RU1807871C

RU1807871C - Electropneumatic system mainly for antibedsore mattresses

Info

Publication number: RU1807871C
Authority: RU
Inventors: Вадим Николаевич Непокойчицкий; Александр Вадимович Непокойчицкий; Павел Николаевич Непокойчицкий
Original assignee: В.Н. Непокойчицкий, А.В. Непокойчиц- кий и П.Н. Непокойчицкий
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-04-07

Abstract

Использование: в конструкци х медицинских противопролежневых матрацев и в испытательных стендах, использующих циклическое силовое воздействие на пациента или объект испытаний по заданной программе . Сущность изобретени : обеспечиваетс возможность неоднократного перепрограммировани путем быстрой замены програм- монесущей подвижной пластины без специальной настройки усили ее прижима к неподвижной пластине без демонтажа последней и пневмомагистралей, св занных с ее ниппел ми, а также в улучшении компано- вочных условий в корпусе и в обеспечении возможности отключени электропитани с длительным сохранением установленного распределени давлени в чейках исполнительного механизма. 8 з.п. ф-лы, 12 ил.Usage: in designs of medical anti-decubitus mattresses and in test benches using cyclic force impact on a patient or test object according to a predetermined program. SUMMARY OF THE INVENTION: it is possible to repeatedly reprogram by quickly replacing a program-bearing movable plate without special adjustment of the force of its pressing against the fixed plate without dismantling the latter and pneumatic lines associated with its nipples, as well as in improving the layout conditions in the housing and in providing the possibility of disconnecting the power supply while maintaining the established distribution of pressure in the cells of the actuator for a long time. 8 s.p. f-ly, 12 ill.

Description

Изобретение относитс к пневмоавто- матике и может быть применено в конструкци х испытательного -оборудовани и медицинской техники, использующих циклическое силовое воздействие на объект ис- . пытаний или пациента по заданной программе.The invention relates to pneumatic automation and can be applied in the construction of test equipment and medical equipment using cyclic force impact on an object. torture or patient for a given program.

На1 фиг. 1 изображена схема размещени в корпусе элементов электропневматической системы; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - принципиальна элёктропневма- тическа схема соединений; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З с чейками исполнительного механизма в трех состо ни х цикла; на фиг.5 - схема соединени соседних секций; на фиг.6 - схема соединени пневморазъема с тройником; на фиг.7 - конструктивна схема элект- , ропневматического усилител ; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг.7; на фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 7; на фиг. 10-12 три .1, FIG. 1 shows a layout of elements of an electro-pneumatic system in a housing; figure 2 is the same, a top view; Fig. 3 is a schematic electro-pneumatic connection diagram; Fig. 4 is a section aa in Fig. 3 with cells of the actuator in three cycle states; Fig. 5 is a connection diagram of adjacent sections; Fig. 6 is a connection diagram of a pneumatic connector with a tee; Fig.7 is a structural diagram of an electric, pneumatic amplifier; in FIG. 8 is a section BB in FIG. 7; in FIG. 9 is a section BB in FIG. 7; in FIG. 10-12 three.

варианта выполнени регул тора дав- лени ,embodiments of the pressure regulator,

Электропневматическа система содержит размещенные в корпусе 1 и подключен- ные к цепи 2 электропитани двухсекционный компрессор 3 и электродвигатель 4 программного электропневматического усилител 5, регул тор 6 давлени , средства контрол в виде светового сигнализатора 7 и подключенного к нему датчика, например микровыключател 8, а также исполнительный механизм в виде многосекционного, например п тисекцион- ного, комплекта эластичных чеек, выполненных в виде баллонов 9 с пневморазьемами 10, ниппел ми 11-13 и пневмомагистрал ми 14-19, соединенными с компрессором 3 через усилитель 5. Усилитель 5 имеет св занную с корпусом 20 электродвигател 4 неподвижную (при работе системы) пластину 21 с отверсти ми 22-24The electro-pneumatic system comprises a two-section compressor 3 and an electric motor 4 of the program electro-pneumatic amplifier 5, a pressure regulator 6, control means in the form of a light signaling device 7 and a sensor connected to it, for example, a microswitch 8, located in the housing 1 and connected to the power supply circuit 2; an actuator in the form of a multi-section, for example, five-section, set of elastic cells made in the form of cylinders 9 with pneumatic connectors 10, nipples 11-13 and pneumatic lines 14-19, with unified with compressor 3 through amplifier 5. Amplifier 5 has a plate 21 fixed to the body 20 of electric motor 4 (during operation of the system) with holes 22-24

