УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ ИЗ ДРОБЛЕНОЙ СОЛЯНОЙ ПОРОДЫ Российский патент 2004 года по МПК A61M13/00 A61M15/00 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при изготовлении устройств, предназначенных для профилактики и лечения заболеваний дыхательных путей различными литотипами пород, например сильвинитами, каменной солью и др.

Известно устройство для образования соляного аэрозоля, (по патенту РФ № 2062120, МПК А 61 М 13/00, 1996), содержащее корпус с внутренней полостью, разделенной на камеры горизонтальными перегородками, выходной патрубок и узел подачи воздуха в виде заборных отверстий в корпусе.

Недостатком устройства является необходимость предварительной подготовки соляной породы до грансостава, в котором преимущественную часть составляют частицы заданной крупности. В процессе использования устройства происходит частичное истирание частиц с размерами, превышающими заданные. Для истирания таких частиц до размеров заданной крупности требуется длительное время. Кроме того, устройство может подавать образовавшийся аэрозоль только периодически, а полная переработка загруженных частиц возможна только при очень длительном периоде ручного вращения.

Известно также устройство для образования соляного аэрозоля (по патенту РФ № 2103019, МПК А 61 М 13/00, 15/00, 1998, принятое за прототип), содержащее корпус с внутренней полостью, разделенной на камеры горизонтальной перегородкой, выходной патрубок и узел подачи воздуха из внешней среды, расположенный вне корпуса.

Недостатком устройства является невозможность полной переработки загружаемых в устройство дробленых соляных частиц, т.к. измельчение осуществляется только за счет истирания их при ручном вращении устройства вокруг горизонтальной оси. Для истирания всех загруженных частиц, имеющих размеры, превышающие требуемые (обычно это 5-15 мкм), необходимо длительное время, в течение которого происходит накопление в них микрофлоры и фауны.

Профилактический или лечебный эффект одной загрузки в устройство соляных частиц не превышает 1-2 месяцев. Только часть загруженных соляных частиц истирается до частиц требуемого класса крупности. В течение 1-2 месяцев работы устройства частиц требуемого класса крупности получают порядка 10% от объема загруженных.

Устройство обладает большим весом и объемом, потому что необходимо загружать дробленую соляную породу в большом объеме, в расчете, что часть частиц будет истираться длительное время. При этом, устройство образует аэрозоль преимущественно за счет частиц заданных размеров, находящихся в загруженной соляной породе до начала его эксплуатации.

Вследствие того, что выходной патрубок и узел для подачи воздуха из внешней среды, а также другие узлы, необходимые для эксплуатации устройства, размещены вне его корпуса, устройство имеет большие габариты и разветвленную структуру.

Устройство может подавать аэрозоль только периодически вследствие того, что корпус необходимо переворачивать.

Изобретение позволяет осуществлять компактным устройством постоянную подачу аэрозоля во внешнюю среду одновременно с полной переработкой загруженной дробленой соляной породой.

При выполнении полостей частей разрезного полого вала расширяющимися в направлении друг к другу, а так же крышки с двумя сегментообразными отверстиями можно оптимизировать скорость потока аэрозоля и величину соляных частиц в нем.

При установке фильтра на входе воздуха из внешней среды перед узлом его подачи очищается воздух от механических и др., например бактериальных, загрязнений.

При выполнении в торцевой стенке барабана и в передней стенке корпуса закрытых прозрачным материалом отверстий, и установке на корпусе пульта управления можно управлять загрузкой дробленой соляной породой в барабан и скоростью вращения вала центробежной мельницы и барабаном, а также расходом воздуха узлом подачи, этим обеспечивается возможность регулирования производительностью устройства.

При закреплении диффузора на выходном патрубке, обеспечивается снижение скорости аэрозольного потока и выпадение из него частиц с размерами, превышающими заданную их крупность.

