體外碎石機探頭升降電機防水的改良

李桂明

體外碎石機探頭升降電機防水的改良

李桂明①

碎石機；B超探頭；電機；防水

廣州市番禺區中心醫院碎石室購置2臺體外沖擊波碎石機，型號分別為HB-ESWL-VG和HB-ESWL-108G(湛江海濱醫療器械有限公司)，針對該設備升降探頭頻發的故障現象，根據其工作原理分析故障原因，制定出探頭升降電機防水的方案，有效地避免探頭電機進水的問題。

1 體外沖擊波碎石機的構成及工作原理

體外沖擊波碎石機主要由操作控制臺、B超C臂定位系統、治療床、高壓配電柜、高壓電容箱、透鏡、水囊、供排水系統以及水循環系統等組成[1-2]。2臺設備區別在于沖擊波源不同，HB-ESWL-VG型碎石機以液電式沖擊波發生器為沖擊波發生源；HBESWL-108G型碎石機則通過電磁效應產生沖擊波。其工作原理為沖擊波經過水介質傳播、透鏡聚焦后形成焦點(能量最強點)，沖擊波通過水囊耦合進入人體，將沖擊波焦點對準結石。由于結石與水和人體軟組織對沖擊波阻抗差異較大，而水與人體軟組織近似，則會在結石上產生一定強度的壓應力和張應力，經過數百次至兩千次作用的沖擊后，將結石粉碎[3]。

在用的2臺設備采用B超定位(指B超探頭與反射體本身構成的整體)，此裝置采用單角度B超探頭固定架，探頭放置在固定架上，通過永磁同步低速電動機的正反轉帶動螺桿而上下運動[4]。

2 故障案例

2.1 故障現象

在用的2臺設備均多次出現B超探頭無法升降、不能動作和電閘開關跳閘的現象。

2.2 故障分析

經故障檢修發現探頭無法升降的根本原因為升降架電機損壞，而導致電機損壞的直接原因是由電機進水引起短路，故出現電閘跳閘現象。由于電機不具備防水功能，當電機出現故障或損壞時，更換新電機相比維修故障電機的性價比更高。

總結分析進水主要原因有以下3點：①水囊穿孔后未及時更換造成使用過程中漏水，導致水順著電機旋轉螺桿流進電機；②人為因素導致水囊箍未上緊堅固螺釘，患者擠壓水囊時，出現漏水，導致水順著螺桿流進電機；③反射體外密封膠圈出現老化或水囊箍變形現象，導致水囊與反射體之間密封性不好，當患者擠壓水囊時，出現漏水，水順著螺桿流進電機。

2.3 故障處理

針對上述情況，需注意水囊勿接觸汽油，乙醇水囊勿接觸汽油、乙酸異戊酯等有機溶劑，當發現破損隱患時應及時更換[5]。經過多次觀察及測試，檢測發現水囊箍螺釘采用的是專配內六角螺絲工具，緊固程序得到保證；水囊箍和膠圈的質量同樣可以得到保證。通過定期檢查水囊的完好性，保證質量，避免發生水囊穿孔現象。

3 電機防水的改進方案及實施

3.1 改進方案

由于電機工作時旋轉軸與機殼間存在間隙，且軸的轉速越高，越容易發生泄漏[6]。通過分析與研究，防水設計構想在電機上增加保護蓋，由于電機的轉子是正反轉動，所以不能將整個電機進行包裹防水，只能將轉子與外殼分開加裝保防罩。通過改良電機，即使發生水囊穿孔引起漏水時可避免水流入電機，以下3種具體改進方案總結如下。

(1)在轉軸上加裝薄的圓形平面體。材料采用于廢舊的光碟，將光碟裁剪成圓形并在中間鉆孔，在光碟兩面均涂上硅膠加以密封堅固，通過平面體將隔絕通過轉軸進入電機的水。經測試，此方案在C形臂擺到大角度時能很好地隔絕水，但在電機垂直向上時，并不能將水完全阻隔，仍會有部分水滲透進電機軸端，此方案還有待改進。

(2)在電機前端蓋與轉軸上安裝一道空心的圓柱形內部保護隔板(如圖1所示)，并在轉軸上加上防水保護蓋(如圖2所示)。

圖1 內部保護隔板

圖2 保護蓋

保護蓋可將水從轉軸上阻擋，而內部保護隔板又將保護蓋流出的水阻擋在轉軸外，該方案材料簡便，效果良好(如圖3所示)。但受電機轉軸允許安裝保護隔板與保護蓋高度限制而不易安裝，因此整體可行性較低。