0000

о ч|about h |

с V4with v4

iOJiOJ

и каналами 25-27, соединенными ниппел ми 28-30 с пневмомагистрэл ми 14-16, а также св занную с валом 31 электродвигател ми А программонесущую подвижную (поворотную при работе системы) пластину 32, имеющую со стороны, обращенной к отверсти м 22-24, три неполнокольцевых периферийных последовательно размещенных канавки 33-35, перва из которых сообщена сквозным окном 36 с атмосферой, втора выполнена глухой, а треть соединена с центральной канавкой 37, обращенной к отверстию 23, св занному ниппелем 29 и пневмомагистралью 15 с компрессором 3. При этом пластина 21 размещена с возможностью самоустановки на валу 31 между пластиной 32 и электродвигателем 4 и подпружинена относительно последнего пружиной 38, а каналы 25-27 и ниппели 28-30 размещены в плоскости, пересекающей, например , под пр мым углом вал 3,1. Корпус 20 электродвигател 4 снабжен штоком 39, на котором оперто боковым торцом основание 40 микровыключател 8, закрепленной на пластине 21. Микровыключатель 8 установлен с возможностью взаимодействи его нажимного элемента 41 с пластиной 32, дл чего на последней имеютс выступы 42 и 43, а дл фиксации на валу 31 в пазу 44 имеетс шпилька 45. Баллоны каждой секции соединены между собой шлангами (не изображены). Вал 31 (как и усилитель 5) установлен в корпусе 1 под углом к продольной оси компрессора 3, а регул тор 6 закреплен в выполненном в корпусе 1 отверстии 46 между компрессором 3 и электродвигателем 4. Одновременно система снабжена тройниками 47 дл соединени баллонов 9 с пневмомагистрал ми 14, 16, кажда из которых выполнена по меньшей мере с одним боковым вырезом 48 дл раз- . мещени осевых ниппелей 49 и 50 тройника 47, боковой ниппель 51 которого установлен в пневморазьеме 10. Пластина 32, например , может быть выполнена с канавками 33-35 с соотношением их угловых прот - женностей как 1:3:15. т.е. с угловыми прот - женностлми 10,30, 150° соответственно. Регул тор 6 может быть выполнен- в виде подпружиненного пружиной 52 клапана 53 (фиг. 10) или в виде дроссел с корпусом 54 и резьбовой пробкой 55, причем в корпусеand channels 25-27 connected by nipples 28-30 with pneumatic highways 14-16, as well as a program-bearing movable (rotary during system operation) plate 32 connected to shaft 31 by electric motors A and having a side facing holes 22- 24, three non-annular peripheral consecutive grooves 33-35, the first of which is connected through the window 36 with the atmosphere, the second is blind, and the third is connected to the central groove 37, facing the hole 23 connected by the nipple 29 and the pneumatic line 15 to the compressor 3. In this case, the layer 21 is arranged to self-aligning on the shaft 31 between the plate 32 and the motor 4 relative to the latter and biased by a spring 38, and the channels 25-27, 28-30 and nipples are arranged in a plane intersecting, for example, at right angles to the shaft 3.1. The housing 20 of the electric motor 4 is equipped with a rod 39, on which the base 40 of the microswitch 8 is mounted, supported on the plate 21. The microswitch 8 is mounted so that its pressing element 41 can interact with the plate 32, for which there are protrusions 42 and 43 on the latter, and for fixing there is a pin 45 on the shaft 31 in the groove 44. The cylinders of each section are interconnected by hoses (not shown). The shaft 31 (as well as the amplifier 5) is installed in the housing 1 at an angle to the longitudinal axis of the compressor 3, and the regulator 6 is fixed in the hole 46 made in the housing 1 between the compressor 3 and the electric motor 4. At the same time, the system is equipped with tees 47 for connecting the cylinders 9 to the pneumatic line mi 14, 16, each of which is made with at least one side cutout 48 for -. the axial nipples 49 and 50 of the tee 47, the lateral nipple 51 of which is installed in the pneumatic connector 10. The plate 32, for example, can be made with grooves 33-35 with a ratio of their angular lengths of 1: 3: 15. those. with angular extensions 10.30, 150 °, respectively. The controller 6 can be made in the form of a spring 53 valve 53 (Fig. 10) or in the form of a throttle with a housing 54 and a threaded plug 55, moreover, in the housing