При выполнении диаметра мельницы превышающим диаметр свободного конца части вала, закрепленной на вертикальной перегородке, обеспечивается дробление максимального количества частиц и снижается количество уносимых частиц с размерами большими заданной крупности в выходной патрубок.

Выполнение по меньшей мере одной торцевой стенки барабана в виде съемной крышки обеспечивает при ремонте доступность к элементам устройства, расположенным внутри барабана.

Это достигается в устройстве для образования аэрозоля из дробленой соляной породы, содержащем корпус с внутренней полостью, разделенной на камеры перегородкой, выходной патрубок и узел подачи воздуха из внешней среды.

Новым является то, что оно снабжено центробежной мельницей с рабочим органом, установленной внутри барабана для подачи на нее соляной породы, выполненного с радиальными лопастями (полками), расположенными вдоль образующей на внутренней цилиндрической поверхности и закрепленного с двух сторон на полом разрезном валу, состоящем из двух частей, свободные концы которых расположены внутри барабана, и установленном горизонтально в камере, снабженной выходным патрубком и отделенной вертикальной перегородкой от камеры, в которой размещены электродвигатели барабана и мельницы, а так же узел подачи воздуха из внешней среды; при этом, внутренняя поверхность части вала, закрепленной на вертикальной перегородке, и внешняя поверхность установленного соосно внутри него вала мельницы образуют кольцевой канал, сообщающий полость барабана с камерой, отделенной от него вертикальной перегородкой, выходной патрубок и часть вала, закрепленная на стенке корпуса, установлены так, что образуют канал, сообщающий полость барабана с внешней средой, а входное отверстие этого канала перекрывает крышка с отверстиями для прохода аэрозоля.

Устройство может быть исполнено с любым из перечисленных или со всеми перечисленными конструктивными особенностями:

- Полости частей разрезного полого вала выполнены расширяющимися в направлении друг к другу.

- Крышка выполнена с двумя сегментообразными отверстиями.

- Дополнительно снабжено фильтром, установленным на входе воздуха из внешней среды перед узлом его подачи.

- В торцевой стенке барабана и в передней стенке корпуса выполнены закрытые прозрачным материалом отверстия, расположенные с возможностью их совмещения при повороте барабана, на корпусе установлен пульт управления устройством для управления скоростью вращения вала центробежной мельницы, скоростью вращения барабана посредством ременной передачи, а также для управления расходом воздуха узлом подачи воздуха их внешней среды.

- На выходном патрубке закреплен диффузор.

- Диаметр мельницы превышает диаметр свободного конца части вала, закрепленной на вертикальной перегородке.

- По меньшей мере одна торцевая стенка барабана выполнена в виде съемной крышки.

Наличие в устройстве центробежной мельницы с рабочим органом, установленной внутри барабана для подачи на нее дробленой соляной породы, выполненного с радиальными лопастями (полками), расположенными вдоль образующей на внутренней цилиндрической поверхности и закрепленного с двух сторон на полом, состоящем из двух частей разрезном валу, установленном горизонтально в камере, снабженной выходным (для выхода аэрозоля) патрубком, позволяет во внутреннем объеме барабана одновременно проводить несколько процессов: процесс дальнейшего дробления исходных дробленых соляных частиц посредством истирания на лопастях (полках) барабана, последующего дробления рабочим органом мельницы, дробления проскочивших его частиц вследствие ударения о внутреннюю поверхность барабана. Это обеспечивает полную переработку загруженных соляных частиц. Загрузка устройства соляными частицами производится через выходной патрубок. Внутренняя поверхность части вала, закрепленной на перегородке, и внешняя поверхность установленного соосно внутри него вала мельницы образуют кольцевой канал, сообщающий полость барабана с камерой, отделенной от него вертикальной перегородкой, а выходной патрубок и часть вала, закрепленная на стенке корпуса, образуют канал, сообщающий полость барабана с внешней средой. Первый из каналов (кольцевой) обеспечивает подачу в полость барабана воздуха, который выдувает из него мелкие раздробленные частицы через второй канал. Т.о. происходит постоянная подача аэрозоля во внешнюю среду одновременно с переработкой (дроблением до требуемых размеров) соляных частиц.