圖3 整體安裝示意圖

(3)常用的電機轉軸動密封有橡膠圈密封、機械密封和磁密封3種形式。而O形橡膠密封圈結構簡單、密封可靠，被廣泛用于各種密封結構中[7]。根據往復運動行程的不同，按由小到大順序O形圈有4種不同的運動狀態：①完全靜止；②完全黏滑；③部分滑動，此時部分O形圈產生宏觀的相對滑動，但仍有部分區域處于黏結狀態；④完全滑動。

第1種完全靜止的狀態可看作是靜密封，第4種完全滑動的狀態即傳統意義上的往復密封；第2種和第3種狀態很難界定，可看作是微動密封[8]。對照實際情況，要做的是動態密封，電機未安裝橡膠密封圈的凹槽，但可以考慮在電機前端蓋安裝相應尺寸的骨架油封。骨架油封是一種摩擦密封，是防止轉軸與殼體處泄漏而設置的密封裝置。經測試，此方案安裝簡便易行且效果良好，值得采用(如圖4所示)。

圖4 油封正反面示意圖

3.2 方案實施

經測量得知，電機轉軸需要安裝油封的位置軸徑為6 mm，高度為5 mm。采購尺寸為6 mm×16 mm×5 mm(內徑×外徑×高度)的骨架油封后，進行安裝與固定。

(1)安裝油封。將油封套進電機轉軸前，在與轉軸接觸部分適當添加潤滑油，可減少轉軸與油封的摩擦，避免油封過早發生變形、硬化、破裂以及溶解等。然后將油封輕輕稍套進電機轉軸，在未完全套進電機前端蓋面時，將電機倒置并在油封底部添加704硅膠，起到密封作用，進而防止水從油封底部滲入電機轉軸。結合704硅膠的特點，固定位置后，靜置一段時間待硅膠凝固。

(2)固定油封。由于電機前端蓋無固定的油封槽，故采用其他方式固定油封，防止油封與轉軸同時轉動。首先，在油封外周涂上適當的A/B膠，使得電機前端蓋與油封堅固，待膠水凝固成形。其次，為了避免電機前端蓋上凹槽處積水，使用704硅膠填平此部分。最終待硅膠凝固后，將電機套進探頭架的螺桿，使用螺桿底部壓緊油封并加固螺絲。

4 小結

碎石機B超探頭升降架電機防水的設計改良，可解決電機進水問題，通過反復的測試與實際運行，未再發生電機因進出水而出現故障，為碎石機的臨床使用提供了有力保障，同時有效地節省了電機更換的費用，值得推廣。

[1]鄭志滿，張冕，伍錫勇.MJ-208A型體外沖擊波碎石機常見故障分析與檢修[J].醫療衛生裝備，2014，35(7)：153-153.

[2]馬憲禮，丁蔚，杜夢楠，等.KED-2001A型體外沖擊波碎石機日常保養和維修[J].中國醫學裝備，2015，12(1)：130-131.

[3]韓凱，向忠.HK.ESWL-Vm型體外碎石機原理與故障維修三例[J].中國醫療設備，2013，28(8)：144-145.

[4]齊保全.復式體外沖擊波碎石機的原理、構造及維修[J].醫療裝備，2013，26(9)：91-92.

[5]萬仁謙.液電式體外碎石機保養及維護措施[J].中國當代醫藥，2010，17(15)：146-146.

[6]鄧少華，吳正佳，段方立，等.深海壓力補償電機旋轉軸密封性能分析[J].三峽大學學報自然科學版，2015，37(3)：76-80.

[7]關文錦，杜群貴，劉丕群.橡膠O形圈密封性能的有限元分析[J].潤滑與密封，2012，37(6)：60-64.

[8]吳瓊，索雙富，劉向鋒，等.丁腈橡膠O形圈的靜密封及微動密封特性[J].潤滑與密封，2012，37(11)：5-11.

李桂明,男,(1985- ),本科學歷，工程師。廣州市番禺區中心醫院設備科，從事醫療設備的維修維護工作。

2016-12-19

1672-8270(2017)07-0148-02

R197.39

B

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.038

①廣州市番禺區中心醫院設備科 廣東 廣州 511400