CN101468224A - 流量调节控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流量控制调节阀，主要涉及医疗器械领域，本发明的流量控制调节阀包括针阀阀体(1)、针阀(2)，进一步还包括电机(9)、电位器(16)、小齿轮(10)和大齿轮(5)，其中，电机(9)和电位器(16)分别与小齿轮(10)的两个轴端(10a)(10b)固连，大齿轮(5)与小齿轮(10)啮合并且与针阀(3)的转轴(3a)固连。通过这种结构设置本发明的流量控制调节阀能够以电气的方式控制气体流量的大小，并且还能够对流量进行实时检测并将检测结构反馈给电机(9)，则电机(9)就对流量进行调节。本发明的流量控制调节阀以电器和机械装置取代人工对流量进行控制和调节，控制调节精度高，显著的降低了操作者的工作强度。

Description

流量调节控制阀

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及诸如用于呼吸机中的气体流量控制调节阀。

背景技术

在医疗领域，在进行手术的过程中经常需要使用麻醉呼吸机来维持患者的正常呼吸，要保证患者在麻醉状态下的正常呼吸，就需要对麻醉呼吸机的气流量进行控制和调节，这是利用呼吸麻醉机中的流量控制调节阀模块来实现的，它是构成呼吸麻醉机的重要组成部分，主要用于控制和调节患者吸入的潮气量或分钟通气量，以适应不同患者对潮气量或分钟通气量的需求。

目前普遍应用的流量控制调节阀的结构如图1所示，主要包括阀体1、阀针2、密封圈3、挡钉4和旋钮5，其中1a和1b分别为进气通道和出气通道，气体从进气通道1a进入，从出气通道1b流出，其中，阀体1中具有孔1c，孔1c与阀针2的锥形端部之间形成有缝隙。此流量控制调节阀通过手动对气体流量进行控制调节，操作者旋转旋钮5，通过阀体1上的螺纹使旋钮5的旋转运动变成直线运动，从而使阀针2在阀体1中的孔1c中沿直线方向前进或后退，这样就可以调节阀针2的端部与阀体1内壁之间的缝隙的大小，从而实现对气体流量的调节。此外，密封圈3起到气体密封作用，挡钉4起到防止阀针2从阀体1中旋出的作用。

然而，这种利用人工来控制和调节气体流量的方式要求频繁的人工观测和手动操作，增加了操作者的工作强度，并且人工操作精度较低，有可能对患者造成不利影响，缺乏足够的安全和可靠性。

因此，需要提供一种气体流量控制调节阀，其利用电器装置来控制和调节气体流量，并具有流量的实时检测和反馈装置，以取代低精度的人工观测，减小操作者的工作强度，提高控制和调节的精度，防止可能的医疗事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种气体流量控制调节阀，采用电器装置取代之前手动操作的旋钮来控制和调节气体流量，并具有流量的实时检测和反馈装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种流量控制调节阀，包括具有阀体和阀针的针阀，进一步还包括：驱动部，接收控制信号，并驱动阀针前后移动以调节针阀的开度；反馈部，检测驱动部的旋转进而生成电信号，并将其与输出气体流量值对应的电信号比较，根据比较结果输出控制信号给驱动部。

优选地，根据本发明的流量调节控制阀，其中驱动部进一步包括：电机、小齿轮和大齿轮；并且反馈部为电位器。

具体地，根据本发明的流量调节控制阀，其中电机与小齿轮的一端固连；电位器与所述小齿轮的另一端固连；大齿轮与阀针固连。

此外，根据本发明的流量调节控制阀，进一步包括齿轮箱体，其中齿轮箱体固定连接于针阀；阀针穿过齿轮箱体并被齿轮箱体支撑；小齿轮位于齿轮箱体的内部，并且小齿轮的两端分别固定连接于电机和电位器。

