. silnik respiratora jest podstawowym elementem nowoczesnych medycznych urządzeń pomocy oddechowej, bezpośrednio wpływającym na dokładność i stabilność produkcji przepływu powietrza. Dzięki ciągłemu rozwojowi nieinwazyjnych wentylatorów, wentylatorów inwazyjnych i sprzętu do terapii tlenowej o wysokim przepływie, wymagania dotyczące wydajności i długoterminowej stabilności silnika stają się coraz bardziej rygorystyczne. Silnik generuje znaczne ciepło przy wysokich częstotliwościach. Słabe rozproszenie ciepła może prowadzić do zmniejszenia wydajności, awarii układu kontrolnego, a nawet uszkodzenia silnika. Dlatego skuteczne i wydajne rozpraszanie ciepła ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodnego działania silnika wentylatora.
Wspólne metody chłodzenia silnika wentylatora
Naturalna konwekcja
Naturalna konwekcja jest najczęstszą metodą rozpraszania ciepła. Rozpada ciepło przez różnicę temperatur między powierzchnią silnika a otaczającym powietrzem. Ta metoda jest odpowiednia dla małych silników wentylatora o niskiej mocy, nie wymaga dodatkowych komponentów rozpraszania ciepła, oferuje prostą strukturę i zmniejsza koszty konserwacji. Obudowa jest zwykle wykonana ze stopu aluminium lub metalowej obudowy z płetwami w celu zwiększenia wydajności rozpraszania ciepła. Wysokie wymagania dotyczące konwekcji wymagają płynnej cyrkulacji powietrza w urządzeniu.
Wymuszone chłodzenie powietrza
Wymuszone chłodzenie powietrza wykorzystuje zewnętrzny lub wewnętrzny wentylator do utworzenia kierunkowego przepływu powietrza, przyspieszając usuwanie ciepła z powierzchni silnika. Jest odpowiedni dla silników wentylatora o średniej mocy i szybkiej prędkości. Chłodzenie powietrza może znacznie poprawić wydajność rozpraszania ciepła i utrzymywać temperatury uzwojenia silnika w bezpiecznych granicach. Projekty respiratora zazwyczaj zawierają małe wentylatory osiowe lub odśrodkowe w kanałach bocznych wentylatora lub wokół silnika. Struktura chłodzenia powietrza musi zrównoważyć ścieżki przepływu powietrza, kontrolę hałasu i układ przestrzenny.
Chłodzenie płynne
Chłodzenie cieczy wykorzystuje chłód (taki jak czysta woda lub roztwór glikolu etylenowego) do krążenia przez zamknięte rury w celu usunięcia ciepła. Jest stosowany przede wszystkim w wysokiej mocy, stale działającej przemysłowej lub krytycznej opieki oddechowej. System chłodzenia cieczy obejmuje komponenty, takie jak pompa płynu chłodzącego, wymiennik ciepła i płytki chłodzące. Chłodzenie cieczy oferuje wysoką wydajność rozpraszania ciepła, stabilność i minimalne wahania temperatury, ale jest złożone, drogie i wymaga wysokiej konserwacji. Zasadniczo nie jest używany w domowych ani mobilnych wentylatorze.
Chłodzenie rury ogrzewanej
Rury cieplne to technologia rozpraszania ciepła, która wykorzystuje zasadę zmiany fazowej, aby szybko przeprowadzać ciepło. Są odpowiednie do kompaktowych, ale silników wentylacyjnych w zakresie wentylatora. Niewielka ilość płynu jest wypełniona w rurze cieplnej, która szybko przenosi ciepło poprzez absorpcję ciepła i kondensację. Rury cieplne można łączyć z chłodzeniem powietrza lub naturalną konwekcją, aby poprawić ogólną wydajność rozpraszania ciepła. Chłodzenie rury cieplnej wymaga ścisłych wymagań dotyczących układu silnika, a modelowanie symulacji termicznej jest wymagane podczas początkowej fazy projektowej. Ta metoda jest odpowiednia do zastosowań wymagających scentralizowanego chłodzenia wrażliwych na ciepło części motorycznych.
Dodanie radiatorów do płyty sterownika lub kontrolera jest opłacalną, niezawodną i tradycyjną metodą. Ta metoda przyspiesza wymianę ciepła poprzez zwiększenie obszaru rozpraszania ciepła. Władzie cieplne są zwykle wykonane z aluminium lub miedzi i często mają kształty w kształcie igły, w kształcie płetwy lub w kształcie plastra miodu. Ta metoda w połączeniu z naturalną konwekcją lub chłodzeniem powietrza oferuje optymalną wydajność chłodzenia. Ta metoda jest odpowiednia dla wbudowanych systemów wentylatora o ograniczonej przestrzeni, ale wysokich wymaganiach rozpraszania ciepła.
Kluczowe czynniki w wyborze metody chłodzenia
Wybór odpowiedniej metody chłodzenia silnika respiratora wymaga kompleksowego rozważenia kilku czynników:
Ocena mocy silnika
Temperatura pracy i wilgotność otoczenia
Częstotliwość obciążenia roboczego sprzętu
Ograniczenia przestrzeni wymiarowej i instalacji
Wymagania dotyczące hałasu systemowego
Budżet kosztów
Cykl niezawodności i konserwacji
W rzeczywistym opracowywaniu produktu analiza symulacji termicznej jest często przeprowadzana w celu oceny wzrostu temperatury różnych projektów chłodzenia przy różnych obciążeniach, aby zapewnić, że temperatura robocza silnika pozostaje poniżej jego standardu klasy izolacyjnej (np. Klasa F, klasa H).
Standardy branży medycznej dotyczące rozpraszania ciepła
Jako urządzenia medyczne wentylatory muszą przestrzegać wielu standardów bezpieczeństwa elektrycznego i wzrostu temperatury, takich jak IEC 60601-1 i ISO 80601-2-12. Standardy te nakładają rygorystyczne wymagania dotyczące wydajności rozpraszania ciepła silnika i jego elementów kontrolnych, w tym górnych granic temperatur powierzchni motorycznej, urządzeń ochrony przegrzania i życia starzenia izolacji. Projekt musi zapewnić, że silnik nie przegrzewa się w najtrudniejszych warunkach pracy, utrzymując w ten sposób dokładność kontroli przepływu powietrza i długoterminową stabilność operacyjną urządzenia.
