泵或氧压机关机, 产氧阀关闭:当氧气储罐压力上升至所需压力上限值 (通常为0.85~0.9 MPa) 时, 或其他原因需要正常关机时, 关闭加压泵或氧压机, 关闭产氧阀。
(2) 制氧主机关机:当制氧流程运行至“停步”位时, 关闭电源。
(3) 空压机关机:按下空压机“停机”按钮之后, 空压机立即卸载, 经15~100 s (不同机型, 该值区别较大) 后停机。
(4) 冷干机关机:当空压机完全停机后, 按下冷干机“停机”按钮。
(5) 排水:排开空气储罐中的排水阀, 排水并卸压。注意, 在下次开机前应将该阀关闭。
4.5 故障关机
(1) 当出现一般故障时, 按正常关机步骤关闭设备。
(2) 当出现紧急故障时, 立即按下各设备“紧急停机” (红色按钮为紧急开关) 按钮或直接切断电源总闸。重启时, 注意紧急停机开关状态。
4.6 常见故障及排除
制氧室对环境的要求:通风、气源远离污染源;冬季保持一定的室温, 防止排水管冰堵。
(1) 空气压缩机:过滤器脏堵 (根据当地情况, 过滤器要定期更换;还可通过进入压力的大小判断过滤器堵塞程度, 适时更换空气过滤器) 、降温油 (检查油位, 通常情况下工作2 000 h要进行更换1次) 、检查压缩机出气压力可与空气储罐上的压力表作对比, 以判断空气压缩机工作情况。远程控制设置问题, 开机前检查压缩机是否处于远程控制状态, 确保正常开机。检查紧急开关是否处于锁定位置, 以免影响正常开机使用[4]。
(2) 空气储罐:排水, 定期对空气储罐排水。按照压力容器管理规定, 压力表每半年、安全阀每年进行1次检定。维护人员可以在压力较小的情况下, 排气口处于安全位置, 活动安全阀扳手, 保证安全阀的正常工作。
(3) 冷冻干燥机:通过进出气口的温度判断冷冻干燥机的工作情况, 还可以通过冷冻干燥机的冷煤指示表, 检查冷煤的使用情况, 及时添加制冷剂。
(4) 制氧主机:定期检查制氧浓度, 使用主机氧浓度监测或铜氨法进行氧浓度测量;多通旋转分配阀维护保养, 加注黄油, 减小摩擦力, 延长弹簧的使命寿命。观察各个继电器的工作顺序, 由于部分继电器使用频率较高需要进行调换。
(5) 加压泵:处于自动状态时, 当氧浓度达到90%以上, 加压泵分手动和自动2种工作方式。电源是通过2个继电器分别接2台加压泵。正常状态下不工作, 检查继电器吸合情况、加压泵供电情况即可排除故障。
(6) 氧气储气罐:当氧气压力达到预设压力时, 由储氧罐压力传感器反馈给制氧主机停止工作。氧气储罐底部设有排污阀, 根据当地情况, 定期进行排污处理。
(7) 吸氧终端:最常见的故障为漏气。发生漏气的原因多为出氧口脏, 导致阀门关闭不严, 清洁处理阀门, 故障即可排除。清洁处理阀门时, 一定要关闭吸氧终端前端阀门或氧气减压阀, 避免对维修人员造成伤害。
5 小结
对于供氧设备的管理一定要责任到人, 工作人员要认真负责, 遇到故障及时检修。检修时要严格遵守断电卸压原则, 制氧室内禁油、禁火[4], 了解氧气特性;查漏时严禁明火, 以确保制氧设备安全、高效运行。
参考文献
[1]吴琪.高压氧临床医学[M].长沙:中南大学出版社, 2003:18-24.
[2]傅征.军队卫生装备学[M].北京:人民军医出版社, 2004:643-662.
[3]石梅生, 赵开利, 陈德瑞.高原高效医用制氧机的研制[J].医疗卫生装备, 2010, 21 (8) :24-26.
