CN103055401A

CN103055401A - 呼吸机及比例阀

Info

Publication number: CN103055401A
Application number: CN2011103190841A
Authority: CN
Inventors: 王军; 陈志军
Original assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Current assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: CN103055401B

Abstract

本发明提供了呼吸机及比例阀。比例阀，包括：壳体，壳体包括腔体；阀座，阀座上设置有进口、出口和阀口；壳体与阀座密封连接；进口与阀口连通；壳体内设置有线圈、第一软磁铁、衔铁、第一弹性元件和密封盖板；线圈围绕第一软磁铁的外周设置，第一软磁铁设置在衔铁的轴向的第一侧，密封盖板与衔铁的轴向的第二侧连接，在衔铁的第二侧设置有第一弹性元件，第一软磁铁驱动衔铁以使密封盖板的表面与阀口的端面接触或分离。本发明通过电磁方式控制密封盖板与阀口的端面之间的开合以实现对比例阀的流量控制，因此，不存在使用密封圈密封时的密封圈老化问题，具有密封效果好、响应速度高、成本低高、维修方便的特点，并降低了磁滞现象。

Description

呼吸机及比例阀

技术领域

本发明涉及阀领域，更具体地，涉及一种呼吸机及比例阀。

背景技术

呼吸机是一种辅助通气装置，它将吸气管和呼气管同时连接在患者端，患者从呼吸机的吸气管吸取气体，再通过呼气管排出气体。在呼吸机的使用过程中，必需对患者进行机械通气，呼吸机可自带压缩机或要求提供不少于4bar压力的气源，即需要一个能进行高压大流量比例控制的阀门进行通气量的控制。对于正在接受治疗的患者来说，通气量的大小控制是非常重要的(特别是婴幼儿患者和危重症患者)，因此，需要对呼吸机的流量进行精确控制并要求具有快速灵敏的响应速度。相应地，必须要求流量阀在气道安全压力下具有良好的密封，并在不同压力时可快速、准确地打开。然而，现有技术中的呼吸机上使用的比例阀具有密封效果不好、磁滞现象严重、响应速度不高、成本高、维修不便、通用性差的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种呼吸机及比例阀，以解决现有技术的比例阀的密封效果不好、磁滞现象严重、响应速度不高、成本高、维修不便、通用性差的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种比例阀，包括：壳体，壳体包括腔体；阀座，阀座上设置有进口、出口和阀口；壳体与阀座密封连接；进口与阀口连通；壳体内设置有线圈、第一软磁铁、衔铁、第一弹性元件和密封盖板；线圈围绕第一软磁铁的外周设置，第一软磁铁设置在衔铁的轴向的第一侧，密封盖板与衔铁的轴向的第二侧连接，在衔铁的第二侧设置有第一弹性元件，第一软磁铁驱动衔铁以使密封盖板的表面与阀口的端面接触或分离。

进一步地，比例阀还包括压力调节装置，第一软磁铁包括通孔，压力调节装置设置在第一软磁铁的通孔内，压力调节装置与衔铁的第一侧抵接。

进一步地，压力调节装置包括第二弹性元件，压力调节装置还包括分别设置在第二弹性元件两端的调节螺杆和浮动顶杆，浮动顶杆的一端与衔铁的第一侧抵接。

进一步地，比例阀还包括第二软磁铁，第一软磁铁与第二软磁铁之间设置有隔磁环，第一软磁铁与第二软磁铁分别用于产生磁性相反的磁场。

进一步地，第二软磁铁具有通孔，衔铁的至少一部分活动地设置在第二软磁铁的通孔中。

进一步地，壳体包括第一壳体和第二壳体，第一壳体与第二壳体通过螺纹连接，第二软磁铁与第二壳体的端部抵接。

进一步地，第二壳体的中部设置有带有通孔的隔板，比例阀还包括位于衔铁和密封盖板之间的密封隔膜，密封隔膜滑动地设置在隔板的通孔内。

进一步地，比例阀还包括连接座，密封盖板通过连接座与衔铁的第二侧连接。

进一步地，比例阀还包括连接杆，连接杆的两端分别设置有螺纹，连接杆的中部设置有凸台，连接杆的一端穿过密封隔膜与连接座连接，连接杆的另一端与密封盖板连接。

进一步地，第一弹性元件是弹簧。

进一步地，阀座的阀口内设置有密封内筒，密封盖板的表面与密封内筒的端面接触或分离，密封盖板与密封内筒都是金属制成的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种呼吸机，其包括比例阀，该比例阀是上述的比例阀。

