馬明振

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醫(yī)用氧艙液壓開(kāi)關(guān)門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造

馬明振

（海口市人民醫(yī)院，海口 570208）

摘 要：目前國(guó)內(nèi)一部分醫(yī)用高壓氧艙，包括進(jìn)口的部分醫(yī)用高壓氧艙艙門均為齒嚙式快開(kāi)門結(jié)構(gòu)，艙門鎖緊裝置為卡箍組件，動(dòng)力系統(tǒng)為手動(dòng)液壓缸推動(dòng)卡箍鎖緊，開(kāi)關(guān)艙門費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。本文介紹如何將手動(dòng)液壓開(kāi)關(guān)門裝置設(shè)計(jì)改造為通過(guò)液壓泵實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)液壓開(kāi)關(guān)門裝置的方法和結(jié)果，效果優(yōu)良，不僅提高了開(kāi)關(guān)門的效率，且省時(shí)省力。

關(guān)鍵詞：醫(yī)用高壓氧艙 齒嚙式快開(kāi)門 液壓泵

?？谑腥嗣襻t(yī)院在1999年進(jìn)口了一臺(tái)意大利醫(yī)用高壓氧艙，醫(yī)用高壓氧艙為低壓載人壓力容器，艙體直徑為1.80米，艙門為齒嚙式快開(kāi)門形式，鎖緊裝置為卡箍組件進(jìn)行鎖緊，結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。卡箍在鎖緊的過(guò)程中依靠開(kāi)閉傳動(dòng)裝置（5）的作用實(shí)現(xiàn)。開(kāi)閉傳動(dòng)裝置為單活塞液壓缸帶動(dòng)卡箍旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)艙門鎖緊，但是手動(dòng)液壓泵傳遞動(dòng)力，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。

1.齒形法蘭；2.卡箍組件；3.罐體法蘭；4.安全聯(lián)鎖裝置；5.開(kāi)閉傳動(dòng)裝置圖1 快開(kāi)門結(jié)構(gòu)

利用液壓控制回路驅(qū)動(dòng)開(kāi)閉傳動(dòng)裝置往復(fù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)控制開(kāi)關(guān)門，是液壓控制回路中較為簡(jiǎn)單的一種控制回路。

液壓系統(tǒng)主要有以下幾部分組成：

（1）動(dòng)力源——液壓泵站。它將電動(dòng)機(jī)（或其他原動(dòng)機(jī)）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能。

（2）執(zhí)行元件——液壓缸。它把工作液體的壓力能重新轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。

（3）控制元件——電液換向閥、溢流閥、手動(dòng)換向閥、調(diào)速閥、行程開(kāi)關(guān)等，對(duì)液壓系統(tǒng)中液體壓力、流量（速度）和方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)。

（4）輔助元件——油箱、管路、管接頭、過(guò)濾器等。

（5）工作介質(zhì)——液壓油。利用它進(jìn)行能量和信號(hào)傳遞。

本次設(shè)計(jì)改造液壓開(kāi)關(guān)門系統(tǒng)是在原有的手動(dòng)開(kāi)關(guān)門系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加電動(dòng)液壓泵站，使其提供開(kāi)關(guān)門的動(dòng)力源，由手動(dòng)改為電動(dòng)液壓泵站，使系統(tǒng)的操作更便捷，安全可靠，提高開(kāi)關(guān)門的效率。

圖2中，A為手動(dòng)液壓泵組；2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6為連接活塞缸兩端的管路；3-1、3-2、3-3為串聯(lián)單活塞雙作用液壓缸；4為高壓油管路。

圖2 艙門未改進(jìn)時(shí)的手動(dòng)液壓開(kāi)關(guān)門的原理

圖2為艙門未改進(jìn)時(shí)的手動(dòng)液壓開(kāi)關(guān)門的原理，具體工作原理如下：卡箍與活塞桿連接，當(dāng)需要關(guān)閉艙門的時(shí)候，利用手動(dòng)液壓泵A，將液壓油通過(guò)手動(dòng)換向閥沿管路4分別打入3個(gè)液壓缸的無(wú)桿腔2-1、2-3、2-5內(nèi)，推動(dòng)活塞桿向外運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)卡箍將艙門鎖緊到達(dá)指定位置，停止操作液壓泵，艙門鎖緊過(guò)程完畢。反之，要開(kāi)啟艙門，只需將手動(dòng)泵A換向閥的手柄打到另一端，改變油路方向進(jìn)入2-2、2-4、2-6推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)。

該過(guò)程操作雖然簡(jiǎn)單，但由于動(dòng)力源是人工手動(dòng)液壓泵，需要人為去操作，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)人力物力。因此，為了便于操作，節(jié)省時(shí)間，將該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)做了重新設(shè)計(jì)改造，改造的基本思路方案如下。

首先，在不改變?cè)幸簤簜鲃?dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。其次，要提高操作的簡(jiǎn)便性，提高整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。最后，還要保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行平穩(wěn)和安全性。

基于以上思路，做了如下改進(jìn)。液壓傳動(dòng)改進(jìn)后的工作原理如圖3所示。

圖3 液壓傳動(dòng)改進(jìn)后的工作原理圖

圖3中，A為手動(dòng)液壓泵；B為電動(dòng)液壓泵站；C為單活塞雙作用液壓缸；1、3、4為三位四通手動(dòng)換向閥；2為三位四通電磁換向閥；5-1、5-2為限位開(kāi)關(guān)。

