專利名稱：一種高精度壓差控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高精度壓差控制閥，用于低壓氣源呼吸機(jī)的流量調(diào)節(jié)組裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在呼吸機(jī)等醫(yī)療器械的使用過程中，必需對患者進(jìn)行機(jī)械通氣，不同類型的患者需要不同模式的通氣方式，所有的通氣模式都是通過設(shè)備的氣流控制執(zhí)行器和執(zhí)行器控制算法實(shí)現(xiàn)的。呼吸機(jī)的氣源一般有高壓氣源(80kPa以上)和低壓氣源(20kPa以下)兩種，使用高壓氣源的呼吸機(jī)一般采用比例閥或通斷電磁閥結(jié)合手動流量調(diào)節(jié)閥控制通氣流速和流量總和。低壓氣源呼吸機(jī)采用比例閥的較多，也有采用活塞或渦輪轉(zhuǎn)速來控制。為了達(dá)到更好的治療效果，目前治療呼吸機(jī)一般采用精密比例閥來同時(shí)控制輸入患者的氣體流速和通氣總量。現(xiàn)有的典型的比例閥結(jié)構(gòu)原理如圖5所示。即由活動銜鐵30固連閥芯29，在線圈32的電磁力驅(qū)動下，閥芯·沿導(dǎo)向+密封部件31左右移動，達(dá)到調(diào)節(jié)閥口 a大小的目的?？刂屏髁康拇笮⊥耆峭ㄟ^調(diào)節(jié)閥口 a的大小實(shí)現(xiàn)的。然而事實(shí)上，決定流量大小的應(yīng)該有兩個因素即控制閥口的有效通徑和上下游壓差。壓差是個不可控制的變量，隨著患者的吸氣過程實(shí)時(shí)變化。在控制高壓氣源流量的時(shí)候，壓差對流量的影響作用微小，控制上一般都忽略了這個因素，但是壓差對低壓氣源流量的控制會產(chǎn)生較大的影響，無法忽略。為了最大限度的減小壓差對流速控制的影響，不得不研究復(fù)雜的控制算法，來實(shí)時(shí)調(diào)整控制閥口的大小，以抵消壓差對流量的大小，這還需要精確的壓差測量及控制閥快速的響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高精度壓差控制閥，使得高精度壓差控制閥上下游壓差固定，能夠消除氣路中壓差對流量大小的影響。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種高精度壓差控制閥，包括位于高精度壓差控制閥中心的調(diào)節(jié)膜片，調(diào)節(jié)膜片將高精度壓差控制閥中部分成左氣室和右氣室，左氣室與上游壓力入口相通，右氣室與下游壓力入口相通，所述左氣室與閥體左端中上部的與氣源連接的左泄氣口相通，且左氣室與左泄氣口相通的氣口處設(shè)有左鋼球，左鋼球通過密封連接到閥體左端端面中部的左調(diào)節(jié)旋鈕的左連接桿頂置在左鋼球支架上，所述右氣室與閥體右端中上部的右泄氣口內(nèi)相通，且右氣室與右泄氣口相通的氣口處設(shè)有右鋼球，右鋼球通過密封連接到閥體右端端面中部的右調(diào)節(jié)旋鈕的右連接桿頂置在右鋼球支架上，左鋼球支架與右鋼球支架固連，通過調(diào)整左調(diào)節(jié)旋鈕、右調(diào)節(jié)旋鈕帶動左鋼球、右鋼球同時(shí)移動，實(shí)現(xiàn)調(diào)整左氣室與左泄氣口相通的氣口、右氣室與右泄氣口相通的氣口的壓力調(diào)節(jié)截面的大小，進(jìn)而控制與左氣室和右氣室相通的上游壓力入口、下游壓力入口的壓差，使得上游壓力入口、下游壓力入口的壓差固定、可調(diào)。
