RU173232U1

RU173232U1 - RESPIRATORY MIX FLOW GENERATOR

Info

Publication number: RU173232U1
Application number: RU2016140203U
Authority: RU
Inventors: Константин Александрович Алексеев; Алексей Владимирович Чистяков; Александр Дмитриевич Закутский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Тритон-ЭлектроникС"
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно к медицинской технике, направленной на поддержку респираторных функций организма пациента, включая доставку дыхательной газовой смеси и содействие дыханию, и может быть использована в анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии при замещении временно утраченной организмом функции внешнего дыхания.Генератор потока дыхательной смеси содержит по меньшей мере пару оснований с коллекторами, связанные с ними каналы, приводной вал, установленный на основаниях, подвижный наклонный нажимной узел, закрепленный на приводном валу, и эластичные сильфоны, установленные между соответствующим основанием и подвижным наклонным нажимным узлом, связанные с коллекторами посредствам клапанов, причем подвижный наклонный нажимной узел содержит втулку с эксцентрично расположенным отверстием, неподвижно закрепленную на приводном валу, подшипник, ступицы и пластину, а внутреннее кольцо подшипника неподвижно закреплено на втулке с эксцентрично расположенным отверстием, в то время как наружное кольцо через ступицы неподвижно соединено с пластиной, на которой установлены эластичные сильфоны.Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является обеспечение возможности плавного и оперативного регулирования поступления воздушной смеси в дыхательный контур, с сохранением производительности и снижением габаритов устройства. Дополнительным техническим результатом является повышение надежности полезной модели и снижение уровня пневматических шумов в выходном потоке газа.The utility model relates to medicine, namely to medical equipment aimed at supporting the respiratory functions of the patient’s body, including the delivery of the respiratory gas mixture and promoting breathing, and can be used in anesthesiology, intensive care and intensive care to replace the function of external respiration temporarily lost by the body. the respiratory mixture flow contains at least a pair of bases with collectors, associated channels, a drive shaft mounted on the bases, a movable inclined pressure a node mounted on the drive shaft, and elastic bellows installed between the corresponding base and the movable inclined pressure unit, connected to the manifolds by means of valves, the movable inclined pressure unit contains a sleeve with an eccentrically located hole fixedly mounted on the drive shaft, a bearing, hubs and plate and the inner ring of the bearing is fixedly mounted on the sleeve with an eccentrically located hole, while the outer ring is fixedly connected through the hubs to the plate on which the elastic bellows are mounted. The technical result, which the utility model aims to achieve, is to enable smooth and quick regulation of the air mixture in the breathing circuit, while maintaining performance and reducing the size of the device. An additional technical result is to increase the reliability of the utility model and reduce the level of pneumatic noise in the gas outlet stream.

Description

Полезная модель относится к медицине, а именно к медицинской технике, направленной на поддержку респираторных функций организма пациента, включая доставку дыхательной газовой смеси и содействие дыханию, и может быть использована в анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии при замещении временно утраченной организмом функции внешнего дыхания.The utility model relates to medicine, namely to medical equipment aimed at supporting the respiratory functions of the patient’s body, including the delivery of the respiratory gas mixture and promoting breathing, and can be used in anesthesiology, intensive care and intensive care to replace the function of external respiration temporarily lost by the body.

Пациенты, испытывающие трудности с дыханием, в большинстве случаев помещаются под аппарат искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Такие трудности с дыханием могут быть вызваны различными патологиями или тем фактом, что пациент, в данный момент времени, может быть слишком ослаблен для осуществления самостоятельного дыхания. В некоторых случаях пациент совершает попытки спонтанного вдоха, однако не может выполнить полный респираторный цикл. В такой ситуации, обеспечивают механическую поддержку дыхания. Некоторые устройства вентиляции содержат в своем составе компрессор для создания повышенного давления в смесительной камере, куда дозированно поступают кислород и воздух из внешней среды, и пневматический клапан, регулирующий поступление газовой смеси в дыхательный контур и непосредственно в легкие пациента. Как правило, в качестве устройств для создания повышенного давления используют воздуходувки или турбины, которые обладают значительным временем отклика для обеспечения пациента дыхательной смесью в конкретный момент времени. Запаздывание таких систем компенсируется системой клапанов и созданием дополнительных контуров, что увеличивает сложность самой системы и соответственно способствует увеличению размера аппарата ИВЛ в целом.Patients who have difficulty breathing are in most cases placed under mechanical ventilation (mechanical ventilation). Such breathing difficulties can be caused by various pathologies or by the fact that the patient, at a given point in time, may be too weak for spontaneous breathing. In some cases, the patient attempts to spontaneously inhale, but cannot complete the full respiratory cycle. In such a situation, provide mechanical support for breathing. Some ventilation devices include a compressor to create increased pressure in the mixing chamber, where oxygen and air are dosed from the external environment, and a pneumatic valve that regulates the flow of the gas mixture into the respiratory circuit and directly into the patient's lungs. As a rule, blowers or turbines are used as devices for creating high pressure, which have a significant response time to provide the patient with a breathing mixture at a particular point in time. The delay in such systems is compensated by the valve system and the creation of additional circuits, which increases the complexity of the system itself and, accordingly, contributes to an increase in the size of the ventilator as a whole.

