CN113413530A - 一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，包括混氧模块主架以及主控制器，混氧模块主架上设置有氧气入口、空气入口和混合气出口，氧气入口和空气入口分别设置有阀门；所述混氧模块主架的内部设置有与混合气出口相连通的混氧腔体，混氧腔体的内部连通设置有分别与氧气入口和空气入口相连通的螺旋式混氧加热模块，螺旋式混氧加热模块的受控端连接于主控制器的输出端。本发明在螺旋式混氧加热模块在对空气和氧气进行混合的同时，还能够对混合后气体进行加热，并且螺旋式混氧加热模块采用螺旋式混气形式，混合效率高，提高了混气效率，提供了舒适的空气。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，更具体涉及一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块。
背景技术
在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。
空气混合器作为呼吸机的一部分，其作用是将空气与氧气进行混合。现有技术中的空气混合器通常不具备对混合气体进行加热的功能，高寒环境下的呼吸机因为而供给患者呼吸的空气湿冷，给患者造成不适。并且，目前的空气混合器的空气与氧气的混合方式是由涡轮将混氧腔体内的气体抽出，气体在腔体内流动的方式进行混合，混合时间较短，混合程度不够充分，混合效率不高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，以解决现有技术中的空气混合器不具备对混合气体进行加热的功能，以及空气与氧气混合程度不够充分的问题，以实现对患者呼吸空气的混氧及加热，使得空气与氧气充分混合，提高混合效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，包括混氧模块主架以及主控制器，混氧模块主架上设置有氧气入口、空气入口和混合气出口，氧气入口和空气入口分别设置有阀门；所述混氧模块主架的内部设置有与混合气出口相连通的混氧腔体，混氧腔体的内部连通设置有分别与氧气入口和空气入口相连通、用于将通入的氧气和空气采用螺旋式混气形式混合并进行加热的螺旋式混氧加热模块，螺旋式混氧加热模块的受控端连接于主控制器的输出端。
进一步优化技术方案，所述混氧模块主架的顶壁上开设有与氧气入口相连通的氧气输送腔体，混氧模块主架的底壁上开设有与空气入口相连通的空气输送腔体。
进一步优化技术方案，所述螺旋式混氧加热模块包括连接设置在混氧模块主架的顶壁与底壁之间的混氧加热棒外套筒以及设置在混氧加热棒外套筒内部的混氧加热棒，混氧加热棒的受控端连接于主控制器的输出端；所述混氧加热棒的外侧依次螺旋绕设有与氧气输送腔体相连通的螺旋状氧气管道以及与空气输送腔体相连通的螺旋状空气管道，螺旋状氧气管道和螺旋状空气管道的侧壁上分别开设有斜通孔，混氧加热棒外套筒外侧壁上开设有与混氧腔体相连通的排气孔。
进一步优化技术方案，所述混氧加热棒的外侧壁上依次开设有用于嵌装螺旋状氧气管道的第一螺旋槽以及用于嵌装螺旋状空气管道的第二螺旋槽。
进一步优化技术方案，所述混氧模块主架的内部设置有混氧模块后挡板，混氧模块主架的端部设置有混氧模块前挡板，混氧腔体由混氧模块后挡板、混氧模块前挡板与混氧模块主架的内壁围设而成。
进一步优化技术方案，所述氧气入口设置在混氧模块主架的顶端，空气入口设置在混氧模块后挡板上。
进一步优化技术方案，所述空气入口设置有进气涡轮加压阀和空气泵，混合气出口设置有与进气涡轮加压阀结构相同的出气涡轮加压阀，进气涡轮加压阀和出气涡轮加压阀的受控端分别连接于主控制器的输出端。
进一步优化技术方案，所述氧气入口设置有氧气流量传感器和比例阀，氧气流量传感器的输出端连接于主控制器的输入端，比例阀的受控端连接于主控制器的输出端。
