БЫСТРОРАЗЪЕМНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ГАЗОВ Российский патент 2004 года по МПК F16L37/22 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в системах жизнеобеспечения отделений реанимации, интенсивной терапии, физиотерапии и анестезиологии для быстрого подключения дыхательной аппаратуры и другого медицинского пневмооборудования к магистралям подачи кислорода, сжатого воздуха, закиси азота, углекислого газа и вакуума. Клапан может применяться как самостоятельное изделие, так и в различном сочетании, т.е. блочном исполнении со всеми перечисленными газами.

Известны устройства по а.с. 1492166, 1492167, 1492168, US 5462316 А и др., которые осуществляют быстрое соединение двух магистралей, но они не имеют возможности фиксации выходного патрубка в парковочном положении, т.е. когда патрубок закреплен запорно-фиксирующим устройством в клапане, но газовая магистраль не соединена с ним.

В устройстве, изображенном в проспекте 6308-9.1 немецкой фирмы "DRAGERWERK -AG-LUBECK", опубликованном в октябре 1973 г., являющемся прототипом, выходной патрубок может фиксироваться в двух положениях, включая парковочное и рабочее, при котором он надежно зафиксирован в клапане и одновременно герметично соединен с входным патрубком.

Он, как и заявленное устройство, содержит корпус с обратным клапаном, запорно-фиксирующее устройство шарикового типа, входной и выходной патрубки. Обойма запорно-фиксирующего устройства выполнена с двумя рядами шариков одинакового диаметра. Для фиксации выходного патрубка в парковочном положении его вводят в клапан, и своим кольцевым выступом патрубок толкает через верхний ряд шариков обойму запорно-фиксирующего устройства вниз, сжимая пружину, упирающуюся в обратный клапан, до тех пор, пока шарики верхнего ряда не выкатятся в выполненные по числу шариков в этом ряду канавки на цилиндрической поверхности корпуса, после чего патрубок опускается ниже, а шарики этого ряда под действием пружины, поднимаясь вместе с обоймой вверх, занимают положение уже над кольцевым выступом. При этом шарики нижнего ряда, заклиненные между коническими поверхностями корпуса и кольцевого выступа, надежно удерживают его в этом (парковочном) положении. Наконечник патрубка не достает до плунжера обратного клапана и, следовательно, не открывает магистраль входного патрубка.

Для приведения клапана в рабочее положение необходимо патрубок направить вниз, при этом его наконечник входит в отверстие с уплотнительным кольцом обратного клапана, отжимает плунжер от уплотнительной мембраны, соединяя тем самым полости обоих патрубков.

Шарики нижнего ряда обоймы занимают положение над кольцевым выступом, запирая выходной патрубок в этом (рабочем) положении.

Недостатком упомянутого устройства является наличие канавок в корпусе для перемещения шариков. Это усложняет изготовление корпуса и обусловливает применение легко обрабатываемых материалов, например, пластмасс и сплавов на основе алюминия, что значительно снижает ресурс работы клапана из-за низкой контактной прочности корпуса в местах соприкосновения с шариками.

Например, клапаны фирмы "DRAGER" с корпусом из пластмассы, изготовленного методом прессования, имеют ресурс, равный одной тысяче циклов (один цикл - включение и выключение клапана). Такой же ресурс у клапанов Санкт-Петербургской организации АОЗТ "Альтернативная наука" (см. паспорт АН 55.00.00 ПС на клапанную систему СКМ-01 "АПН"). При этом корпус изготовлен из алюминиевого сплава, а канавки выполнены методом фрезерования. Ресурс клапанов, в которых корпус изготовлен из легированной стали, в 10 раз больше. Наличие канавок в корпусе предъявляет повышенные требования и к точности изготовления обоймы в части задания жестких допусков на угловое расположение отверстий под шарики, которые должны быть строго ориентированы по углу с канавками.

Также сложен в изготовлении и выходной патрубок, выполненный в виде сварного соединения.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно, повышение надежности и ресурса работы клапана, упрощение изготовления, удобства сборки и обслуживания.

