CN114377176A - 一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统 - Google Patents

一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统 Download PDF

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Abstract

一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统属于雾化干燥技术领域。所述方舱系统包括：消毒干燥一体化处理方舱、传动装置、雾化装置、热风装置、回扬装置。其主要特征为消毒干燥一体化处理方舱以军用方舱为原型，方便在现场进行快速部署使用；传动装置实现空间轴的联动与喷头的左右方向的回转；雾化装置可以进行俯仰角度的调节；热风装置与回扬装置集成在方舱底部，可对防护器材进行干燥和对消毒剂进行回扬，并对整个系统的消毒液流量进行调节反馈；本发明通过对方舱本体及装置机构的有关参数优化改进，使方舱系统的功能更集成化，能实现更快以及更好的雾化消毒干燥效果，提高了消毒剂的利用率。

Description

一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统
技术领域
本发明属于是医疗卫生装备领域，具体应用在烈性传染病防控 一线个人防护器材的雾化干燥消毒过程中，涉及一种可自适应调节的雾化洗 消方舱系统。
背景技术
针对烈性传染病防控一线防护器材的消毒应用，研制了一个可 快速部署的消毒干燥一体化车载方舱，针对医用防护器材的消毒效果改进方 舱内部件结构进而优化消毒工艺，旨在通过优化喷雾效果和热风耦合作用效 果的提升来实现更好的雾化效果，通过消毒关键技术的优化实现消毒效果的 提升，便于对防护器材进行消毒加以二次利用，同时对消毒液的收集方式以 及供液方式进行优化，提高其利用效率。
消毒干燥一体化处理方舱在对个人防护器材进行消毒干燥时， 方舱内的固定喷头布置以及喷雾角度不能对方舱内的区域实现完全雾化，原 有的通风技术不能实现对防护器材的良好干燥效果，且喷头数量众多，喷淋 作业消毒液流量大，提高消毒液的利用率和对消毒液的回收也是亟需解决的 问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种可自适应调节的雾化洗消方舱系 统，通过优化改进雾化喷头的结构和增加传动部件实现喷雾的浮动喷雾，在 其上安装传动装置和调节俯仰角度的装置，通过调节喷头的左右摆动和俯仰 角度来实现有效雾化区域的全覆盖，提高洗消工作的效率；传动装置将喷头 组合实现联动，提升雾化消毒作用效果；回扬装置于热风装置分别独立工作， 又互相协同，通过风管输送热风到不同的均风口使热风在方舱内均匀散布实 现防护器材的干燥效果，热风另一个功能是卷扬回扬的雾化液滴使其在雾化 空间内得到更好的气液耦合消杀效果；通过底板上的回扬装置与热风装置的 融合实现消毒液的回收再回扬利用，提高消毒剂的使用效率；实现装置的高 度集成化，功能更多元化。
为了实现上述目标，本发明采用的技术方案为：
一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，其特征在于：包括消 毒干燥一体化处理方舱、传动装置、雾化装置、热风装置、回扬装置；其中 传动装置包括减速电机(1)、连杆(2)、轮盘(3)、链轮(4)、传动链(5)、 横轴(6)、直齿锥齿轮(7)、方舱(8)、软管(9)、竖轴(11)；雾化装置 包括螺栓(10)、安装支架(12)、轴承(13)、轴肩(14)、锥齿轮盘(15)、 行星锥齿轮(16)、锁紧螺母(17)、回转平台(18)、雾化喷头(19)、保护 罩(20)、软连接(21)；热风装置与回扬装置包括第一电机泵(22)、主进风 口(23)、储液管路(24)、风管(25)、法兰(26)、均风流道(27)、回扬喷 头(28)、流量指示器(29)、排水口(30)、文丘里管(31)、底板(32)、第 二电机泵(33)；消毒干燥一体化处理方舱采用军用方舱的标准，传动装置安 装在方舱外部侧壁上，使喷头可以联动的横轴(6)与竖轴(11)安装在方舱 (8)内壁上；雾化装置水平安装在横轴(6)与竖轴(11)上；热风装置及 回扬装置一同安装在方舱底部。
