устройство для задания соотношения расходов кислорода и закиси азота

Формула изобретения

Устройство для задания соотношения расходов кислорода и закиси азота, содержащее полый корпус с дросселями подачи кислорода и закиси азота, в котором расположен мембранный узел, взаимодействующий с подвижным штоком, и дозирующий элемент, отличающееся тем, что мембранный узел закреплен в полости корпуса между входными отверстиями дросселей с образованием двух камер, мембранный узел выполнен в виде двух мембран и втулки между ними, которые соединены с одной стороны гайкой, а с другой - жестким центром, взаимодействующим с подпружиненным штоком, который смонтирован перпендикулярно мембранному узлу с возможностью осевого перемещения, при этом в полости корпуса параллельно мембранному узлу выполнена перегородка с центральным дозирующим отверстием, в котором установлен дозирующий элемент, выполненный в виде конусообразной части подвижного подпружиненного штока, а корпус устройства содержит входные отверстия, соединенные с регулирующими вентилями для подачи соответственно кислорода и закиси азота и дренажное отверстие, выполненное между мембранами мембранного узла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для предотвращения возможности создания гипоксических смесей в наркозных аппаратах путем ограничения минимальной концентрации кислорода.

Известно устройство для ограничения минимальной концентрации кислорода в дыхательной смеси в наркозном аппарате (Excel Anaesthesia Systems 410 and 210. Operation and Maintenance Manual, Ohmeda, p.7, 1988, приложение), выполненное в виде соединенных между собой цепной передачей вентилей кислорода и закиси азота. Данная конструкция содержит ряд прецизионных деталей и сложна в изготовлении и, кроме того, не позволяет закрывать оба вентиля одновременно, что приводит к существованию некоторого постоянного расхода кислорода в закрытом состоянии дозиметра и создает определенные неудобства в эксплуатации.

Известен также регулятор соотношения расходов кислорода и закиси азота наркозных аппаратов (патент Германии №4111139, кл. А 61 М 16/12 от 6.04.1991), выполненный в виде пневмомеханического мембранного устройства, имеющего подвижный шток, закрепленный на двух мембранах, который перемещает толкатель, движущийся в канале через герметизирующий элемент, толкатель, в свою очередь, перемещает шарик, управляющий расходом закиси азота.

Недостатком этого устройства является невысокая точность работы, связанная с тем, что небольшие перемещения шарика вызывают значительные изменения площади проходного сечения дозирующего отверстия и, как следствие, большие изменения расхода закиси азота через дозирующий элемент. При этом, вследствие трения в герметизирующем элементе, толкатель будет останавливаться в своем движении при перепаде давлений на мембранах, отличном от нуля, и расход закиси азота через дозирующий элемент будет существенно отличаться от заданного, обеспечивающего оптимальное соотношение расходов кислорода и закиси азота.

Настоящее изобретение решает задачу повышения точности задания соотношения расходов кислорода и закиси азота и автоматическое поддержание заданных параметров в процессе работы наркозного аппарата.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом.

В антигипоксическом устройстве, содержащем полый корпус с дросселями подачи кислорода и закиси азота, в котором расположен мембранный узел, взаимодействующий с подвижным штоком, и дозирующий элемент, согласно настоящему изобретению, мембранный узел установлен в полости корпуса между входными отверстиями дросселей с образованием двух камер. Мембранный узел выполнен в виде двух мембран и втулки между ними, которые соединены с одной стороны гайкой, а с другой - жестким центром, взаимодействующим с подпружиненным штоком. Согласно изобретению, подпружиненный шток смонтирован перпендикулярно мембранному узлу с возможностью осевого перемещения, при этом в полости корпуса параллельно мембранному узлу выполнена перегородка с центральным дозирующим отверстием, в котором установлен дозирующий элемент, выполненный в виде конусообразной части подвижного подпружиненного штока. Корпус устройства содержит входные отверстия, соединенные с регулирующими вентилями для подачи соответственно кислорода и закиси азота и дренажное отверстие, выполненное между мембранами мембранного узла.

Таким образом, технический результат патентуемого изобретения заключается в следующем.

Предлагаемое устройство обеспечивает более пологую зависимость изменения площади проходного сечения дозирующего отверстия от хода штока с дозирующим элементом, что позволяет повысить точность задания соотношения расходов кислорода и закиси азота и обеспечить автоматическое поддержание заданных параметров расхода в процессе работы наркозного аппарата. Оптимальное конструктивное выполнение и компоновка элементов устройства в полости корпуса исключает необходимость использования герметизирующих элементов, что упрощает конструктивную реализацию устройства и повышает точность его работы.

Сущность изобретения поясняется примером конкретной реализации разработанного устройства и чертежом, на котором представлена конструктивная схема антигипоксического устройства.

