CS243070B1

CS243070B1 - Equipment for continuous gas flow control

Info

Publication number: CS243070B1
Application number: CS835803A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Jelinek; Jan Jelinek; Vaclav Zeman
Original assignee: Stanislav Jelinek; Jan Jelinek; Vaclav Zeman
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS580383A1

Abstract

Zařízení pro plynulou regulaci průtoku plynu je určené zejména pro· automatickou regulaci průtoku zplyněného tekutého chladivá podle předem zvolené závislosti, napří klad u kryochlrurgických přístrojů. Regulační) zařízení sestává z pohonné jednotky s hřídelem a napojené na výstup elektrického regulačního systému. Hřídel je opatřen pružinou s regulačním prvkem a je ukončen uzavíracím elementem otvoru výstupu plynu. Výstupní plyn je veden přívodem přes čidlo teploty, které je napojena na vstup elektrického regulačního systému do ohříva če výstupního plynu.The device for continuous gas flow control is intended in particular for automatic control of the flow of gasified liquid coolant according to a pre-selected relationship, for example in cryosurgery devices. The control device consists of a drive unit with a shaft and connected to the output of the electrical control system. The shaft is provided with a spring with a control element and is terminated by a closing element of the gas outlet opening. The outlet gas is led through the inlet via a temperature sensor, which is connected to the input of the electrical control system to the outlet gas heater.

Description

Vynález se týká zařízení pro plynulou regulaci průtoku plynu, určené zejména pro automatickou regulaci průtoku zplyněného tekutého- chladivá podle předem zvolené závislosti, například u kryochirurgických přístrojů.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a device for the continuous control of gas flow, in particular for the automatic control of the flow rate of a gasified liquid-refrigerant according to a preselected dependence, for example in cryosurgical devices.