消毒干燥一体化方舱采用标准军用方舱尺寸，便于车载运输与 现场部署，舱体材料采用316L不锈钢满足强度要求，以及防止消毒液的腐蚀， 内壁涂布有聚四氟乙烯满足抗腐蚀的要求，方舱填充保温材料以确保热风干 燥效果；供压系统主要安装在方舱外部的撬装平台上，方舱顶部设有可开关 的通风口便于热风换气及温度控制，同时便于舱内空气采集实时观测二氧化 氯气体浓度，底部设有排水口供雾化后多余的废液收集。
减速电机(1)为动力源，安装在方舱(8)的外侧顶部，与连 杆(2)和轮盘(3)组成曲柄摇杆机构，根据曲柄摇杆机构的回转特性与曲 柄、连杆、摇杆的长度计算，要求：轮盘的直径R2＞飞轮的半径R1，连杆的 长度可调，且连杆长度L＞2R1，当减速电机(1)做圆周转动时，轮盘(3) 作回转运动，轮盘的回转角度φ的范围为0-180°，轮盘(3)与链轮(4)安 装在横轴(6)上，所有链轮(4)与传动链(5)配合实现横轴(6)的联动， 传动比为1∶1，横轴(6)与竖轴(11)为空心结构且两端有锥齿轮(7)配 合，软管(9)嵌入在横轴(6)与竖轴(11)内，供消毒液进液。
雾化喷头(19)实现俯仰角度调节的动力来源于竖轴(11)，雾 化装置的安装支架(12)由螺栓(10)固定在方舱内壁上，轴承(13)与安 装支架(12)配合；轴肩(14)与轴承(13)贴紧以实现轴向定位，并可绕 安装支架(12)转动；锥齿轮转盘(15)固定焊接在安装支架平台(12)上； 回转平台(18)用锁紧螺母(17)锁紧在竖轴(11)上，随竖轴(11)一起 转动，锥齿轮(16)与锥齿轮盘(15)配合，传动比为1∶1，外加装保护罩 (20)，雾化喷头(19)安装在回转平台(18)上，与锥齿轮(16)固定为一 体，雾化喷头(19)与竖轴之间为软连接(21)，雾化喷头亦可在雾化与射流 清洗功能之间手动切换，可全方位对防护器材进行雾化洗消的工作。
根据单个喷头的雾化区域确定方舱内的喷头的上下及左右间距 和布局实现雾化区域的全覆盖，喷头的上下间距及各为2W，竖轴(11)之间 的间距为2W；根据喷头的回转半径R与喷雾距离W可得单个喷头的运动轨 迹与雾化范围，进而确定方舱内总的喷头数量与位置布局。设喷头在初始位 置转过的角度为α，则喷头在两个方向上移动的距离:
Figure BDA0003434239350000031
Y＝Rcosα-Wsin2α
喷头的俯仰角度β为雾化喷头(19)与XZ平面的夹角。
热风装置与回扬装置安装在方舱底部，安装尺寸根据方舱的选 用标准，热风装置与回扬装置的排布方式相同，回扬喷头(28)连接在风管 (25)与储液管路(24)之间，布局为闭合的方形环状，且两者布局相同； 其特点是功能高度集成化，便于整体安装拆卸。
回扬喷头(28)与均风流道(27)协同实现回扬喷雾的卷扬作 用，回扬喷头(28)直接与储液管路(24)连接，喷头安装方向竖直向上， 由底部进液，热风由侧边进入经内部螺旋状均风道均风后在上部由均风口排 出，设置6条相同的螺旋均风道，螺旋角的范围为60°-90°，圆形均风口在 回扬喷头(28)的周围呈环形均匀排布，均风口的直径为5至10mm；热风亦 可根据风速的调节在卷扬与干燥两种功能模式状态下进行切换。
储液管路(24)衬于底板(32)内部呈环形布置，底板上方边 缘处设置高度为2-3cm的挡水板，长度与底板(32)宽度一致；集成式结构 的进风端通过法兰(26)与风管(25)连接，风管(25)的排布方式与储液 管路(24)并行，分别连接回扬喷头(28)的进液端、均风流道(27)的进 风端，风管(25)与主进风口(23)连接。
