CN102266637B - 用于麻醉机的气控阀 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于麻醉机的气控阀，所述气控阀包括上阀组件、下阀组件和介于它们之间的气压传递机构。其中，气压传递机构包括第一气室(34)、第二气室(35)和连接杆(11)；上阀组件包括第一阀座(31)、第一阀芯(2)和传力装置(6)；下阀组件包括第二阀座(14)和第二阀芯(20)。本发明通过上阀组件和下阀组件的气道中的气压，控制所述气压传递机构的动作，进而控制上阀组件阀口和上阀组件阀口的通气量，最终控制两种不同气体的流量比，达到稳定、可靠地控制两种气体的进气比例的目的。

Description

用于麻醉机的气控阀

技术领域

本发明涉及一种气控阀，尤其涉及用于麻醉机的气控阀。

背景技术

在使用麻醉机时，需要将氧气和麻醉剂例如笑气按照预定的比例混合，然后输送给病人。对这种比例的要求非常严格，无论是氧气浓度过高，还是笑气浓度过高，对可能对患者的健康乃至生命构成威胁。而且即使在麻醉机被长期使用之后，该比例最好仍然是稳定的。但是目前麻醉机的控制阀则达不到上述要求，控制阀在长期使用后氧/笑比会出现偏移，氧气、笑气开启的逻辑关系会发生变化，即笑气在氧气未开启的情况下开启，直接造成病人缺氧窒息，危及病人的生命安全。

发明内容

本发明因此提出一种改进的用于麻醉机的气控阀，以克服现有气控阀气体比例控制不精准、不稳定的缺陷。

本发明的气控阀从上到下包括三个部分：上阀组件、气压传递机构和下阀组件，在该气控阀中：

气压传递机构包括第一气室、第二气室、和连接杆，其中，第一气室设有第一推板8和由该推板支持的第一膜片；第二气室平行地设于第一气室下方，并设有第二推板13和由该推板支持的第二膜片；连接杆两端固定连接至第一推板和第二推板，使得受第一气室或第二气室内的气压的驱动，第一推板和第二推板可以在各自的气室内联动。

上阀组件包括第一阀座、第一阀芯和传力装置，其中，第一阀座设有第一进气口、第一出气口、第一空腔、第二空腔和位于第一空腔和第二空腔之间的第一阀口，第一空腔连通至第一进气口，第二空腔与第一出气口和第一气室连通；第一阀芯具有第一阀口配合部，并且上端由第一弹簧支撑；传力装置上端连接至第一阀芯的下端，下端支撑在第一推板上。

下阀组件包括第二阀座、第二阀芯和第二弹簧，其中，第二阀座设有第二进气口、第二出气口、第二阀口和第三空腔，第二阀口位于第二气室和第三空腔之间，第三空腔连通至第二出气口，第二气室连通至第二进气口；第二阀芯上端为第二阀口配合部，下端由第二弹簧支撑。

本发明的气控阀可以稳定、可靠地控制两种气体的进气比例。

在一种具体实施方式中，传力装置包括：推杆，设于所述第二空腔内，上端连接至所述第一阀芯的下端；第三弹簧，穿设于所述推杆，并且位于具有预定长度的限位空间内，下端朝向所述第一膜片。

作为进一步的改进，弹簧座下表面支撑在所述第一推板上，上表面支持所述第三弹簧和推杆。借助该第三弹簧，可以平衡阀体在使用时由于零件相互运动产生的摩擦力及变形零件产生的张力

作为对上述任一种实施方式的改进，所述第一膜片和第二膜片为滚膜，所述滚膜的周缘具有凹入的环形槽。

作为对上述任一种实施方式的改进，所述第二阀座还安装有通过一节流气道与所述第三空腔相通的第一节流阀。作为进一步的改进，第一节流阀包括：阀杆座，阀杆座嵌入所述第二阀座上的所述节流气道的外侧端，并形成有第四空腔，所述阀杆座的朝向所述节流气道的内侧端设有第四阀口；阀杆，螺纹设置在所述阀杆座中，内侧端具有与所述第四阀口相配合的锥面，外侧端设有可拧部位。作为对上述任一种实施方式的改进，所述第一阀座还安装有通过一节流气道与所述第二空腔相通的节流阀。例如，所述第二节流阀设置在所述第二空腔至第一出气口的路径上。