優(yōu)選地，與所述左鋼球支架和右鋼球支架相對分別設(shè)有左彈性調(diào)節(jié)口、右彈性調(diào)節(jié)口，左鋼球支架與左彈性調(diào)節(jié)口之間夾置左鋼球，所述右鋼球支架與右彈性調(diào)節(jié)口之間夾置右鋼球。優(yōu)選地，所述左鋼球支架內(nèi)套設(shè)左連接桿，左連接桿一端頂置在左鋼球上，左連接桿另一端延伸到左泄氣口內(nèi)，且通過左彈簧連接到螺紋鎖固在閥體左端端面中部的左調(diào)節(jié)旋鈕；所述右鋼球支架內(nèi)套設(shè)右連接桿，右連接桿一端頂置在右鋼球上，右連接桿另一端延伸到右泄氣口內(nèi)，且通過右彈簧連接到螺紋鎖固在閥體右端端面中部的右調(diào)節(jié)旋鈕。更優(yōu)選地，所述左彈性調(diào)節(jié)口與左鋼球的接觸面為弧形面，且弧形大小與左鋼球外圓弧度相同；所述右彈性調(diào)節(jié)口與右鋼球的接觸面為弧形面，且弧形大小與右鋼球外圓弧度相同。更優(yōu)選地，所述左調(diào)節(jié)旋鈕通過密封圈與閥體左端密封；所述右調(diào)節(jié)旋鈕通過密封圈與閥體右端密封。更優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)膜片邊緣固連在閥體上，中心位置固定在通過連接銷連接的左鋼球支架和右鋼球支架之間。更優(yōu)選地，所述左泄氣口與右泄氣口通過內(nèi)排氣口相通。一種高精度壓差控制閥用于低壓氣源呼吸機(jī)的氣路結(jié)構(gòu)，包括低壓氣源、比例閥、流量測量裝置、高精度壓差控制閥，所述低壓氣源驅(qū)動氣流經(jīng)端口 b進(jìn)入比例閥，比例閥的C端接入流量測量裝置，所述比例閥b、C兩端并聯(lián)高精度壓差控制閥，c、b兩端的壓差大小通過高精度壓差控制閥調(diào)節(jié)控制。優(yōu)選地，所述高精度壓差控制閥的上游壓力入口連通到比例閥的b端，下游壓力入口連通到比例閥的c端。

本發(fā)明的有益效果為，高精度壓差控制閥上下游壓差固定，能夠消除氣路中壓差對流量大小的影響。具體為:通過調(diào)整左氣室與左泄氣口相通的氣口、右氣室與右泄氣口相通的氣口的壓力調(diào)節(jié)截面的大小，進(jìn)而控制與左氣室和右氣室相通的上游壓力入口、下游壓力入口的壓差，使得上游壓力入口、下游壓力入口的壓差固定、可調(diào)。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用范圍廣；壓差控制精度高，操作簡單。將高精度壓差控制閥用于低壓氣源呼吸機(jī)的氣路控制，尤其是控制比例閥上下游的壓力差，連接簡單，使用方便，實(shí)現(xiàn)比例閥上下游壓力差的固定、可調(diào)，消除壓差對低壓氣源呼吸機(jī)流量大小的影響。


下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是現(xiàn)有比例流量控制閥的示意圖；圖2是本發(fā)明所述高精度壓差控制閥(靜態(tài))的示意圖；圖3是本發(fā)明所述高精度壓差控制閥(動態(tài))的示意圖；圖4是本發(fā)明所述高精度壓差控制閥的壓力調(diào)節(jié)截面與伸縮量的曲線關(guān)系圖；圖5是本發(fā)明所述高精度壓差控制閥的用于低壓氣源呼吸機(jī)的氣路結(jié)構(gòu)。圖中:1、左調(diào)節(jié)旋鈕；2、閥體左端；3、左泄氣口 ；4、左彈簧；5、左連接桿；6、左彈性調(diào)節(jié)口 ；7、左鋼球；8、左鋼球支架；9、連接銷；10、內(nèi)排氣口 ；11、右泄氣口 ；12、閥體右端；13、下游壓力入口 ；14、調(diào)節(jié)膜片；15、上游壓力入口 ；16、壓力調(diào)節(jié)截面；17、左氣室；18、右氣室；19、右彈性調(diào)節(jié)口 ；20、右連接桿；21、右彈簧；22、右調(diào)節(jié)旋鈕；23、右鋼球；24、右鋼球支架；25、低壓氣源；26、比例閥；27、流量測量裝置；28、高精度壓差控制閥；29、閥芯；30、活動銜鐵；31、導(dǎo)向、密封件；32、線圈。