Из уровня техники известно устройство, описанное в патенте Российской Федерации на изобретение №2506097 (з-ль (п-ль) ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», з-ка №2011148198, от 25.11.2011, МПК А61М 16/10). Согласно тексту описания устройство содержит крыльчатку, размещенную в отверстии стенки коллектора, параллельно упомянутой стенке коллектора установлена вспомогательная стенка, которая размещена перпендикулярно оси вращения крыльчатки и на расстоянии от нее, не превышающем половины диаметра крыльчатки, при этом внутренняя полость коллектора соединена с магистралью пациента, а средняя плоскость вращения крыльчатки совпадает с плоскостью отверстия. Устройство такой конструкции, для обеспечения давления без предварительного нагнетания в смесительную камеру, должно быть оснащено мощным высокооборотным электродвигателем, что потребует дополнительных энергетических затрат, а также будет способствовать образованию турбулентных потоков воздуха, способных вызвать значительные акустические шумы.The prior art device is described in the patent of the Russian Federation for the invention No. 2506097 (s (s) FGBOU VPO "Voronezh State Forestry Engineering Academy", ss No. 2011148198, 11/25/2011, IPC A61M 16/10) . According to the description text, the device contains an impeller located in the hole of the collector wall, an auxiliary wall is installed parallel to the collector wall, which is placed perpendicular to the axis of rotation of the impeller and at a distance from it not exceeding half the diameter of the impeller, while the inner cavity of the collector is connected to the patient's main, and the middle plane of rotation of the impeller coincides with the plane of the hole. A device of this design, to ensure pressure without prior injection into the mixing chamber, must be equipped with a powerful high-speed electric motor, which will require additional energy costs, and will also contribute to the formation of turbulent air flows that can cause significant acoustic noise.

Известно устройство по авторскому свидетельству СССР на изобретение №858825 «Генератор потока газа - аппарат искусственной вентиляции легких» (авт. Б.В. Смоляров и др., СССР, з. №2842288 от 23.11.1979, МПК А61Н 31/02). Устройство согласно приведенному описанию содержит электродвигатель, меха-сильфоны, нагнетательные клапаны, всасывающие клапаны, неподвижные коллекторы, приводной вал, эксцентрики с шарикоподшипниками, установленными на валу, шатуны и подвески, причем меха-сильфоны соединены между собой попарно и установлены на прямоугольных коллекторах, закрепленных на общем основании и расположенных перпендикулярно валу по обе его стороны, каждая пара мехов-сильфонов соединена посредством подвесок с общим основанием и посредством шарнира с шатунами, установленными на шарикоподшипниках эксцентриков. Изобретение, выполненное в соответствии с указанным описанием, обладает усложненной конструкцией, включающей наличие трех систем перекоса - толкания мехов, требующей использования соответственно трех шатунов, достаточно сложных в изготовлении, и трех подшипников. Системы перекоса - толкания мехов имеют достаточно большую массу, что требует упрочнения конструкции вала. Присутствует мертвый объем, поскольку при такой схеме представляет значительную трудность обеспечить полное сжимание меха. Конструкция устройства содержит дополнительную плиту для соединения коллекторов и крепления двигателя.A device is known according to the USSR author's certificate for invention No. 858825 "Gas flow generator - artificial lung ventilation apparatus" (auth. B.V. Smolyarov et al., USSR, z. No. 2842288 of 11/23/1979, IPC A61H 31/02). The device according to the above description contains an electric motor, bellows, discharge valves, suction valves, fixed collectors, a drive shaft, eccentrics with ball bearings mounted on the shaft, rods and pendants, and bellows are interconnected in pairs and mounted on rectangular collectors mounted on a common base and perpendicular to the shaft on both sides, each pair of bellows bellows is connected by means of pendants to a common base and by means of a hinge from a connecting rod mounted on eccentric ball bearings. The invention, made in accordance with the above description, has a complicated design, including the presence of three skew systems - pushing bellows, requiring the use of, respectively, three rods, quite difficult to manufacture, and three bearings. Skew systems - pushing bellows have a sufficiently large mass, which requires hardening of the shaft structure. There is a dead volume, since with such a scheme it is significant difficulty to ensure full compression of the fur. The design of the device contains an additional plate for connecting the collectors and mounting the engine.

