CN101745171B

CN101745171B - 压力比例阀

Info

Publication number: CN101745171B
Application number: CN200810239314.1A
Authority: CN
Inventors: 王军; 李捷
Original assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Current assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: CN101745171A

Abstract

本发明提供了一种压力比例阀，其包括：阀体，阀体内安装有可拆卸的阀芯组件且阀体上连接有可拆卸的排气测量管；以及致动机构，设置在阀体上部并位于阀芯组件上方；其中，阀芯组件包括阀芯和套设在阀芯上的定位法兰，阀体上套设有与阀体固联的固定套，当阀芯组件装配在阀体内时，定位法兰卡紧至固定套，以保持阀芯组件与阀体的相对位置固定。具体地，定位法兰的侧部具有紧固安装的定位件；固定套中形成有：沿固定套的纵向轴线方向延伸的供定位件穿过的导向槽；以及沿固定套的周界方向延伸的可容纳定位件的定位槽，导向槽与定位槽交叉，并且，在将阀芯组件装配至阀座内的过程中，定位件经由导向槽进而卡紧在定位槽中。

Description

压力比例阀

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及用于诸如呼吸机的压力比例阀，该压力比例阀用于控制呼吸机气路内的压力。

背景技术

许多气-液压联动系统(例如呼吸机系统)要求系统内气体的流量和压力能连续地或按比例地随控制阀的输入信号的改变而变化，采用液压伺服系统虽能满足此要求，且获得很高的精度。但是这类液压伺服系统的结构复杂、拆卸不便且价格高昂。对于低压气流控制而言，并不要求呼吸机系统的压力控制具有如此高的品质，因此在呼吸机系统中，通常会采用压力比例阀对呼吸机气路内的压力进行控制(充当呼气比例阀或吸气比例阀)，其可以用来提供设定压力的气体或保持气路内压力不超过设定的临界值(例如呼气末正压，PEEP)，采用压力比例阀可以保证一定控制性能的条件下，满足价格低廉、工作可靠、维护简单的要求。压力比例阀主要用于开回路控制，且压力比例阀的电磁线圈所产生的电磁力大小与通过线圈的电流成正比。由于采用压力比例阀对患者的呼气和吸气压力进行控制，因此当更换患者时，为了避免交叉感染，需要对压力比例阀的气路通道进行消毒清洗，这就需要将压力比例阀的阀芯和排气量测量管拆卸下来进行清洗。然而，一般不建议用户自行拆卸现有技术中所用的压力比例阀的阀芯和排气量测量管，这是由于用户自行拆卸并再次安装时，很难保证阀芯足够的定位精度，从而影响压力比例阀的使用及安全性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构改进的压力比例阀，该压力比例阀的阀芯和排气量测量管可以方便地拆卸并精确定位，可以满足低压力控制的应用。

针对上述目的，根据本发明提供了一种压力比例阀，其包括：阀体，阀体内安装有可拆卸的阀芯组件且阀体上连接有可拆卸的排气测量管；以及致动机构，设置在阀体上部并位于阀芯组件上方；其中，阀芯组件包括阀芯和套设在阀芯上的定位法兰，阀体上套设有与阀体固联的固定套，当阀芯组件装配在阀体内时，定位法兰卡紧至固定套，以保持阀芯组件与阀体的相对位置固定。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，定位法兰的侧部具有紧固安装的定位件；固定套中形成有：沿固定套的纵向轴线方向延伸的供定位件穿过的导向槽；以及沿固定套的周界方向延伸的可容纳定位件的定位槽，导向槽与定位槽交叉，并且，在将阀芯组件装配至阀体内的过程中，定位件经由导向槽进而卡紧在定位槽中。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，在固定套中的定位槽的结束位置处设置有沿固定套的纵向轴线方向定向的弹簧，弹簧下方设置有用于压紧定位法兰的定位件的定位珠。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，定位法兰与阀芯之间为螺纹连接，定位法兰通过紧固件紧固地连接于阀芯。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，压力比例阀还包括支承件，支承件设置在阀芯组件与致动机构之间，阀芯组件的顶端抵压在支承件的下侧上且致动机构支承在支承件之上。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，支承件的下侧具有定位面，阀芯组件的顶端抵压在定位面上。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，支撑件的中心具有用于引导致动机构的顶杆的导向孔。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，阀体的内壁上设置有用于引导阀芯的导向件，阀芯上形成有与导向件位置对应的沟槽。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，排气测量管中设置有卡紧件，卡紧件沿排气测量管的径向方向穿过排气测量管。

