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的流量調(diào)節(jié)組裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在呼吸機等醫(yī)療器械的使用過程中，必需對患者進行機械通氣，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備的氣流控制執(zhí)行器和執(zhí)行器控制算法實現(xiàn)的。呼吸機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。為了達到更好的治療效果，目前治療呼吸機一般采用精密比例閥來同時控制輸入患者的氣體流速和通氣總量?，F(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·沿導向+密封部件31左右移動，達到調(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的大小實現(xiàn)的。然而事實上，決定流量大小的應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時變化。在控制高壓氣源流量的時候，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，不得不研究復雜的控制算法，來實時調(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。

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、右鋼球同時移動，實現(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流量大小的影響。


下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。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、導向、密封件；32、線圈。
具體實施例方式圖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同時移動，實現(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)。進一步實施中，與所述左鋼球支架8和右鋼球支架24相對分別設有左彈性調(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。進一步實施中，所述左鋼球支架8內(nèi)套設左連接桿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。進一步實施中，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，進而改變對調(diào)節(jié)膜片14的作用力。假設調(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F = F2+F0后調(diào)節(jié)膜片14停止運動。此時左彈性調(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。此時調(diào)節(jié)膜片14在中間位置，上游壓力入口 15假設壓力為PO，下游壓力入口 13假設壓力為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進一步得:ΛΡ= (K1*Y2-K1*Y1+K*X2_K*X1)/S得出:X1= 0，X2 = Y2
設左彈簧的預壓縮量為Y0，則Yl = Y0-Y2進一步整理得出: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)系設計就顯得非常重要，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)實際使用案例決定的，因為Sa達到陰影區(qū)的最高位置時，本案例已經(jīng)達到了左右氣室17和18壓力平衡調(diào)節(jié)的目的。更進一步實施中，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。更進一步實施中，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。更進一步實施中，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)明可行的實施例的具體說明，而該實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施或變更，均應包含于本申請所請求保護的專利 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、右鋼球同時移動，實現(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