Известно техническое решение, принятое в качестве ближайшего аналога. Согласно описанию изобретения к авторскому свидетельству №959781 (заявитель Институт медико-биологических проблем, з-ка 3240112, от 15.12.1980, МПК А61Н 31/02), устройство содержит электропривод с электродвигателем, соединенным с приводным валом, на котором закреплена наклонная пластина. Вал установлен в подшипниках в неподвижных основаниях, в каждом из которых имеется входной и выходной коллекторы. Соответствующие коллекторы правого и левого корпусов соединены между собой каналами. Между основаниями имеется шайба, поджатая пружиной к наклонной пластине, причем между пластиной и шайбой в специальных кольцевых канавках установлены шарики. С обеих сторон шайбы между нею и основаниями установлены гофрированные резиновые сильфоны, прикрепленные как к корпусу, так и к шайбе. Емкость каждого из сильфонов соединена с коллекторами и посредством обратных клапанов. Применение в составе узла, обеспечивающего периодические колебания пластины, пружины усложняет конструкцию, добавляя усложнение в сборке. Гофрированные резиновые сильфоны имеют нетехнологичную форму: поперечное сечение в форме усеченного конуса создает серьезные трудности в изготовлении сильфона, выраженную в сложности изготовления пресс-формы для такой детали, в особенности матрицу для оформления наружных поверхностей. Помимо вышеперечисленных недостатков, влияющих на степень технологичности изделия, изобретению присущи и другие недостатки, проявляющиеся при его эксплуатации. В процессе кругового волнообразного колебательного движения прямые стенки гофрированных резиновых сильфонов (ориентированные к центру круга на сечении А-А) будут проминаться неравномерно и создавать шум потока. Техническое решение по указанному патенту обладает значительными габаритами по причине снабжения его наружными пневматическими соединениями.Known technical solution adopted as the closest analogue. According to the description of the invention to copyright certificate No. 959781 (applicant Institute of Biomedical Problems, part 3240112, dated 15.12.1980, IPC А61Н 31/02), the device comprises an electric drive with an electric motor connected to a drive shaft on which an inclined plate is fixed. The shaft is mounted in bearings in fixed bases, each of which has an input and output manifolds. Corresponding collectors of the right and left cases are interconnected by channels. Between the bases there is a washer pressed by a spring to the inclined plate, and balls are installed between the plate and the washer in special annular grooves. On both sides of the washer, corrugated rubber bellows are mounted between it and the bases, attached to both the body and the washer. The capacity of each of the bellows is connected to the manifolds and through check valves. The use of springs as part of the assembly, which provides periodic oscillations of the plate, complicates the design, adding complexity to the assembly. Corrugated rubber bellows have a non-technological shape: a cross section in the shape of a truncated cone creates serious difficulties in the manufacture of a bellows, expressed in the complexity of manufacturing a mold for such a part, in particular a matrix for designing external surfaces. In addition to the above disadvantages that affect the degree of manufacturability of the product, the invention also has other disadvantages that occur during its operation. In the process of circular wave-like oscillatory motion, the straight walls of the corrugated rubber bellows (oriented toward the center of the circle at section AA) will slip unevenly and create a flow noise. The technical solution for the specified patent has significant dimensions due to the supply of its external pneumatic connections.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является обеспечение возможности плавного и оперативного регулирования поступления воздушной смеси в дыхательный контур, с сохранением производительности и снижением габаритов устройства. Дополнительным техническим результатом является повышение надежности полезной модели и снижение уровня пневматических шумов в выходном потоке газа.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to provide the possibility of smooth and operational regulation of the intake of the air mixture in the respiratory circuit, while maintaining performance and reducing the size of the device. An additional technical result is to increase the reliability of the utility model and reduce the level of pneumatic noise in the gas outlet stream.

Решение поставленной задачи достигается тем, что генератор потока дыхательной смеси содержит по меньшей мере пару оснований с коллекторами, связанные с ними каналы, приводной вал, установленный на основаниях, подвижный наклонный нажимной узел, закрепленный на приводном валу, и эластичные сильфоны, установленные между соответствующим основанием и подвижным наклонным нажимным узлом, связанные с коллекторами посредствам клапанов, причем подвижный наклонный нажимной узел содержит втулку с эксцентрично расположенным отверстием, неподвижно закрепленную на приводном валу, подшипник, ступицы и пластину, а внутреннее кольцо подшипника неподвижно закреплено на втулке с эксцентрично расположенным отверстием, в то время как наружное кольцо через ступицы неподвижно соединено с пластиной, на которой установлены эластичные сильфоны.The solution to this problem is achieved by the fact that the respiratory mixture flow generator contains at least a pair of bases with collectors, associated channels, a drive shaft mounted on the bases, a movable inclined pressure unit mounted on the drive shaft, and elastic bellows installed between the corresponding base and a movable inclined pressure unit connected to the manifolds by means of valves, wherein the movable inclined pressure unit contains a sleeve with an eccentrically located hole but fixed to the drive shaft, the bearing, the hubs and the plate, and the inner ring of the bearing is fixedly mounted on the sleeve with an eccentrically located hole, while the outer ring is fixedly connected through the hubs to the plate on which the elastic bellows are mounted.

Сходство предлагаемого генератора потока дыхательной смеси с ближайшим аналогом заключается в том, что он содержит пару оснований с коллекторами, связанные с ними каналы, приводной вал, установленный на основаниях, подвижный наклонный нажимной узел, закрепленный на приводном валу, и эластичные сильфоны, установленные между соответствующим основанием и подвижным наклонным нажимным узлом, связанные с коллекторами посредством клапанов.The similarity of the proposed respiratory mixture flow generator with the closest analogue is that it contains a pair of bases with collectors, associated channels, a drive shaft mounted on the bases, a movable inclined pressure unit mounted on the drive shaft, and elastic bellows installed between the respective a base and a movable inclined pressure unit connected to the manifolds by means of valves.

В общем случае выполнения, предлагаемый генератор потока дыхательной смеси отличается от ближайшего аналога тем, что подвижный наклонный нажимной узел содержит втулку с эксцентрично расположенным отверстием, неподвижно закрепленную на приводном валу, подшипник, ступицы и пластину. Внутреннее кольцо подшипника неподвижно закреплено на втулке с эксцентрично расположенным отверстием, а наружное кольцо через ступицы неподвижно соединено с пластиной, на которой установлены эластичные сильфоны.In the general case of execution, the proposed respiratory mixture flow generator differs from the closest analogue in that the movable inclined pressure unit includes a sleeve with an eccentrically located hole fixedly mounted on the drive shaft, a bearing, a hub and a plate. The inner ring of the bearing is fixedly mounted on the sleeve with an eccentrically located bore, and the outer ring through the hubs is fixedly connected to a plate on which elastic bellows are mounted.