医用中心供氧系统汇流排的设计 篇3
目前, 在中小型中心供氧系统中普遍采用的流程是, 氧气瓶→高压软管→汇流排→减压器→输氧管道→终端。从氧气瓶出来的氧气经过汇流排以后再减压, 这种汇流排我们称为高压汇流排。其优点是结构紧凑、整洁, 但也有如下的缺点。
(1) 因为是高压汇流排, 先汇流再减压, 所以汇流排的承受压力大, 与氧气瓶内的压力相当, 可达15MPa。这给汇流排的选材, 包括管材质、壁厚、阀门的承压等级、焊接制作工艺、安装、检验方法、管路维护带来更高的要求, 而且要求从事焊接的技术工人具有相关等级的焊接资质, 从材料和人工方面付出更多的成本。
(2) 按照特种设备安全技术规范TSC D3001-2009《压力管道安装许可规则》高压汇流排的加工制作应具备压力管道GC1级安装资质, 而一般中心供氧安装单位只有压力管道GC3级安装资质, 这样安装单位就没有资格自制高压汇流排。
(3) 由于高压汇流排属于高压管路, 汇流排上安装的阀门、安全阀、压力表、金属软管的链接密封问题要求高, 容易出现漏气, 造成氧气泄漏率偏高, 超过标准规定的每小时0.5%的要求。
(4) 安装和使用单位的安全责任较大。使用者的操作应格外当心, 使用当中出现安全隐患的可能性较大。
根据高压汇流排存在的问题, 在实际工程应用中, 为了避免高压汇流排给设计、加工、安装、检测带来的麻烦, 采用低压汇流排的方法, 可以有效地避免上述的问题。
因为氧气瓶内的公称压力为15MPa, 根据YY/T0187-94《医用中心供氧系统通用技术条件》, 供氧管道系统终端的工作压力, 病房区为0.2MPa~0.4MPa, 手术室工作压力不低于0.4MPa, 一般在0.4MPa~0.5MPa。因此从氧气瓶出来的氧气必须经过减压。我们把每个氧气瓶出口都装一个减压器, 减压器的出口压力设定为0.6MPa (调定) , 安全阀的启动压力为0.75MPa, 后面的所有管路, 包括汇流排、阀门、管路系统均在0.8MPa压力以下。这样, 中心供氧系统的流程改变为, 氧气瓶→减压器→金属软管→汇流排→供气管道→设备终端, 这种工作状态下的汇流排称为低压汇流排, 这样的结构设计有以下几个好处。
(1) 把高压管路 (大于1.0MPa) 减少到零, 整个管路最大工作压力为0.75MPa, 避免了高压风险, 从而提高了安全系数。
(2) 按照特种设备安全技术规范TSC D3001-2009《压力管道安装许可规则》, 具有GC3级压力管道资质的安装企业完全可以自制汇流排, 符合特种设备安全技术规范。
(3) 按照GB/T20801.5《压力管道规范--工业管道》和GB50235《工业金属管道工程施工及验收规范》, 设计压力小于1Mpa, 温度小于400℃的非可燃流体管道, 无毒流体管道焊缝不进行射线照相检验。所以低压汇流排检验只做气密检验即可。
(4) 虽然多增加了几个减压器, 但汇流排的制作成本并没有增加, 因为管材、阀门、加工、检验费用降低了, 总成本还是降低了。
从上面的分析可以看出, 低压汇流排有比较好的安全保证, 但低压汇流排还应注意下面几个问题。
(1) 虽然汇流排的工作压力降低了, 但汇流排材质一般还是选择不锈钢焊接为好, 因为不锈钢材质的强度、刚度都比较理想。但要注意应该使用充氩气保护焊接, 防止管道内焊口氧化污染氧气。
(2) 如果是大中型供氧系统, 为了解决大流量, 供气压力, 供气流量的稳定问题, 可采用一定容量的气体平衡容器。
(3) 减压器与氧气瓶直接对接, 需经常拆卸, 因此位置不固定, 结构显得凌乱。可以采用专用固定支架加以解决。
(4) 各减压器的调节应独立进行, 需一定的操作经验。或者选用出口压力调定的减压器。
(5) 减压器低压表的量程要选择合适, 便于调节。
医用中心供氧系统属于压力管道, 又由于氧气的助燃、禁油等特性, 需要特别注意安全。通过大量工程验证, 采用低压汇流排即符合国家相关法规和规范, 又可降低安全风险, 对安装企业和使用单位有利无弊, 值得推广。
参考文献
[1]YY/T0817.医用中心供氧系统通用技术条件[S].
[2]TSC D3001-2009.压力管道安装许可规则[S].