本发明通过电磁方式控制密封盖板与阀口的端面之间的开合以实现对比例阀的流量控制，因此，不存在使用密封圈密封时的密封圈老化问题，具有密封效果好、响应速度高、成本低高、维修方便的特点，并降低了磁滞现象。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的一个方面，本发明提供一种比例阀。如图1所示，本发明中的比例阀包括壳体1，壳体1包括腔体；阀座2，阀座2上设置有进口21、出口22和阀口23；壳体1与阀座2密封连接；进口21与阀口23连通；壳体1内设置有线圈3、第一软磁铁4、衔铁5、第一弹性元件6和密封盖板7；线圈3围绕第一软磁铁4的外周设置，第一软磁铁4设置在衔铁5的轴向的第一侧，密封盖板7与衔铁5的轴向的第二侧连接，在衔铁5的第二侧设置有第一弹性元件6，第一软磁铁4驱动衔铁5以使密封盖板7的表面与阀口23的端面接触或分离。工作时，可向线圈3施加一定的直流电流(或电压)，以使线圈3产生磁场，该磁场立即将置于线圈3中的第一软磁铁4磁化以形成直流电磁铁，第一软磁铁4与衔铁5之间设置有空气隙，因此，当第一软磁铁4磁化后，第一软磁铁4便吸引衔铁5向第一软磁铁4的方向运动，从而带动密封盖板7随之一起运动，于是密封盖板7与阀口23分离以使本发明中的比例阀处于打开状态，此时，来自进口21的流体(如气体或液体)依次通过阀口23和出口22被输出。进一步地，随着提供给线圈的直流电流的逐渐增大，第一弹性元件6产生的磁场的强度也逐级增大，相应地，产生的电磁吸引力也逐渐增大，受此电磁吸引力的作用，衔铁5带动密封盖板7及与密封盖板7连接的第一弹性元件6向第一软磁铁4的方向运动，具体地说，密封盖板7的位移量与提供给线圈3的电流(或电压)的大小成正比。这样，由于密封盖板7的开启的位移量与流体的流量成正比，因而就实现了电流(或电压)与流量的线性变化，特别地，当第一软磁铁4达到饱和磁场强度时，即便加大电流(或电压)，流量也不再增大。进一步，当电流(或电压)由大到小地变化时，衔铁5产生的电磁吸引力减少，因此，在第一弹性元件6的联合作用下，密封盖板7向下阀口23的方向回落，直至密封盖板7与阀口23完全贴合，从而将比例阀断开。特别地，在当向密封盖板7施加预定的压力时(特别地，通过第一弹性元件6施加该预定的压力)，本发明中的流体的泄漏量可达到零。在本发明中的比例阀的流量调整的整个过程中，流量与电流(或电压)成线性关系。由于本发明是通过密封盖板7与阀口23的端面之间的开合实现的，特别地，二者之间构成的是金属密封(即二者都采用金属制成)，因此，不存在使用密封圈密封时的密封圈老化问题，延长了本发明的密封寿命；进一步，密封盖板本身不存在弹性压缩量，因此，可以获得快速的响应；此外，密封盖板7与阀口23的端面之间也不存在相互摩擦情况，因而大大减小了磁滞现象，可获得较高的频率，相应地也进一步延长了使用寿命(特别地，其快速响应时间＜35毫秒，使用次数可超过2亿次)。优选地，阀座2的阀口23上设置有密封内筒103，密封盖板7的表面与密封内筒103的端面接触或分离。如图1所示，本发明中的比例阀的零件少，对加工精度的要求也不是高，因此，具有机械可靠性高、加工制造成本的特点，也便于方便、快捷地进行维修和维护；进一步，本发明采用模块化设计，因此，比例阀的执行机构可以作为一个通用件使用，只需改变阀体便可形成一系列的比例阀，其应用的领域也很广。另外，本比例阀依靠电磁吸引力通过提升密封盖板来实现阀的开关，这种设计使得比例阀在工作压力范围内具有很小的泄漏量。