В частном случае выполнения заявленный технический результат дополнительно достигается тем, что между пластиной и каждым основанием установлено по пять эластичных сильфонов.In the particular case of execution, the claimed technical result is additionally achieved by the fact that five elastic bellows are installed between the plate and each base.

В частном случае выполнения, целесообразно применение эластичных сильфонов, поперечное сечение которых имеет форму круга.In the particular case of execution, it is advisable to use elastic bellows, the cross section of which has the shape of a circle.

В частном случае выполнения указанная задача дополнительно решается тем, что каналы снабжены патрубками.In the particular case of execution, this task is additionally solved by the fact that the channels are equipped with nozzles.

В местах прохождения вала через основания целесообразно устанавливать радиальные подшипники, подшипник подвижного наклонного нажимного узла целесообразно выполнить двухрядным радиально-упорным.In the places where the shaft passes through the bases, it is advisable to install radial bearings, the bearing of the movable inclined pressure unit it is advisable to perform double-row angular contact.

В частном случае выполнения, генератор потока дыхательной смеси дополнительно характеризуется тем, что втулка с эксцентрично расположенным отверстием зафиксирована на валу упорным буртиком и гайкой. Технический результат может дополнительно достигаться тем, что внутренние грани оснований расположены под углом друг к другу.In the particular case of execution, the respiratory mixture flow generator is additionally characterized in that the sleeve with an eccentrically located hole is fixed on the shaft by a stop collar and a nut. The technical result can be additionally achieved by the fact that the inner faces of the bases are located at an angle to each other.

Целесообразно, для достижения технического результата, в частном случае, выполнение впускного и выпускного коллекторов оснований кольцевыми.It is advisable to achieve a technical result, in the particular case, the implementation of the intake and exhaust manifolds of the base ring.

В частном случае выполнения, генератор потока дыхательной смеси дополнительно характеризуется тем, что опорные поверхности сильфонов на основаниях расположены под углом, равным предельному углу отклонения пластины, что уменьшает остаточный объем сильфона и повышает общий КПД устройства.In the particular case of execution, the respiratory mixture flow generator is additionally characterized in that the supporting surfaces of the bellows on the bases are located at an angle equal to the limiting deviation angle of the plate, which reduces the residual volume of the bellows and increases the overall efficiency of the device.

Целесообразно для решения указанной задачи выполнение с двух сторон втулки с эксцентрично расположенным отверстием упорного буртика переменной толщины.It is advisable to solve this problem, the execution on both sides of the sleeve with an eccentrically located hole thrust shoulder of variable thickness.

В частном случае выполнения, генератор потока дыхательной смеси отличается тем, что втулка с эксцентрично расположенным отверстием состоит из двух частей.In the particular case of execution, the respiratory mixture flow generator is characterized in that the sleeve with an eccentrically located hole consists of two parts.

В частном случае выполнения, генератор потока дыхательной смеси отличается тем, что впускной и выпускной клапаны размещены на индивидуальной для каждого сильфона клапанной плите.In the particular case of execution, the respiratory mixture flow generator is characterized in that the inlet and outlet valves are placed on an individual valve plate for each bellows.

С целью соответствия заявленному техническому результату, устройство должно быть достаточно компактным для обеспечения возможности применения в аппаратах искусственной вентиляции легких, в том числе, в транспортном варианте исполнения, и при этом быть достаточно производительным для подачи в дыхательный контур такого аппарата необходимого объема газовой смеси. Крайне важна и возможность регулирования скорости потока, объема смеси, поступающей в контур в относительно короткие временные интервалы. Применение в настоящем техническом решении пары оснований, расположенных, предпочтительно, параллельно, позволяет сократить габариты устройства и рационально использовать качение подвижного наклонного нажимного узла, в частности, его пластины. Так, при использовании, например, одного основания, нажимной узел будет совершать холостой ход, что снизит количество полезной работы устройства. В некоторых случаях, возможно размещение и более пары оснований, расположенных взаимно параллельно. При такой реализации между каждой парой оснований должно быть размещено по подвижному наклонному нажимному узлу, помещенных на единый вал. Выполнение в основаниях коллекторов позволяет связать поступающую дыхательную газовую смесь в единый контур, равно как и отводимую. Дыхательная смесь поступает в пневматический контур устройства через входной канал, равномерно распределяясь по пространству входного коллектора каждого основания. В свою очередь, газ из выпускного коллектора каждого основания через выходной канал, связывающий выпускные коллекторы оснований, направляется далее к дыхательному контуру пациента. Форма выполнения коллекторов, раскрытая в частном случае, а именно кольцеобразная, позволяет изолировать впускной и выпускной коллекторы, задействовав при этом максимальный объем внутреннего пространства оснований, повысив тем самым производительность устройства.In order to comply with the claimed technical result, the device must be compact enough to allow the use in mechanical ventilation apparatuses, including in the transport version, and at the same time be productive enough to supply the required volume of the gas mixture to the respiratory circuit of such an apparatus. The ability to control the flow rate and the volume of the mixture entering the circuit in relatively short time intervals is extremely important. The use in this technical solution of a pair of bases located, preferably parallel, allows to reduce the dimensions of the device and to rationally use the rolling of the movable inclined pressure unit, in particular, its plate. So, when using, for example, one base, the pressure unit will idle, which will reduce the amount of useful work of the device. In some cases, it is possible to place more than a pair of bases located mutually in parallel. With this implementation, between each pair of bases should be placed on a movable inclined pressure unit, placed on a single shaft. Execution in the bases of the collectors allows you to connect the incoming respiratory gas mixture into a single circuit, as well as the discharge. The respiratory mixture enters the pneumatic circuit of the device through the inlet channel, evenly distributed over the space of the inlet manifold of each base. In turn, the gas from the exhaust manifold of each base through the outlet channel connecting the exhaust manifolds of the bases is directed further to the respiratory circuit of the patient. The form of execution of the collectors, disclosed in a particular case, namely, ring-shaped, allows you to isolate the intake and exhaust manifolds, while using the maximum amount of internal space of the bases, thereby increasing the productivity of the device.