當(dāng)需要關(guān)閉艙門的時(shí)候，按關(guān)門按鈕，啟動(dòng)電動(dòng)液壓泵B，將液壓油通過(guò)電磁換向閥2的Y1位，沿管路進(jìn)入手動(dòng)換向閥3，進(jìn)入液壓缸C的無(wú)桿腔內(nèi)，推動(dòng)活塞桿向外運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)卡箍將艙門鎖緊到達(dá)指定位置，接觸限位開(kāi)關(guān)5-2，直到打開(kāi)限位開(kāi)關(guān)，電動(dòng)液壓泵自動(dòng)停止工作，完成艙門鎖緊過(guò)程。要開(kāi)啟艙門時(shí)，按開(kāi)門按鈕，啟動(dòng)電動(dòng)液壓泵B，將液壓油通過(guò)電磁換向閥2的Y2位，沿管路進(jìn)入手動(dòng)換向閥4，進(jìn)入液壓缸C的有桿腔內(nèi)，推動(dòng)活塞桿向里運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)卡箍將艙門鎖緊到達(dá)指定位置，接觸限位開(kāi)關(guān)5-1，直到打開(kāi)限位開(kāi)關(guān)，電動(dòng)液壓泵自動(dòng)停止工作，完成艙門的開(kāi)門過(guò)程。

液壓開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)電氣控制線路的主電路，包括液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)、停止等電路，整個(gè)過(guò)程控制電路是一個(gè)很重要的組成部分?？刂齐娐凡捎眯谐涕_(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器等觸點(diǎn)電器組成的控制電路。它的主要特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、直觀形象、抗干擾能力強(qiáng)，并可進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。原理如圖4所示。

圖4 液壓系統(tǒng)電器工作原理圖

當(dāng)按下命令按鈕開(kāi)門信號(hào)后，KM1得電。由于KM1得電后電磁換向閥得電，電磁換向閥的Y1位工作，液壓缸的有桿腔進(jìn)油，活塞桿縮回，帶動(dòng)卡箍將門打開(kāi)。當(dāng)活塞桿到達(dá)位置傳感器開(kāi)限位后，使得KM1斷電，整個(gè)電路斷電，液壓泵停止工作，進(jìn)行卸荷。當(dāng)按下命令按鈕關(guān)門信號(hào)后，KM2得電。由于KM2得電后電磁換向閥得電，電磁換向閥的Y2位工作，液壓缸的無(wú)桿腔進(jìn)油，活塞桿伸出，帶動(dòng)卡箍將門鎖緊。當(dāng)活塞桿到達(dá)位置傳感器關(guān)限位后，使得KM2斷電，整個(gè)電路斷電，液壓泵停止工作，進(jìn)行卸荷。在整個(gè)開(kāi)關(guān)門的過(guò)程中，KM1和KM2形成互鎖電路，使得在開(kāi)門過(guò)程中不能直接進(jìn)行關(guān)門操作，在關(guān)門過(guò)程中不能進(jìn)行開(kāi)門操作。這樣既保護(hù)了電動(dòng)液壓泵，也防止了在開(kāi)關(guān)門中的誤操作。在開(kāi)關(guān)門過(guò)程中，可以隨時(shí)按下停止按鈕，只有按下停止按鈕后，才可以進(jìn)行另外一種操作。這樣就形成了一個(gè)互鎖保護(hù)電路，使電路的運(yùn)行更可靠。

基于以上理論，液壓泵（站）的選取變得相對(duì)簡(jiǎn)單。在工程機(jī)械、機(jī)床等液壓系統(tǒng)中，最常用的液壓泵主要是齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、柱塞泵等，選擇時(shí)要考慮多方面的因素。根據(jù)設(shè)備原始資料提供的數(shù)據(jù)，原有的手動(dòng)液壓泵為意大利OMFB的液壓手動(dòng)泵，型號(hào)為PMI/VS-45S/7型手動(dòng)液壓泵，基本技術(shù)參數(shù)為最大輸出量為45cm3，標(biāo)準(zhǔn)壓力為16MPa，最高壓力為27MPa。根據(jù)以上技術(shù)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)所需的流量及壓力參數(shù)，選擇高壓齒輪泵，高壓為20～31MPa。因此，可以直接到市場(chǎng)上買到相應(yīng)參數(shù)的液壓泵、高壓連接管路及接頭等，最終經(jīng)過(guò)考察比較確定使用某品牌的齒輪泵。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，完成了這一項(xiàng)目的改造升級(jí)。

液壓開(kāi)關(guān)門系統(tǒng)是這一類醫(yī)用氧艙重要的組成部分。該系統(tǒng)工作性能是否良好，將會(huì)直接影響氧艙的正常治療工作。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將造成重大事故隱患。因此，必須要引起足夠的重視。本次設(shè)計(jì)改造通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證改進(jìn)設(shè)計(jì)后的運(yùn)行質(zhì)量，取得了滿意的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

［1］王維.液壓泵的運(yùn)行參數(shù)研究與分析［J］.液壓與氣動(dòng)，2006，（9）：59.

［2］李虹宇，陳躍龍，吳剛傳.高壓氧艙液壓夾緊系統(tǒng)的維修［J］.醫(yī)療設(shè)備信息，2000，（2）：55.

Design of Hydraulic System for Opening and Closing of the Medical Hyperbaric Oxygen Chamber

MA Mingzhen
（Haikou Municipal People's Hospital， Haikou 570208）

Abstract:Currently the domestic part of medical hyperbaric oxygen chamber， including import part of medical hyperbaric oxygen chamber doors are tooth locked quick open structure， door locking device for clam p components， power system for manual hydraulic cylinder drives the clamp lock， door switches， timeconsuming and laborious， low efficiency. This paper describes how to incorporate the manual hydraulic opening and closing device design and reconstruction for by hydraulic pump to realize automatic hydraulic opening and closing device of the methods and results， effect is good， not only im prove the efficiency of the open and close the door， saving time and saving labor.

Key words:medical hyperbaric oxygen， tooth locked quick open hydraulic pump