进一步优化技术方案，所述混合气出口设置有用于检测混合气出口混合气体总流量的总流量传感器，总流量传感器的输出端连接于主控制器的输入端。
进一步优化技术方案，所述混氧模块主架的外壁上设置有加热片，加热片的受控端连接于保温控制器的输出端，保温控制器与主控制器之间交互连接。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明在螺旋式混氧加热模块在对空气和氧气进行混合的同时，还能够对混合后气体进行加热，使得本发明能够应用于高寒冷环境下空气和氧气的混合，并且螺旋式混氧加热模块采用螺旋式混气形式，混合效率高，将氧气和空气分别通入两条螺旋状的管道，因螺旋结构的特性，气体将在管道内加速，空气和氧气分别透过管道上的斜通孔进行对撞，提高了混气效率，提供了舒适的空气。
本发明在混氧模块主架的外壁上设置有加热片，通过加热片对混氧模块主架内部进行保温，使得装置整体具有保温的功能，使得加热后混合气体的温度保持在一定的范围，以为患者提供舒适温度的空气。
附图说明
图1为本发明的分解图；
图2为本发明的后视图；
图3为本发明图2中A-A向剖视图；
图4为本发明混氧模块主架的结构示意图。
其中：1、混氧模块主架，2、螺旋式混氧加热模块，21、混氧加热棒，22、混氧加热棒外套筒，23、螺旋状氧气管道，24、螺旋状空气管道，25、斜通孔，3、氧气入口，4、空气入口，5、氧气输送腔体，6、空气输送腔体，7、进气涡轮加压阀，71、涡轮加压阀端盖，72、涡轮扇，73、涡轮加压阀主架，8、出气涡轮加压阀，9、混氧腔体，91、混氧模块后挡板，92、混氧模块前挡板，10、混合气出口。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，结合图1至图4所示，包括混氧模块主架1以及主控制器，混氧模块主架1上设置有氧气入口3、空气入口4和混合气出口10，氧气入口3和空气入口4分别设置有阀门。
混氧模块主架1的内部设置有与混合气出口10相连通的混氧腔体9。混氧模块主架1的内部设置有混氧模块后挡板91，混氧模块主架1的端部设置有混氧模块前挡板92，混氧腔体9由混氧模块后挡板91、混氧模块前挡板92与混氧模块主架1的内壁围设而成。
氧气入口3设置在混氧模块主架1的顶端，空气入口4设置在混氧模块后挡板91上。
混氧模块主架1的顶壁上开设有与氧气入口3相连通的氧气输送腔体5，氧气能够输送至氧气输送腔体5内部；混氧模块主架1的底壁上开设有与空气入口4相连通的空气输送腔体6，空气能够输送至空气输送腔体6内部。
空气入口4设置有进气涡轮加压阀7和空气泵，混合气出口10设置有与进气涡轮加压阀7结构相同的出气涡轮加压阀8，进气涡轮加压阀7和出气涡轮加压阀8的受控端分别连接于主控制器的输出端。
进气涡轮加压阀7包括涡轮加压阀端盖71、涡轮扇72、涡轮加压阀主架73，涡轮加压阀主架73的两侧分别设置一涡轮加压阀端盖71，涡轮加压阀主架73的内部设置有涡轮扇72。
氧气入口3设置有氧气流量传感器和比例阀，氧气流量传感器用于检测氧气入口处的氧气流量，比例阀用于控制输入的氧气流量，氧气流量传感器的输出端连接于主控制器的输入端，比例阀的受控端连接于主控制器的输出端。
混合气出口10设置有用于检测混合气出口10混合气体总流量的总流量传感器，总流量传感器的输出端连接于主控制器的输入端。
混氧腔体9的内部连通设置有螺旋式混氧加热模块2，螺旋式混氧加热模块2的受控端连接于主控制器的输出端。螺旋式混氧加热模块2分别与氧气入口3和空气入口4相连通，用于将通入的氧气和空气采用螺旋式混气形式混合，并对通入的氧气和空气进行加热。
螺旋式混氧加热模块2包括混氧加热棒外套筒22、混氧加热棒21、螺旋状氧气管道23和螺旋状空气管道24。
混氧加热棒外套筒22连接设置在混氧模块主架1的顶壁与底壁之间，混氧加热棒外套筒22的外侧壁上开设有与混氧腔体9相连通的排气孔，使得混合后的氧气和空气能够通过排气孔进入到混氧腔体9内部。