医用中心供气系统 篇4
关键词：防倒流阀,医用中心负压系统,手术
0 引言
医用中心负压系统的工作原理与普通的医用负压吸引器相似,通过大型高功率真空泵产生负压,经过负压罐、分气缸、过滤缸后通过各个负压分支管路输送到医院各个部门。负压管路中的低压与管路外的大气常压形成将吸引终端外的物质向吸引终端挤压的作用力,从而达到吸引的效果[1]。
负压吸引在现代医疗中是一个不可或缺的组成部分[2],具有很高的临床应用价值。负压吸引最常应用于给呼吸道不通畅的患者实施吸痰[3]、术中吸走废弃血液等,此外还在人流术[4,5]、口腔治疗护理[6,7,8]、糖尿病治疗[9,10]、胃肠减压[11]、整形美容[12,13]等多个方面具有临床应用。随着医院现代化建设的不断发展,医用中心负压系统正在逐步取代传统的电动吸引设备,有助于改善病房环境、提高医务人员的工作效率、降低医疗成本。与此同时,医用中心负压系统的一些缺陷与故障也随着应用规模的扩大而日益凸显,其中最常见的故障就是血液倒吸现象。
现在大部分医院采取前置缓冲负压装置的形式防止血液的倒吸。该装置主体一般由负压罐、废液袋以及缓冲罐组成,其间用塑料软管相连。比较高档的缓冲负压装置(如图1所示)还会在缓冲罐与中央负压系统终端之间加装一次性的废液过滤膜。手术过程中,装置中的负压罐右侧端的负压软管接触患者的废弃血液,患者外流的血液在负压的吸引作用下经负压软管吸进负压罐,并由其中的废液袋装载。如果外流的血液过多且医务人员未来得及更换负压罐中的废液袋,则废液袋中满溢的废弃血液就会经过负压罐和缓冲罐之间的连接软管流进缓冲罐所属的废液袋中,实行缓冲。在缓冲罐的废液袋满溢之前,医务人员应该及时更换废液袋,防止血液倒吸到管路当中。若医务人员在缓冲罐废液袋满溢之前没有更换废液袋,普通的没有配置废液过滤膜的前置缓冲负压装置就会发生血液倒吸进入中央负压系统的现象。
前置缓冲负压装置还容易出现一个比较严重的问题:装置各配件之间存在多个活动连接处,这些连接处由于经常旋动而容易出现气密性不足的情况。当这种情况发生时,负压罐和缓冲罐的罐内负压气体就会连通大气,使罐内气压接近罐外大气常压,与废液袋内负压形成压差,上托挤压废液袋,使袋内废液倒流进入中心负压系统。配有一次性废液过滤膜的高档缓冲负压装置可有效阻止废液的倒流,但市面上的废液过滤膜单价较高,不利于大规模使用。本文研究设计的新型的防倒流阀可以有效地解决前置缓冲负压装置的上述技术问题,而且结构简单、成本低,有利于在临床推广应用。
1.负压罐;2.废液袋;3.缓冲罐;4.废液过滤膜
1 原理与结构
1.1 原理
血液由血细胞与血浆组成,其中血浆含有大量游离的钾、钠、钙等导电离子,使其具有电传导性质,故可将血浆视为一种电解质[14]。利用血液的导电特性,在防倒流阀中沿管道方向前后放置2个金属环,这2个金属环与控制阀芯开合的电磁铁串联在同一回路中,使得血液流经防倒流阀时,2个金属环被血液连通使电路处于通路状态,电磁铁通电生磁,控制阀芯闭合,阻断血液流进中央负压系统。
1.2 结构
如图2、3所示,防倒流阀主要由阀盖、阀身以及阀芯闭合机构3个部分组成。其中阀盖和阀身可相互扣合形成阀体,并在阀体内形成空腔。阀体头尾两端分别为输入端和输出端,均可接入负压系统的负压软管。阀芯闭合机构由感应金属导电环、限位卡钩、阀芯、电磁铁、电源部以及弹簧组成。其中感应金属导电环置于阀体输入端管壁内侧,可与流经输入端的介质直接接触。限位卡钩外侧设有软磁体,根部用螺钉安装固定在阀身空腔的内底面。弹簧的一端与阀芯底部固定相连,另一端与阀身空腔内底面的环形槽固定相连。图4为阀芯结构图,卡合口可被限位卡钩卡合,锥体上表面设有环形凹槽,可放置密封环。阀芯闭合机构的电磁铁以及电源部置于阀身外侧,与感应金属环串联在同一回路上。