Это достигается в предлагаемом устройстве выполнением:

- внутренней поверхности корпуса клапана на участке осевого перемещения запорно-фиксирующего устройства в виде трех соосных отверстий, последовательно соединенных между собой коническими переходами соответственно от отверстия большего диаметра к среднему и от среднего - к меньшему;

- обоймы запорно-фиксирующего устройства с одним рядом шариков меньшего диаметра, другого - с большим диаметром, при этом ряд шариков с меньшим диаметром взаимодействует с поверхностью отверстий корпуса меньшего и среднего диаметров, а другой ряд шариков - с поверхностью отверстий среднего и большего диаметров, а номинальный размер отверстия среднего диаметра отличается от меньшего и большего на удвоенную величину разницы диаметров шариков соответственно;

- обоймы и нажимного кольца с радиальными отверстиями, причем нажимное кольцо через соответствующие пазы корпуса крепежными элементами соединено с обоймой;

- выходного патрубка с рукояткой с профилированной наружной поверхностью, внутренним каналом и продольным боковым пазом, и прижимным кольцом с уплотнительным конусом с одной стороны и заходным конусом - с другой, при этом шланг, проложенный через паз внутри рукоятки, уплотнен на оливе выходного патрубка прижимным кольцом.

Такое конструктивное выполнение устройства позволяет:

- изготавливать корпус клапана из прочных материалов (легированная и нержавеющая сталь), исключив фрезерование канавок на внутренней поверхности на участке перемещения запорно-фиксирующего устройства, тем самым повысить его технологичность и ресурс работы клапана;

- снизить требования по точности углового расположения отверстий в обойме под шарики, т.к. нет теперь необходимости ориентировать шарики в район расположения канавок, потому что функцию канавок выполняют концентрические поверхности трех соосных отверстий с коническими переходами;

- выполнить обойму без нажимных лапок, т.е. тоже исключить фрезерную обработку, упростив тем самым изготовление детали;

- упростить изготовление выходного патрубка, применив рукоятку, являющуюся его продолжением, при этом шланг в продольном пазу рукоятки плавно отогнут в сторону, образуя угловой патрубок. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет, в сравнении с прототипом, повысить надежность и ресурс работы клапана, упростить изготовление, сборку его. Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

- на фиг.1 - общий вид устройства;

- на фиг.2 и 5 - его элементы;

- на фиг.3 и 4 - соответственно клапан в парковочном и рабочем положениях.

Быстроразъемный клапан для медицинских газов состоит из обратного клапана 1 с неподвижным входным патрубком 2, запорно-фиксирующего устройства 3, корпуса 4, фланцев 5 и 6 и выходного подвижного патрубка 7.

Обратный клапан 1 расположен в корпусе 4 и состоит из плунжера 8, подпружиненного в уплотнительный элемент 9, расположенный во втулке 10, соединенной с патрубком 2. Втулка 10 выполнена с уплотнительной канавкой, в которой заложено кольцо 11.

Устройство 3 состоит из обоймы 12 с шариками 13 в верхнем ряду меньшего диаметра и шариками 14 нижнего ряда большего диаметра, нажимного кольца 15, соединенного с обоймой 12 через радиальные отверстия 16 и 17, и пружины 19, которая расположена между обоймой 12 и втулкой 10.

Выходной патрубок 7 состоит из штекера 20 с наконечником 21 и кольцевым выступом 22, рукоятки 23 и прижимного кольца 24.

Штекер 20 выполнен с оливой 25 и наружной резьбой 26. Рукоятка 23 содержит профилированную наружную поверхность 27, опорный торец 28, внутренний канал 29 и продольный боковой паз 30.

Кольцо 24 выполнено с уплотнительным конусом 31 и заходным конусом 32.

Внутренняя поверхность корпуса 4 на участке осевого перемещения устройства 3 состоит из трех соосных отверстий 33, 34, 35, последовательно соединенных между собой коническими переходами 36 и 37. Номинальный размер диаметра отверстия 34 отличается от размеров диаметра отверстий 33 и 35 на удвоенную величину разницы диаметров шариков 13 и 14 соответственно.

В корпусе 4 выполнены пазы 38, через которые пропущены винты 16, удерживающие в нем устройство 3. Обратный клапан 1 в корпусе 4 закреплен фланцами 5 и 6, поэтому устройство 3 под действием пружины 19 всегда стремится занять верхнее положение.

Сборка выходного патрубка 7 производится в следующем порядке:

- сначала шланг 39 нужно проложить в рукоятку 23 через паз 30 и вытянуть конец его из канала 29 длиной, равной длине оливы 25;

- надеть на этот конец шланга 39 кольцо 24, используя заходной конус его 32;

- надеть шланг 39 на оливу 25 штекера 20 до резьбы 26;

- навернуть на штекер 20 рукоятку 23, при этом конус 31 прижимает шланг 39 к оливе 25, уплотняя соединение.

