Устройство для испытания искусственных клапанов сердца

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1243722 В) 4 А 61 Р 2/24 ФДАВИМ 1 Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯИСКУССТВЕННЫХ КЛАПАНОВ СЕРДЦА,,содержащее пневмогидроаккумулятордиафрагменный насос с обоймой для установки в ней испытуемого клапанаи управляемым клапаном, блок управления работой насоса и источник давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьппения сроков службы устройства, блок управления содержит эжектор с соплом в виде постоянного дросселя и диффузором и переменный дроссель с соплом и регулируемымкулачком, причем диффузор эжектораявляется соплом переменного дросселя,а пневматический вход диафрагменногонасоса соединен с выходом .постоянногодросселя.Изобретение относится к медицинской технике и может быть использова 50 но для испытания искусственных клапанов сердца.Целью изобретения является увели чение срока службы за счет конструктивных особенностей устройства.На чертеже представлена пневмогидравлическая схема устройства для испытания искусственных клапанов сердца.Устройство содержит пневмогидроаккумулятор 1, диафрагменный насос 2 с обоймой для установки в ней испытуемого клапана 3 и управляемым кла паном 4, источник 5 давления, блок 6 управления работой насоса, стабилизаторы 7, 8 и 9 давления, а также блок 10 контроля параметров испытаний.Блок 6 управления состоит из регу лируемого плоского кулачка 11, кинеметически связанного с приводом 12, у которого регулируется частота вращения, постоянного дросселя 13 и сопла 14, причем дроссель 13 является соплом эжектора 15, Рабочая поверхность 16 кулачка 11 и сопло 14 образуют переменный дроссель сопло - заслонка, Размеры кулачка выбирают, исходя из соображений, что радиус кри визны рабочей поверхности 16 кулачка должен быть таким, чтобы при нулевом зазоре между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка 11 давление на выходе постоянного цроссе- З 5 ля 13 было меньше давления на его входе не более, чем на 25 7. Источ- ник 5 давления, стабилизатор 9 давления, постоянный дроссель 13 и переменный дроссель сопло - заслонка 40 соединены последовательно, а приемный патрубок 17 (выход дросселя 13) эжектора 15 соединен с пневматическим входом насоса 2 и блоком 10 контроля, Кроме этого, эжектор 15 45 снабжен устройством для изменения начального (максимального) зазора между соплом 14 и кулачком 11 (не показано). При этом минимальный зазор между указанными поверхностями регулируетсяза счет изменения величины хода кулачка 11. Величины максимального и минимального зазоров определяют давление в фазах ,всасывания и нагнетания насоса 255 соответственно, от которых в свою очередь зависят скорости нарастания давления на входе и выходе клапана 3 (скорости всасывания и нагнетаниярабочей жидкости),Диафрагменный насос 2 состоит измембранной камеры 18, разделенноймембраной 19 на рабочую 20 и пневматическую 21 полости, и обоймы 22для установки испытуемого клапана 3,Стенки обоймы 22 выполнены из оптически прозрачного материала, Этопозволяет производить визуальнуюоценку работоспособности искусственных клапанов сердца.Управляемый клапан 4 представляетсобой одномембранный элемент с соплом 23, проточной 24 и глухой 25 камерами, разделенные мембраной 26.Мембрана 26 и сопло 23 образуют гидравлический контакт клапана 4. Геометрические размеры клапана 4, ходи масса мембраны 26 выбираются израсчета обеспечения его высокогобыстродействия и минимального перепада давления на мембране 26, прикотором происходит замыкание (размыкание) гидравлического контакта клапана 4.Рабочая полость 20 камеры 18 подсоединена к выходу клапана 3 и кпроточной камере 24. Вход испытуемого клапана 3 и сопло 23 соединеныс гидравлическим входом пневмогидроаккумулятора 1. Пневматический входпневмогидроаккумулятора 1 подключенк источнику 5 давления через стабилизатор 1 давления. Пневмогидроаккумулятор 1 и стабилизатор 7 давления.выполняют функцию задатчика давленияоткрытия клапана 3. Глухая камера 25клапана 4 соединена с источником 5давления через стабилизатор 8 давления, Управляемый клапан 4 и стабилизатор 8 давления являются задатчикомдавления закрытия клапана 3. Выходыстабилизатора давления 7 и 8 подсоединены к блоку 10 контроля. Блок 10контроля предназначен для измерениядавлений открытия и закрытия клапана3 а также для измерения экстремальных значений пульсирующего давленияв полости 21 насоса 2. Для исключения влияния инерционных свойств коммуникационных каналов на динамикусистемы "насос 2 - эжектор 15" длина канала, соединяющего приемный патрубок 17 и полость 21, и его объемдолжны быть минимальными,С помощью соответствующих задатчиков давления устанавливаются необхо 24здимые давления на входе и выходе клапана 