1.2.1 阀盖结构
如图5所示,阀盖由绝缘材料所制成,整体呈中心轴对称,由输出端、锥形阀口以及置于阀盖环形外沿上的扣合缺口等多个部分组成。输出端圆柱形管腔中心轴与锥形阀口锥形中心轴处于同一直线上,为阀盖整体的中心轴线。输出端外表面外凸,可增强与负压软管对接时的接合力和气密性。阀盖下端的锥形阀口与阀芯锥体上表面吻合,二者对接可实施完美对接,实现密封阻断阀内流体介质的流通。锥形阀口外侧面有一环形凹槽,可放置密封圈,加强阀盖、阀身扣合时的阀腔气密性。阀盖环形外沿设有2个扣合缺口,置于外沿中心轴对称的2个位置上。
1.阀身;2.阀盖;3.阀腔;4.弹簧;5.阀芯;6.限位卡钩;7.软磁体;8.电控闭合构件;9.内置电源;10.电磁铁;11.导线;12.密封圈;13.输出端;14.输入端;15.接线端子;16.金属导电环;17.螺钉;18.卡接部
1.阀身;2.输出端;3.输入端;4.卡接部;5.阀盖;6.缺口;7.闭合机构外部构件;8.内置电源;9.电磁铁;10.导线
1.2.2阀身结构
如图6所示,阀身由绝缘材料所制成,壳体整体呈中心轴对称,由输入端、输出端、环形槽、接线端子、感应金属导电环、卡接部、阀腔、电源部以及电磁铁等多个部分组成。环形槽的半径与阀芯闭合机构的弹簧相符,可让弹簧一端嵌套定位其中。2个感应金属导电环沿输入端管内壁前后分置形成血液感应部,感应金属导电环外侧的接线端子穿过阀身壳壁置于输入端外侧,与电源部、电磁铁在壳外用导线相连。电源部可设计为放置在阀身外侧的可装载电池的内置电源,也可设计为连接外部电网的电源插头或连接线(如图7所示)。血液流经输入端时,2个感应金属导电环连通,电磁铁通电生磁吸合限位卡钩,释放阀芯。阀芯在弹簧的作用下堵塞锥形阀口,使阀体处于闭合阻塞状态,防止血液流进输出端。阀身上端对称设有卡接部,该卡接部具有“U”形卡合口,卡合口宽度与阀盖外沿厚度相当。当阀身与阀盖对接时,卡接部可让阀盖上的缺口通过,按压旋转阀盖与阀身即可使卡接部卡死阀盖。
1.阀盖;2.输出端;3.锥形阀口;4.缺口
1.阀身;2.输入端;3.环形槽;4.接线端子;5.感应金属导电环;6.卡接部;7.阀腔;8.内置电源;9.电磁铁
1.阀身;2.阀盖;3.阀腔;4.弹簧;5.阀芯;6.限位卡钩;7.软磁体;8.电磁铁;9.可连接外部电源的导线;10.密封圈;11.输出端;12.输入端;13.接线端子;14.金属导电环;15.螺钉;16.卡接部
2 使用方法
在使用之前,须检查倒流阀的阀芯是否与锥形阀口形成闭合。若形成闭合,则需要使用半径小的硬质直杆从输入端把阀芯下压复位,使阀芯被限位卡钩卡住,保证阀体管路处于开通状态。使用时,可把防倒流阀安置在图1中废液过滤膜的位置,替代废液过滤膜,输入端通过负压塑料软管与缓冲罐相连,输出端与中心负压系统的终端相连。负压启动后,如有血液流经阀体管路,导通的电磁铁即可拉动限位卡钩,释放阀芯,使管路闭合,防止血液流进中心负压管路。与此同时,防倒流阀的闭合可阻断管路中流体介质的流通,停止负压的供给。医务人员发现负压软管无法吸走废弃血液时,即可得知废液袋发生满溢或者缓冲装置出现气密性降低的故障,需要更换废液袋或者缓冲装置。