进一步，根据本发明的流量调节控制阀，其中电机、小齿轮和电位器相对于齿轮箱体位置固定。

优选地，根据本发明的流量调节控制阀，其中大齿轮上具有限位销钉，限位销钉的位置与固定在齿轮箱体上的挡钉的位置相对应。

具体地，根据本发明的流量调节控制阀，其中阀针的中部具有螺纹，并且阀针的前部优选地具有锥度，阀针的端部形成为圆锥形。

此外，根据本发明的流量调节控制阀，其中电机和电位器均与外部控制板电连接。

本发明具有以下技术效果：

第一，由于现有技术普遍采用人工方式来检测气体流量变化并对其进行相应的控制和调整，其精度低且人力耗费大，因此根据本发明的流量控制调节阀采用电气装置(电机)和外部反馈装置(电位器)取代了之前技术中由人手工控制的旋钮，利用电机带动齿轮机构控制阀针的移动，同时利用电位器对气体的实际流量进行实时检测，并将此流量信号传输给控制板与预设流量值进行比较，进而根据比较结果对流量进行调节，这中流量调节方式显著提高了对气体流量的控制精度，并减小了操作者的工作强度。

第二，根据本发明的流量控制调节阀，其具有结构简单的齿轮传动机构，电机带动齿轮传动机构旋转，并且阀针中部具有螺纹，利用此螺纹将齿轮旋转运动转化为阀针的直线运动，这种运动转化方式精度更高并且人工耗费量更少。

第三，根据本发明的流量控制调节阀，其中的齿轮传动机构中的大齿轮与阀针固联，并且在与小齿轮啮合旋转的同时可随着阀针在水平方向上在小齿轮的齿廓中移动，大齿轮上具有限位销钉，齿轮箱体侧壁上具有挡钉，挡钉的位置与限位销钉相对应，利用这种对应结构可以限制大齿轮在水平方向上的位移，从而确保大齿轮的端面不会顶上齿轮箱体内壁并且不会从小齿轮的齿廓中滑出，保证了整个机构的可靠性。

第四，根据本发明的流量控制调节阀，小齿轮的两个轴端分别与电机和电位器固联，这样电机在带动小齿轮旋转的同时也随之带动电位器中的旋转机构转动，从而将流量信号传入了电位器，这使得电位器能够对电极的旋转情况(具体的为电极转数)进行实时检测。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的一些实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。其中：

图1是现有技术中用于麻醉呼吸机的流量控制调节阀的结构示意图；

图2是根据本发明优选实施例的用于麻醉呼吸机的流量控制调节阀的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明，其中仅对主要和关键性的部件和结构进行了相应标识。

图2显示了根据本发明优选实施例的用于麻醉呼吸机的流量控制调节阀的结构示意图，首先参照图2对本发明的流量控制调节阀的主要构成进行说明。根据本发明优选实施例的流量控制调节阀主要包括如下几个部分：阀体1、阀针3、电机9、电位器16、小齿轮10和大齿轮5，其中：电机9与小齿轮10的一个轴端固连；电位器16与小齿轮10的另一个轴端固连；小齿轮10与大齿轮5相互啮合；大齿轮5与阀针3固连。阀针2可在阀体1中沿直线方向水平移动；大齿轮5和小齿轮10均位于齿轮箱体12的内部，齿轮箱体12对小齿轮进行支撑；电机9和电位器16均固定在齿轮箱体12的外部，电机9利用螺钉11固定在齿轮箱体12的外侧壁，电位器16利用支撑板14进行支撑，支撑板14利用螺钉固定到齿轮箱体12的外侧壁上，其中采用锁紧螺母15对支撑板14进行锁紧。整个齿轮箱体12包括其内部的结构以及电机9和电位器16就取代了之前技术中由人手动控制的旋钮，其推动阀针3在阀体1中移动，从而以电气的方式实现对气体流量的控制和调节。

