Электропневматическая система преимущественно для противопролежневого матраца Советский патент 1993 года по МПК A61G7/57 F15B9/03 

Изобретение относится к пневмоавто- матике и может быть применено в конструкциях испытательного -оборудования и медицинской техники, использующих циклическое силовое воздействие на объект ис- . пытаний или пациента по заданной программе.

На1 фиг. 1 изображена схема размещения в корпусе элементов электропневматической системы; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - принципиальная элёктропневма- тическая схема соединений; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З с ячейками исполнительного механизма в трех состояниях цикла; на фиг.5 - схема соединения соседних секций; на фиг.6 - схема соединения пневморазъема с тройником; на фиг.7 - конструктивная схема элект- , ропневматического усилителя; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг.7; на фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 7; на фиг. 10-12 три .

варианта выполнения регулятора дав- ления,

Электропневматическая система содержит размещенные в корпусе 1 и подключен- ные к цепи 2 электропитания двухсекционный компрессор 3 и электродвигатель 4 программного электропневматического усилителя 5, регулятор 6 давления, средства контроля в виде светового сигнализатора 7 и подключенного к нему датчика, например микровыключателя 8, а также исполнительный механизм в виде многосекционного, например пятисекцион- ного, комплекта эластичных ячеек, выполненных в виде баллонов 9 с пневморазьемами 10, ниппелями 11-13 и пневмомагистралями 14-19, соединенными с компрессором 3 через усилитель 5. Усилитель 5 имеет связанную с корпусом 20 электродвигателя 4 неподвижную (при работе системы) пластину 21 с отверстиями 22-24

00

о ч|

с V4

iOJ

и каналами 25-27, соединенными ниппелями 28-30 с пневмомагистрэлями 14-16, а также связанную с валом 31 электродвигателями А программонесущую подвижную (поворотную при работе системы) пластину 32, имеющую со стороны, обращенной к отверстиям 22-24, три неполнокольцевых периферийных последовательно размещенных канавки 33-35, первая из которых сообщена сквозным окном 36 с атмосферой, вторая выполнена глухой, а третья соединена с центральной канавкой 37, обращенной к отверстию 23, связанному 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 прямым углом вал 3,1. Корпус 20 электродвигателя 4 снабжен штоком 39, на котором оперто боковым торцом основание 40 микровыключателя 8, закрепленной на пластине 21. Микровыключатель 8 установлен с возможностью взаимодействия его нажимного элемента 41 с пластиной 32, для чего на последней имеются выступы 42 и 43, а для фиксации на валу 31 в пазу 44 имеется 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 регулятор 6 закреплен в выполненном в корпусе 1 отверстии 46 между компрессором 3 и электродвигателем 4. Одновременно система снабжена тройниками 47 для соединения баллонов 9 с пневмомагистралями 14, 16, каждая из которых выполнена по меньшей мере с одним боковым вырезом 48 для раз- . мещения 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 протя- женностей как 1:3:15. т.е. с угловыми протя- женностлми 10,30, 150° соответственно. Регулятор 6 может быть выполнен- в виде подпружиненного пружиной 52 клапана 53 (фиг. 10) или в виде дросселя с корпусом 54 и резьбовой пробкой 55, причем в корпусе

54 может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие 56 (фиг. 11) либо на пробке

55 может быть выполнен по меньшей мере один продольный паз 57 (фиг.12). Отверстие

56 пересекает резьбовую поверхность корпуса 54. Пластины 21 и 32 целесообразно выполнить из фторопласта, а для соединения 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.