优选地，根据本发明的压力比例阀，其中，阀体上设置有加热装置。

本发明具有以下技术效果：

根据本发明的压力比例阀的阀芯和排气量测量管都采用分体式设计，可以方便地从阀体上拆卸下来进行清洗。阀芯在首次安装时通过定位法兰进行定位，进而通过将固定销钉插入定位法兰或从其中抽出就可以方便地将阀芯固定到阀体中或者从其中拆卸下来。排气测量管直接插入压力比例阀的阀体侧壁，转动一定角度后通过卡紧销将排气测量管固定至压力比例阀的安装基座，需要拆卸时反方向转动排气测量管即可将其拆卸。

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。附图中：

图1示出了根据本发明的压力比例阀的组装结构剖视图；

图2示出了根据本发明的阀芯组件的剖视图；

图3示出了图1中的去除了阀芯组件的压力比例阀的剖视图；

图4示出了将根据本发明的阀芯组件装入阀体时的立体示意图；

图5示出了根据本发明的阀芯组件装入阀体后的立体结构示意图；以及

图6示出了图4、5中的压力比例阀的俯视图。

具体实施方式

下面将参照附图并结合优选实施例对本发明的具体实施方式进行说明。

图1以剖视图示出了根据本发明优选实施例的压力比例阀的组装结构示意图，该压力比例阀包括：阀体6，其内部安装有可拆卸的阀芯组件且侧部连接有可拆卸的排气测量管1；以及设置在阀体6上部并位于阀芯组件上方的致动机构。上述的致动机构与在现有技术中的压力比例阀中使用的致动机构相似，如图1中所示，致动机构包括永磁铁芯3、设置在永磁铁芯3中的线圈4、以及与线圈4固联的顶杆5。

特别地，如图2所示，根据本发明的压力比例阀的阀芯组件包括阀芯8和套设在阀芯8上的定位法兰10，定位法兰10与阀芯8之间为螺纹连接，进而通过紧定螺钉(紧固件)g与阀芯8紧固地安装。如图3所示，阀体6上套设有固定套13，固定套13与阀体6固联以保持阀芯组件相对于阀体6的相对位置固定。

具体地，如图2和图4、5所示，定位法兰10的侧部紧固地安装有定位销(定位件)h，定位销h可以通过紧配合、粘接、焊接等方式固定至定位法兰10。图4、5示出了固定套13的结构，如图可见，固定套13上形成有：沿固定套13的纵向轴线方向延伸的供定位销h穿过的导向槽13a；以及沿固定套13的周界方向延伸的可容纳定位销h的环形定位槽13b，导向槽13a与定位槽13b交叉相连形成为“L”形。进一步，结合图3可见，在固定套13的定位槽13b的结束位置处还设置有沿固定套13的纵向轴线方向定向的弹簧14，弹簧14下方设置有用于压紧定位法兰10的定位销h的定位珠11。固定套13中的两个槽结构13a、13b以及设置在其中的弹簧14和定位珠11可以用于定位法兰10相对于固定套13的定位，在组装时，首先将定位法兰10上的定位销h从下向上穿过纵向延伸的导向槽13a，当到达导向槽13a与定位槽13b的连接处后，就转动定位法兰10，则定位销h就随之转动进入环形定位槽13b中，当定位销h转动到达定位珠11处时，继续转动定位法兰10，则定位销h就将定位珠11向上顶起并由于弹簧14的弹性压缩力而被压紧在定位珠11下面，从而实现了相对于固定套13的定位。优选地，根据本发明的定位法兰10上还形成有定位凸缘10a(如图2所示)，当定位法兰10上的定位销h运动到导向槽13a与定位槽13b的相交位置处时，定位凸缘10a刚好顶在固定套13的下断面上，从而进一步帮助定位法兰10相对于固定套13进行定位。