Приводной вал обеспечивает передачу вращательного момента на наклонный нажимной узел. В общем случае приводной вал проходит через ось симметрии оснований, что, впрочем, зависит от мест расположения отверстий, которые могут располагаться эксцентрично. В частном случае выполнения, в местах прохождения вала через основания размещают радиальные подшипники, обеспечивающие его вращение. Для надежной фиксации на приводном валу втулки с эксцентрично расположенным отверстием, как части подвижного наклонного нажимного узла, целесообразно выполнение на нем буртика и резьбы на расстоянии от буртика, равном длине втулки. После установки подвижного наклонного нажимного узла на вал, втулка фиксируется гайкой.The drive shaft provides torque transmission to the inclined pressure unit. In the general case, the drive shaft passes through the axis of symmetry of the bases, which, however, depends on the location of the holes, which can be eccentric. In the particular case of execution, in the places where the shaft passes through the bases, radial bearings are placed to ensure its rotation. For reliable fixation on the drive shaft of the sleeve with an eccentrically located hole, as part of a movable inclined pressure unit, it is advisable to make a shoulder and thread on it at a distance from the shoulder equal to the length of the sleeve. After installing the movable inclined pressure unit on the shaft, the sleeve is fixed with a nut.

Рабочим элементом устройства являются эластичные сильфоны, действующие по принципу мехов. При качении наклонного нажимного узла, воздействующего на одно из оснований сильфона, сильфон периодически сжимается и растягивается, перекачивая газ из впускного коллектора основания в выпускной. Скорость периодического сжатия и растяжения (время цикла) зависит от скорости вращения приводного вала. Связь сильфонов с коллекторами осуществляется через обратные клапаны.The working element of the device is elastic bellows, acting on the principle of bellows. When the inclined pressure unit rolls on one of the bellows bases, the bellows periodically contracts and stretches, pumping gas from the base inlet manifold to the outlet. The rate of periodic compression and tension (cycle time) depends on the speed of rotation of the drive shaft. The bellows are connected to the manifolds through check valves.

Конструкция подвижного наклонного нажимного узла позволяет эффективно преобразовывать вращательное движение вала, на котором он установлен, в возвратно-поступательное движение пластины как составляющей части наклонного нажимного узла, непосредственно взаимодействующей с эластичными сильфонами. Такой результат достигается размещением на приводном валу втулки с отверстием, расположенным эксцентрично относительно оси симметрии. Эксцентричность проявляется в том, что осевая линия отверстия, выполненного во втулке, образует острый угол с осевой линией самой втулки, то есть отверстие наклонено относительно центральной оси. На поперечном сечении это выражается таким образом, что один из краев втулки расположен выше другого. Для надежной фиксации подшипника на втулке, в частном случае предусмотрено снабжение втулки буртиками переменной толщины, расположенными по ее краям. Возможно выполнение втулки в виде отдельных деталей, каждая из которых имеет эксцентрично расположенное отверстие и один буртик переменной толщины. Подшипник, закрепленный на втулке с эксцентрично расположенным отверстием, обеспечивает восприятие вращательного движения приводного вала и передачу при этом момента для приведения в движение пластины. Учитывая типы нагрузки, которую испытывает указанный элемент, целесообразно, в соответствии с частным случаем, применять в качестве такого элемента двухрядный радиально-упорный подшипник, воспринимающий одновременно радиальные нагрузки от приводного вала, втулки и пластины и осевые нагрузки от пластины с эластичными сильфонами. Количество рядов качения зависит от величины нагрузки и векторов сил, действующих на подшипник. Подшипник установлен в ступицу, для его соединения с пластиной, крепящейся к ступице разъемным соединением, как правило, резьбовым. Количество крепежных деталей, соединяющих ступицу с пластиной, должно быть достаточно для надежной фиксации пластины с учетом нагрузок, которые испытывает соединение. Пластина предназначена для передачи сообщенного момента сильфонам, следовательно, должна обладать достаточной, для целей данной полезной модели, прочностью на изгиб. Форма выполнения пластины обусловлена общими габаритами устройства, и в особенности, формой оснований. Пластина может быть выполнена в виде диска, иметь форму круга, овала, параллелограмма или параллелепипеда, в целом, форма пластины продиктована компоновкой рабочих элементов устройства.The design of the movable inclined pressure unit allows you to effectively convert the rotational movement of the shaft on which it is mounted, in the reciprocating movement of the plate as part of the inclined pressure unit, directly interacting with elastic bellows. This result is achieved by placing on the drive shaft of the sleeve with a hole located eccentrically relative to the axis of symmetry. The eccentricity is manifested in the fact that the axial line of the hole made in the sleeve forms an acute angle with the center line of the sleeve itself, that is, the hole is inclined relative to the central axis. In cross section, this is expressed in such a way that one of the edges of the sleeve is located above the other. For reliable fixing of the bearing on the sleeve, in a particular case, the sleeve is provided with collars of variable thickness located at its edges. It is possible to make the sleeve in the form of separate parts, each of which has an eccentrically located hole and one shoulder of variable thickness. The bearing, mounted on a sleeve with an eccentrically located bore, provides the perception of the rotational movement of the drive shaft and the transmission of torque at the same time for driving the plate. Given the types of load experienced by this element, it is advisable, in accordance with a particular case, to use as such an element a double-row angular contact bearing, which simultaneously accepts radial loads from the drive shaft, bushings and plates and axial loads from the plate with elastic bellows. The number of rolling rows depends on the magnitude of the load and the force vectors acting on the bearing. The bearing is installed in the hub, for its connection with a plate attached to the hub by a detachable connection, as a rule, threaded. The number of fasteners connecting the hub to the plate should be sufficient for reliable fixation of the plate, taking into account the stresses experienced by the connection. The plate is designed to transmit the reported moment to the bellows, therefore, should have sufficient, for the purposes of this utility model, bending strength. The shape of the plate is due to the overall dimensions of the device, and in particular, the shape of the bases. The plate can be made in the form of a disk, in the form of a circle, oval, parallelogram or parallelepiped, in general, the shape of the plate is dictated by the layout of the working elements of the device.

