小型医用分子筛制氧机降噪设计及噪声检测

小型医用分子筛制氧机降噪设计及噪声检测

管福权    管福斌   姜爱务

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摘要：随着我国时代的发展以及科技的进步，小型医用分子筛制氧机已经被广泛地应用到医疗行业当中，许多家庭也在使用这一设备，但是在使用的过程中，噪声不仅会影响到人们的生活，也会对患者、使用人员造成一定的影响，导致其应用出现一定的阻碍。因此，本文需要对小型医用分子筛制氧机降噪设计及噪声检测工作进行探讨与研究，并制定出合理的工作方案，保障其在医疗行业及家庭中应用的质量。

关键词：小型；医用分子筛制氧机；降噪设计；噪声检测

引言：小型医用分子筛制氧机本身是一种为患者提供高纯度氧气的设备，会通过设备中的分子筛材料将氧气中的杂质去除，在提高氧气纯度的同时，也能有效满足人们的需求。但是，与其他的医疗设备相比，小型医用分子筛制氧机在使用的过程当中，会产生一定的噪声，可能会产生模拟信号、传递器的误差，或者是对仪器的测量工作造成一定的影响，且患者或是使用人员长期暴露在高强度的噪声下，可能会对其身心健康造成影响。正因如此，对小型医用分子筛制氧机的降噪设计、噪声检测工作是其应用过程中急需解决的问题。

一、医用分子筛吸附制氧机的结构设计

（一）PSA分子筛吸附制氧机的组成结构

医用分子筛吸附制氧机具有非常高的性能，可以提高制氧能力，满足医院的氧气需求。通过对传统制氧机的分析，医用分子筛吸附制氧机的优点是明显的，它具有相对较高的性能和较高的产氧量，且在使用过程中具有安全、经济的特点，无需花费大量资金即可满足医疗发展需求。PSA分子筛吸附制氧机系统由空气驱动，通过空气压缩机将空气强制打入空气缓冲罐，运用分子筛对PLC编程进行相应的控制。PSA分子筛吸附制氧机的各个部件都能完成空气收集、氧气过滤等任务，最终将氧气输送到需要的地方，因此，在PSA分子筛吸附制氧机的使用过程中，医护人员必须做出合理的配置使用计划，并根据计划做出适当的决策，规划分子筛吸附制氧机的使用，确保其使用的质量与效果。

（二）ASA-30型分子筛吸附制氧机的组成结构

ASA-30分子筛吸附制氧机是近代开发的新型设备，主要是由空压机、过滤器、分子筛等设备一同组成，以便用户根据性能和工作做出合理的决策，从而根据数据了解自己的健康状况。因此，在我国医疗行业未来的发展中，制氧机的使用量将会增加，通过网络级管控可以提高系统效率，技术人员也可以及时了解系统的运行状态，制定利用制氧机运行状态对系统进行综合优化和改进的方法，使其在医疗行业中的适用范围越来越广[1]。

二、噪声与振动试验

分子筛制氧机有很多优点，但工作时会产生噪音，这是由产品结构和工作原理造成的，在压缩机运行时，由于释放氮气和吸入空气而产生噪声，但不是没有任何材料和技术能够根除压缩机的噪声，从根本上消除噪音以及如何降低噪音是工业界常见的技术难题。本次测试主要通过测量制氧机机壳内部发出的振动和噪声来分析制氧机噪声的主要来源，采用直接测量方法对制氧机进行多点声音测量。低频段测量点的声压级远高于中、高频段，制氧机大部分运行噪声能量集中在低频段[2]。

通常低频噪声往往是由结构振动引起的，由此可以判断制氧机运行噪声主要是由振动引起的低频结构噪声。空气压缩泵的工作转速为23.3Hz，为了验证低频噪声与结构振动之间的相关性，技术人员需要对噪声信号和振动信号进行相干性分析，相干系数可以评价系统输入输出信号之间的因果关系并确定其强度。噪声信号频谱是由振动信号引起的，取位于壳板同一侧的一对加速度传感器和声学传感器的数据，此时壳板振动与噪声信号之间存在很强的相关性。制氧机外壳板的振动是制氧机产生较大噪声的主要原因，噪声的本质是结构振动，壳体被迫在非共振状态下振动而产生的辐射噪声。峰值声压频率高为空气压缩泵转速的倍数，如47Hz、95Hz等，噪声能量主要集中在空气压缩泵转速的倍数的中低频段。而空气压缩泵作为主要部件，技术人员可以从中了解空气质量，而且压缩泵本身的运行噪声对测量噪声贡献很大。