优选地，如图1所示，本压力比例阀还包括支承板(支承件)2，该支承板2设置在阀芯组件与致动机构之间以用于支撑致动机构并对阀芯组件进行竖直方向的定位，由图3中可见，阀芯组件的顶端抵压在支承板2的下侧上且致动机构被支承在支承件2之上。具体地，如图1所示，支承板2的下侧具有用于对阀芯组件进行定位的定位面f，在安装阀芯组件时，通过使阀芯组件的顶端抵压在该定位面f上而实现阀芯组件的定位。支撑板2的中心处还具有用于引导致动机构的顶杆5的导向孔k，当向致动机构的线圈4中通入电流后，通过永磁铁芯3和线圈4的相互作用而产生电磁力，线圈4会带动顶杆5朝向阀芯组件向下运动，在此运动过程中，顶杆5就进入上述的导向孔k，进而在导向孔k的引导下顶压到阀芯组件的膜片7(膜片7的具体结构和布置位置在图2中最佳地示出)上，被顶压的膜片7封住阀芯8的阀口c。如果阀芯8的接口d与输出一定气压的管道接通，则顶杆5受到的来自线圈4的电磁力的大小就限定了进入阀芯8内的气体的最高气压。由二力平衡的原理可知，当PS>F(其中P为阀芯8内气体压力，S为阀芯8的阀口c的面积，F为通过顶杆5施加的电磁力)时，膜片7将向上运动(忽略膜片7、顶杆5的重力及变形力)，则膜片7就从阀口c分离而形成缝隙，气体将通过此缝隙流出，进而通过阀芯8上的孔e和排气测量管1向外界泄气；而当气体压力下降到PS＝F时，膜片7又再次封闭阀口c。

下面对通过上述结构实现阀芯组件的安装、定位以及固定的方式进行描述。在初次安装时，先将定位法兰10从阀芯8的接口d处套入，随后将定位法兰10旋拧到阀芯8上，将阀芯8插入阀体6内部，在此过程中，使嵌入定位法兰10侧壁上的定位销h对准固定套13中的导向槽13a，随着阀芯8的插入，定位销h也沿着导向槽13a前行，到达与环形定位槽13b连接处时转动定位法兰10，则定位销h就依照上文描述的方式定位于固定套13内。完成定位法兰10的定位后，需要对阀芯8的高度进行调整，以确保阀芯8在竖直方向上位置的固定。相对于定位法兰10转动阀芯8使其向上前进，当阀芯8的顶端顶压到支撑板2下侧的定位面f上时，即停止转动阀芯8，这样就实现了阀芯8沿竖直方向的定位。此后，在利用紧固螺钉g将定位法兰10与阀芯8紧固在一起，从而完成阀芯组件的初次安装。在初次安装之后，当需要将阀芯组件从阀体6中卸除时，就反方向转动定位法兰10，使定位销h从导向槽13b滑出，进而向下移动阀芯组件使定位销h退出导向槽13a即可将阀芯组件从阀体6中取出了。再次安装时只需要重复定位法兰10相对于固定套13的定位操作即可，而无需再次调整阀芯8的高度(即定位法兰10和阀芯8保持相对固定，不会相对转动)，从而实现了阀芯组件的简单拆卸、安装、和定位。

优选地，如图1和3所示，根据本发明的压力比例发，阀体6的内壁上镶嵌(或粘接、焊接)有用于引导阀芯8的两个导向条(导向件)9a、9b，上导向条9a设置在支撑板2的下方，下导向条9b设置在固定套13附近，如图所示，上、下导向条9a、9b分别位于阀体6侧部的连接端口i的两侧。此外，阀芯8上形成有与导向条9a、9b的位置对应的环形沟槽a、b(组装后位置对应)。这两个环形沟槽a、b与上述的导向条9a、9b(优选地由PTFE耐磨材料制成)形成气压平衡，以避免阀芯8在插拔过程中出现负压卡死现象，并且也有助于形成低压情况下的间隙密封，优选地，阀芯8与导向条9a、9b之间的接触间隙设计在4-10μm之间。进一步，如图4-6所示，阀体6上还设置有对阀体6进行加热的加热装置15，以保证导向条9a、9b与阀芯8之间的间隙不会因温度变化而受影响。

此外，如图4、5所示，在根据本发明的压力比例阀中，排气测量管1中设置有卡紧销(卡紧件)j，该卡紧销j沿排气测量管1的径向方向插入到排气测量管1中，并且与之形成紧配合。在安装排气测量管1时，将排气测量管1插入阀体6侧壁的安装孔i中，进而旋转一定角度，卡紧销j就会与压力比例阀的安装基座12卡紧固定了。在本实用新型中，卡紧销j的卡紧原理与上述定位法兰10的固定原理相似，在此就不再赘述了。

下面通过一个具体应用实例对根据本发明的压力比例阀的使用进行说明。在此例举的是本压力比例阀用在需要经常拆下阀芯8和排气测量管1进行消毒清洗的医疗设备——呼吸机中的情况，压力比例阀的阀芯8的弯曲接头d和排气测量管1的排气端露在呼吸机机箱之外，这样便于呼吸机操作人员拆卸阀芯组件和排气测量管1，阀芯8的接口d与患者呼吸管路连通，本压力比例阀在呼吸机的工作过程中的使用方式如下所述。