使用完毕后,把阀体从塑料软管上拆卸下来,检查阀芯是否处于闭合状态。如果阀芯处于打开状态,则说明手术过程中血液并没有流进阀体,对阀体进行简单清洗即可留作下次使用;如果阀芯处于闭合状态,则说明手术过程中存在血液倒流进入阀体的情况,需要对阀腔进行彻底清洁。此时要相向按压阀身、阀盖并扭转二者,使阀盖的缺口通过阀身的卡接部,拆分阀体进行清洁。清洁完毕后,再把阀芯、弹簧、阀盖以及阀身组装在一起,用硬质直杆使阀芯复位,即可留作下次使用。
3 应用效果
本文研制的防倒流阀主要应用在手术医用负压系统中,防止患者的废弃血液倒吸进入负压系统管路中凝结形成堵塞,保证负压管路的通畅与手术负压功能的实现。其应用效果主要体现在如下几个方面。
3.1 实现了废弃体液流通阻断功能
在医疗手术的过程中,当前置缓冲装置因气密性不足或者废弃液袋满载而发生满溢倒吸现象时,流经防倒流阀的血液、唾液、痰等富含电解质的废弃体液就会连通沿管道方向前后分置的2个感应金属导电环,使阀芯闭合机构的电控回路通电,电磁铁生磁吸合限位卡钩上的软磁体,拉动限位卡钩释放阀芯。阀芯与阀盖的锥形阀口完美闭合,阻断所有流体的流通,达到防止废弃体液流进中央负压系统管路的目的。
3.2 拆解、消毒方便,可重复使用
市面上许多阀体采取一体化设计,难以实施拆分,增加了对阀体内部消毒的难度。防倒流阀在使用过程中不可避免地会受到患者体液及其挥发性气体的污染,所以防倒流阀的阀内消毒极其重要。为了方便阀腔的消毒,本装置采用可拆分的设计方案,阀体的壳体部分由阀盖和阀身2个部分组装而成。由于防倒流阀的阀盖和阀身是由阀盖的外沿与阀身的卡接部相互扣合结合在一起的,故而可在无需其他工具的情况下用手扭动阀盖、阀身即可实现二者之间的扣合与分离。拆解后的阀盖和阀身可送到医院供应室中进行消毒,消毒完毕后用手扣合扭动阀盖、阀身即可完成组装留作下次使用。相比起一次性使用的废弃液过滤膜,防倒流阀能够实现消毒重复使用,具有更低的使用成本。
3.3 可沿任意方向安装
部分负压瓶在瓶颈位置设置了浮子阀,当负压瓶出现满溢的情况时,浮子阀在负压力、浮力和重力的共同作用下堵塞瓶颈,防止倒吸。然而由于浮力重力的作用方向为竖直方向,当浮子阀发生倾斜甚至倒置时其防止倒吸的功能实现就会出现障碍。防倒流阀阀芯由弹簧固定,由电动机构释放,重力和浮力并不影响防倒流阀的开闭,所以防倒流阀可沿任意方向安装,有市面上常见的浮子阀所不具备的优势。
3.4 可用于其他流体处理
除了医用中心负压系统外,防倒流阀还可应用于其他流体处理上,例如盐水和淡水的分离、导电流体和非导电流体的检测、带电气体和不带电气体的流通控制等。
4 实验测试效果
按照图1所示的结构搭建前置缓冲负压装置进行导电流体阻塞模拟,其中中央负压系统用电动吸痰机替代。基于安全性的考虑,实验不以患者作为试验对象,患者废弃体液用生理盐水替代,用防倒流阀替换废液过滤膜。
装置组合完毕后,使防倒流阀中心对称轴线处于竖直方向。开启电动吸痰机产生负压,吸取生理盐水。在缓冲罐中的废弃液袋满溢之前,防倒流阀未启动阻塞功能;缓冲罐废弃液袋满溢并有生理盐水流进防倒流阀时,防倒流阀实现闭合,成功阻塞生理盐水流进电动吸痰机内。实验重复5次均成功有效。
把防倒流阀中心对称轴线沿水平方向放置,按照上述方式进行5次实验,当缓冲罐废弃液袋满溢并有生理盐水流进防倒流阀时,防倒流阀均能实现闭合,阻塞生理盐水流通。
通过上述2组共10次实验可以看出,防倒流阀实现了对生理盐水的阻塞功能,且其中心对称轴线的方位摆放并不影响其功能的实现。
5 结语