第一电机泵(22)与第二电机泵(33)分别连接在储液管路(24) 的对角处，第一电机泵(22)的流量Q1小于第二电机泵(33)的流量Q2，这 样有利于消毒液在储液管路(24)内的循环流动；在靠近第二电机泵(33) 进水口一段安装有文丘里管(31)，由管路连接排水口(30)，其虹吸作用使 管路中不断补充消毒液。
流量指示器(29)安装在储液管路(24)与排水口之间，其流 量信息可传达到电控柜，电控系统通过对流量信息的采集及计算将控制信号 反馈到消毒液供压系统和热风供风系统中以控制整个雾化系统的喷雾流量和 热风出风模式，保持整个系统的进液流量q与回扬流量q1的比值为2∶1，热 风的螺旋角度与回扬喷雾的喷雾角度一致。
附图说明
图1是本发明的方舱系统外观示意图；
图2是外传动机构示意图；
图3a是曲柄摇杆机构的连接示意图；图3b是机构回转角度范 围示意图；
图4是喷头装置的结构示意图；
图5是空心轴与软管结构位置示意图；
图6是方舱内部锥齿轮传动示意图；
图7a与图7c是喷头在两个极限位置的示意图；图7b为喷头在 中间位置示意图；
图8a是喷头弧线投影示意图；图8b是喷头的轨迹与喷雾范围 在平面的投影示意图；图8c为喷头轨迹示意图；
图9是喷头布局示意图；
图10是回扬装置的布局示意图；
图11a是集成式热风及喷雾装置的连接方式示意图；图11b是 集成式热风及喷雾装置示意图；图11c是螺旋风道的示意图；
图12是文丘里管结构示意图；
具体实施方式
本发明是一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，可随时投入 使用到防护器材的消毒中，实现更优的消毒效果，同时能对消毒液进行收集 再加以利用，提高消毒液的使用效率。
实施例1
根据作业要求，在处理现场将防护器材悬挂在衣架小推车上推 入到密封的方舱内。启动设备，雾化供压系统开始工作，消毒液从储液罐内 按照以稳定的流量为舱内进行供液，电机泵将消毒液供到方舱的雾化管路中， 通过不同路径的管路进液到雾化管中，然后输送到雾化喷头(19)在舱内形 成喷雾，弥漫到整个雾化空间。
减速电机(1)开始工作，与输出轴同轴的轮盘作圆周运动，再 通过连杆(2)带动方舱上的横轴(6)的轮盘(3)相连接，形成曲柄摇杆机 构，由此带动横轴在一定的角度范围作回转运动。
方舱的四根横轴的传动是链轮与传动链，传动比为1∶1，舱内 壁上的横轴(6)与竖轴(11)之间安装锥齿轮配合，传动比1∶1，每个横轴 带动两边竖轴转动，由此十二根轴可实现联动，方舱内的所有喷头可作回转 运动。
当竖轴(11)作转动时，安装在回转平台(18)上的行星锥齿 轮(16)绕固定的锥齿轮盘(15)转动，带动喷头作俯仰运动，喷头在方舱 内进行左右和俯仰的摆动，喷雾区域更广，雾化效果明显提升。
随着供液量的不断加大，雾化液滴在方舱内沉积到方舱底部， 在底板(32)的上方形成2-3cm的蓄水，高于液面时多余的液体被排出；距 离方舱底面边缘位置2-3cm的位置上开有排液孔，储留的消毒液经排水口(30) 再经文丘里管(31)进入到储液管路(24)中。
第一电机泵(22)与第二电机泵(33)开机工作，回扬喷头(28) 产生喷雾，储液管路(24)内的消毒液在其内部循环流动，流经文丘里管(31) 时，产生“虹吸现象”，将底板上液化的的消毒液进行补充，补充的流量等于 喷头(28)喷雾的流量，实现流量动平衡。
供风系统开机工作，热风进入到风管中，再由均风流道(27) 对喷雾进行卷扬，形成气液耦合的消杀作用。
流量指示器(29)将流量信息传达到电控系统，经采集计算对 雾化供压系统进行反馈以控制进液流量，实现消毒液的进出液平衡。
雾化洗消过程结束后，热风切换为干燥功能的模式，对方舱内 的防护器材进行干燥处理。