Предусмотренная частным случаем компоновка, согласно которой между каждым основанием и пластиной установлено по пять сильфонов, позволяет обеспечить дозированный непрерывный поток газовой смеси. Вместе с тем, такое количество сильфонов способствует оперативному изменению объема поступающей в дыхательный контур смеси за счет разделения всего объема перекачиваемого газа по десяти (с учетом парности эластичных сильфонов) отдельным емкостям. Принимая за цикл работы устройства сжатие воздуха в сильфоне под действием пластины, поступление смеси из впускного коллектора через клапан, растяжение эластичного сильфона, вызванного поворотом пластины, и выпуск смеси из внутреннего пространства сильфона в выпускной коллектор через клапан, получим, что при работе устройства, таких циклов будет пять, при десяти сильфонах и с учетом зеркальной симметричности работы пластины относительно оси вращения вала. Соответственно, в один временной интервал, равный времени цикла, объем воздуха, поступающий через выпускной коллектор в выходной канал и далее в дыхательный контур, будет не менее двукратного объема эластичного сильфона.The arrangement provided for in a particular case, according to which five bellows are installed between each base and plate, allows for a dosed continuous flow of the gas mixture. At the same time, this number of bellows contributes to the operational change in the volume of the mixture entering the respiratory circuit by dividing the entire pumped gas into ten containers (taking into account the pair of elastic bellows). Taking the compression of air in the bellows under the action of the plate, the mixture flows from the intake manifold through the valve, the stretching of the elastic bellows caused by the rotation of the plate, and the mixture flows from the inside of the bellows into the exhaust manifold through the valve, we get that, when the device is working, There will be five cycles, with ten bellows and taking into account the mirror symmetry of the plate relative to the axis of rotation of the shaft. Accordingly, in one time interval equal to the cycle time, the volume of air entering through the exhaust manifold into the outlet channel and then into the breathing circuit will be at least twice the volume of the elastic bellows.

Патрубки, которыми снабжены входной и выходной каналы, соответственно, позволяют встраивать устройство в систему аппарата ИВЛ. Конструкция каналов такова, что они не выходят за габариты устройства, ограниченные основаниями и эластичными сильфонами, за исключением патрубков. Размещение впускного и выпускного клапанов на индивидуальной для каждого сильфона клапанной плите способствует повышению герметизации сильфона.The pipes with which the input and output channels are equipped, respectively, allow you to embed the device in the system of the ventilator. The design of the channels is such that they do not go beyond the dimensions of the device, limited by bases and elastic bellows, with the exception of the nozzles. Placing the inlet and outlet valves on an individual valve plate for each bellows improves the sealing of the bellows.

В целом цилиндрическая форма эластичного сильфона, приведенная в частном случае, способствует равномерному сжатию стенок сильфона, снижая шум потока газовой смеси. Вместе с тем, технологичность изготовления детали такой формы, выраженная, в том числе, в простоте изготовления пресс-формы и матрицы для оформления наружной поверхности, достаточно высока.In general, the cylindrical shape of the elastic bellows, shown in the particular case, promotes uniform compression of the walls of the bellows, reducing the noise of the gas mixture flow. At the same time, the manufacturability of manufacturing a part of such a shape, expressed, inter alia, in the simplicity of manufacturing a mold and a matrix for decorating the outer surface, is quite high.

Ориентированность части оснований под углом друг к другу таким образом, что опорные поверхности сильфонов (места их установки на основания) расположены под углом, равным максимальному углу отклонения пластины подвижного наклонного нажимного узла, приводит к увеличению полезного, рабочего объема.The orientation of the part of the bases at an angle to each other so that the supporting surfaces of the bellows (the place of their installation on the base) are located at an angle equal to the maximum deflection angle of the plate of the movable inclined pressure unit, leads to an increase in the useful, working volume.