Антигипоксическое устройство содержит корпус 1 с дросселями кислорода 2 и закиси азота 3, камерами 4 и 5, входными отверстиями кислорода 6 и закиси азота 7 и дренажным отверстием 8, мембраны 9 и 10, жесткий центр 11, гайку 12, втулку 13, шток 14 с конической частью 15 и цилиндрической частью 16, дозирующее отверстие 17 и пружину 18. Дроссели 2 и 3 имеют уплотнительные элементы для герметичной установки в корпусе 1. Проходные сечения дросселей 2 и 3 выбираются так, чтобы обеспечить требуемое минимальное значение концентрации кислорода в смеси кислорода с закисью азота (например, 25%-ное содержание кислорода в дыхательной смеси). Мембраны 9 и 10 соединены с помощью жесткого центра 11, гайки 12 и втулки 13 в единый мембранный узел, закрепленный в корпусе 1. Шток 14 имеет коническую часть 15 и цилиндрическую часть 16, опирающуюся на жесткий центр 11 под действие пружины 18, расположенной в направляющем канале 19.

На схеме также показаны следующие элементы, относящиеся к дозиметру, на котором устанавливается антигипоксическое устройство: регулирующие вентили 20 и 21 кислорода и закиси азота, ротаметры 22 и 23 кислорода и закиси азота, корпус дозиметра 24 с каналами 25 и 26 и соединительные трубопроводы 27-30.

Антигипоксическое устройство работает следующим образом.

Устройство закрепляется на корпусе дозиметра 24, в составе которого оно используется.

Открытием вентилей 20 и 21, подсоединенных к линиям высокого давления кислорода и закиси азота соответственно, устанавливаются требуемые значения расходов кислорода и закиси азота по ротаметрам 22 и 23 соответственно. При этом подаваемые газы по трубопроводам 27 и 28 через входные отверстия 6 и 7 попадают в камеры 4 и 5, откуда через дроссели 2 и 3, каналы 25 и 26, ротаметры 22 и 23 и трубопроводы 29 и 30 поступают на выход дозиметра. Благодаря тому, что дроссели 2 и 3 обладают определенными сопротивлениями потоку, в камерах 4 и 5 создаются давления, действующие на мембраны 9 и 10, собранные в единый мембранный узел. Под действием создавшегося перепада давлений мембраны прогибаются в соответствующую сторону и через жесткий центр 11 перемещают шток 14.

Работа устройства зависит от того, какие величины расходов кислорода и закиси азота установлены вентилями 20 и 21.

Пусть открытием вентилей 20 и 21 установлены равные расходы кислорода и закиси азота, при этом концентрация кислорода в смеси значительно больше выбранного минимального значения. Тогда давление в камере 4 будет больше давления к камере 5, мембраны 9 и 10 прогнутся вправо (по схеме чертежа) и через жесткий центр 11 переместят шток 14, при этом коническая часть 15 штока 14 полностью выйдет из дозирующего отверстия 17, его проходное сечение станет максимальным, и соответственно максимальным станет давление закиси азота в камере 5 (при данном открытии вентиля 21). Однако при этом давление в камере 5 останется меньше давления в камере 4 и подвижные элементы устройства останутся в крайнем правом (по схеме) положении.

Если теперь начать увеличивать расход закиси азота открытием вентиля 21 при неизменном положении вентиля 20 и соответственно неизменном расходе кислорода, то через дроссель 3 потечет больший расход закиси азота, что приведет к повышению давления в камере 5, прогибу мембран 9 и 10 влево (по схеме) и перемещению штока 14 также влево так, что в дозирующее отверстие 17 войдет коническая часть 15 штока 14, при этом концентрация кислорода в смеси будет уменьшаться.

При дальнейшем увеличении расхода закиси азота в какой-то момент будет достигнуто минимальное значение концентрации кислорода в смеси, при этом давление в камере 5 станет равным давлению в камере 4 и перепад давлений на мембранах 9 и 10 станет равным нулю. Дальнейшее открытие вентиля 21 будет вызывать повышение давления в камере 5, прогиб мембран 9 и 10 влево (по схеме), перемещение влево штока 14, коническая часть 15 которого будет больше перекрывать дозирующее отверстие 17, что приведет к уменьшению давления в камере 5 до величины давления в камере 4 и остановке штока 14. При дальнейшем открытии вентиля 21 закиси азота шток 14 еще сместится влево в новое положение, при котором давление в камере 5 останется равным давлению в камере 4 за счет большего перекрытия дозирующего отверстия 17 конусной частью 15 штока 14, обеспечивая тем самым постоянный расход закиси азота через ротаметр 23. Таким образом, начиная с момента достижения минимального значения концентрации кислорода в смеси, дальнейшее открытие вентиля 21 не будет вызывать увеличения расхода закиси азота и автоматически будет поддерживаться минимальное значение концентрации кислорода.

И наоборот, если антигипоксическое устройство уже поддерживает минимальное значение концентрации кислорода, то при уменьшении расхода кислорода путем закрытия вентиля 20 или из-за уменьшения давления кислорода в линии высокого давления будет уменьшаться давление в камере 4, мембраны 9 и 10 прогнутся влево (по схеме), шток 14 сместится влево и коническая часть 15 больше перекроет дозирующее отверстие 17, что приведет к уменьшению давления в камере 5 и соответственно к уменьшению расхода закиси азота, обеспечивая автоматическое поддержание минимального значения концентрации кислорода в смеси.