ES2283764T3 - Concentrador de oxigeno de ruido reducido. - Google Patents

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Abstract

Un aparato (20) de adsorción de presión oscilante que tiene componente operativos para la producción de una concentración de oxígeno o de otro gas de una mezcla tal como aire ambiental, teniendo el aparato un alojamiento (25) exterior que contiene los componentes operativos que comprenden un ventilador (63) soplador, un resonador (22) de entrada, un compresor (24) de gas, válvulas (64) de operación, medios (30, 32) para la generación de la concentración de gas, y un silenciador (48) de escape, comprendiendo el aparato además un módulo (60) de componentes situado dentro de dicho alojamiento (25) y teniendo paredes (61, 69, 62) laterales, superior e inferior que contienen y sustancialmente encierran al menos el ventilador (63) soplador, el resonador (22) de entrada, el compresor (24) de gas, y las válvulas (64) de operación, definiendo las paredes (61, 69, 62) una abertura (65) en comunicación hidráulica con el ventilador (63) soplador para impulsar la mezcla de gases hacia dentro del módulo(60) y parcialmente hacia el resonador (22) de entrada, definiendo las paredes (61, 69, 62) además una abertura para el escape del módulo (60) y hacia dentro del alojamiento (25) de la parte de la mezcla de gases no impulsada hacia el resonador (22) de entrada, medios (74) de sonido y vibración sobre las paredes (61, 69, 62) del módulo para atenuar sustancialmente los sonidos y vibraciones que emanan desde los componentes contenidos en el módulo (60), y medios (71, 72) para el montaje reversible del módulo (60) con los componentes contenidos como una unidad dentro del alojamiento (25).

Description

Concentrador de oxígeno de ruido reducido.
Campo de la invención
La presente invención se refiere generalmente a un aparato de concentración de oxígeno y, más concretamente, a la concentración de oxígeno por adsorción con presión oscilante.
Antecedentes de la invención
Se conocen varios tipos de equipos para facilitar a pacientes el suministro de oxígeno o de aire enriquecido con oxígeno con el fin de sostener sistemas de auxilio respiratorio o aliviar síntomas de varios tipos de enfermedades debilitantes, especialmente de los pulmones. En el pasado, se ha usado oxígeno puro o gases enriquecidos con oxígeno suministrado desde cilindros presurizados. Sin embargo, dichos cilindros son incómodos y de duración relativamente breve antes de que sea necesario su relleno o sustitución. Los concentradores de oxígeno que usan el principio de adsorción con presión oscilante fueron diseñados para superar estos obstáculos.
Generalmente, la técnica de la adsorción con presión oscilante, en adelante denominada PSA, se utiliza para concentrar un gas seleccionado de entre una mezcla de gases. Concretamente, el concentrador de oxígeno es un dispositivo usado para concentrar oxígeno del aire ambiental y suministrar la mezcla de oxígeno concentrado para fines médicos u otros, en los que sea necesario un gas rico en oxígeno. El tipo general y los principios operativos del aparato de PSA al que se refiere esta invención se describen en los documentos US-A-3.564.816; US-A-3.636.679; US-A-3.717.974; US-A-4.802.899; US-A-531.807 y US-A-5.871.564, entre otros. Por ejemplo, un aparato de adsorción con presión oscilante puede incluir uno o más adsorbedores, cada uno con un lecho cernedor fijo de material adsorbente para separar por adsorción en el lecho al menos un gas constituyente de una mezcla gaseosa, cuando la mezcla gaseosa de una corriente de alimentación es dirigida sucesivamente a través de los adsorbedores en el mismo sentido. Mientras que un adsorbedor realiza adsorción, simultáneamente otro adsorbedor es purgado de su gas constituyente adsorbido por parte de del gas producto que es extraído del primer adsorbedor o absorbedor productor y dirigido a través de otro adsorbedor en un sentido contracorriente. Seguidamente, una vez que el otro adsorbedor está purgado, la corriente de alimentación, en un momento preestablecido, es dirigida hacia otro adsorbedor en sentido contracorriente, para que el otro adsorbedor realice adsorción. Seguidamente, el primer adsorbedor es purgado bien simultáneamente o en otra secuencia programada si hay más de dos adsorbedores, todo lo cual se entenderá con una lectura de las patentes antes mencionadas. Aunque los concentradores de oxígeno han demostrado ser muy útiles para aplicaciones médicas y otras, los conocidos por nosotros pueden generar un nivel de ruido que limita su utilidad en muchos ámbitos, tales como los lugares públicos o las instalaciones de tratamiento
sanitario.