54 может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие 56 (фиг. 11) либо на пробке54, at least one hole 56 (FIG. 11) can be made either on the plug

55 может быть выполнен по меньшей мере один продольный паз 57 (фиг.12). Отверстие55, at least one longitudinal groove 57 can be made (FIG. 12). Hole

56 пересекает резьбовую поверхность корпуса 54. Пластины 21 и 32 целесообразно выполнить из фторопласта, а дл соединени соседних секций, т.е. их соответствующих баллонов 9, служат кнопки 58. Баллоны 9 могут образовывать либо платформу испы- , тательного стенда, либо лечебный, напри- i мер противопролежневый, матрац.56 intersects the threaded surface of the housing 54. The plates 21 and 32 are expediently made of fluoroplastic, and for connecting adjacent sections, i.e. of their respective cylinders 9, buttons 58 are used. The cylinders 9 can form either the platform of a test stand, or a therapeutic, for example, anti-decubitus mattress.

5Электропневматическа система работает следующим образом. При включении . цепи 2 электропитани компрессор 3 нагнетает воздух под давлением по пневмомаги- страли 15 к электропневматическому5 The electro-pneumatic system operates as follows. When turned on. power supply circuit 2, compressor 3 pumps air under pressure along the pneumatic pipe 15 to the electro-pneumatic

10 усилителю 5 и к регул тору 6, который настраиваетс на необходимое давление в зависимости от нагрузки на баллоны 9, например, в диапазоне 38-60 мм рт.ст., соответствующем нагрузке до 120 кг на п ти15 секционный матрац. Одновременно приводитс во вращение вал 31 электродвигател 4 совместно с пластиной 32 и шпилькой 45. Канавки ЗЗ и 35 перемещаютс , осуществл поочередно соединение с от- 20 версти ми 22 и 24, а канавки 34 и 37 посто нно соединены с отверстием 23 пластины 21, св занным пневмомагистралью 15 с компрессором 3. Таким образом, баллоны 9, св занные пневмомагистралью 14 с отвер-.10 to the amplifier 5 and to the regulator 6, which is adjusted to the required pressure depending on the load on the cylinders 9, for example, in the range of 38-60 mm Hg, corresponding to a load of up to 120 kg per five fifteen-section mattress. At the same time, the shaft 31 of the electric motor 4 is rotated together with the plate 32 and the pin 45. The grooves ZZ and 35 are moved, alternately connected to the holes 20 and 24, and the grooves 34 and 37 are constantly connected to the hole 23 of the plate 21, a connected pneumatic line 15 with a compressor 3. Thus, the cylinders 9 connected by the pneumatic line 14 with an open.

25 стием 24 соедин ютс с компрессором 3 и накачиваютс при соединении отверсти 24 с канавкой 35, выдерживаютс под давлением , т.е. осуществл ют активное воздействие на испытуемый объект или пациента,25 are connected with compressor 24 to compressor 3 and inflated when connecting the hole 24 to the groove 35, are kept under pressure, i.e. have an active effect on the test object or patient,

30 при соединении отверсти 24 с глухой канавкой 34 и разрежаютс при соединении отверсти 24 с канавкой 33, окно 36 которой сообщено с атмосферой. Баллоны 9, св занные пневмомагистралью 16 с отверстием30 when connecting the hole 24 to the blind groove 34 and cut when connecting the hole 24 to the groove 33, the window 36 of which is connected to the atmosphere. Cylinders 9 connected by a pneumatic line 16 with an opening

