李桂明，肖翔，朱建波，許光，黃小坪，王永勝

廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 廣州 511400

引言

醫(yī)用氧氣是維持肺功能不全、肺梗阻、肺水腫、呼吸窘迫、呼吸衰竭等病患生命體征的重要醫(yī)用氣體，醫(yī)用氧氣供應系統(tǒng)是醫(yī)院建設(shè)中非常重要的系統(tǒng)之一，提供安全穩(wěn)定的氧氣供應直接關(guān)乎病患的治療效果，在醫(yī)院運營過程中極其重要，因此《等級醫(yī)院評審標準》的相關(guān)規(guī)范也明確要求醫(yī)院的水、電、氣等后勤報障滿足醫(yī)院運行需要。因液態(tài)氧儲存和運輸比較方便，目前大多數(shù)醫(yī)院都是采用“低溫液氧儲罐+氧匯流排+氧氣運輸管路+氧氣使用終端”的方式進行供氧，而液態(tài)氧要轉(zhuǎn)變?yōu)槟苡糜诓』贾委熁顒拥臍鈶B(tài)氧，則需要使用專用的汽化器，通過吸熱實現(xiàn)由液態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)變，隨后經(jīng)過二級減壓調(diào)壓，送至終端供病患使用[1]。實際工作中，汽化器在實現(xiàn)液態(tài)氧的汽化過程中需要大量吸收熱量，將引起汽化器的管間通道嚴重霜凍，其中尤以冬天寒冷天氣下的結(jié)冰狀況更為嚴重。為避免管道閥門結(jié)冰導致的供氧壓力不穩(wěn)定[2]，需要人手及時清除汽化器及肋片的冰塊。因除汽化器和管道上的冰不能使用外力敲打，只能使用水沖淋方式，除過程耗時較長，嚴重浪費人力、物力?；诖耍以航?jīng)論證研發(fā)，研制出一種安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、感應控制開啟與關(guān)閉，能有效地去除汽化器結(jié)存冰塊的智能噴淋裝置，以此達成節(jié)省人力、時間成本的目標。

1 設(shè)計及使用方法

1.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的液氧汽化器噴淋裝置主要由塑料管、水閥開關(guān)、噴灑頭、水管配件接頭等部件組成，而裝置的控制部分由水流電磁閥開關(guān)和傳感器組成。其中針對核心部件塑料管的選取，主要從材質(zhì)、壁厚、性能及常規(guī)用途四個角度進行對比（表1）[3]，最終綜合考慮汽化器處于室外環(huán)境，而廣東地區(qū)較易日曬炎熱、降雨較多且雨水偏酸性的氣候特點，同時基于液氧汽化器噴淋裝置重量不宜太重，避免對汽化器產(chǎn)生不利影響的原因，故選取PPR管作為塑料管的材料。

表1 塑料管材料遴選對比表

液氧汽化器噴淋裝置與汽化器隔離一定距離，避免發(fā)生汽化器表面結(jié)冰時[4]，液氧汽化器噴淋裝置的管道等受影響結(jié)冰。使用螺絲將三角鋁一端固定在汽化器散熱翅片上，另一端用來固定液氧汽化器噴淋裝置，見圖1。液氧汽化器噴淋裝置共分以下三層噴淋。

圖1 噴淋裝置結(jié)構(gòu)圖

1.1.1 頂部噴淋

兩側(cè)PPR管延伸到汽化器上方，把五段短管通過外絲三通、彎頭將其連通；其中三通中有外絲的一端接入長款噴淋頭[5]，見圖2。三通閥的位置根據(jù)汽化器管道位置而定，使其對準汽化器液化氧經(jīng)過的第一側(cè)管道位置即可[6]。噴淋頭與汽化器散熱翅片隔離一定距離，避免發(fā)生汽化器散熱翅片結(jié)冰時，噴淋頭受影響結(jié)冰。連接和三通外絲端是不銹鋼波紋管，管可360°彎曲[7]，根據(jù)實際位置調(diào)整噴淋頭的方向。

圖2 長款噴淋頭

1.1.2 中部噴淋

在兩側(cè)管道中段位置各使用三通閥引出一段管道，中間加裝一個水閥開關(guān)。然后通過外絲三通、彎頭連接。外絲口朝向汽化器散熱翅片位置，并在三通閥外絲的一端接入可調(diào)節(jié)半霧化噴淋頭[8]，見圖3。該噴淋頭的工作壓力為3～4 kg，可根據(jù)需求調(diào)節(jié)出水量及出水方式，如將噴頭前端擰緊，則噴出水霧，較為節(jié)水；將噴頭前端擰松，則增加水霧壓力，直至噴出水柱。三通閥的位置根據(jù)汽化器管道位置而定，使其對準汽化器的散熱翅片位置即可。

圖3 可調(diào)節(jié)半霧化噴淋頭

1.1.3 下部噴淋

通過管道、水閥開關(guān)、彎頭、外絲三通等配件連通管道。同樣，兩側(cè)加裝水閥開關(guān)、外絲三通位置與頂部、中部位置對齊，外絲口朝向汽化器散熱翅片位置，并在三通閥外絲的一端接入可調(diào)節(jié)半霧化噴淋頭。

1.1.4 噴淋自動開啟裝置

自動開啟裝置包括一對傳感器和一個電磁閥水流開關(guān)。傳感器選用防水、對射型，安裝在在汽化器的兩側(cè)，其中一側(cè)發(fā)射信號，另一側(cè)接收信號（圖4），用于檢測噴淋頭正對方向汽化器的背面的結(jié)霜厚度；電磁閥水流開關(guān)安裝在入水口位置，電磁閥使用常閉型。