具体地，齿轮箱体12套接于阀体1的端部上，优选地利用顶丝使齿轮箱体12与阀体1保持固联，从而使阀体1固定到齿轮箱体12上并且被齿轮箱体12支撑；阀针3穿过齿轮箱体12并被齿轮箱体12支撑。阀针3和齿轮箱体12之间设置有套筒8，阀针3相对于齿轮箱体12可以进行水平方向的移动套筒8具有防磨损和润滑的作用。优选地依然利用顶丝将大齿轮5固定在阀针3上，这样大齿轮5除了自身的转动以外还可以与阀针3一起进行水平方向的移动。进一步，小齿轮10的一端与电机9固连，优选地依然利用顶丝使电机9与小齿轮10保持固连。小齿轮10的另一端与电位器16固连并且被齿轮箱体12支撑，齿轮箱体12与小齿轮10与电位器相连的端部之间设置有套筒13(如图2所示)，其作用与前述套筒8相同，但是小齿轮10与套筒13之间没有相对运动。优选地，仍然利用顶丝使电位器16和小齿轮10保持固连。通过上述描述可知，在根据本发明的流量调节控制阀的此优选实施例中，电机9、小齿轮10和电位器16相对于齿轮箱体12位置固定；而大齿轮5和阀针3则相对于齿轮箱体12可以进行水平方向的移动。

由于大齿轮5可以在水平方向上移动，为了防止大齿轮5的齿轮端面顶上齿轮箱体12的内壁，并且为了防止大齿轮5从相对固定的小齿轮10中滑出(如图可见小齿轮10的齿宽大于大齿轮5的齿宽，大齿轮5在与小齿轮10啮合转动的同时相对于小齿轮10有水平方向的位移)，在大齿轮5的上设置销钉4，同时在齿轮箱体12与销钉4对应的位置上设置挡钉6，挡钉6利用螺母7固定在齿轮箱体12的侧壁上，挡钉6的端部向齿轮箱体12的内部伸出，伸出位置应这样确定：使得在大齿轮5的端面顶上齿轮箱体12的内壁之前，销钉4就顶到挡钉7在齿轮箱体内部伸出的端部上。

接着参照图2，可以看到阀体1与阀针3的前端之间设置有套筒2，其作用与前述套筒8和套筒13相通，阀针3可以在套筒2中沿水平方向移动。具体地，阀针3的前部具有锥度，这样就会在套筒2和阀针3的前部之间形成缝隙，气体就通过此缝隙在阀体1的两个气体通道：第一通道1a和第二通道1b之间流进和流出。通过调节阀针3在水平方向上的移动就可以调节上述用于气体流通的缝隙的大小，从而调节麻醉呼吸机中气体流量(分钟通气量或潮气量)的大小。此外，阀针3的端部优选地形成为圆锥形，这种设计是为了方便阀针3顺利地进入套筒2中，因此采用其他任何合适的形状也是可以的。

上面对根据本发明的流量控制调节阀的具体结构进行了详细说明，下面将继续参照图2对此流量控制调节阀的具体操作方式进行说明。

在根据本发明的流量控制调节阀中，电机9和电位器16均与外部控制板(未示出)电连接，操作者首先通过控制板设置所需要的气体流量值(潮气量或分钟通气量)，设置完成后控制板就发出电信号给电机9，则电机9就根据接收到的电信号进行旋转，从而带动与其固连的小齿轮10转动。一方面，由于小齿轮10与大齿轮5啮合，则转动就从小齿轮5传递到大齿轮5，大齿轮5进一步带动与其固连的阀针3转动，由于阀针3的中部具有螺纹，则利用此螺纹就能够将阀针3的旋转运动转化成水平直线运动。与此同时，大齿轮5也会在转动的同时随阀针3在水平方向上移动。这样，通过控制阀针3在水平方向上的移动，就可以控制阀针3的前部与套筒2之间的缝隙的大小(也就是针阀的开度)，从而就可以控制气体流量的大小。