35 22, подвергаютс такому же циклу накачки, выдержки и разрежени со сдвигом во времени , определ емом рассто нием между отверсти ми 22 и 24 и скоростью вращени вала 31. Соотношение длительности накач40 к и, выдержки и разрежени в пределах цикла определ етс программой, заложенной в соотношении прот женностей, расположении , количестве канавок и перемычек между ними, выполненных на пластине 32. Соотно45 шение угловых прот женностей канавок 33-35, выполненное как 1:3:15, соответствует взрослому пациенту и определено эмпирически как оптимальное по психологическому воздействию пульсирую50 щего усили на пациента. В процессе вращени пластины 32 шток 39 преп тствует провороту пластины 21, а выступы 42 и 43 взаимодействуют с нажимным элементом 41 микровыключател 8 в те моменты, когда35 22 are subjected to the same cycle of pumping, holding and rarefaction with a time shift determined by the distance between the holes 22 and 24 and the rotation speed of the shaft 31. The ratio of the pump duration to 40 and the holding and vacuum within the cycle is determined by the program laid down in the ratio of the lengths, location, number of grooves and jumpers between them, made on the plate 32. The ratio of the angular lengths of grooves 33-35, made as 1: 3: 15, corresponds to an adult patient and is defined empirically as the optimal on the psychological effects of pulsating stress on the patient. During the rotation of the plate 32, the rod 39 prevents the rotation of the plate 21, and the protrusions 42 and 43 interact with the pressing element 41 of the microswitch 8 at those times

55 отверсти 22 и 24 не совпадают с канавками пластины, а наход тс между ними, т.е. на перемычках. При этом световой сигнал сигнализатора 7 отсутствует несколько секунд. Дл обслуживающего персонала отсутствие светового сигнала вл етс информацией о55, holes 22 and 24 do not coincide with the grooves of the plate, but are located between them, i.e. on jumpers. In this case, the light signal of the signaling device 7 is absent for several seconds. For maintenance personnel, the absence of a light signal is information about

том, что в этот момент электропитание в цепи 2 может быть отключено с сохранением одного из изображенных на фиг.4, состо- ний, т.е. распределений давлени в баллонах 9. Отключение электропитани целесообразно осуществл ть через 11-12 ч работы компрессора 3 и электродвигатели 4 во избежание их перегрева. Усилие прижима пластины 21 к пластине 32 пружиной 38 выбираетс из услови обеспечени скольжени пластины 32 по пластине 21 и обеспечени сохранени распределени давлени в течение перерыва между включени ми . Дл перепрограммировани системы на другой цикл пластина 21 отжимаетс вдоль штока 39 по валу 31 в сторону электродвигател , удал етс шпилька 45 и пластина 32 свободно снимаетс с вала 31с последующей установкой на него другой пластины 32 (с иным выполнением канавок 33-35) без демонтажа пластины 21 и пневмомагистралей 14-16, так как они кратковременно смещаютс на незначительное рассто ние (до 0,05 мм) и не преп тствуют замене пластины 32, а шток 39 не смещаетс вообще, поскольку он жестко соединен только с корпусом 20 электродвигател 4. Это позвол ет, кроме того, разместить электродвигатель 4 под углом к продольной оси компрессора 3, а между последними закрепить регул тор 6 и за счет такой компановки сократить габариты корпуса без ухудшени технологических условий дл замены пластины 32. Выполнение дл установки тройников 47 боковых вырезов и пневмомагистрал х обеспечивает предохранение от разъединени пневматических св зей, так как. сохранение перемычек в стенках пневмомагистралей не допускает выпадени тройников 47: Регулирование величины давлени в системе осуществл етс либо изменением прижима клапана 53 пружин ой 52 (фи г. 10), либо поворотом пробки 55 с изменением рабочей длины винтовой резьбовой канавки, соедин ющей вход корпуса 54 с отверстием 56 (фиг. 11) или с изменением рабочей длины паза (пазов) 57 (фиг. 12).the fact that at this moment the power supply in circuit 2 can be turned off while maintaining one of the states shown in Fig. 4, i.e. pressure distributions in cylinders 9. It is advisable to disconnect the power supply after 11-12 hours of operation of compressor 3 and electric motors 4 in order to avoid overheating. The pressing force of the plate 21 to the plate 32 by the spring 38 is selected so that the plate 32 slides over the plate 21 and the pressure distribution is maintained during the interval between switching on. To reprogram the system to another cycle, the plate 21 is pressed along the shaft 39 along the shaft 31 towards the electric motor, the pin 45 is removed and the plate 32 is freely removed from the shaft 31 with the subsequent installation of another plate 32 (with different grooves 33-35) without dismantling the plate 21 and pneumatic lines 14-16, since they are briefly displaced by an insignificant distance (up to 0.05 mm) and do not prevent the replacement of plate 32, and the rod 39 does not move at all, since it is rigidly connected only to the housing 20 of the motor 4. This allows to In addition, place the electric motor 4 at an angle to the longitudinal axis of the compressor 3, and fix the regulator 6 between the latter and, due to this arrangement, reduce the dimensions of the casing without deteriorating the technological conditions for replacing the plate 32. The design for installing tees 47 of the side cuts and pneumatic line x provides protection from disconnecting the pneumatic connections since. preservation of jumpers in the walls of the pneumatic highways prevents the tees from falling out 47: The pressure in the system is controlled either by changing the clamp of the valve 53 of the spring 52 (fi 10) or by turning the plug 55 to change the working length of the screw threaded groove connecting the input of the housing 54 with a hole 56 (Fig. 11) or with a change in the working length of the groove (s) 57 (Fig. 12).