Claims (6)

1.一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，其特征在于，包括：消毒干燥一体化处理方舱、传动装置、雾化装置、热风装置、回扬装置；
传动装置包括减速电机(1)、连杆(2)、轮盘(3)、链轮(4)、传动链(5)、横轴(6)、直齿锥齿轮(7)、方舱(8)、软管(9)、竖轴(11)，减速电机(1)安装在方舱(8)外部的顶面上由控制柜控制其转速，减速电机(1)轴上的飞轮，与摇杆(2)和轮盘(3)组成曲柄摇杆机构，轮盘(3)与链轮(4)安装在横轴(6)上，链轮(4)与传动链(5)配合，横轴(6)与竖轴(11)为空心结构且两端有锥齿轮(7)互相配合，软管(9)嵌入在轴内；
雾化装置包括螺栓(10)、安装支架(12)、轴承(13)、轴肩(14)、锥齿轮盘(15)、行星锥齿轮(16)、锁紧螺母(17)、回转平台(18)、雾化喷头(19)、保护罩(20)、软连接(21)，安装支架(12)由螺栓(10)固定在方舱内壁上，轴承(13)与安装支架(12)配合；轴肩(14)与轴承(13)贴紧以实现轴向定位，并可绕安装支架(12)转动；锥齿轮转盘(15)固定焊接在安装支架平台(12)上；回转平台(18)用锁紧螺母(17)锁紧在竖轴上，随回转平台(18)一起转动，锥齿轮(16)与锥齿轮盘(15)配合，加装保护罩(20)，雾化喷头(19)安装在回转平台(18)上，雾化喷头(19)与竖轴之间为软连接(21)；
热风装置与回扬装置包括第一电机泵(22)、主进风口(23)、储液管路(24)、风管(25)、法兰(26)、均风流道(27)、回扬喷头(28)、流量指示器(29)、排水口(30)、文丘里管(31)、底板(32)、第二电机泵(33)，所述热风装置与回扬装置集成于方舱(8)底部，储液管路(24)衬于底板(32)内部呈环形布置，第一电机泵(22)与第二电机泵(33)分别连接在储液管路(24)的对角处，在靠近第二电机泵(33)进水口一段安装有文丘里管(31)，由管路连接排水口(30)，在文丘里管(31)与排水口(30)之间安装有流量指示器(29)，回扬喷头(28)与均风流道(27)为集成式结构，回扬喷头(28)直接与储液管路(24)连接，均风流道(27)的进风端通过法兰(26)与风管(25)连接，风管(25)的排布方式与储液管路(24)并行，风管(25)与主进风口(23)连接；
所述方舱系统的各部分装置的整体布局：使喷头俯仰左右摆动的传动装置安装在方舱外部侧壁上，使喷头可以联动的横轴(6)与竖轴(11)安装在方舱内壁上；雾化装置水平安装在横轴(6)与竖轴(11)上；热风装置及回扬装置集成在方舱底板上安装在方舱底部。
2.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，其特征在于：所述传动系统可实现喷头的左右摆动及回转角度的调节，轮盘的直径R2＞飞轮的半径R1，连杆的长度可调，且连杆(2)的长度L＞2R1，轮盘(3)的回转角度φ的范围为0-180°；链轮(4)之间的传动比为1∶1。
3.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，其特征在于：所述雾化喷头(19)可进行俯仰角度的调节，行星锥齿轮(16)与锥齿轮盘(15)的传动比为1∶1，喷头俯仰角度范围β＝曲柄摇杆机构回转角度φ＝喷头左右回转角度α。
4.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，其特征在于：喷头的排布方式由几组空间轴组合确定，喷头之间的距离由喷头的喷雾距离W与回转半径R确定，横轴(6)与竖轴(11)的传动比为1∶1；空间轴为空心结构，软管(9)镶嵌在内形成供液管路；雾化区域的平面投影是一条斜线，喷头轨迹由回转角度与俯仰角度确定，回转角度为α，喷头的平面轨迹的点坐标为
Figure FDA0003434239340000021
5.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，其特征在于：所述回扬装置与热风装置共同协作实现喷雾的卷扬，回扬方向竖直向上，热风由6条螺旋状的均风流道(27)均风后度排出，螺旋角的范围为60°-90°，热风亦可在卷扬与干燥两种模式状态下进行功能切，在喷头(28)的周围开圆形均风口呈环形均匀排布，均风口的直径为5至10mm。
6.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的雾化洗消方舱系统，其特征在于：所述回扬装置的第一电机泵(22)和第二电机泵(33)连接在储液管路(24)中呈对角的位置排布；第一电机泵(22)的流量Q1小于第二电机泵(33)的流量Q2；储液管路(24)内在第二电机泵(33)的进水端安装有文丘里管(31)，管径最窄处的直径为管路直径的0.2-0.3倍。
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