Входное отверстие канала сообщающего полость барабана с внешней средой перекрывает крышка с отверстиями для прохода аэрозоля, которая в зависимости от их площади и формы позволяет подбирать оптимальную скорость потока аэрозоля с размером соляных частиц заданной крупности.

Расположение рабочего органа мельницы внутри барабана, выполнение барабана с внутренними лопастями (полками) и закрепление его с двух сторон на полом разрезном валу, состоящем из двух частей, свободные концы которых расположены внутри барабана и установленном горизонтально в камере, снабженной выходным патрубком и отделенной вертикальной перегородкой от камеры, в которой размещены электродвигатели барабана, мельницы, и узла подачи воздуха, а так же наличие канала, сообщающего полость барабана с камерой, отделенной от него вертикальной перегородкой, образованного внутренней поверхностью части вала, закрепленной на вертикальной перегородке и внешней поверхностью установленного соосно внутри него вала мельницы и канала, сообщающего полость барабана с внешней средой, образованного выходным патрубком и частью вала, закрепленной на стенке корпуса, обуславливает изготовление компактного устройства.

Выполнение полостей частей разрезного вала расширяющимися в направлении друг к другу позволяет снизить скорость потока подаваемого воздуха в барабан и выдуваемого аэрозоля. Степень расширения полостей в частях вала обусловливает оптимальную скорость потоков и дробления частиц до заданной крупности.

Исполнение крышки с двумя сегментообразными отверстиями позволяет дополнительно регулировать скоростью потока аэрозоля.

Установка фильтра на входе воздуха из внешней среды перед узлом его подачи позволяет очистить воздух от механических и др., например бактериальных, загрязнений.

Выполнение в торцевой стенке барабана и в передней стенке корпуса закрытых прозрачным материалом отверстий, расположенных с возможностью их совмещения при повороте барабана, позволяет визуально и оперативно управлять загрузкой дробленой соляной породой в барабан. На корпусе устройства установлен пульт управления для управления скоростью вращения вала центробежной мельницы, скоростью вращения барабана посредством ременной передачи, а также для управления расходом воздуха узлом подачи воздуха их внешней среды, что обеспечивает возможность регулирования производительностью устройства.

Закрепление диффузора на выходном патрубке обеспечивает снижение скорости аэрозольного потока и выпадение из него частиц с размерами, превышающими заданную их крупность.

Превышение диаметром мельницы диаметра свободного конца части вала, закрепленной на вертикальной перегородке, позволяет обеспечить дробление максимального количества частиц и снизить количество уносимых частиц с размерами большими заданной крупности в выходной патрубок.

Выполнение по меньшей мере одной торцевой стенки барабана в виде съемной крышки обеспечивает при ремонте доступность к элементам устройства, расположенным внутри барабана.

Устройство поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид устройства (вертикальный разрез).

На фиг.2 изображен общий вид устройства (вид сверху).

На фиг.3 изображен общий вид устройства (вид сбоку).

На фиг.4 изображена крышка.

На фиг.5 изображен схематический разрез барабана.

Устройство содержит корпус 1, имеющий вертикальную перегородку 2, делящую его на две камеры 3 и 4. В камере 3 находится центробежная мельница 5 (фиг.5), установленная внутри барабана 6, предназначенного для подачи на нее дробленой соляной породы.

Барабан 6 выполнен с радиальными лопастями (полками) 7, расположенными вдоль образующей на внутренней цилиндрической поверхности и жестко закреплен с двух сторон на полом, состоящем из двух частей разрезном валу 8, горизонтально установленном в камере 3 в подшипниках (на фиг. не показаны), размещенных в вертикальной перегородке 2 и передней стенке корпуса 1 (противоположной перегородке). Свободные концы частей разрезного вала 8 расположены внутри барабана 6. Для удобства разборки устройства по меньшей мере одна торцевая стенка барабана 6 выполнена в виде съемной крышки.