另一方面，由于小齿轮10同时与电位器16固联，则小齿轮10可带动电位器16内部的旋转机构(未示出)转动，电位器16对此旋转结构转动的圈数(也就是电机9的转数)进行测量，将测量所得的结果转化为电信号发送给外部控制板(未示出)。与此同时，从针阀的第一通道1a流出的气体会进入外部回路，并利用传感器(未示出)对此实际输出的气体流量进行检测，进一步将此检测所得的实际流量信号发送到外部控制板。外部控制板将由电位器发送来的代表电机9转数的电信号与由传感器检测所得的气体实际输出流量的电信号进行比较。如果电机9的转数对应的电信号大于实际气体流量对应的电信号，则控制板就会发送反馈信号给电机9，电机9就会带动小齿轮5顺时针旋转，顺时针旋转的小齿轮10带动大齿轮5逆时针旋转，大齿轮5进一步带动与其固连的阀针3旋转，阀针3上的螺纹将旋转运动转化成水平向左的直线运动，从而使针阀的开度减小，则实际输出的气体流量相应减小，使其符合预先设定的流量值，因此实现了对气体流量的调节。同理，如果电机9的转数对应的电信号大于实际气体流量对应的电信号，则控制板就会发送反馈信号给电机9，电机9就会带动小齿轮5逆时针旋转，逆时针旋转的小齿轮10带动大齿轮5顺时针旋转，大齿轮5进一步带动与其固连的阀针3旋转，阀针3上的螺纹将旋转运动转化成水平向右的直线运动，从而使针阀的开度增大，则实际输出的气体流量相应增大，使其符合预先设定的流量值。这一部分是利用电位器16对电机9的旋转情况进行实时检测并输出反馈信号给外部控制板，通过此反馈结构可以不断控制电机9正转和反转，从而调节针阀开度的大小，从而实现对气体实际输出流量的实时调节。

上述为根据本发明的优选实施例的具体结构和实施方式，其中各部件之间的固联可以通过各种适合的方式实现，例如，电位器16与小齿轮10可以为紧配合。此外，本发明中的电位器16还可以采用任何其他适合的反馈装置代替，如压力传感器等。

以上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 (8)

1.一种流量调节控制阀，包括：

针阀，具有阀体(1)和阀针(3)，

其特征在于，进一步包括：

驱动部，接收控制信号，驱动所述阀针(3)前后移动，以调节所述针阀的开度；

反馈部，检测所述驱动部的旋转进而生成电信号，并将其与输出气体流量值对应的电信号比较，根据比较结果输出控制信号给所述驱动部。

2.根据权利要求1所述的流量调节控制阀，其中：

所述驱动部进一步包括：电机(9)、小齿轮(10)和大齿轮(5)；

所述反馈部为电位器(16)。

3.根据权利要求2所述的流量调节控制阀，其特征在于：

所述电机(9)与所述小齿轮(10)的一个轴端固连；

所述电位器(16)与所述小齿轮(10)的另一个轴端固连；

所述大齿轮(5)与所述阀针(3)固连。

4.根据权利要求2所述的流量调节控制阀，进一步包括齿轮箱体(12)，其中：

所述齿轮箱体(12)固定连接于所述针阀(1)；

所述阀针(3)穿过所述齿轮箱体(12)并被所述齿轮箱体(12)支撑；

所述小齿轮(10)位于所述齿轮箱体(12)内部，并且所述小齿轮(10)的两端分别固定连接于所述电机(9)和所述电位器(16)。

5.根据权利要求4所述的流量调节控制阀，其中所述电机(9)、所述小齿轮(10)和所述电位器(16)相对于所述齿轮箱体(12)位置固定。

6.根据权利要求4所述的流量调节控制阀，其中所述大齿轮(5)上具有限位销钉(4)，所述限位销钉(4)的位置与固定在所述齿轮箱体(12)上的挡钉(6)的位置相对应。

7.根据权利要求6所述的流量调节控制阀，其中所述阀针(3)的中部具有螺纹，所述阀针(3)的前部具有锥度，所述阀(3)针的端部形成为圆锥形。

8.根据权利要求2所述的流量调节控制阀，其中所述电机(9)和所述电位器(16)均与外部控制板电连接。

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