圖4 結(jié)霜厚度感應傳感器

當結(jié)霜厚度達到一定程度并遮擋傳感器兩側(cè)信號的發(fā)射、接收時，傳感器給電磁閥水流開關(guān)傳遞動作信號，從而開啟水閥，啟動噴淋裝置。當汽化器表面的霜除去后，傳感器兩側(cè)信號間無遮擋，將傳遞信號給電磁閥，關(guān)閉水閥。

1.2 使用方法

結(jié)合季節(jié)環(huán)境溫度變化，觀察汽化器的表面及散熱翅片結(jié)冰分布情況，將噴淋裝置的各個活動噴淋頭調(diào)節(jié)好方向并調(diào)整噴淋頭壓力模式[9]。如冬天，當汽化器的表面及散熱翅片的中部位置或下部位置有除霜、除冰需求時，將對應的兩側(cè)開關(guān)打開，加快除霜、除冰速度。其中，中部噴淋、下部噴淋可以單獨控制，避免浪費水資源。根據(jù)季節(jié)環(huán)境溫度，先調(diào)整噴淋頭模式以及需要開啟噴淋范圍水閥開關(guān)，然后由傳感器感應霜層厚度，自動開啟或關(guān)閉主入水閥開關(guān)。

汽化器材質(zhì)為鋁，而鋁比較活潑，容易被空氣中的氧氣氧化，但是氧化后生成的氧化物（氧化鋁）十分致密，能阻止內(nèi)層的鋁繼續(xù)被氧化腐蝕[10]。使用時間久后，汽化器散熱片表面會出現(xiàn)污垢，需要定期清理，并對汽化器進行常規(guī)的檢查。

2 應用情況

通過對液氧汽化器噴淋裝置的使用前后對比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一個夜晚的無人守候情況下的噴淋，汽化器表面及散熱翅片已沒有大量結(jié)冰現(xiàn)象。圖5為汽化器在夏天沒有使用噴淋裝置第二天早上結(jié)冰情況，冬天甚為嚴重；圖6為汽化器使用噴淋裝置后的情況，未見有結(jié)冰現(xiàn)象。

圖5 汽化器（夏天）結(jié)霜、結(jié)冰情況

圖6 汽化器使用噴淋裝置

同時，使用該液氧汽化器噴淋裝置節(jié)省了人力、時間，現(xiàn)已無需安排專人定崗定時在每天早上對長時間使用水管汽化器進行噴淋除冰[11]。夏天的時候，經(jīng)過一晚上，汽化器表面結(jié)冰相對較少，人工除冰時間約為30 min；冬天環(huán)境溫度低，結(jié)冰較多并且厚（圖7），人工完全除掉冰時間約為2 h。

圖7 原汽化器部分結(jié)冰情況

與此同時，為保障液氧汽化器噴淋裝置的正常使用，避免因水壓不足、噴淋頭故障等原因?qū)е碌某?、除冰能力下降，并且根?jù)結(jié)冰情況而隨時針對性調(diào)整使用方法，我院將液氧汽化器噴淋裝置運行情況的巡查工作納入了液氧站日常巡查工作制度及承壓類特種設(shè)備作業(yè)人員崗位職責[12]，目前液氧汽化器噴淋裝置運行情況良好。

3 討論

本設(shè)計系為解決醫(yī)院液氧汽化器結(jié)冰對供氧穩(wěn)定性的不利影響問題，結(jié)合相關(guān)除霜技術(shù)[13]，而專門研制的一款具備高效除霜、除冰功能的液氧汽化器噴淋裝置。普通噴淋[14]偏重霧化形式，適用于灌溉等，暫未應用于汽化器方面的除霜和除冰方面的噴淋。相比較，此裝置主要有六個方面的特點：① 上層噴淋頭有增壓功能，沖洗力度更大[15]，并且可以任意彎曲，從而靈活調(diào)節(jié)方向；中下層噴淋頭可根據(jù)霜層厚度進行人工壓力調(diào)節(jié)[16]，采用半霧化[17]形式不僅減少對汽化器散熱片的沖擊，而且可以節(jié)約用水，總體上除霜除冰效率較高；② 結(jié)構(gòu)合理，設(shè)置功能層次分明，并且可以根據(jù)實際需求分部位控制，提高效率；③ 節(jié)省人力、時間，提高工作產(chǎn)出；④ 制作成本低，因噴淋頭與外絲三通連接方便，故日常維保、維修方便，且維護成本低；⑤ 裝置安裝有獨立閥門開關(guān)，方便根據(jù)不同季節(jié)的結(jié)冰情況而針對性調(diào)節(jié)控制；⑥ 裝置智能化較高，能根據(jù)結(jié)霜程度自動開啟[18]噴淋裝置。及時除去汽化器的霜凍、結(jié)冰，解決因管道、閥門結(jié)冰導致的無法操作等問題，避免過度浪費水資源[19]。

此外，液氧汽化器噴淋裝置采用的動力源是自來水，在日常噴淋過程中，特別冬天需要用到大量的水[20]。鑒于本院建設(shè)使用有中央純水制作系統(tǒng)，在制水過程中產(chǎn)生的濃水是予以直接排放的，后期可通過改進設(shè)計，將這部分水源引入液氧汽化器噴淋裝置，甚至經(jīng)過改造將經(jīng)過噴淋的水再次收集并重復使用，使水資源得以充分利用。

4 總結(jié)

本設(shè)計操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、制作成本低，其實際使用中節(jié)省了人力與時間，有效地解決了醫(yī)院液氧站汽化器表面結(jié)冰的問題，避免了管道閥門結(jié)冰現(xiàn)象，保證了醫(yī)用氧氣供應系統(tǒng)穩(wěn)定供氧，為需求用氧治療的病患提供了更好的保障。