Además, el tamaño compacto de este dispositivo requiere que sus componentes internos estén compactados estrechamente y en proximidad inmediata entre sí. Un ejemplo de dicho concentrador de oxígeno compacto se revela en el documento US-A-5.871.564. Aunque el tamaño compacto del dispositivo da al aparato una ventaja singular, se pueden presentar dificultades en su reparación o mantenimiento. La extracción o reparación de un determinado componente, incluso por lo que se refiere a los componentes modularizados como se muestra en el documento US-A-4.511.377, con frecuencia requiere la extracción de los componentes circundantes para que se pueda obtener el acceso.
Por consiguiente, lo que se necesita en la técnica es un concentrador de oxígeno compacto y portátil con ruido reducido.
Además, lo que se necesita en la técnica es un concentrador de oxígeno con componentes fácilmente accesibles para facilitar su mantenimiento y reparación.
Sumario de la invención
La presente invención provee un aparato de adsorción ("PSA" o "concentrador de oxígeno") de presión oscilante nuevo y mejorado que puede operar con un nivel de ruido menor que los concentradores de oxígeno de la técnica anterior y que facilita el acceso a los componentes internos. Esto se logra gracias a una configuración singular de los componentes internos combinada con la colocación estratégica de material amortiguador acústico. Los concentradores de oxígeno de la técnica anterior, como sabemos, operan, por ejemplo, con niveles de ruido de entre aproximadamente 48 y 54 decibelios. El concentrador de oxígeno de la presente invención va a operar con un nivel de ruido significativamente menor de aproximadamente 38 decibelios, e incluso menor. Esta mejora se logra mediante la colocación estratégica de material absorbente de ruido y la disposición de la distribución física de los principales componentes generadores de ruido en un módulo desmontable dentro del alojamiento o caja general del aparato de PSA. El módulo desmontable presta un beneficio durante el mantenimiento y reparación porque, de esta manera, todos los componentes principales se hacen fácilmente accesibles tras la extracción del módulo. Asimismo, desde un punto de vista de la fabricación, el conjunto de los componentes y la caja receptora se pueden estandarizar, de manera tal que se pueden ofrecer modelos múltiples para atender la demanda del cliente mediante la sustitución de los diferentes conjuntos del módu-
lo.
El conjunto de módulo contiene virtualmente todos los elementos ruidosos de un aparato de PSA, que incluyen el ventilador generador del flujo de aire, el resonador y el compresor usados en la admisión del aire a fraccionar, las válvulas que controlan el flujo de gas a través de los lechos de adsorbedor, y el silenciador de escape. Las cualidades atenuantes del ruido de este dispositivo se ven mejoradas además por la incorporación de al menos una capa de material absorbente acústico situada entre las paredes exteriores del módulo y las paredes contiguas del alojamiento exterior y de los componentes internos no contenidos dentro del módulo. Este material absorbente acústico va a atenuar la vibración soportada por la estructura, lo que reduce el ruido radiado y absorbe el sonido transmitido por aire.
Breve descripción de los dibujos
Las características y beneficios antes mencionados y otros de esta invención y la manera de obtenerlos, se harán evidentes y se entenderán más plenamente haciendo referencia a la siguiente descripción de una realización preferente leída en conjunción con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato de PSA combinado de acuerdo con la invención;
La figura 2 es una vista frontal del concentrador de oxígeno de ruido reducido del que se ha retirado el panel frontal del conjunto del módulo de componentes.