Втулка с эксцентрично расположенным отверстием может быть составлена из пары идентичных деталей, таким образом, что на поперечном сечении детали будут расположены зеркально симметрично относительно вертикальной и горизонтальной осей, соответственно. В соответствии с частным случаем выполнения, втулка может быть снабжена буртиками переменной толщины для фиксации установленного на ней подшипника.A sleeve with an eccentrically located hole can be composed of a pair of identical parts, so that on the cross section the parts will be located mirror symmetrically with respect to the vertical and horizontal axes, respectively. In accordance with a special case of execution, the sleeve can be provided with collars of variable thickness to fix the bearing mounted on it.

Устройство проиллюстрировано следующими чертежами:The device is illustrated by the following drawings:

На Фиг. 1 показан разрез генератора потока дыхательной смеси.In FIG. 1 shows a section through a respiratory mixture flow generator.

На Фиг. 2 показан разрез генератора потока дыхательной смеси плоскостью А-А.In FIG. 2 shows a section of a respiratory mixture flow generator plane AA.

Генератор потока дыхательной смеси содержит приводной вал 1, на котором закреплен подвижный наклонный нажимной узел. Вал установлен в подшипниках в основаниях 2 и 3, в каждом из которых имеется по одному впускному 4 и выпускному 5 кольцевых коллекторов. Соответствующие коллекторы оснований соединены между собой входным 6 и выходным 7 каналами. Каждый канал имеет выход с патрубком 8 для включения устройства в пневматическую систему. Между основаниями на приводном валу 1 размещена втулка с эксцентрично расположенным отверстием 9, закрепленная между упорным буртиком приводного вала и гайкой. На втулке закреплен двухрядный радиально-упорный подшипник 10, внешнее кольцо которого через ступицы 11 соединено с пластиной 12. С обеих сторон пластины 12, между нею и основаниями 2 и 3 установлены эластичные сильфоны 13, прикрепленные как к пластине, посредством кольцевых прижимов 14, так и к соответствующему основанию, на его опорную поверхность. Эластичные сильфоны установлены по кольцу, ближе к внешней границе пластины и имеют в сечении форму круга. Внутреннее пространство каждого сильфона, ограниченное пластиной, опорными поверхностями основания (частью основания) и стенками, сообщается с впускным и выпускным коллекторами соответствующих оснований посредством клапанов 15. Совместно, втулка с эксцентричным отверстием, двухрядный радиально-упорный подшипник, ступицы и пластина образуют подвижный наклонный нажимной узел.The respiratory mixture flow generator comprises a drive shaft 1 on which a movable inclined pressure unit is fixed. The shaft is mounted in bearings in the bases 2 and 3, in each of which there is one inlet 4 and 5 outlet ring collectors. Corresponding base collectors are interconnected by input 6 and output 7 channels. Each channel has an outlet with a pipe 8 for connecting the device to the pneumatic system. Between the bases on the drive shaft 1 there is a sleeve with an eccentrically located hole 9 fixed between the thrust collar of the drive shaft and the nut. A double-row angular contact bearing 10 is fixed on the sleeve, the outer ring of which is connected through the hub 11 to the plate 12. On both sides of the plate 12, elastic bellows 13 are mounted between it and the bases 2 and 3, attached both to the plate by means of ring clamps 14, so and to the corresponding base, on its abutment surface. Elastic bellows are installed in a ring closer to the outer border of the plate and have a circle shape in cross section. The inner space of each bellows, limited by the plate, the supporting surfaces of the base (part of the base) and the walls, communicates with the intake and exhaust manifolds of the respective bases through valves 15. Together, the sleeve with an eccentric bore, a double row angular contact bearing, the hubs and the plate form a movable angular push knot.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Газ, смесь газов или аэрозоль поступает через патрубок во входной канал 6. Вращением ротора электродвигателя (не показан) передается крутящий момент на вал 1. Вращение вала через передачу усилия на втулку с эксцентрично расположенным отверстием 9, неподвижно закрепленной на валу, через радиально-упорный подшипник 10 приводит к качению пластины 12, толкающей эластичные сильфоны 13, которые создают давление во внутреннем пространстве (камере). Затем, под воздействием давления в камере, открывается клапан впускного коллектора 14, а при дальнейшем изменении угла качения пластины 12, открывается клапан выпускного коллектора, смесь газов через выходной канал 7 поступает в дыхательный контур пациента.Gas, a mixture of gases or aerosol enters through the nozzle into the inlet 6. Rotating the rotor of an electric motor (not shown) transmits torque to shaft 1. Rotating the shaft through transmitting force to the sleeve with an eccentric hole 9 fixedly mounted on the shaft through an angular contact the bearing 10 causes the plate 12 to roll, pushing the elastic bellows 13, which create pressure in the inner space (chamber). Then, under the influence of pressure in the chamber, the valve of the intake manifold 14 opens, and with a further change in the rolling angle of the plate 12, the valve of the exhaust manifold opens, the gas mixture through the outlet channel 7 enters the patient’s breathing circuit.