Рабочий орган центробежной мельницы 5 содержит нож 9 (ножи), который(е) могут быть обращены в сторону вертикальной перегородки 2. Возможно выполнение ножа в виде гребенки. Рабочий орган мельницы 5 может быть выполнен с дробящими элементами различной геометрической формы.

Часть вала 8, закрепленная на вертикальной перегородке 2 в подшипнике, охватывает с зазором установленный соосно с ним вал 10 мельницы 5. Диаметр мельницы 5 превышает диаметр свободного конца части вала 8, закрепленной на перегородке 2, что позволяет обеспечить дробление максимального количества частиц и снизить количество уносимых частиц с размерами большими заданной крупности в выходной патрубок.

Внешняя поверхность вала 10 и внутренняя поверхность части вала 8, закрепленной на перегородке 2, образуют кольцевой канал 11, сообщающий полость барабана 5 с камерой 4, отделенной от него перегородкой. Канал 11 обеспечивает направленную подачу воздушного потока, поступающего от узла подачи воздуха из внешней среды на мелкодисперсную аэрозоль, находящуюся в области работающей мельницы 5 и внутри полости барабана 5.

На торце части полого вала 8, закрепленного на передней стенке корпуса 1, установлена крышка 12, выполненная с отверстиями для прохода аэрозоля, например с двумя сегментообразными отверстиями 13.

На передней стенке корпуса 1 закреплен выходной (относительно направления движения аэрозоля из барабана) патрубок 14, на котором расположен диффузор 15, позволяющий за счет снижения скорости аэрозольного соляного потока дополнительно произвести разделение частиц по крупности, согласно заданным размерам. Диффузор 15 может быть исполнен съемным.

Выходной патрубок 14 и часть вала 8, закрепленная на передней стенке корпуса 1 (их внутренние каналы), образуют единый канал, сообщающий полость барабана 6 с внешней средой, входное отверстие которого перекрывает крышка 12. Этот канал позволяет отводить образовавшийся аэрозоль из барабана 6 во внешнюю среду.

Полости частей вала 8 могут быть выполнены расширяющимися в направлении к друг другу. Выполнение их расширяющимися и закрепление на одном из них крышки 12 с отверстиями для прохода аэрозоля обуславливает снижение скорости воздушного и воздушно-солевого потоков. Это позволяет оптимизировать энергозатраты установки в целом и обеспечить возможность получения потока воздуха с соляными частицами заданного размера в зависимости от степени расширения отверстий частей вала 8, площади отверстий 13, например сегментообразных крышки 12.

Т.о. снижается расход воздуха для получения единицы объема аэпрозоля по сравнению с перфорированными отверстиями в прототипе.

В камере 4 корпуса 1 размещен электродвигатель 16 с фланцем, выполненным с пропускными отверстиями для воздуха, сообщающимися с каналом 11, приводящий в движение посредством вала 10 центробежную мельницу 5. В этой же камере 4 располагается электродвигатель 17 (фиг.2), приводящий в движение барабан 6 посредством, например, ременной передачи, зубчатой и пр. (на фиг. не показана).

В камере 4 установлен узел подачи воздуха 18 из внешней среды, например в виде 2 компрессоров, установленных по обе стороны оси на равном расстоянии (могут быть использованы и вентиляторы). Перед узлом подачи воздуха 18 из внешней среды на входе воздуха в камеру 4 установлен фильтр 19, общей очистки воздуха. Могут быть использованы фильтры с бактерицидным и др. эффектами.