La figura 3 es una vista desde atrás del concentrador de oxígeno de ruido reducido del que se ha retirado su cubierta posterior.
La figura 4 es una vista isométrica del conjunto de módulo de componentes desde enfrente y desde arriba, sin el material reductor de ruido.
Las figuras 5a y 5b son dibujos detallados del ventilador montado en el panel del conjunto de ventilador.
La figura 6 es una vista lateral del conjunto de módulo de componentes del que se ha retirado la cubierta lateral.
Los caracteres de referencia similares indican partes similares en todas las diferentes vistas. Aunque se ilustra y se describe una realización preferente, en modo alguno se puede interpretar como limitación del ámbito de la invención.
Descripción detallada de la invención
Volviendo ahora a los dibujos y de acuerdo con la presente invención, se muestra una realización específica, indicada generalmente con el numeral 20, de un aparato de adsorción de presión oscilante, usado para separar al menos un componente, a saber nitrógeno, de una mezcla gaseosa, generalmente pero no necesariamente aire ambiental, por adsorción con presión oscilante para producir un gas producto. Aunque la invención descrita usa dos adsorbedores de nitrógeno, también puede ser incorporado en el aparato de PSA que usa uno o más de dos adsorbedores.
Con referencia a la figura 1, se suministra aire ambiental al aparato 20 de PSA a través de una entrada 21 filtrada y de un resonador 22 de entrada para reducir el ruido de la entrada de la corriente de alimentación de aire ambiental. La corriente de alimentación continúa desde el resonador 22 y es desplazada desde su salida 22a por un conjunto 24 de compresor/intercambiador de calor del aire de alimentación alternativamente al primero y segundo adsorbedores 30, 32 a través de las válvulas 40 y 42 de alimentación, respectivamente. El conjunto 24 de compresor/intercambiador de calor, como se muestra, incluye un compresor 24a con una entrada 24c de aire y una salida 24d seguida por el intercambiador 24b de calor.
El aire ambiental es suministrado al aparato 20 por un ventilador 63 usado para atraer aire hacia el interior del aparato 20, una parte del cual es atraído hacia la entrada 21 filtrada y una mayoría del cual es dirigida a través del interior del aparato para refrigerar los componentes operativos.
Alternativamente, cuando la corriente de alimentación entra por las entradas 30a, 32a de los adsorbedores 30, 32 en un solo sentido, el respectivo adsorbedor fracciona la corriente de alimentación para producir la concentración deseada del gas producto. El material adsorbente usado en los lechos para separar nitrógeno del aire ambiental puede ser una zeolita sintética u otro material adsorbente conocido con propiedades equivalentes.
La parte sustancial o utilizable del gas producto enriquecido con oxígeno generado por el aire ambiental que fluye sucesivamente en el mismo sentido en cada uno de los adsorbedores 30, 32 es dirigido a través de la salida 30b, 32b y de la válvula de retención 34, 36 del correspondiente adsorbedor hacia un colector 48 de producto desde donde es transferido a un depósito 56 de mezclado. Desde el depósito 56 de mezclado, el gas producto es transferido a través de un filtro 57 de bacterias hacia una salida de usuario a una presión regulada y con un caudal determinado por un controlador 59 de flujo y un regulador 58 de presión. El resto del gas producto generado por cada adsorbedor es programado para su desvío a través de un orificio 50 de purga y de una válvula 52 de compensación adecuadamente programada y un limitador 53 de flujo opcional para que fluya a través del otro adsorbedor 30 o 32 en sentido contracorriente desde la respectiva salida 30b, 32b y hacia la respectiva entrada 30b, 32b del otro adsorbedor para purgar los gases, principalmente nitrógeno, adsorbidos. Seguidamente, el gas producto a contracorriente y los gases purgados son descargados a la atmósfera desde los adsorbedores a través de válvulas 44, 46 de desecho programadas adecuadamente, de la tubería 47 y de un silenciador 48 de absorción acústica.