В частном случае данное устройство, предназначенное для создания требуемого объема дыхательной смеси в 250 мл за один оборот вала, реализовано следующим образом:In a particular case, this device, designed to create the required volume of a respiratory mixture of 250 ml per one revolution of the shaft, is implemented as follows:

На приводной вал 1 (Фиг. 1), выполненный из стали 40Х, имеющий габаритные размеры d12×64, устанавливаются втулка 9 размерами d16,6×10,5 с эксцентрично расположенным отверстием d8,2 под углом 9° с упором на буртик на валу, радиально-упорный подшипник 10 (3201 A-2RS1, SKF, d12×32) внутренним кольцом ставится на эту втулку, вторая втулка 9 одевается одновременно на вал и подшипник 10 и прижимается гайкой М8×1 через резьбу на валу. Затем на внешнее кольцо подшипника 10 устанавливаются ступицы 11 с двух сторон, между ними зажимается пластина 12 посредством винтов М3 через резьбу в одной из ступиц. После к пластине 12 крепятся эластичные сильфоны из силиконовой смеси 13 (диаметром 53 мм и высотой от 13 мм в сжатом состоянии до 45 мм в расправленном), через самонарезаемые винты и расположенные внутри сильфонов цилиндрические плоские пластины с крепежными бобышками, изготовленные на 3D-принтере методом FDM из ABS-пластика.On the drive shaft 1 (Fig. 1), made of steel 40X, having overall dimensions d12 × 64, a sleeve 9 with dimensions of d16.6 × 10.5 with an eccentric hole d8.2 at an angle of 9 ° with an emphasis on the shoulder on the shaft is installed , the angular contact bearing 10 (3201 A-2RS1, SKF, d12 × 32) is placed on this sleeve by the inner ring, the second sleeve 9 is put on the shaft and bearing 10 at the same time and pressed by the M8 × 1 nut through the thread on the shaft. Then, hubs 11 are installed on the outer ring of the bearing 10 from two sides, between them a plate 12 is clamped by means of screws M3 through a thread in one of the hubs. Then, elastic bellows made of silicone mixture 13 are attached to the plate 12 (with a diameter of 53 mm and a height of 13 mm in the compressed state to 45 mm in the straightened one), through self-tapping screws and cylindrical flat plates located inside the bellows with mounting bosses, made using a 3D printer using the method FDM made of ABS plastic.

Затем собранный подвижный наклонный нажимной узел устанавливается через подшипники 627-2Z,SKF на основания 2 и 3, выполненные из полистирола методом аддитивной SLS технологии, причем со стороны двигателя посадка подшипника, скользящая по внутреннему кольцу, а с противоположной стороны посадка подшипника, фиксированная по обоим кольцам. После сильфоны крепятся к основаниям через пластины для прохождения дыхательной смеси с уже установленными на них обратными клапанами зонтичного типа и прижимаются винтами М3 через кольцевые прижимы. Вентильный бесколлекторный двигатель крепится на одно из оснований, и вращение на вал передается через переходную муфту.Then, the assembled movable angular pressure unit is installed through bearings 627-2Z, SKF on the bases 2 and 3 made of polystyrene using the additive SLS technology, with the bearing landing on the motor side sliding along the inner ring and the bearing landing fixed on both sides on the opposite side rings. After the bellows are attached to the bases through the plates for the passage of the respiratory mixture with umbrella-type check valves already installed on them and pressed by the M3 screws through the ring clamps. The brushless brushless motor is mounted on one of the bases, and rotation to the shaft is transmitted through the adapter coupling.

Разумеется, возможные исполнения предложенного генератора потока дыхательной смеси не исчерпываются представленными примерами.Of course, the possible versions of the proposed respiratory mixture flow generator are not limited to the presented examples.

Устройство может быть изготовлено из известных материалов, на известном оборудовании при применении традиционных способов производства, типично применяемых для изготовления конструкций из соответствующих материалов.The device can be made of known materials, using known equipment, using traditional manufacturing methods typically used to fabricate structures from appropriate materials.

Предложенные варианты выполнения устройства не являются исчерпывающими, объем правовой охранный технического решения ограничен исключительно формулой полезной модели.The proposed embodiments of the device are not exhaustive, the volume of legal protective technical solutions is limited solely by the formula of the utility model.

Claims

1. A respiratory mixture flow generator comprising bases with manifolds, associated channels, a drive shaft mounted on the bases, a movable inclined pressure unit mounted on the drive shaft, and elastic bellows installed between the base and the movable inclined pressure unit associated with the manifolds by means of valves, characterized in that the movable inclined pressure unit comprises a sleeve with an eccentrically located bore fixedly mounted on the drive shaft, a bearing, hubs and plate, etc. than the inner bearing ring fixedly secured to the sleeve with an eccentrically located hole and an outer ring over the hub is fixedly connected to the plate on which the elastic bellows is installed.

2. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that five elastic bellows are installed between the plate and each base.

3. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the cross-section of the bellows is in the form of a circle.

4. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the channels are equipped with nozzles.

5. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the drive shaft is mounted on the base through radial bearings.

6. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the bearing of the movable inclined pressure unit is double-row angular contact.

7. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the sleeve with an eccentrically located hole is fixed on the shaft by a thrust collar and a nut.

8. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the internal faces of the bases are located at an angle to each other.

9. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the supporting surfaces of the bellows on the bases are located at an angle equal to the limit angle of deviation of the plate.

10. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the bases contain ring collectors.

11. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the bases contain inlet and outlet ring collectors.

12. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that on the two sides of the sleeve with an eccentrically located hole, a thrust shoulder of variable thickness is made.

13. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the sleeve with an eccentrically located hole consists of two symmetrical parts.

14. The respiratory mixture flow generator according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet valves are placed on an individual valve plate for each bellows.