Dosavadní kryochirurglcké přístroje využívají převážně elektromagnetického servoventilu, pracujícího v režimu „zapnuto — vypnuto“. U přístrojů s tzv. hadicovým systémem, kdy velký zásobník tekutého chladivá — dusíku je spojen s vlastním operačním nástrojem pružinými hadicemi — není tato skutečnost příliš na závadu, protože zásoba chladivá je dostatečná, jeho cena je nízká a proto není nezbytně nutné optimalizovat spotřebu a využití chladivá. U systémů tzv. autonomních, kde zásobník tekutého chladivá je součástí operačního- nástroje je spotřeba a využití chladivá jedním z důležitých parametrů, které ovlivňují váhu přístroje, a tím i manipulovatelnost s přístrojem, dále délku nebo počet operací na jedno naplnění zásobníku chladivá. Při použití elektromagnetického servoventilu, který pracuje v režimu „zapnuto — vypnuto“, dochází při otevření servoventilu k maximálnímu průtoku chladivá výměníkem operačního nástroje, kde se nemusí vždy zcela zplynit a potom ve formě dvoufázové směsi odchází do ohřívače výstupního plynu, čímž se zhoršuje využití energie chladivá a zvyšují se nároky na výkon ohřívače. Při dosažení žádané teploty výměníku, elektromagnetický servoventil náhle uzavře otvor výstupu plynu, chladivo přestane protékat a zbytek chladivá ve výměníku a částečně i v trubkách se zplyní, tlak v operačním nástroji se zvýší až je větší než tlak v zásobníku chladivá, změní se směru průtoku zbylé směsi směrem do zásobníku, kde stoupne tlak až nad hodnotu nastavených tlaků pojistných ventilů, které odpustí přebytečný plyn do atmosféry. Tento jev se opakuje v průběhu dvoupolohové regulace teploty při každém uzavření servoventilu. Tím se zvyšuje spotřeba chladivá a zhoršuje jeho využití s ohledem na omezený obsah chladivá v zásobníku, zejména při využití přímochlazených koncovek, kdy nároky na spotřebu chladivá jsou maximální.The current cryosurgical devices mainly use an electromagnetic servo valve operating in the “on-off” mode. For devices with a so-called hose system, where a large liquid refrigerant container - nitrogen is connected to its own operating tool with spring hoses - this is not a problem because the refrigerant supply is sufficient, its cost is low and therefore it is not necessary to optimize consumption and use refrigerants. In so-called autonomous systems, where the liquid coolant reservoir is a part of the operating tool, the consumption and utilization of the coolant is one of the important parameters that influence the weight of the device and thus the manipulability of the device. When using an electromagnetic servo valve that operates in the “on-off” mode, when the servo valve is opened, maximum coolant flow occurs through the exchanger of the operating tool, where it does not always have to be completely gasified and then flows into the outlet gas heater as a two-phase mixture. coolant and heater performance increases. When the required temperature of the exchanger is reached, the electromagnetic servo valve suddenly closes the gas outlet opening, the refrigerant stops flowing and the rest of the refrigerant in the exchanger and partly in the tubes is gasified, the pressure in the operating tool increases to greater than the refrigerant reservoir pressure mixture into the tank, where the pressure rises above the set pressure of the safety valves, which forgives excess gas into the atmosphere. This phenomenon is repeated during the two-position temperature control with each closing of the servo valve. This increases the coolant consumption and worsens its utilization due to the limited coolant content in the reservoir, especially when using refrigerated terminals, where the demand for coolant consumption is maximized.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro plynulou regulaci, průtoku plynu podle předmětného vynálezu, pracující na principu závislosti na teplotě výstupního- plynu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že hřídel pohonné jednotky, napojené na výstup elektrického regulačního systému zařízení, je opatřen pružinou s regulačním prvkem a je ukončen uzavíracím elementem otvoru výstupu plynu, vedeného přívodem přes čidlo teploty, napojené na vstup elektrického regulačního systému do ohřívače výstupního plynu. Elektrický regulační systém pohonného zařízení, napájený jedním zdrojem, je s výhodou napojen svým vstupem na čidlo teploty a sestává ze zesilovače údaje teploty, napojeného na regulátor se vstupem pro výstupní hodnotu teploty a vstupem porovnávací hodnoty teploty a s výstupem pro výkonový zesilovač, napojený na spínač, připojený na pohonnou jednotku. Podle dalšího význaku pohonná jednotka sestává z lineárního motoru a podle posledního význaku vynálezu sestává pohonná jednotka z rotačního stejnosměrného motoru s přiřazeným redukt-orem.These drawbacks are overcome by the gas flow control device according to the present invention, which operates on the principle of an outlet gas temperature. SUMMARY OF THE INVENTION The propeller shaft connected to the output of the electrical control system of the apparatus is provided with a spring with a control element and is terminated by a gas outlet opening closing element led through a temperature sensor connected to the electric control system inlet. . The power supply control system of the drive device is preferably connected by its input to a temperature sensor and consists of a temperature data amplifier connected to a controller with a temperature output value input and a temperature reference input and a power amplifier output connected to a switch, connected to the power unit. According to another feature, the drive unit consists of a linear motor and, according to the last aspect of the invention, the drive unit consists of a rotating DC motor with an associated reductor.