Puesto que los principales generadores de ruido son el ventilador 63, el resonador 22 de entrada, el conjunto 24 de compresor/intercambiador de calor, las válvulas 40, 42, 44, 46 de alimentación y de desecho y el amortiguador 48 de absorbente acústico, estos componentes de acuerdo con la invención están montados en un conjunto 60 de módulo desmontable y montado aparte, como se describirá.
Haciendo referencia ahora a la figura 2, se muestra una vista frontal del concentrador de oxígeno de ruido reducido. Los componentes operativos del aparato están contenidos dentro de un alojamiento o caja 25 exterior, cuya cubierta frontal ha sido eliminada de esta vista para ilustrar el conjunto 60 de módulo de componentes. Una capa de material 74 amortiguador acústico está unida a ambos lados de la superficie exterior de las paredes 61 laterales y de la pared superior del módulo. Asimismo, en la figura 2 se muestra un panel 66 del conjunto de ventilador. Además, se muestra una capa de material amortiguador acústico unida a la superficie interior de la pared 67 posterior de la superestructura (no se muestra) de la caja, donde la superficie exterior de la pared 67 posterior del conjunto 60 de módulo converge con la superficie interior de la pared posterior.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, los componentes operativos mostrados a montar en la parte frontal del concentrador 20 dentro del módulo 60 incluyen un resonador 22 de entrada, un ventilador 63, un bloque 64 de válvulas que forma las válvulas 40, 42, 44, 46 de alimentación y desecho, y un silenciador 48 de residuos. Los componentes operativos de la parte posterior del concentrador, como se muestra en la figura 3 y parcialmente en la figura 2, incluyen el par de adsorbedores 30 y 32, la válvula 52 de compensación, una tarjeta 70 de circuitos que contiene los componentes electrónicos que controlan la sucesión de operaciones del aparato 20, y el conjunto 24 de compresor. El compresor 24 está montado en la pared 62 inferior del módulo 60 por medio de los tornillos correspondientes o de otros dispositivos de sujeción adecuados.
El bloque 64 de válvulas, como se muestra en las figuras 2 y 3, está dispuesto dentro del módulo 60 inmediatamente debajo y en frente del conjunto 24 de compresor. El bloque 64 de válvulas puede estar unido adecuadamente a la pared 62 inferior por medio de un sujetador de suelta rápida, tal como Velcro^{TM}. Las válvulas 30a, 32a de alimentación están en la trayectoria del flujo entre el intercambiador 24b de calor y las entradas 30a, 32a del adsorbedor por una tubería adecuada que, en 71 y 72, están conectadas por acoplamientos desmontables para permitir la extracción del módulo 60. Aunque no se ilustran, las conexiones eléctricas entre los componentes operativos dentro del módulo por una parte, y la fuente de alimentación y la tarjeta 70 de circuitos por la otra, también están constituidas por conexiones de colector desconectables de manera bien conocida en la técnica.
Inmediatamente encima de la pared 62 inferior del módulo 60 está el resonador 22 de entrada 22. El resonador 22 de entrada, como se muestra en la figura 5, está montado en la proximidad inmediata del ventilador 63 para recibir, a través de la entrada 21 filtrada (no se muestra), la parte de aire a fraccionar. El aire ambiental es derivado hacia dentro del alojamiento 25 por medio de una abertura (no se muestra) apersianada adecuada situada en la pared 67 posterior del alojamiento 25.
La pared 69 superior del conjunto de módulo de componentes tiene una abertura 65 que coincide con el panel 66 del ventilador interno. El panel 66 del ventilador está montado con una inclinación de aproximadamente 20º de manera que el ventilador aspira aire del interior del alojamiento 25 y lo impulsa hacia dentro del conjunto 60 de módulo de componentes para dirigirlo parcialmente hacia la entrada 21 y hacia el compensador situado sobre los componentes operativos dentro del módulo 60 antes de su salida a través de una abertura situada en la pared posterior del módulo 60.
En apoyo de este objetivo el ventilador y el compresor han sido resituados dentro de las paredes del módulo para reducir aún más el nivel de ruido. Esto se logra situando el compresor sustancialmente hacia la pared posterior, opuesto al panel 66 del ventila-
dor.