三、制氧机压缩机进风降噪装置改进

制氧机已成为日常生活中的常见产品，一些从事脑力工作的人、老年人、学生等群体中存在不同程度缺氧的人，而将吸氧或氧疗作为常用的辅助保健方法。而且，经过多年的临床实践，长期氧疗是预防和治疗慢性阻塞性肺疾病的有效措施，目前已被公认为临床呼吸康复治疗的重要组成部分，该疗法可纠正低氧血症，改善人体的肺功能，减少肺血流动力学、临床异常和红细胞增多症，并提高人们的生活质量[3]。

目前，现有制氧机的压缩机进气口大多为单口进气口，技术人员需要将一个进风口升级为两个进风口，即Y型进风口，在保持压强不变的同时控制空气流量和流速，使空气总压力根据临界流量保持恒定。同时，由于硅胶材料的硬度较低，采用硅胶材料制作Y型管，可以减少进气降噪装置在空气进入时产生的振动，这样能够有效防止振动、降低噪音。设计人员需要将压缩机的排气口减速机支撑装置的进气口和进气延长管进行连接，进气延长管设计为较长的管道，以增加出气口之间的距离，从而产生更大的间隙和缓冲空间，对脉动气流起到良好的缓冲作用。气体被支撑在整个封闭的腔室结构中并逐渐从上到下流动，缓冲气流从出风口流向对应的出风口管道。由于封闭的腔体结构不需要海绵填充，因此不会阻碍气流的流动，不仅降低了压缩机产生的气体压力，而且缓冲和抑制了压缩泵的噪音。

四、制氧机内部结构的改进

首先，在压缩机橡胶垫下面加隔音垫，需要采用高分子材料制成的垫片，且高分子材料具有一定的吸声功能。垫片左右两侧各有两个U型散热孔，但面向压缩机下方的板上主要采用的是非镂空的方式，目的是让压缩机产生的噪音通过U型孔向外传递的作用。其次，设计人员需要在隔音垫下方增加散热降噪通道，管道被设计成有角度的坡形管道，可以引导声音和热波。当压缩机产生的噪音和热量经过U形通道时，被斜坡通道引导出现衰减的情况，衰减的热量和噪音经隔音海绵和隔板再次衰减，然后通过百叶窗进行排出。

另外，技术人员可在压缩机排气口连接消音缓冲装置，以减少压缩机运行时振动产生的噪音。压缩机在运行过程中产生噪音的主要原因是空气有时会被吸入或抛入管道中，造成气流不稳定的情况出现，使得压缩机缸内管道内气体压力和速度出现周期性变化，从而对小型医用分子筛制氧机的使用造成影响。隔音材料包装太多会使降噪变得更加困难，技术人员需要设计能够克服这一矛盾的技术方案，从而减少从泵到壳体的振动传递。管道内的空气柱受到激发，引起空气柱振动，这种现象称为气流脉动，气流脉动的压力在管道的弯曲部或横截面上产生周期性变化的力，该力会导致管道中的机械振动并产生噪音。在压缩机排气口连接消音缓冲装置，可以消除或减弱这种气流脉动现象，从而达到降噪的效果。

结束语：综上所述，通过对小型医用分子筛制氧机的降噪设计、噪声检测工作进行研究与实践，能够有效降低这一设备在应用过程中所产生的噪音，并以此增加医用分子筛制氧机应用的效果及可靠性，满足更多的人对小型医用分子筛制氧机的使用需求。但是这一设备在实际的应用与发展过程中，仍需要工作人员对其进行相应的研究，并努力降低噪声的问题，加强小型医用分子筛制氧机的设备性能。

参考文献：

[1]叶瑀，刘浩明，张开帆，等.医用分子筛制氧机的性能与安全检测及常见不合格项分析[J].微计算机信息，2022，(02):000.

[2]陈绍军.浅析医用分子筛制氧机供应源与医用液氧贮罐供应源的特点及选配[J].中国医院建筑与装备，2014，(07):93-95.

[3]任旭东，孙景工，马军，牛福，高振，海田涛.小型医用制氧机振动噪声测试与降噪设计[J].噪声与振动控制，2014，034(01):209-212.