当患者吸气时，呼吸机执行机构依照医护人员的设定参数向患者吸气管路送气，为了保证患者的安全和最佳治疗效果，医护人员还需要根据患者的病情设定吸气压力(通常是20-80cmH₂O)。此时压力比例阀就充当吸气阀，呼吸机控制系统根据设定的吸气压力给线圈4通适当的电流，顶杆5就被施加以相应的电磁力F，F＝P_xS(P_x即设定的吸气压力)；当患者吸气管道的压力超过设定吸气压力P_x时，压力比例阀即通过阀芯8的端口c泄气来维持设定的吸气压力恒定。患者呼气时，本方案的压力比例阀即充当呼气阀，医护人员需要根据患者的病情设定呼气末正压(通常是0-40cmH₂O)，该压力低于同一呼吸周期的吸气压力，充当呼气阀的压力比例阀在被施加以减小的电流，随即开始泄气，即患者向外呼气，呼气管路内的气压迅速下降，当F＝P_HS(P_H为呼气管路压力，即设定的呼气末正压)时，呼气阀停止向外泄气，维持呼气管路压力恒定，等待下一次吸气。至此压力比例阀完成了它在呼吸机的一个呼吸周期内的作用。

当更换患者进行治疗时，为了避免交叉感染，需要对压力比例阀的气路通道进行消毒清洗，采用本发明的压力比例阀就可以很方便的拆下需要消毒清洗的部件(阀芯组件以及排气测量管)，而且可以很方便的利用上述的导向及定位装置安装复原。

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

1.一种压力比例阀，其特征在于，所述压力比例阀包括：

阀体（6），所述阀体内安装有可拆卸的阀芯组件且所述阀体上连接有可拆卸的排气测量管（1）；以及

致动机构，设置在所述阀体上部并位于所述阀芯组件上方；

其中，所述阀芯组件包括阀芯（8）和套设在所述阀芯上的定位法兰（10），所述阀体上套设有与所述阀体固联的固定套（13），当所述阀芯组件装配在所述阀体内时，所述定位法兰卡紧至所述固定套，以保持所述阀芯组件与所述阀体的相对位置固定；

所述阀芯（8）在首次安装时通过所述定位法兰（10）进行定位，进而通过将定位件（h）插入所述定位法兰（10）或从定位法兰（10）中抽出的方式将所述阀芯（8）固定到所述阀体（6）中或者从所述阀体（6）中拆卸下来。

2.根据权利要求1所述的压力比例阀，其特征在于，

所述定位件（h）紧固地安装在所述定位法兰（10）的侧部；

所述固定套中形成有：沿所述固定套的纵向轴线方向延伸的供所述定位件穿过的导向槽（13a）；以及沿所述固定套的周界方向延伸的可容纳所述定位件的定位槽（13b），所述导向槽与所述定位槽交叉相连，其中

在将所述阀芯组件装配至所述阀体内的过程中，所述定位件经由所述导向槽进而卡紧在所述定位槽中。

3.根据权利要求2所述的压力比例阀，其特征在于，在所述固定套中的所述定位槽的结束位置处设置有沿所述固定套的纵向轴线方向定向的弹簧（14），所述弹簧下方设置有用于压紧所述定位法兰的定位件的定位珠（11）。

4.根据权利要求1所述的压力比例阀，其特征在于，所述定位法兰与所述阀芯之间为螺纹连接，所述定位法兰通过紧固件（g）紧固地连接于所述阀芯。

5.根据权利要求1所述的压力比例阀，其特征在于，

所述压力比例阀还包括支承件（2），所述支承件设置在所述阀芯组件与所述致动机构之间，所述阀芯组件的顶端抵压在所述支承件的下侧上且所述致动机构支承在所述支承件之上。

6.根据权利要求5所述的压力比例阀，其特征在于，所述支承件的下侧具有定位面（f），所述阀芯组件的顶端抵压在所述定位面上。

7.根据权利要求5所述的压力比例阀，其特征在于，所述支承件的中心具有用于引导所述致动机构的顶杆（5）的导向孔（k）。

8.根据权利要求1所述的压力比例阀，其特征在于，所述阀体的内壁上设置有用于引导所述阀芯的导向件（9a、9b），所述阀芯上形成有与所述导向件位置对应的沟槽（a、b）。

9.根据权利要求1所述的压力比例阀，其特征在于，所述排气测量管中设置有卡紧件（j），所述卡紧件沿所述排气测量管的径向方向穿过所述排气测量管。

10.根据权利要求1所述的压力比例阀，其特征在于，所述阀体上

设置有加热装置（15）。