3. С помощью соответствующих устройств устанавливаются необходимые давления в пневматической полости 21 насоса 2 в фазах всасывания (положение кулачка 11, соответствующее максимальному зазору между соплом 14 и его рабочей поверхностью 16) и нагнетания (положение кулачка 11, соответствующее минимальному за зору между соплом 14 и его рабочей поверхностью 16),. При этом давление на входе клапана 3 определяется как разность давлений в пневмогидроаккумуляторе 1 и полости 20 в фазе всасывания, а давление на выходе клапана 3 - как разность давлений в камере 25 клапана 4 и пневмогидроаккумуляторе 1. Иэ расчета обеспечения необходимой скорости нарастания давления 20 на входе клапана 3 давление в полости 21 в фазе нагнетания должно превышать давление в камере 25 на 30 - 100 мм рт.ст. Для исключения возможности возникновения кавитации в рабочей полости 20 насоса 2 при высокой частоте испытаний мичимальное значение пульсирующего давления в полости 21 должно быть выше атмосферного и может быть увеличено за счет уменьше-з 0 ния величины начального зазора между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка 11. А так как в этом случае давление в полости 20 в фазе всасывания будет также вьппе атмосферного, то величины давлений открытия и закрытия клапана 3 необходимо увеличить на величину превьппения давлечия в полости 20 над атмосферным. Необходимая частота испытаний устанавли вается с помощью привода 12. Испыта,ния на безотказность проводятся на частоте 25 Гц и выше. Превьппение давления в полости 20 над атмосферным должно составлять при этом не 45менее 0,6 кг/см . Во время испыта 2ний на безотказность можно периодически проводить оценку работоспособности клапана 3 на физиологическойчастоте (объем полости 20 составляет 100 смз).Устройство для испытания искусственных клапанов сердца работает следующим образом.При вращении кулачка 11 с рабо, чей частотой зазор между торцовой и ,рабочей 16 поверхностями сопла 14 и кулачка 1 периодически изменяется. 37224При уменьшении величины указаннсго зазора (фаза нагнетания) истечение газа через дроссель 13 и из полости 21 в атмосферу уменьшается, а давление в полостях 20 и 21 нарастает. При повьппении давления газа до величины, равной или превышающей давление в пневмогидроаккумуляторе 1, клапан 3 закрывается, а при давлении газа, равном или превьппающем давление в глухой камере 25, гидравлический контакт клапана 4 замыкается, а жидкость из рабочей полости 20 переливается в пневмогидроаккумулятор 1 через проточную камеру 24 и сопло 23. В этот момент давление в полости 21 равно делению на выходе стабилизатора 8 давления. Происходит повьппение уровня жидкости в пневмогидроаккумуляторе 1. В конце фазы нагнетания (минимальный зазор) давление в полости 21 равно максимальному значению и определяется величиной указанного зазора. При увеличении величины зазора (фаза всасывания) между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка скорость газа, истекающего через дроссель 13 и сопло 14 в атмосферу, увеличивается, происходит интенсивный переход потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую. Давление в полостях 20 и 21 резко падает. При величине давления в полости 21, равной или меньшей величины давления в камере 25, гидравлический контакт клапана 4 размыкается, а при давлении газа, равном или меньшем давления в пневмогидроаккумуляторе 1, открывается клапан 3, а жидкость из пневмогидроаккумулятора 1 через клапан 3 переливается в полость 20. В этот момент давление в полости 20 равно давлению в пневмогидроаккумуляторе 1. Происходит понижение уровня жидкости в пневмогидроаккумуляторе 1. В конце фазы всасывания (максимальный зазор) давление в полости 21 равно минимальному значению и определяется величиной зазора. При уменьшении величины зазора между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка 11 цикл работы устройства повторяетсяПредложенное устройство по сравнению с известными обладает большим сроком службы при испытаниях искусственных клапанов на безотказность.Кроме того, устройство позволяет проСоставитель Л,ПоповТехред М.Моргентал Корректор С.Черни Редактор М.Келемеш Заказ 3735/5 Тираж 660ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ПодписноеПроизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Ф 12437 водить оценку работоспособности клапанов на физиологической частоте и определять ударный объем при условиях, близких к физиологическим, а привод насоса исключает кавитацию при ресурсных испытаниях искусственных клапанов сердца на высокихчастотах 22 би обеспечивает возможность одновре-менно испытывать несколько клапанов, так как рабочая поверхность кулачка может служить заслонкой для нескольких сопел и управлять соот- ) ветственно несколькими насоса -