Расположение рабочего органа мельницы 5 внутри барабана 6, выполнение его с внутренними лопастями (полками) 7 и закрепление с двух сторон на полом разрезном валу 8, состоящем из двух частей, свободные концы которых расположены внутри барабана 6 и установленном горизонтально в камере 3, снабженной выходным патрубком 14 и отделенной вертикальной перегородкой 2 от камеры 4, в которой размещены электродвигатели барабана 16, мельницы 17, и узла подачи воздуха 18, а так же наличие канала 11, сообщающего полость барабана 6 с камерой 4, отделенной от него перегородкой 2 образованного внутренней поверхностью части вала, закрепленной на перегородке, и внешней поверхностью установленного соосно внутри него вала мельницы 10 и канала, сообщающего полость барабана 6 с внешней средой образованного выходным патрубком 14 и частью вала, закрепленной на стенке корпуса 1, позволяет изготовить компактное устройство.

Для визуального контроля количества дробленой соляной породы, находящегося в нижней части барабана 6 устройства, при не работающем устройстве, в торцевой стенке барабана 6 и в передней стенке корпуса 1 расположены с возможностью их совмещения при ручном повороте барабана 6 отверстия 20, закрытые прозрачным материалом.

На передней стенке корпуса 1 установлен пульт 21 управления устройством. Он может быть выполнен в виде электронной схемы, содержащей датчики (на чертеже не представлены), расположенные в основных узлах устройства и связанные с системой управления.

Пульт 21 управляет скоростью вращения вала 10 мельницы 5 и скоростью вращения барабана 6 посредством, например ременной передачи, а так же расходом воздуха узла подачи 18, что обеспечивает возможность регулирования производительностью прибора по выдаче соляного аэрозоля во внешнюю среду.

Устройство работает следующим образом.

Через выходной патрубок 14 при снятом диффузоре 15 в барабан 6 производится загрузка соляных частиц, например калийно-солевой породы крупностью 2-3 мм. Часть этого объема (доли процента) составляют частицы заданной крупности, например 5-15 мкм.

Достаточность количества загружаемых частиц устанавливается визуально через смотровые окна 20. С пульта 21 включается центробежная мельница 5, приводимая во вращение двигателем 16 и барабан 6 посредством электродвигателя 17, а так же компрессоры узла подачи 18 воздуха. Посредством переключателей на пульте осуществляются: изменение скорости вращения центробежной мельницы 5, скорости подачи воздушного потока в рабочую камеру 3; регулирование времени переработки загруженной в устройство дробленой соляной породы.

При вращении барабана 6 радиальные лопасти 7 перемещают соляные частицы из нижней его части в верхнюю (фиг.5), обеспечивая подачу соляных частиц на ножи 9 центробежной мельницы 5. При перемещении частиц лопастями 7 происходит частичное дробление частиц за счет их взаимного истирания, следствием чего образуется некоторое количество частиц заданной крупности, например 5-15мкм. Посредством взаимодействия частиц с ножами 9 происходит последующее дробление калийно-солевых частиц.

Включенные компрессоры узла 18 забирают внешний воздух через фильтр 19 и подают его в камеру 4 и далее через канал 11 к ножам 9 центробежной мельницы 5, которая выполняет дробление частиц до разной крупности: до заданной крупности, например 5-15 мкм и (более крупных более 15 мкм). Часть частиц первоначально загруженных опадает мимо рабочих ножей 9 мельницы 5, дробятся ударяясь о внутреннюю поверхность барабана и концентрируются в нижней его части.

Частицы заданной крупности захватываются поступающим из камеры 4 в барабан 6 воздухом через кольцевой канал 11, и выносятся через внутренний канал части полого вала 8, закрепленной на передней стенке корпуса 1, и внутренний канал выходного патрубка 14, которые образуют единый канал, сообщающий полость барабана 6 с внешней средой, и далее через диффузор 15 к пациенту. Диффузор 15 предназначен для дополнительной ректификации частиц и гарантированного поступления к пациенту только частиц заданной крупности. Крупные частицы скапливаются в нижней части патрубка 14 и после завершения полного цикла переработки дробленой соляной породы поступают в нижнюю часть корпуса 6 с новой партией породы, которая загружается. Крупные частицы оседают в нижнюю часть барабана 6 за счет гравитационных сил. Цикл переработки частиц оказавшихся внизу барабана 6 повторяется.