5Электропневматическая система работает следующим образом. При включении . цепи 2 электропитания компрессор 3 нагнетает воздух под давлением по пневмомаги- страли 15 к электропневматическому

10 усилителю 5 и к регулятору 6, который настраивается на необходимое давление в зависимости от нагрузки на баллоны 9, например, в диапазоне 38-60 мм рт.ст., соответствующем нагрузке до 120 кг на пяти15 секционный матрац. Одновременно приводится во вращение вал 31 электродвигателя 4 совместно с пластиной 32 и шпилькой 45. Канавки ЗЗ и 35 перемещаются, осуществляя поочередно соединение с от- 20 верстиями 22 и 24, а канавки 34 и 37 постоянно соединены с отверстием 23 пластины 21, связанным пневмомагистралью 15 с компрессором 3. Таким образом, баллоны 9, связанные пневмомагистралью 14 с отвер-.

25 стием 24 соединяются с компрессором 3 и накачиваются при соединении отверстия 24 с канавкой 35, выдерживаются под давлением, т.е. осуществляют активное воздействие на испытуемый объект или пациента,

30 при соединении отверстия 24 с глухой канавкой 34 и разрежаются при соединении отверстия 24 с канавкой 33, окно 36 которой сообщено с атмосферой. Баллоны 9, связанные пневмомагистралью 16 с отверстием

35 22, подвергаются такому же циклу накачки, выдержки и разрежения со сдвигом во времени, определяемом расстоянием между отверстиями 22 и 24 и скоростью вращения вала 31. Соотношение длительности накач40 к и, выдержки и разрежения в пределах цикла определяется программой, заложенной в соотношении протяженностей, расположении, количестве канавок и перемычек между ними, выполненных на пластине 32. Соотно45 шение угловых протяженностей канавок 33-35, выполненное как 1:3:15, соответствует взрослому пациенту и определено эмпирически как оптимальное по психологическому воздействию пульсирую50 щего усилия на пациента. В процессе вращения пластины 32 шток 39 препятствует провороту пластины 21, а выступы 42 и 43 взаимодействуют с нажимным элементом 41 микровыключателя 8 в те моменты, когда

55 отверстия 22 и 24 не совпадают с канавками пластины, а находятся между ними, т.е. на перемычках. При этом световой сигнал сигнализатора 7 отсутствует несколько секунд. Для обслуживающего персонала отсутствие светового сигнала является информацией о

том, что в этот момент электропитание в цепи 2 может быть отключено с сохранением одного из изображенных на фиг.4, состо- яний, т.е. распределений давления в баллонах 9. Отключение электропитания целесообразно осуществлять через 11-12 ч работы компрессора 3 и электродвигатели 4 во избежание их перегрева. Усилие прижима пластины 21 к пластине 32 пружиной 38 выбирается из условия обеспечения скольжения пластины 32 по пластине 21 и обеспечения сохранения распределения давления в течение перерыва между включениями. Для перепрограммирования системы на другой цикл пластина 21 отжимается вдоль штока 39 по валу 31 в сторону электродвигателя, удаляется шпилька 45 и пластина 32 свободно снимается 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 смещаются на незначительное расстояние (до 0,05 мм) и не препятствуют замене пластины 32, а шток 39 не смещается вообще, поскольку он жестко соединен только с корпусом 20 электродвигателя 4. Это позволяет, кроме того, разместить электродвигатель 4 под углом к продольной оси компрессора 3, а между последними закрепить регулятор 6 и за счет такой компановки сократить габариты корпуса без ухудшения технологических условий для замены пластины 32. Выполнение для установки тройников 47 боковых вырезов и пневмомагистралях обеспечивает предохранение от разъединения пневматических связей, так как. сохранение перемычек в стенках пневмомагистралей не допускает выпадения тройников 47: Регулирование величины давления в системе осуществляется либо изменением прижима клапана 53 пружин ой 52 (фи г. 10), либо поворотом пробки 55 с изменением рабочей длины винтовой резьбовой канавки, соединяющей вход корпуса 54 с отверстием 56 (фиг. 11) или с изменением рабочей длины паза (пазов) 57 (фиг. 12).