Устройство работает следующим образом.

Штекер 20 выходного патрубка 7 вводится в отверстие 33 и фиксируется в парковочном положении. Это положение характеризуется тем, что штекер 20 находится в клапане, удерживается от выпадения, но магистраль лечебного газа не соединена с медицинским пневмооборудованием.

При этом штекер 20 кольцевым выступом 22 (фиг.3) нажимает на шарики 13, проталкивая вниз обойму 12 до первого щелчка, который означает, что шарики 13 выкатились из отверстия 33 в отверстие 34, а шарики 14 - соответственно из отверстия 34 в отверстие 35. Под действием усилия пружины 19 обойма 12 поднимается вверх, и шарики 13 проскакивают выступ 22, а шарики 14 запирают штекер 20 в коническом переходе 36. Наконечник 21 не доходит до опорной поверхности 40 плунжера и, соответственно, не открывает обратный клапан 1. Далее клапан приводится из парковочного в рабочее положение утапливанием штекера 20 дальше вниз до второго щелчка. Шарики 14 при этом проскакивают вверх над выступом и вместе с обоймой 12 поднимаются вверх, заклинивая штекер 20 в отверстии 34 и коническом переходе 37. Наконечник 21 входит в отверстие втулки 10, уплотняясь кольцом 11, и отжимает плунжер 8 от уплотнительного элемента 9, открывая тем самым обратный клапан 1 и соединяя полости патрубка 2 и 7. Для расстыковки клапана нужно нажать на кольцо 15 вниз, придерживая патрубок 7 за рукоятку 23. При этом шарики 13 и 14 проскакивают последовательно вниз под выступ 22, освобождая штекер 20, который легко вынимается из клапана, разъединяя магистрали патрубков 2 и 7 (фиг.1).

Быстроразъемный клапан для медицинских газов используется в области медицинской техники и в системах жизнеобеспечения отделений реанимации, интенсивной терапии, физиотерапии и анестезиологии. Быстроразъемный клапан содержит корпус. Внутренняя поверхность последнего на участке осевого перемещения обоймы с двумя рядами шариков запорно-фиксирующего устройства выполнена в виде трех соосных отверстий. Последние последовательно соединены между собой коническими переходами соответственно от отверстия большего диаметра к среднему и от среднего - к меньшему. Обойма запорно-фиксирующего устройства содержит один ряд шариков с меньшим диаметром и другой - с большим. Ряд шариков с меньшим диаметром взаимодействует с поверхностью отверстий корпуса меньшего и среднего диаметров. Другой ряд шариков взаимодействует с поверхностью отверстий среднего и большего диаметров. Номинальный размер отверстия среднего диаметра отличается от меньшего и большего на удвоенную величину разницы диаметров шариков соответственно. Обеспечивается повышение надежности и ресурса работы, а также упрощение изготовления и сборки клапана. 5 ил.

1. Быстроразъемный клапан для медицинских газов, содержащий корпус с обратным клапаном, запорно-фиксирующее устройство шарикового типа, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса на участке осевого перемещения обоймы с двумя рядами шариков запорно-фиксирующего устройства выполнена в виде трех соосных отверстий, последовательно соединенных между собой коническими переходами соответственно от отверстия большего диаметра к среднему и от среднего - к меньшему, а обойма запорно-фиксирующего устройства содержит один ряд шариков с меньшим диаметром, а другой - с большим, при этом ряд шариков с меньшим диаметром взаимодействует с поверхностью отверстий корпуса меньшего и среднего диаметров, а другой ряд шариков - с поверхностью отверстий среднего и большего диаметров, а номинальный размер отверстия среднего диаметра отличается от меньшего и большего на удвоенную величину разницы диаметров шариков соответственно.2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в обойме и нажимном кольце запорно-фиксирующего устройства выполнены радиальные отверстия, причем нажимное кольцо через соответствующие пазы корпуса крепежными элементами соединено с обоймой.3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что выходной патрубок содержит рукоятку с профилированной наружной поверхностью, внутренним каналом и продольным боковым пазом, и прижимное кольцо с уплотнительным конусом с одной стороны и заходным конусом с другой, при этом шланг, проложенный через паз внутри рукоятки, уплотнен на оливе выходного патрубка прижимным кольцом.