Se hengitysmoottori on nykyaikaisten lääketieteellisten hengityselimien ydinosa, joka vaikuttaa suoraan ilmavirran ulostulon tarkkuuteen ja vakauteen. Ei-invasiivisten hengityslaitteiden, invasiivisten hengityslaitteiden ja suuren virtauksen happiterapialaitteiden jatkuvan kehityksen myötä moottorin suorituskyvyn ja pitkäaikaisten vakausvaatimukset ovat yhä tiukempia. Moottori tuottaa merkittävää lämpöä korkeilla taajuuksilla. Huono lämmön hajoaminen voi johtaa vähentyneeseen tehokkuuteen, hallintajärjestelmän toimintahäiriöihin ja jopa motorisiin vaurioihin. Siksi tehokas ja tehokas lämmön hajoaminen on ratkaisevan tärkeää luotettavan tuulettimen moottorin käytön varmistamiseksi.
Yleiset hengityslaitteiden moottorin jäähdytysmenetelmät
Luonnollinen konvektio
Luonnollinen konvektio on yleisin lämmön hajoamismenetelmä. Se häviää lämpöä moottorin pinnan ja ympäröivän ilman lämpötilaeron läpi. Tämä menetelmä soveltuu pienitehoisiin, pieniin hengitysmoottoreihin, ei vaadi ylimääräisiä lämmönpoistokomponentteja, tarjoaa yksinkertaisen rakenteen ja vähentää ylläpitokustannuksia. Kotelo on tyypillisesti valmistettu alumiiniseoksesta tai metallikotelosta, jossa on evien, lämmön hajoamisen tehokkuuden parantamiseksi. Korkeat konvektiovaatimukset vaativat laitteen sujuvaa ilmankiertoa.
Pakotettu ilmanjäähdytys
Pakotetun ilmajäähdytys käyttää ulkoista tai sisäistä tuuletinta suuntautuvan ilmavirran luomiseen, kiihdyttäen lämmönpoistoa moottorin pinnalta. Se sopii keskipitkän, nopeaan hengitysmoottoriin. Ilmajäähdytys voi parantaa merkittävästi lämmön häviämistä ja pitää moottorin käämityslämpötilat turvallisissa rajoissa. Venilaattorit sisältävät tyypillisesti pienet aksiaali- tai keskipakotuulettimet tuulettimen sivukanaviin tai moottorin ympärille. Ilmajäähdytysrakenteen on tasapainotettava ilmavirtapolut, melunhallinta ja alueellinen asettelu.
Nestemäinen jäähdytys
Nestemäinen jäähdytys käyttää jäähdytysnestettä (kuten puhdasta vettä tai etyleeniglykoliliuosta) kiertääkseen suljettujen putkien läpi lämmön poistamiseksi. Sitä käytetään ensisijaisesti suuritehoisissa, jatkuvasti toimivissa teollisuus- tai kriittisen hoidon hengityselimissä. Nestemäinen jäähdytysjärjestelmä sisältää komponentteja, kuten jäähdytysnestepumppu, lämmönvaihdin ja jäähdytyslevyt. Nestemäinen jäähdytys tarjoaa korkean lämmön hajoamisen tehokkuuden, stabiilisuuden ja minimaaliset lämpötilan vaihtelut, mutta se on monimutkainen, kallis ja vaatii korkeaa huoltoa. Sitä ei yleensä käytetä kodissa tai mobiililaitteissa.
Lämpöputken jäähdytys
Lämpöputket ovat lämmön hajoamistekniikka, joka käyttää vaihemuutoksen periaatetta lämmön nopeasti. Ne soveltuvat kompakteihin, mutta lämpöintensiivisiin hengitysmoottoreihin. Lämpöputkessa täytetään pieni määrä nestettä, joka siirtää lämpöä nopeasti lämmön imeytymisen ja tiivistymisen kautta. Lämpöputket voidaan yhdistää ilmajäähdytykseen tai luonnolliseen konvektioon lämmön hajoamisen kokonaistehokkuuden parantamiseksi. Lämpöputkien jäähdytys vaatii tiukat moottorin asettelun vaatimukset, ja lämpösimulaatiomallinnus vaaditaan alkuperäisen suunnitteluvaiheen aikana. Tämä menetelmä sopii sovelluksiin, jotka vaativat lämpöherkkien moottorin osien keskitettyä jäähdytystä.
Jäähdytyselementtien lisääminen moottorin koteloon tai ohjainlevyyn on kustannustehokas, luotettava ja perinteinen menetelmä. Tämä menetelmä kiihdyttää lämmönvaihtoa lisäämällä lämmön hajoamisaluetta. Jäähdytyselementit on tyypillisesti valmistettu alumiinista tai kuparista, ja niissä on usein neulanmuotoisia, evämuotoisia tai hunajakennonmuotoisia muotoja. Yhdistettynä luonnolliseen konvektioon tai ilmajäähdytykseen tämä menetelmä tarjoaa optimaalisen jäähdytystehokkuuden. Tämä menetelmä soveltuu sulautettuihin hengitysjärjestelmiin, joissa on rajoitetusti tilaa, mutta korkeat lämmön hajoamisvaatimukset.
Avaintekijät jäähdytysmenetelmän valitsemisessa
Unelittimen moottorin asianmukaisen jäähdytysmenetelmän valitseminen vaatii useiden tekijöiden kattavan tarkastelun:
Moottorin teho
Ympäristön käyttölämpötila ja kosteus
Laitteiden käyttökuormitustaajuus
Mitta- ja asennustilarajoitukset
Järjestelmän meluvaatimukset
Kustannusbudjetti
Luotettavuus- ja ylläpitojakso
Todellisessa tuotekehityksessä suoritetaan usein lämmön simulointianalyysi erilaisten jäähdytysmallien lämpötilan nousun arvioimiseksi vaihtelevien kuormitusten alla varmistamiseksi, että moottorin käyttölämpötila pysyy eristysluokan standardin alapuolella (esim. Luokka F, luokka H).
Lääketieteellisen teollisuuden standardit lämmön hajoamiseksi
Lääketieteellisinä laitteina hengityslaitteiden on noudatettava useita sähköturvallisuus- ja lämpötilan nousustandardeja, kuten IEC 60601-1 ja ISO 80601-2-12. Nämä standardit asettavat tiukat vaatimukset moottorin ja sen ohjauskomponenttien lämmön hajoamiseen, mukaan lukien moottorin pintalämpötilojen ylärajat, ylikuumenemisen suojauslaitteet ja eristyksen ikääntymisen elinkaari. Suunnittelun on varmistettava, että moottori ei ylikuumene ankarimmissa käyttöolosuhteissa, ylläpitäen siten ilmavirran ohjaustarkkuutta ja laitteen pitkäaikaisen toimintatavan.