优选地，优选地，第一弹性元件6是弹簧(特别是板式弹簧，特别地，该板式弹簧是柔性的)。特别地，板式弹簧具有两片，衔铁可悬浮在两片柔性的板式弹簧之间，因此，消除了衔铁与其相邻的部件(特别地，衔铁与其相邻的部件均由金属制成)的接触和机械摩擦，从而延长了使用寿命，并降低了滞后现象。此外，这种悬挂式的衔铁结构使得衔铁可以被制造得尽可能小和尽可能轻，因此，相对于现有技术中的活塞衔铁结构来说，本发明中的衔铁结构具有极具竞争力的高频响应性能。另外，由于没有机械摩擦，本发明中的比例阀可以直接用直流电源供电(可以直接用DC或PWM供电)，而不需要其他的电子元件，进一步，使用PWM的开关电源可以极大减少滞后现象，而使滞后现象减少至1％。

优选地，比例阀还包括压力调节装置8，第一软磁铁4包括通孔，压力调节装置8设置在第一软磁铁4的通孔内，压力调节装置8与衔铁5的第一侧抵接。因此，可以通过压力调节装置8向衔铁5施加一回复力，当比例阀处于关闭状态时，压力调节装置8和第一弹性元件6同时向衔铁5施加向阀口23的作用力，在此作用力的作用下，密封盖板7可靠而紧密地盖在阀口23上，从而可以起到更好的密封效果。另外，在某些情况下(例如调试过程或长期使用而使第一弹性元件6和/或压力调节装置8的性能减弱时)，可以通过压力调节装置8来调节上述作用力的大小，以使该作用力达到预定的值。优选地，压力调节装置8包括第二弹性元件82，压力调节装置8还包括分别设置在第二弹性元件82两端的调节螺杆81和浮动顶杆83，浮动顶杆83的一端与衔铁5的第一侧抵接。调节螺杆81通过螺纹连接的方式设置在第一软磁铁4的通孔内，当需要调节时，可通过搬手旋动调节螺杆81，从而方便地实现调节。

优选地，比例阀还包括第二软磁铁9，第一软磁铁4与第二软磁铁9之间设置有隔磁环10，第一软磁铁4与第二软磁铁9分别用于产生磁性相反的磁场。采用第二软磁铁9可使衔铁5在向阀口23回落的过程中，更容易操作。采用隔磁环10可以阻断第一软磁铁4和第二软磁铁9所产生的方向相反的两个磁场，使二者互不影响。优选地，第二软磁铁9具有通孔，衔铁5的至少一部分活动地设置在第二软磁铁9的通孔中。

优选地，壳体1包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11与第二壳体12通过螺纹连接，第二软磁铁9与第二壳体12的端部抵接。优选地，第二壳体12的中部设置有带有通孔的隔板121，比例阀还包括位于衔铁5和密封盖板7之间的密封隔膜100，密封隔膜100滑动地设置在隔板121的通孔内。因此，当衔铁5运动时，密封隔膜100也随之一起运动，从而在第二壳体12中部的隔板121上形成动态密封，防止阀座2内的流体进入壳体1的腔体内影响致动元件(包括线圈3、第一软磁铁4、衔铁5、第一弹性元件6等)的正常工作。由于有密封隔膜100将工作介质、进出口路径与致动元件隔绝，因此，本发明中的比例阀可以用于气体和液体。优选地，在第二壳体12与阀座2的连接处设置有密封圈104。

优选地，比例阀还包括连接座101，密封盖板7通过连接座101与衔铁5的第二侧连接。优选地，比例阀还包括连接杆102，连接杆102的两端分别设置有螺纹，连接杆102的中部设置有凸台，连接杆102的一端穿过密封隔膜100与连接座101连接，连接杆102的另一端与密封盖板7连接。这样，密封隔膜100就被卡在了连接座101与该凸台之间，因而，可以随衔铁5一起运动。