Zařízení pro plynulou regulaci průtoku plynu podle vynálezu tvoří lineární motor nebo rotační stejnosměrný motor s redaktorem na jehož hřídeli je součást uzavíracího elementu, který uzavírá otvor výstupního plynu, přičemž potřebný tlak pro uzavření vyvozuje pružina, dále ovládač lineárního motoru, který tvoří výkonový zesilovač, regulátor, který podle žádané a skutečné hodnoty teploty snímané čidlem teploty umístěného do prostoru výstupu zplyněného chladivá, ovládá pohyb lineárního- motoru nebo rotačního- motoru, a tím i průtok plynu. Regulování je plynulé, což zaručuje, že průtok chladivá je úměrný odebíranému tepelnému výkonu z aktivní části operačního nástroje, zejména v případě, že čidlo teploty je umístěno namísto na tělese výměníku do prostoru výstupu zplyněného chladivá z aktivní části kryo-chirurgického nástroje.The continuous flow control device according to the invention consists of a linear motor or a rotary DC motor with an editor on the shaft of which is a part of a closing element which closes the outlet of the outlet gas. , which controls the movement of the linear-motor or rotary-motor, and hence the gas flow, according to the setpoint and actual temperature sensed by the temperature sensor located in the gasified refrigerant outlet. The control is continuous, which ensures that the coolant flow is proportional to the heat output taken from the active part of the surgical instrument, especially if the temperature sensor is located in place of the exchanger body in the gasified coolant outlet area of the active part of the cryosurgical instrument.

Příkladná provedení podle vynálezu jsou schematicky vyznačena na připojených výkresech, kde na obr. 1 je zakresleno zařízení s lineárním motorem a na obr. 2 je zařízení, jehož pohonná jednotka sestává z rotačního stejnosměrného motoru.Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a device with a linear motor and Fig. 2 shows a device whose drive unit consists of a rotary DC motor.

Zařízení pro plynulou regulaci průtoku chladivá v kry-ochirurgickém přístroji sestává z pohonné jednotky 4, sestávající z lineárního elektrického motoru, s hřídelem 3 a napojeného na výstup elektrického regulačního systému zařízení. Mezi regulačním prvkem 9 a pohonnou jednotkou 4 je na hřídeli 3 umístěna pružina 8. Hřídel 3 je na svém funkčním konci opatřena uzavíracím elementem 2 otvoru 1 výstupního plynu. Výstupní plyn je veden přívodem 7 přes čidlo 5 teploty, které je napojeno na vstup elektrického regulačního systému do ohřívače 16 výstupního plynu. Elektrický regulační systém napájený zdrojem 13, je napojen svým vstupem na čidlo 5 teploty a sestává ze zesilovače 6 údaje teploty, napojeného, na regulátor 15 se vstupem 11 výstupní hodnoty teploty a vstupem 12 porovnávací hodnoty teploty a s výstupem pro výkonový zesilovač 14. Výkonový zesilovač 14 je napojen na spínač 10 připojený na pohonnou jednotku 4 zařízení.The device for continuously regulating the flow of coolant in a cryosurgical device consists of a drive unit 4 consisting of a linear electric motor with a shaft 3 and connected to the output of the electrical control system of the device. Between the control element 9 and the drive unit 4 a spring 8 is arranged on the shaft 3. The shaft 3 is provided at its functional end with a closing element 2 of the outlet gas opening 1. The outlet gas is led through a supply 7 through a temperature sensor 5, which is connected to the input of the electrical control system to the outlet gas heater 16. The electrical control system supplied by the source 13 is connected by its input to a temperature sensor 5 and consists of a temperature data amplifier 6 connected to a controller 15 with a temperature output value input 11 and a temperature reference input 12 and an output for a power amplifier 14. is connected to a switch 10 connected to the drive unit 4 of the device.