Т.о. крупные частицы, осевшие в нижнюю часть барабана 6 после первичного дробления или опавшие мимо ножа(ей) 9, попадают в следующий цикл дробления. Процесс повторяется заново до полной переработки первично загруженных соляных частиц. Одновременно с переработкой частиц осуществляется подача аэрозоля с частицами заданной крупности во внешнюю среду. Завершение полного цикла переработки осуществляется в требуемый период времени, например при загрузке десятых долей килограмма дробленой соляной породы в устройство в течение нескольких часов, при оптимальных параметрах потока образуемого аэрозоля для лечения пациента.

Изобретение позволяет осуществлять компактным устройством постоянную подачу аэрозоля во внешнюю среду одновременно с полной переработкой загруженной дробленой соляной породой.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при изготовлении устройств, предназначенных для профилактики и лечения заболевании дыхательных путей. Новым является то, что устройство снабжено центробежной мельницей с рабочим органом, установленной внутри барабана для подачи на нее соляной породы, выполненного с радиальными лопастями (полками), расположенными вдоль образующей на внутренней цилиндрической поверхности, и закрепленного с двух сторон на полом разрезном валу, состоящем из двух частей, свободные концы которых расположены внутри барабана, и установленном горизонтально в камере, снабженной выходным патрубком и отделенной вертикальной перегородкой от камеры, в которой размещены электродвигатели барабана и мельницы, а также узел подачи воздуха. Технический результат - возможность полной переработки соляной породы. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для образования аэрозоля из дробленой соляной породы, содержащее корпус с внутренней полостью, разделенной на камеры перегородкой, выходной патрубок и узел подачи воздуха из внешней среды, отличающееся тем, что оно снабжено центробежной мельницей с рабочим органом, установленной внутри барабана для подачи на нее соляной породы, выполненного с радиальными лопастями (полками), расположенными вдоль образующей на внутренней цилиндрической поверхности, и закрепленного с двух сторон на полом разрезном валу, состоящем из двух частей, свободные концы которых расположены внутри барабана, и установленном горизонтально в камере, снабженной выходным патрубком и отделенной вертикальной перегородкой от камеры, в которой размещены электродвигатели барабана и мельницы, а также узел подачи воздуха из внешней среды, при этом внутренняя поверхность части вала, закрепленной на вертикальной перегородке, и внешняя поверхность установленного соосно внутри него вала мельницы образуют кольцевой канал, сообщающий полость барабана с камерой, отделенной от него вертикальной перегородкой, выходной патрубок и часть вала, закрепленная на стенке корпуса, установлены так, что образуют канал, сообщающий полость барабана с внешней средой, а входное отверстие этого канала перекрывает крышка с отверстиями для прохода аэрозоля.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полости частей разрезного полого вала выполнены расширяющимися в направлении друг к другу.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что крышка выполнена с двумя сегментообразными отверстиями.4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено фильтром, установленным на входе воздуха из внешней среды перед узлом его подачи.5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что в торцевой стенке барабана и в передней стенке корпуса выполнены закрытые прозрачным материалом отверстия, расположенные с возможностью их совмещения при повороте барабана, на корпусе установлен пульт управления устройством для управления скоростью вращения вала центробежной мельницы, скоростью вращения барабана посредством ременной передачи, а также для управления расходом воздуха узлом подачи воздуха из внешней среды.6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что на выходном патрубке закреплен диффузор.7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что диаметр мельницы превышает диаметр свободного конца части вала, закрепленной на вертикальной перегородке.8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна торцевая стенка барабана выполнена в виде съемной крышки.