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что в за вленной электропневмэти- ческой систёме достигаетс технический ре- зультат, заключающийс в том, что обеспечиваетс возможность неоднократного перепрограммировани путем быстрой замены программонесущей подвижной пластины без специальной настройки усили ее прижима к неподвижной пластине без демонтажа последней и пневмомагистралей , Св занных с ее ниппел ми, а также в улучшении компановочных условий в корпусе и в обеспечении возможности отключени электропитани с длительным сохранением установленного распределени давлени в чейках исполнительного мехэ- 5 низма.From the foregoing, we can conclude that the claimed electropneumatic system achieves a technical result, which consists in the possibility of repeated reprogramming by quickly replacing the program-bearing movable plate without special adjustment of the force of its clamping to the fixed plate without dismantling the last and pneumatic lines, Associated with its nipples, as well as in improving the layout conditions in the housing and in providing the possibility of disconnecting the power supply with long-term storage the established distribution of pressure in the cells of the actuator.

Claims

The claims

1. An electro-pneumatic system, mainly for an anti-decubitus mattress, comprising a compressor and an electric-pneumatic software amplifier electric motor, a pressure regulator and an actuator in the form of a set of elastic inflatable cells, located in the body and connected to the power supply circuit

5 with pneumatic connectors and pneumatic lines connected to the compressor through the indicated electro-pneumatic amplifier, including a fixed plate connected to the motor housing.

0 having holes and channels connected by nipples to pneumatic lines, and a program-bearing movable plate connected to the motor shaft, having peripheral grooves sequentially placed on the side facing the holes of the non-movable plate, one of which is connected through the window to the atmosphere and the other with a central groove facing the hole

0 of a fixed plate connected to a nipple connected to a compressor, characterized in that the fixed plate is installed between the movable plate and the electric motor and is spring-loaded relative to the latter, and the channels made therein and the nipples connected to them are placed in a plane crossing the motor shaft.

2. The system according to claim 1, with zero in that the motor housing is provided with a rod for communication with a fixed plate, and the electro-pneumatic amplifier is equipped with monitoring means made in the form of an alarm device and 5 sensors connected to it the base of which is supported on the rod and mounted on a fixed plate with the possibility of interaction of its pressing element with a movable plate.

3. The system according to claim 1, characterized in that the motor shaft is mounted at an angle to the longitudinal axis of the compressor, and the pressure regulator is fixed in an opening made in the housing between the compressor and the motor.

5

4. The system according to claim 1, characterized in that it is equipped with tees for connecting the actuator cells to the pneumatic lines, each of which is made with at least one side cutout for accommodating axial nipples of the tee, the lateral nipple of which is installed in the corresponding connector.

5. The system according to claim 1, characterized in that the movable plate is made with three peripheral grooves with a ratio of their angular lengths of 1: 3: 15, and the groove located between the grooves connected to the atmosphere and to the compressor is blind.

6. The system according to claim 1. the fact that the pressure regulator is in the form of a spring-loaded valve,

7. The system according to claim 1, characterized in that the pressure regulator is in the form of a throttle body with a housing and a threaded plug.

58. The system according to claim 7, characterized in that at least one side opening is made in the housing intersecting the threaded surface.

109. The system according to claim 7, characterized in that at least one longitudinal groove is made on the plug.