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что в заявленной электропневмэти- ческой систёме достигается технический ре- зультат, заключающийся в том, что обеспечивается возможность неоднократного перепрограммирования путем быстрой замены программонесущей подвижной пластины без специальной настройки усилия ее прижима к неподвижной пластине без демонтажа последней и пневмомагистралей, Связанных с ее ниппелями, а также в улучшении компановочных условий в корпусе и в обеспечении возможности отключения электропитания с длительным сохранением установленного распределения давления в ячейках исполнительного мехэ- 5 низма.

Формула изобретения

1. Электропневматическая система преимущественно для противопролежневого матраца, содержащая размещенные в корпу0 се и подключенные к цепи электропитания компрессор и электродвигатель программного электропневматического усилителя, регулятор давления и исполнительный механизм в виде комплекта эластичных надувных ячеек

5 с пневморазъемами и пневмомагистралями, соединенными с компрессором через ука- занный электропневматический усилитель, включающий в себя связанную с корпусом электродвигателя неподвижную пластину.

0 имеющую отверстия и каналы, соединенные ниппелями с пневмомагистралями, и связанную с валом электродвигателя програм- монесущую подвижную пластину, имеющую со стороны, обращенной к отверстиям не5 подвижной пластины, последовательно размещенные периферийные канавки, одна из которых соединена сквозным окном с атмосферой, а другая - с центральной канавкой, обращенной к отверстию

0 неподвижной пластины, связанному с ниппелем, подключенным к компрессору, отличающаяся тем, что неподвижная пластина установлена между подвижной пластиной и электродвигателем и подпру5 жинена относительно последнего, а выполненные в нем каналы и соединенные с ними ниппели размещены в плоскости, пересекающей вал электродвигателя.

2. Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я 0 тем, что корпус электродвигателя снабжен штоком для связи с неподвижной пластиной, а электропневматический усилитель - средствами контроля, выполненными в виде сигнализатора и подключенного к нему 5 датчика, основание которого оперто на шток и закреплено на неподвижной пластине с возможностью взаимодействия его нажимного элемента с подвижной пластиной.

3. Система по п.1,отличающаяся 0 тем, что вал электродвигателя установлен под углом к продольной оси компрессора, а регулятор давления закреплен в выполненном в корпусе отверстии между компрессором и электродвигателем.

5 4. Система по п.1,отличающаяся тем, что она снабжена тройниками для соединения ячеек исполнительного механизма с пневмомэгистралями, каждая из которых выполнена по меньшей мере с одним боковым вырезом для размещения осевых ниппелей тройника, боковой ниппель которого установлен в соответствующий разъем.

5. Система по п. 1,отличающаяся тем, что подвижная пластина выполнена с тремя периферийными канавками с соотношением их угловых протяженностей 1:3:15, причем канавка, размещенная между канавками, соединенными с атмосферой и с компрессором, выполнена глухой,

6. Система по п.1. о т ли чающаяся тем, что регулятор давления выполнен в виде подпружиненного клапана,

7. Система по п.1,отличающаяся тем, что регулятор давления выполнен в виде дросселя с корпусом и резьбовой пробкой.

58. Система по п.7, отличающаяся тем, что в корпусе выполнено по меньшей мере одно боковое отверстие, пересекающее резьбовую поверхность.

109. Система по п.7, отличающаяся тем, что на пробке выполнен по меньшей мере один продольный паз.

Использование: в конструкциях медицинских противопролежневых матрацев и в испытательных стендах, использующих циклическое силовое воздействие на пациента или объект испытаний по заданной программе. Сущность изобретения: обеспечивается возможность неоднократного перепрограммирования путем быстрой замены програм- монесущей подвижной пластины без специальной настройки усилия ее прижима к неподвижной пластине без демонтажа последней и пневмомагистралей, связанных с ее ниппелями, а также в улучшении компано- вочных условий в корпусе и в обеспечении возможности отключения электропитания с длительным сохранением установленного распределения давления в ячейках исполнительного механизма. 8 з.п. ф-лы, 12 ил.