具體實(shí)施例方式圖2和3給出本發(fā)明所述高精度壓差控制閥28兩種狀態(tài)的示意圖，所述高精度壓差控制閥28包括位于高精度壓差控制閥28中心的調(diào)節(jié)膜片14，調(diào)節(jié)膜片14將高精度壓差控制閥28中部分成左氣室17和右氣室18，左氣室17與上游壓力入口 15相通，右氣室18與下游壓力入口 13相通，所述左氣室17與閥體左端2中上部的與氣源連接的左泄氣口3相通，且左氣室17與左泄氣口 3相通的氣口處設(shè)有左鋼球7，左鋼球7通過密封連接到閥體左端2端面中部的左調(diào)節(jié)旋鈕I的左連接桿5頂置在左鋼球支架8上，所述右氣室18與閥體右端12中上部的右泄氣口 11內(nèi)相通，且右氣室18與右泄氣口 11相通的氣口處設(shè)有右鋼球23，右鋼球23通過密封連接到閥體右端12端面中部的右調(diào)節(jié)旋鈕22的右連接桿20頂置在右鋼球支架23上，左鋼球支架8與右鋼球支架23固連，且左氣室17和右氣室18相同，通過調(diào)整左調(diào)節(jié)旋鈕1、右調(diào)節(jié)旋鈕22帶動左鋼球7、右鋼球23同時(shí)移動，實(shí)現(xiàn)調(diào)整左氣室17與左泄氣口 3相通的氣口、右氣室18與右泄氣口 11相通的氣口的壓力調(diào)節(jié)截面16的大小，進(jìn)而控制與左氣室17和右氣室18相通的上游壓力入口 15、下游壓力入口 13的壓差，使得上游壓力入口 15、下游壓力入口 13的壓差固定、可調(diào)。進(jìn)一步實(shí)施中，與所述左鋼球支架8和右鋼球支架24相對分別設(shè)有左彈性調(diào)節(jié)口
6、右彈性調(diào)節(jié)口 19，左鋼球支架8與左彈性調(diào)節(jié)口 6之間夾置左鋼球7，所述右鋼球支架24與右彈性調(diào)節(jié)口 19之間夾置右鋼球23。進(jìn)一步實(shí)施中，所述左鋼球支架8內(nèi)套設(shè)左連接桿5，左連接桿5 —端頂置在左鋼球7上，左連接桿5另一端延伸到左泄氣口 3內(nèi)，且通過左彈簧4連接到螺紋鎖固在閥體左端2端面中部的左調(diào)節(jié)旋鈕I ;所述右鋼球支架24內(nèi)套設(shè)右連接桿20，右連接桿20—端頂置在右鋼球23上，右連接桿20另一端延伸到右泄氣口 11內(nèi)，且通過右彈簧21連接到螺紋鎖固在閥體右端12端面中部的右調(diào)節(jié)旋鈕22。進(jìn)一步實(shí)施中，所述左彈性調(diào)節(jié)口 6與左鋼球5的接觸面為弧形面，且弧形大小與左鋼球5外圓弧度相同；所述右彈性調(diào)節(jié)口 19與右鋼球23的接觸面為弧形面，且弧形大小與右鋼球23外圓弧度相同。具體上游壓力入口 15、下游壓力入口 13的壓差固定、可調(diào)分析:假設(shè)調(diào)節(jié)左調(diào)節(jié)旋鈕I改變左彈簧4的壓縮量Y1，改變其作用在左連接桿5上的作用力，進(jìn)而改變左連接桿5對左鋼球7的推力，左鋼球7改變對左鋼球支架8的推力，進(jìn)而改變對調(diào)節(jié)膜片14的作用力。假設(shè)調(diào)節(jié)膜片14的面積為S，左彈簧4產(chǎn)生的壓力為F =K1*Y1，右彈簧產(chǎn)生的壓力為H) = Κ1*Υ2。右端假設(shè)受向左的壓力Fl后，可以向左端伸縮，伸縮量Xl與左彈性調(diào)節(jié)口的彈性系數(shù)K的關(guān)系為Fl = Κ*Χ1。左端假設(shè)受向右的壓力F2后，可以向右端伸縮，伸縮量Χ2與右彈性調(diào)節(jié)口 19的彈性系數(shù)K的關(guān)系為F2 = Κ*Χ2。忽略調(diào)節(jié)膜片14重力的影響，如果F大于F2+F0，此時(shí)調(diào)節(jié)膜片14就會帶動左右鋼球支架8和24、左右鋼球7和23、右彈性調(diào)節(jié)口 19的左端及右連接桿20右彈簧21的左端一起向右移動，由于移動部件與閥體皆為間隙配合，不存在摩擦力，移動過程中顯然F2和H)將不斷增大，F(xiàn)將減小，當(dāng)F = F2+F0后調(diào)節(jié)膜片14停止運(yùn)動。此時(shí)左彈性調(diào)節(jié)口 6由于左鋼球7向右移動，已經(jīng)打開一個壓力調(diào)節(jié)截面Sal6。此時(shí)調(diào)節(jié)膜片14在中間位置，上游壓力入口 15假設(shè)壓力為PO，下游壓力入口 13假設(shè)壓力為P，上下游壓差ΛΡ = Ρ0-Ρ。即左氣室17內(nèi)的壓力為PO，右氣室18內(nèi)的壓力為P，此時(shí)調(diào)節(jié)膜片14左端的受力情況為:F+F1+P0*S，調(diào)節(jié)膜片14右邊的受力情況為:R)+F2+P*S，根據(jù)二力平衡原理可得:F+F1+P0*S = F0+F2+P氺S整理得:ΛΡ= (F0-F+F2-F1)/S進(jìn)一步得:ΛΡ= (K1*Y2-K1*Y1+K*X2_K*X1)/S得出:X1= 0，X2 = Y2
