醫用氧艙液壓開關門系統的設計改造

馬明振

（海口市人民醫院，海口 570208）

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醫用氧艙液壓開關門系統的設計改造

馬明振

（海口市人民醫院，海口 570208）

摘 要：目前國內一部分醫用高壓氧艙，包括進口的部分醫用高壓氧艙艙門均為齒嚙式快開門結構，艙門鎖緊裝置為卡箍組件，動力系統為手動液壓缸推動卡箍鎖緊，開關艙門費時費力，效率低下。本文介紹如何將手動液壓開關門裝置設計改造為通過液壓泵實現的自動液壓開關門裝置的方法和結果，效果優良，不僅提高了開關門的效率，且省時省力。

關鍵詞：醫用高壓氧艙 齒嚙式快開門 液壓泵

海口市人民醫院在1999年進口了一臺意大利醫用高壓氧艙，醫用高壓氧艙為低壓載人壓力容器，艙體直徑為1.80米，艙門為齒嚙式快開門形式，鎖緊裝置為卡箍組件進行鎖緊，結構形式如圖1所示。卡箍在鎖緊的過程中依靠開閉傳動裝置（5）的作用實現。開閉傳動裝置為單活塞液壓缸帶動卡箍旋轉實現艙門鎖緊，但是手動液壓泵傳遞動力，費時費力，效率低下。

1.齒形法蘭；2.卡箍組件；3.罐體法蘭；4.安全聯鎖裝置；5.開閉傳動裝置圖1 快開門結構

利用液壓控制回路驅動開閉傳動裝置往復動作，實現控制開關門，是液壓控制回路中較為簡單的一種控制回路。

液壓系統主要有以下幾部分組成：

（1）動力源——液壓泵站。它將電動機（或其他原動機）輸出的機械能轉變為工作液體的壓力能。

（2）執行元件——液壓缸。它把工作液體的壓力能重新轉變為往復直線運動或回轉運動的機械能，推動負載運動。

（3）控制元件——電液換向閥、溢流閥、手動換向閥、調速閥、行程開關等，對液壓系統中液體壓力、流量（速度）和方向進行控制和調節，實現液壓系統的工作循環。

（4）輔助元件——油箱、管路、管接頭、過濾器等。

（5）工作介質——液壓油。利用它進行能量和信號傳遞。

本次設計改造液壓開關門系統是在原有的手動開關門系統的基礎上，增加電動液壓泵站，使其提供開關門的動力源，由手動改為電動液壓泵站，使系統的操作更便捷，安全可靠，提高開關門的效率。

圖2中，A為手動液壓泵組；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為串聯單活塞雙作用液壓缸；4為高壓油管路。

圖2 艙門未改進時的手動液壓開關門的原理

圖2為艙門未改進時的手動液壓開關門的原理，具體工作原理如下：卡箍與活塞桿連接，當需要關閉艙門的時候，利用手動液壓泵A，將液壓油通過手動換向閥沿管路4分別打入3個液壓缸的無桿腔2-1、2-3、2-5內，推動活塞桿向外運動，帶動卡箍將艙門鎖緊到達指定位置，停止操作液壓泵，艙門鎖緊過程完畢。反之，要開啟艙門，只需將手動泵A換向閥的手柄打到另一端，改變油路方向進入2-2、2-4、2-6推動活塞桿運動即可實現。

該過程操作雖然簡單，但由于動力源是人工手動液壓泵，需要人為去操作，耗費時間長，浪費人力物力。因此，為了便于操作，節省時間，將該液壓傳動系統做了重新設計改造，改造的基本思路方案如下。

首先，在不改變原有液壓傳動的基礎上進行改進。其次，要提高操作的簡便性，提高整個系統的自動化程度。最后，還要保證整個系統的運行平穩和安全性。

基于以上思路，做了如下改進。液壓傳動改進后的工作原理如圖3所示。

圖3 液壓傳動改進后的工作原理圖

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

當需要關閉艙門的時候，按關門按鈕，啟動電動液壓泵B，將液壓油通過電磁換向閥2的Y1位，沿管路進入手動換向閥3，進入液壓缸C的無桿腔內，推動活塞桿向外運動，帶動卡箍將艙門鎖緊到達指定位置，接觸限位開關5-2，直到打開限位開關，電動液壓泵自動停止工作，完成艙門鎖緊過程。要開啟艙門時，按開門按鈕，啟動電動液壓泵B，將液壓油通過電磁換向閥2的Y2位，沿管路進入手動換向閥4，進入液壓缸C的有桿腔內，推動活塞桿向里運動，帶動卡箍將艙門鎖緊到達指定位置，接觸限位開關5-1，直到打開限位開關，電動液壓泵自動停止工作，完成艙門的開門過程。

液壓開關門控制系統電氣控制線路的主電路，包括液壓泵驅動電機的啟動、停止等電路，整個過程控制電路是一個很重要的組成部分。控制電路采用行程開關、繼電器、接觸器等觸點電器組成的控制電路。它的主要特點是操作簡單、直觀形象、抗干擾能力強，并可進行遠距離控制。原理如圖4所示。

圖4 液壓系統電器工作原理圖

當按下命令按鈕開門信號后，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，液壓缸的有桿腔進油，活塞桿縮回，帶動卡箍將門打開。當活塞桿到達位置傳感器開限位后，使得KM1斷電，整個電路斷電，液壓泵停止工作，進行卸荷。當按下命令按鈕關門信號后，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，液壓缸的無桿腔進油，活塞桿伸出，帶動卡箍將門鎖緊。當活塞桿到達位置傳感器關限位后，使得KM2斷電，整個電路斷電，液壓泵停止工作，進行卸荷。在整個開關門的過程中，KM1和KM2形成互鎖電路，使得在開門過程中不能直接進行關門操作，在關門過程中不能進行開門操作。這樣既保護了電動液壓泵，也防止了在開關門中的誤操作。在開關門過程中，可以隨時按下停止按鈕，只有按下停止按鈕后，才可以進行另外一種操作。這樣就形成了一個互鎖保護電路，使電路的運行更可靠。

基于以上理論，液壓泵（站）的選取變得相對簡單。在工程機械、機床等液壓系統中，最常用的液壓泵主要是齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、柱塞泵等，選擇時要考慮多方面的因素。根據設備原始資料提供的數據，原有的手動液壓泵為意大利OMFB的液壓手動泵，型號為PMI/VS-45S/7型手動液壓泵，基本技術參數為最大輸出量為45cm3，標準壓力為16MPa，最高壓力為27MPa。根據以上技術參數，根據系統所需的流量及壓力參數，選擇高壓齒輪泵，高壓為20～31MPa。因此，可以直接到市場上買到相應參數的液壓泵、高壓連接管路及接頭等，最終經過考察比較確定使用某品牌的齒輪泵。經過試驗，完成了這一項目的改造升級。

液壓開關門系統是這一類醫用氧艙重要的組成部分。該系統工作性能是否良好，將會直接影響氧艙的正常治療工作。一旦出現問題，將造成重大事故隱患。因此，必須要引起足夠的重視。本次設計改造通過反復的實驗來驗證改進設計后的運行質量，取得了滿意的結果。

參考文獻

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

［2］李虹宇，陳躍龍，吳剛傳.高壓氧艙液壓夾緊系統的維修［J］.醫療設備信息，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