混氧加热棒21设置在混氧加热棒外套筒22内部，混氧加热棒21的受控端连接于主控制器的输出端。混氧模块主架1的顶壁和底壁上分别开设有孔槽，混氧加热棒21设置在孔槽内。
混氧加热棒21的外侧依次螺旋绕设有与氧气输送腔体5相连通的螺旋状氧气管道23以及与空气输送腔体6相连通的螺旋状空气管道24。具体地，混氧加热棒21的外侧壁上依次开设有第一螺旋槽以及第二螺旋槽。第一螺旋槽用于嵌装螺旋状氧气管道23，第二螺旋槽用于嵌装螺旋状空气管道24。
螺旋状氧气管道23和螺旋状空气管道24的侧壁上分别开设有斜通孔25，空气和氧气分别透过管道上的斜通孔进行对撞，提高混气效率，提供舒适的空气。
为了保证喷出的混合气体具有一定的湿度，本发明在混氧腔体9的内部还设置有空气湿化膜，混合气体能够穿过空气湿化膜，而后从混合气出口10排出。
为了使得装置整体具有保温的功能，使得加热后混合气体的温度保持在一定的范围，以为患者提供舒适温度的空气，本发明在混氧模块主架1的外壁上设置有加热片，通过加热片对混氧模块主架1内部进行保温，加热片的受控端连接于保温控制器的输出端，保温控制器设有总线接口，保温控制器与主控制器之间交互连接。
本发明在组装时，先将两片涡轮扇分别装配在涡轮加压阀主架两侧的定位柱上，再将两个涡轮加压阀端盖分别装配在涡轮加压阀主架的两侧，然后将安装好的两个涡轮加压阀分别装配在空气入口4处和混气出口10处，再将螺旋状氧气管道23和螺旋状空气管道24分别缠绕在混氧加热棒21的预留槽中，将混氧加热棒21插入混氧加热棒预留的孔槽内，再将混氧加热棒外套筒22套在混氧加热棒21的外侧，将装配完成的混氧加热棒21安装在混氧模块主架1后部的空腔内，混氧模块主架1上侧接入螺旋状氧气管道23，下侧接入螺旋状空气管道24，再将混氧模块后挡板91装配在混氧模块主架1的后部。
本发明空气入口4的上游为外界环境，当本发明工作时，根据设置的氧浓度值，比例阀与氧气流量传感器通过反馈控制输出一定流量的氧气，氧气通过比例阀进入到氧气输送腔体5内，接着氧气进入到螺旋状氧气管道23内，从螺旋状氧气管道23的斜通孔排入到混氧加热棒外套筒22中。同时，通过空气泵的作用，空气从空气入口4进入到空气输送腔体6内，接着空气进入到螺旋状空气管道24内，从螺旋状空气管道24的斜通孔排入到混氧加热棒外套筒22中。空气和氧气分别透过管道上的斜通孔进行对撞，提高混气效率，提供舒适的空气。
在空气和氧气输送、混合过程中，混氧加热棒21对空气和氧气进行加热，使得混合后的气体具有一定的温度，混合后的气体从混氧加热棒外套筒22排入到混氧腔体9中。
混合气出口下游的涡轮会将混合装置中的氧气以及一部分从空气入口进入混氧装置的空气一起吸入混匀后送到下游，同时通过总流量传感器监测总流速，总流量传感器将检测信息反馈至主控制器，由主控制器计算当前氧浓度。
当需要控制100％氧浓度时，此时涡轮抽取的气体必须完全是由比例阀输出氧气，但是由于控制的延迟性以及流量传感器的误差，因此无法保证涡轮抽取的气体流量a与比例阀输送的气体流量b相同，随着不断的反馈控制，气体流量a总是在气体流量b上下浮动。当比例阀输送的气体流量b大于涡轮抽取的气体流量a1时，多余的气体会流向空气入口方向，由于氧气入口与空气入口之间有迷宫结构形成的腔体，因此氧气不会立即从空气入口排出，此时总流量传感器监测到涡轮抽取的气体流量a1小于比例阀控制的气体流量b，会加大涡轮抽取的流量a1，涡轮抽取的流量由a1增大到a2，涡轮抽取的流量a2大于比例阀提供的流量b，会将混氧装置中迷宫结构中的气体抽进涡轮中，由于迷宫结构中的气体为刚才氧气入口多排放的氧气，因此可以保证虽然涡轮抽取了混氧装置中的气体，但仍然是100％的纯氧，从而保证100％氧浓度控制的准确性。
Claims (10)