La figura 4 ilustra además la abertura 65 situada en la parte superior del módulo 60 contigua al ventilador 63. Las figuras 5a y 5b muestran dos vistas del ventilador 63 y del panel 66 e ilustran además el medio y el ángulo con los que está montado el ventilador 63 en el panel 66. La figura 5b ilustra además una capa de material 75 absorbente acústico situada entre el panel 66 del conjunto de ventilador y el ventilador 63. Seguidamente, el panel 66 del conjunto de ventilador se monta entre las paredes laterales, dando frente angularmente a la abertura de la pared superior. Las cualidades de reducción del ruido de este dispositivo son reforzadas además por el añadido de una capa de material 75 absorbente acústico. Este material absorbente acústico va a atenuar la vibración soportada por la estructura y a reducir el ruido radiado. Están provistas aberturas adecuadas (no se muestran) en las paredes de los módulos como, por ejemplo, en la pared 66 inferior y en la pared 67 posterior del conjunto 60 de módulo de componentes por las que salen el aire circulante que refrigera los componentes contenidos y el gas de desecho procedente de la salida del silenciador 48 del conjunto de módulo de componentes.
La figura 6 es una vista lateral del conjunto de módulo de componentes habiéndose retirado la cubierta lateral. La figura ilustra específicamente un compresor 24 montado en la proximidad inmediata de la pared 67 posterior del conjunto de módulo de componentes. La figura ilustra también una vista lateral del panel 66 del ventilador, montado en la proximidad inmediata de la pared 68 anterior del conjunto de módulo de componentes. Los sonidos asociados normalmente con la descarga de una corriente presurizada de gas a la atmósfera son atenuados por el silenciador 48.

Claims (4)

1. Un aparato (20) de adsorción de presión oscilante que tiene componente operativos para la producción de una concentración de oxígeno o de otro gas de una mezcla tal como aire ambiental, teniendo el aparato un alojamiento (25) exterior que contiene los componentes operativos que comprenden un ventilador (63) soplador, un resonador (22) de entrada, un compresor (24) de gas, válvulas (64) de operación, medios (30, 32) para la generación de la concentración de gas, y un silenciador (48) de escape, comprendiendo el aparato además un módulo (60) de componentes situado dentro de dicho alojamiento (25) y teniendo paredes (61, 69, 62) laterales, superior e inferior que contienen y sustancialmente encierran al menos el ventilador (63) soplador, el resonador (22) de entrada, el compresor (24) de gas, y las válvulas (64) de operación, definiendo las paredes (61, 69, 62) una abertura (65) en comunicación hidráulica con el ventilador (63) soplador para impulsar la mezcla de gases hacia dentro del módulo (60) y parcialmente hacia el resonador (22) de entrada, definiendo las paredes (61, 69, 62) además una abertura para el escape del módulo (60) y hacia dentro del alojamiento (25) de la parte de la mezcla de gases no impulsada hacia el resonador (22) de entrada, medios (74) de sonido y vibración sobre las paredes (61, 69, 62) del módulo para atenuar sustancialmente los sonidos y vibraciones que emanan desde los componentes contenidos en el módulo (60), y medios (71, 72) para el montaje reversible del módulo (60) con los componentes contenidos como una unidad dentro del alojamiento (25).
2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el módulo (60) contiene además el silenciador (28) de escape.
3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el ventilador (63) soplador está fijo a una de las paredes (61, 69, 62), y el medio de sonido y vibración comprende medios de absorción de vibraciones situados entre el ventilador (63) soplador y las paredes (61, 69, 62) del módulo (60).
4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el medio (74) de sonido y vibración comprende al menos una capa de material absorbente de sonido, cubriendo el material al menos parte de una superficie de al menos cada una de las paredes (61, 69, 62) superior, frontal y laterales.
ES03719891T 2002-04-24 2003-04-23 Concentrador de oxigeno de ruido reducido. Expired - Lifetime ES2283764T3 (es)

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