設(shè)左彈簧的預(yù)壓縮量為Y0，則Yl = Y0-Y2進(jìn)一步整理得出:ΛΡ= (2*K1*Y2+K*Y2_K1*Y0)/S上式中，K、K1、S、YO為常數(shù)，因此ΛΡ只隨左右調(diào)節(jié)口 6和19的形變量Χ2變化。因此要控制Λ P為常數(shù)，必須使Χ2趨近于O此時(shí)ΛΡ = -K1*Y0/S因此Λ P的數(shù)字大小由左右彈簧4和21的與壓縮量決定。那么如何使Χ2趨近于O呢，壓力調(diào)節(jié)截面Sal6與Χ2的結(jié)構(gòu)關(guān)系設(shè)計(jì)就顯得非常重要，定性的分析就是要求Χ2微小的變化可以帶來Sa巨大的變化。本方案選擇的是球形閥芯與斜面結(jié)合的方式，變化曲線如圖4所示，由曲線可以看出，初期Sa隨Χ2劇烈變化，后來逐漸放緩。這是根據(jù)實(shí)際使用案例決定的，因?yàn)镾a達(dá)到陰影區(qū)的最高位置時(shí)，本案例已經(jīng)達(dá)到了左右氣室17和18壓力平衡調(diào)節(jié)的目的。更進(jìn)一步實(shí)施中，所述左調(diào)節(jié)旋鈕I通過密封圈與閥體左端I密封；所述右調(diào)節(jié)旋鈕22通過密封圈與閥體右端2密封。更進(jìn)一步實(shí)施中，所述調(diào)節(jié)膜片14邊緣固連在閥體上，中心位置固定在通過連接銷9連接的左鋼球支架8和右鋼球支架24之間。更進(jìn)一步實(shí)施中，所述左泄氣口 3與右泄氣口 11通過內(nèi)排氣口 10相通。圖5是本發(fā)明在我公司實(shí)際使用的一個案例說明:具體為一種所述高精度壓差控制閥28用于低壓氣源呼吸機(jī)的氣路結(jié)構(gòu)，包括低壓氣源25、比例閥26、流量測量裝置27、高精度壓差控制閥28，所述低壓氣源25驅(qū)動氣流經(jīng)端口 b進(jìn)入比例閥26，比例閥26的c端接入流量測量裝置27，所述比例閥26b、c兩端并聯(lián)高精度壓差控制閥28，c、b兩端的壓差大小通過高精度壓差控制閥28調(diào)節(jié)控制。所述高精度壓差控制閥28的上游壓力入口 15連通到比例閥26的b端，下游壓力入口 13連通到比例閥26的c端。上述說明是針對本發(fā)明可行的實(shí)施例的具體說明，而該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技術(shù)精神所作出的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本申請所請求保護(hù)的專利 范圍中。
權(quán)利要求
1.一種高精度壓差控制閥，其特征在于:包括位于高精度壓差控制閥中心的調(diào)節(jié)膜片，調(diào)節(jié)膜片將高精度壓差控制閥中部分成左氣室和右氣室，左氣室與上游壓力入口相通，右氣室與下游壓力入口相通，所述左氣室與閥體左端中上部的與氣源連接的左泄氣口相通，且左氣室與左泄氣口相通的氣口處設(shè)有左鋼球，左鋼球通過密封連接到閥體左端端面中部的左調(diào)節(jié)旋鈕的左連接桿頂置在左鋼球支架上，所述右氣室與閥體右端中上部的右泄氣口內(nèi)相通，且右氣室與右泄氣口相通的氣口處設(shè)有右鋼球，右鋼球通過密封連接到閥體右端端面中部的右調(diào)節(jié)旋鈕的右連接桿頂置在右鋼球支架上，左鋼球支架與右鋼球支架固連，通過調(diào)整左調(diào)節(jié)旋鈕、右調(diào)節(jié)旋鈕帶動左鋼球、右鋼球同時(shí)移動，實(shí)現(xiàn)調(diào)整左氣室與左泄氣口相通的氣口、右氣室與右泄氣口相通的氣口的壓力調(diào)節(jié)截面的大小，進(jìn)而控制與左氣室和右氣室相通的上游壓力入口、下游壓力入口的壓差，使得上游壓力入口、下游壓力入口的壓差固定、可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度壓差控制閥，其特征在于，與所述左鋼球支架和右鋼球支架相對分別設(shè)有左彈性調(diào)節(jié)口、右彈性調(diào)節(jié)口，左鋼球支架與左彈性調(diào)節(jié)口之間夾置左鋼球，所述右鋼球支架與右彈性調(diào)節(jié)口之間夾置右鋼球。