Regulační zařízení se uvede v činnost sepnutím spínače 10 s výhodou sešlápnutím nožní spouště kryo-chirurgického přístroje. Skutečná hodnota teploty je snímána čidlem 5 teploty, umístěným do přívodu 7 proudícího výstupního plynu. Signál z čidla 5 teploty je upraven na potřebnou úroveň zesilo243070 vačem 6 údaje teploty a přiveden jako vstup 11 výstupní hodnoty teploty na vstup regulátoru 15. V regulátoru 15 je porovnáván na vstupu 12 porovnávací hodnoty teploty se signálem žádané hodnoty teploty. Výstupní signál z regulátoru 15 je přiveden na vstup výkonového zesilovače 14 a přes spínač 10 na svorky lineárního· motoru. Pohybem hřídele 3 pohonné jednotky 4 se oddálí uzavírací element 2' od otvoru 1 výstupního plynu a chladivo začne protékat výměníkem kryochirurgického nástroje, kde se zplyní a výstupní plyn projde ohřívačem 16 výstupního plynu k otvoru 1 výstupního plynu. Po vyrovnání teploty v přívodu 7 výstupního· plynu, snímané čidlem 5 teploty a upravené zesilovačem 6 údaje teploty na úroveň skutečné hodnoty teploty se žádanou hodnotou teploty se otevření ventilu, zajištěné pomocí lineárního motoru, ustálí na určité hodnotě. Rozepnutím spínače 10, s výhodou uvolněním nožní spouště kryokauteru, se vyřadí pohonná jednotka 4 z činnosti a pomocí pružiny 8, jejíž tlak se nastaví regulačním prvkem 9, uzavře otvor 1 výstupního plynu. Celé zařízení se napájí ze zdroje 13·The control device is actuated by closing the switch 10, preferably by depressing the foot trigger of the cryo-surgical device. The actual temperature value is sensed by a temperature sensor 5 located in the flow outlet 7 of the flow. The signal from the temperature sensor 5 is adjusted to the required level by the temperature sensor 24 and is supplied as input 11 of the temperature output value at the input of the controller 15. In the controller 15, at the input 12 the reference temperature value is compared with the reference signal. The output signal from the controller 15 is applied to the input of the power amplifier 14 and via the switch 10 to the terminals of the linear motor. By moving the shaft 3 of the drive unit 4, the closure element 2 'is moved away from the outlet gas opening 1 and the refrigerant starts to flow through the cryosurgical instrument exchanger where it is gasified and the outlet gas passes through the outlet gas heater 16 to the outlet gas opening 1. After the temperature in the outlet gas inlet 7, sensed by the temperature sensor 5 and adjusted by the temperature amplifier 6, is adjusted to the actual temperature value with the temperature setpoint, the opening of the valve secured by the linear motor stabilizes at a certain value. By opening the switch 10, preferably by releasing the foot switch of the cryocauter, the drive unit 4 is disabled and by means of a spring 8, the pressure of which is adjusted by the control element 9, closes the outlet gas opening 1. The whole device is powered by 13 ·

Zařízení pro regulaci průtoku chladivá v kryokauteru podle příkladu 1 sestává z pohonné jednotky 4, kterou tvoří elektrický stejnosměrný motor s přivařeným reduktorem 17, přičemž pružina 8 je na hřídeli 3 umístěna_ mezi reduktor 17 a uzavírací element 2. Čidlo 5 teploty může být s výhodou umístěno ve výměníku nebo· v operační koncovce operačního nástroje.The refrigerant flow control device according to Example 1 consists of a drive unit 4 consisting of an electric DC motor with a welded reducer 17, the spring 8 being located on the shaft 3 between the reducer 17 and the closing element 2. The temperature sensor 5 can advantageously be located in the exchanger or in the operating end of the operating tool.

Claims

SUBJECT

An apparatus for continuously controlling the flow of gas depending on the temperature of the outlet gas, characterized in that the shaft (3) of the drive unit (4) connected to the output of the electrical control system of the apparatus is provided with a spring (8) with a control element (9j). is terminated by a closing element (2) of the outlet gas opening (1), the supply of which (7) is connected to the outlet gas heater (16) via a temperature sensor (51) connected to the input of the electrical control system.

Device according to claim 1, characterized in that the electrical control system supplied by the source (13) is connected by its input to a temperature sensor (5) and consists of a temperature reading amplifier (6) connected to the controller (15) with 11 is a temperature output value and a comparative value input (12) and an output for a power amplifier (14) connected to a switch (10) connected to a drive unit (4).

Device according to claim 2, characterized in that the drive unit (4) consists of a linear motor.

Device according to claim 2, characterized in that the drive unit (4) consists of a rotary DC motor with an associated reducer (17).