1.一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：包括混氧模块主架(1)以及主控制器，混氧模块主架(1)上设置有氧气入口(3)、空气入口(4)和混合气出口(10)，氧气入口(3)和空气入口(4)分别设置有阀门；所述混氧模块主架(1)的内部设置有与混合气出口(10)相连通的混氧腔体(9)，混氧腔体(9)的内部连通设置有分别与氧气入口(3)和空气入口(4)相连通、用于将通入的氧气和空气采用螺旋式混气形式混合并进行加热的螺旋式混氧加热模块(2)，螺旋式混氧加热模块(2)的受控端连接于主控制器的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述混氧模块主架(1)的顶壁上开设有与氧气入口(3)相连通的氧气输送腔体(5)，混氧模块主架(1)的底壁上开设有与空气入口(4)相连通的空气输送腔体(6)。
3.根据权利要求2所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述螺旋式混氧加热模块(2)包括连接设置在混氧模块主架(1)的顶壁与底壁之间的混氧加热棒外套筒(22)以及设置在混氧加热棒外套筒(22)内部的混氧加热棒(21)，混氧加热棒(21)的受控端连接于主控制器的输出端；所述混氧加热棒(21)的外侧依次螺旋绕设有与氧气输送腔体(5)相连通的螺旋状氧气管道(23)以及与空气输送腔体(6)相连通的螺旋状空气管道(24)，螺旋状氧气管道(23)和螺旋状空气管道(24)的侧壁上分别开设有斜通孔(25)，混氧加热棒外套筒(22)的外侧壁上开设有与混氧腔体(9)相连通的排气孔。
4.根据权利要求3所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述混氧加热棒(21)的外侧壁上依次开设有用于嵌装螺旋状氧气管道(23)的第一螺旋槽以及用于嵌装螺旋状空气管道(24)的第二螺旋槽。
5.根据权利要求1所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述混氧模块主架(1)的内部设置有混氧模块后挡板(91)，混氧模块主架(1)的端部设置有混氧模块前挡板(92)，混氧腔体(9)由混氧模块后挡板(91)、混氧模块前挡板(92)与混氧模块主架(1)的内壁围设而成。
6.根据权利要求5所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述氧气入口(3)设置在混氧模块主架(1)的顶端，空气入口(4)设置在混氧模块后挡板(91)上。
7.根据权利要求1所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述空气入口(4)设置有进气涡轮加压阀(7)和空气泵，混合气出口(10)设置有与进气涡轮加压阀(7)结构相同的出气涡轮加压阀(8)，进气涡轮加压阀(7)和出气涡轮加压阀(8)的受控端分别连接于主控制器的输出端。
8.根据权利要求1所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述氧气入口(3)设置有氧气流量传感器和比例阀，氧气流量传感器的输出端连接于主控制器的输入端，比例阀的受控端连接于主控制器的输出端。
9.根据权利要求1所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述混合气出口(10)设置有用于检测混合气出口(10)混合气体总流量的总流量传感器，总流量传感器的输出端连接于主控制器的输入端。
10.根据权利要求1所述的一种可以应用于高寒冷环境下的空气混氧模块，其特征在于：所述混氧模块主架(1)的外壁上设置有加热片，加热片的受控端连接于保温控制器的输出端，保温控制器与主控制器之间交互连接。
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