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度壓差控制閥，其特征在于，所述左鋼球支架內(nèi)套設(shè)左連接桿，左連接桿一端頂置在左鋼球上，左連接桿另一端延伸到左泄氣口內(nèi)，且通過左彈簧連接到螺紋鎖固在閥體左端端面中部的左調(diào)節(jié)旋鈕；所述右鋼球支架內(nèi)套設(shè)右連接桿，右連接桿一端頂置在右鋼球上，右連接桿另一端延伸到右泄氣口內(nèi)，且通過右彈簧連接到螺紋鎖固在閥體右端端面中部的右調(diào)節(jié)旋鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度壓差控制閥，其特征在于，所述左彈性調(diào)節(jié)口與左鋼球的接觸面為弧形面，且弧形大小與左鋼球外圓弧度相同；所述右彈性調(diào)節(jié)口與右鋼球的接觸面為弧形面，且弧形大小與右鋼球外圓弧度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高精度壓差控制閥，其特征在于，所述左調(diào)節(jié)旋鈕通過密封圈與閥體左端密封；所述右調(diào)節(jié)旋鈕通過密封圈與閥體右端密封。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度壓差控制閥，其特征在于，所述調(diào)節(jié)膜片邊緣固連在閥體上，中心位置固定在通過連接銷連接的左鋼球支架和右鋼球支架之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度壓差控制閥，其特征在于，所述左泄氣口與右泄氣口通過內(nèi)排氣口相通。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一所述的高精度壓差控制閥用于低壓氣源呼吸機(jī)的氣路結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括低壓氣源、比例閥、流量測量裝置、高精度壓差控制閥，所述低壓氣源驅(qū)動氣流經(jīng)端口 b進(jìn)入比例閥，比例閥的c端接入流量測量裝置，所述比例閥b、c兩端并聯(lián)高精度壓差控制閥，C、b兩端的壓差大小通過高精度壓差控制閥調(diào)節(jié)控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述高精度壓差控制閥的上游壓力入口連通到比例閥的b端，下游壓力入口連通到比例閥的c端。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高精度壓差控制閥，包括位于閥體中心的調(diào)節(jié)膜片，調(diào)節(jié)膜片將閥體中部分成左氣室和右氣室，兩氣室分別與上下游壓力入口相通，所述左氣室與連接到氣源的左泄氣口相通，且左氣室與左泄氣口相通的氣口處設(shè)有可控制壓力調(diào)節(jié)截面大小的左鋼球，所述右氣室與右泄氣口內(nèi)相通，且右氣室與右泄氣口相通的氣口處設(shè)有可控制壓力調(diào)節(jié)截面大小的右鋼球，左鋼球支架與右鋼球支架固連，通過調(diào)整左氣室與左泄氣口相通的氣口、右氣室與右泄氣口相通的氣口的壓力調(diào)節(jié)截面的大小，進(jìn)而控制與左氣室和右氣室相通的上游壓力入口、下游壓力入口的壓差，使得上游壓力入口、下游壓力入口的壓差固定、可調(diào)。
文檔編號A61M16/20GK103182134SQ201110456949
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者王軍 申請人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司