作为本发明的另一个方面，本发明提供一种呼吸机(特别是电动电控呼吸机或治疗型呼吸机)，其包括比例阀，该比例阀是上述各实施例中的比例阀。采用本发明中的比例阀并配合气体供应***便可通过微电脑进行计量，并经过运算、反馈来控制比例阀以得到精确的流量。优选地，呼吸机的电控部分可通过微电脑调节气体流速和气道压力，以实现不同的呼吸模式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种比例阀，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)包括腔体；

阀座(2)，所述阀座(2)上设置有进口(21)、出口(22)和阀口(23)；所述壳体(1)与所述阀座(2)密封连接；所述进口(21)与所述阀口(23)连通；

所述壳体(1)内设置有线圈(3)、第一软磁铁(4)、衔铁(5)、第一弹性元件(6)和密封盖板(7)；

所述线圈(3)围绕所述第一软磁铁(4)的外周设置，所述第一软磁铁(4)设置在所述衔铁(5)的轴向的第一侧，所述密封盖板(7)与所述衔铁(5)的轴向的第二侧连接，在所述衔铁(5)的所述第二侧设置有所述第一弹性元件(6)，所述第一软磁铁(4)驱动所述衔铁(5)以使所述密封盖板(7)的表面与所述阀口(23)的端面接触或分离。

2.根据权利要求1所述的比例阀，其特征在于，所述比例阀还包括压力调节装置(8)，所述第一软磁铁(4)包括通孔，所述压力调节装置(8)设置在所述第一软磁铁(4)的所述通孔内，所述压力调节装置(8)与所述衔铁(5)的第一侧抵接。

3.根据权利要求2所述的比例阀，其特征在于，所述压力调节装置(8)包括第二弹性元件(82)，所述压力调节装置(8)还包括分别设置在所述第二弹性元件(82)两端的调节螺杆(81)和浮动顶杆(83)，所述浮动顶杆(83)的一端与所述衔铁(5)的第一侧抵接。

4.根据权利要求1所述的比例阀，其特征在于，所述比例阀还包括第二软磁铁(9)，所述第一软磁铁(4)与第二软磁铁(9)之间设置有隔磁环(10)，所述第一软磁铁(4)与第二软磁铁(9)分别用于产生磁性相反的磁场。

5.根据权利要求4所述的比例阀，其特征在于，所述第二软磁铁(9)具有通孔，所述衔铁(5)的至少一部分活动地设置在所述第二软磁铁(9)的所述通孔中。

6.根据权利要求4所述的比例阀，其特征在于，所述壳体(1)包括第一壳体(11)和第二壳体(12)，所述第一壳体(11)与第二壳体(12)通过螺纹连接，所述第二软磁铁(9)与所述第二壳体(12)的端部抵接。

7.根据权利要求6所述的比例阀，其特征在于，所述第二壳体(12)的中部设置有带有通孔的隔板(121)，所述比例阀还包括位于所述衔铁(5)和密封盖板(7)之间的密封隔膜(100)，所述密封隔膜(100)滑动地设置在所述隔板(121)的所述通孔内。

8.根据权利要求7所述的比例阀，其特征在于，所述比例阀还包括连接座(101)，所述密封盖板(7)通过所述连接座(101)与所述衔铁(5)的第二侧连接。

9.根据权利要求8所述的比例阀，其特征在于，所述比例阀还包括连接杆(102)，所述连接杆(102)的两端分别设置有螺纹，所述连接杆(102)的中部设置有凸台，所述连接杆(102)的一端穿过所述密封隔膜(100)与所述连接座(101)连接，所述连接杆(102)的另一端与所述密封盖板(7)连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的比例阀，其特征在于，所述第一弹性元件(6)是弹簧。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的比例阀，其特征在于，所述阀座(2)的阀口(23)内设置有密封内筒(103)，所述密封盖板(7)的表面与所述密封内筒(103)的端面接触或分离，所述密封盖板(7)与所述密封内筒(103)都是金属制成的。

12.一种呼吸机，其包括比例阀，其特征在于，所述比例阀是权利要求1-11中任一项所述的比例阀。