体外碎石机探头升降电机防水的改良

2017-07-20李桂明

中国医学装备 2017年7期

李桂明

体外碎石机探头升降电机防水的改良

李桂明①

碎石机；B超探头；电机；防水

广州市番禺区中心医院碎石室购置2台体外冲击波碎石机，型号分别为HB-ESWL-VG和HB-ESWL-108G(湛江海滨医疗器械有限公司)，针对该设备升降探头频发的故障现象，根据其工作原理分析故障原因，制定出探头升降电机防水的方案，有效地避免探头电机进水的问题。

1 体外冲击波碎石机的构成及工作原理

体外冲击波碎石机主要由操作控制台、B超C臂定位系统、治疗床、高压配电柜、高压电容箱、透镜、水囊、供排水系统以及水循环系统等组成[1-2]。2台设备区别在于冲击波源不同，HB-ESWL-VG型碎石机以液电式冲击波发生器为冲击波发生源；HBESWL-108G型碎石机则通过电磁效应产生冲击波。其工作原理为冲击波经过水介质传播、透镜聚焦后形成焦点(能量最强点)，冲击波通过水囊耦合进入人体，将冲击波焦点对准结石。由于结石与水和人体软组织对冲击波阻抗差异较大，而水与人体软组织近似，则会在结石上产生一定强度的压应力和张应力，经过数百次至两千次作用的冲击后，将结石粉碎[3]。

在用的2台设备采用B超定位(指B超探头与反射体本身构成的整体)，此装置采用单角度B超探头固定架，探头放置在固定架上，通过永磁同步低速电动机的正反转带动螺杆而上下运动[4]。

2 故障案例

2.1 故障现象

在用的2台设备均多次出现B超探头无法升降、不能动作和电闸开关跳闸的现象。

2.2 故障分析

经故障检修发现探头无法升降的根本原因为升降架电机损坏，而导致电机损坏的直接原因是由电机进水引起短路，故出现电闸跳闸现象。由于电机不具备防水功能，当电机出现故障或损坏时，更换新电机相比维修故障电机的性价比更高。

总结分析进水主要原因有以下3点：①水囊穿孔后未及时更换造成使用过程中漏水，导致水顺着电机旋转螺杆流进电机；②人为因素导致水囊箍未上紧坚固螺钉，患者挤压水囊时，出现漏水，导致水顺着螺杆流进电机；③反射体外密封胶圈出现老化或水囊箍变形现象，导致水囊与反射体之间密封性不好，当患者挤压水囊时，出现漏水，水顺着螺杆流进电机。

2.3 故障处理

针对上述情况，需注意水囊勿接触汽油，乙醇水囊勿接触汽油、乙酸异戊酯等有机溶剂，当发现破损隐患时应及时更换[5]。经过多次观察及测试，检测发现水囊箍螺钉采用的是专配内六角螺丝工具，紧固程序得到保证；水囊箍和胶圈的质量同样可以得到保证。通过定期检查水囊的完好性，保证质量，避免发生水囊穿孔现象。

3 电机防水的改进方案及实施

3.1 改进方案

由于电机工作时旋转轴与机壳间存在间隙，且轴的转速越高，越容易发生泄漏[6]。通过分析与研究，防水设计构想在电机上增加保护盖，由于电机的转子是正反转动，所以不能将整个电机进行包裹防水，只能将转子与外壳分开加装保防罩。通过改良电机，即使发生水囊穿孔引起漏水时可避免水流入电机，以下3种具体改进方案总结如下。

(1)在转轴上加装薄的圆形平面体。材料采用于废旧的光碟，将光碟裁剪成圆形并在中间钻孔，在光碟两面均涂上硅胶加以密封坚固，通过平面体将隔绝通过转轴进入电机的水。经测试，此方案在C形臂摆到大角度时能很好地隔绝水，但在电机垂直向上时，并不能将水完全阻隔，仍会有部分水渗透进电机轴端，此方案还有待改进。

(2)在电机前端盖与转轴上安装一道空心的圆柱形内部保护隔板(如图1所示)，并在转轴上加上防水保护盖(如图2所示)。

图1 内部保护隔板

图2 保护盖

保护盖可将水从转轴上阻挡，而内部保护隔板又将保护盖流出的水阻挡在转轴外，该方案材料简便，效果良好(如图3所示)。但受电机转轴允许安装保护隔板与保护盖高度限制而不易安装，因此整体可行性较低。

图3 整体安装示意图

(3)常用的电机转轴动密封有橡胶圈密封、机械密封和磁密封3种形式。而O形橡胶密封圈结构简单、密封可靠，被广泛用于各种密封结构中[7]。根据往复运动行程的不同，按由小到大顺序O形圈有4种不同的运动状态：①完全静止；②完全黏滑；③部分滑动，此时部分O形圈产生宏观的相对滑动，但仍有部分区域处于黏结状态；④完全滑动。

第1种完全静止的状态可看作是静密封，第4种完全滑动的状态即传统意义上的往复密封；第2种和第3种状态很难界定，可看作是微动密封[8]。对照实际情况，要做的是动态密封，电机未安装橡胶密封圈的凹槽，但可以考虑在电机前端盖安装相应尺寸的骨架油封。骨架油封是一种摩擦密封，是防止转轴与壳体处泄漏而设置的密封装置。经测试，此方案安装简便易行且效果良好，值得采用(如图4所示)。

图4 油封正反面示意图

3.2 方案实施

经测量得知，电机转轴需要安装油封的位置轴径为6 mm，高度为5 mm。采购尺寸为6 mm×16 mm×5 mm(内径×外径×高度)的骨架油封后，进行安装与固定。

(1)安装油封。将油封套进电机转轴前，在与转轴接触部分适当添加润滑油，可减少转轴与油封的摩擦，避免油封过早发生变形、硬化、破裂以及溶解等。然后将油封轻轻稍套进电机转轴，在未完全套进电机前端盖面时，将电机倒置并在油封底部添加704硅胶，起到密封作用，进而防止水从油封底部渗入电机转轴。结合704硅胶的特点，固定位置后，静置一段时间待硅胶凝固。

(2)固定油封。由于电机前端盖无固定的油封槽，故采用其他方式固定油封，防止油封与转轴同时转动。首先，在油封外周涂上适当的A/B胶，使得电机前端盖与油封坚固，待胶水凝固成形。其次，为了避免电机前端盖上凹槽处积水，使用704硅胶填平此部分。最终待硅胶凝固后，将电机套进探头架的螺杆，使用螺杆底部压紧油封并加固螺丝。