作为对上述任一种具体实施方式的改进，在所述第二空腔与第一气室的邻接处具有一个弹簧座容置槽，该容置槽具有预定高度，限制所述弹簧座的最大移动范围。

作为对上述任一种实施方式的改进，所述第一弹簧的上端支撑在一个可螺纹调节的第一阀堵上。

作为对上述任一种实施方式的改进，所述第二弹簧的下端支撑在一个第二阀堵上。

本发明的气控阀用于同时输送两种气体，其可以稳定地控制该两种气体的输送比例。

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是本发明一个典型实施例的气控阀的剖视图；

图2是图1所示气控阀的外观示意图；

图3是一种用于本发明的流量控制组件的安装图。

具体实施方式

如图1和2所示，从功能上说，可以将气控阀从上到下划分为三个部分：上阀组件、气压传递机构和下阀组件。相应地，气控阀的本体由三部分构成，即上阀座31(第一阀座)、中阀座9和下阀座14(第二阀座)。在其他实施方式中，也可将这三个阀座一体成型。

气压传递机构包括第一气室34、第二气室35、和连接杆11，其中，第一气室34设有第一推板8和由该推板支持的第一滚膜7；第二气室35平行地设于第一气室34下方，并设有第二推板13和由该推板支持的第二滚膜12；连接杆11两端固定连接至第一推板8和第二推板13，使得受第一气室34或第二气室35内的气压的驱动，第一推板8和第二推板13可以在各自的气室内同步移动(联动)。

上阀组件包括第一阀座31、第一阀芯2和传力装置6，其中，第一阀座31设有第一进气口26、第一出气口27、第一空腔312、第二空腔313和位于第一空腔312和第二空腔313之间的第一阀口311，第一空腔312连通至第一进气口26，第二空腔313与第一出气口27和第一气室34连通；第一阀芯2具有第一阀口配合部，并且上端由第一弹簧28支撑；传力装置6上端连接至第一阀芯2的下端，下端支撑在第一推板8上。安装座32可螺纹调节地安装在第一阀座31中，由该安装座形成第一空腔312和第一阀口311，并安装由第一阀堵30、第一弹簧28和第一阀芯2，第一弹簧28的上端支撑在第一阀堵30上。在本发明的其他实施方式中，该安装座32和第一阀堵可以省略。

下阀组件包括第二阀座14、第二阀芯20和第二弹簧19，其中，第二阀座14设有第二进气口21、第二出气口22、第二阀口141和第三空腔142，第二阀口141位于第二气室35和第三空腔142之间，第三空腔142连通至第二出气口22，第二气室35连通至第二进气口21；第二阀芯20上端为第二阀口配合部，下端由第二弹簧19支撑。作为优选，可以将第二弹簧19支持在一个可螺纹调节的第二阀堵17上。通过调节该阀堵的深度，可以调节在第二气室处于给定压力时第二阀口141的通气量。

传力装置6包括推杆61、第三弹簧62和弹簧座63，其中，推杆61上端连接至第一阀芯2的下端，下端落在弹簧座63内；第三弹簧62穿设于推杆61，并且位于具有预定长度的限位空间64内；弹簧座63的下表面支撑在第一推板8上，上表面支持第三弹簧62和推杆61。推杆61和弹簧座63可以一体成型。在该优选实施例中，在第二空腔313与第一气室34的邻接处具有一个弹簧座容置槽65，该容置槽65具有预定高度，限制所述弹簧座的最大移动范围。

第二阀座14还安装有流量控制组件51。在图3所示的实施方式中，流量控制组件(节流阀)51包括阀杆座511和阀杆512，其中，阀杆座511嵌入第二阀座14，并形成第四空腔，阀杆座511的第一端设有第四阀口511a，第四阀口511a的外侧连通至第二出气口22，由于第二出气口22直接连通至第三空腔142，所以第四阀口511a的外侧也直接连通至第三空腔142；第四空腔通过阀杆座511侧壁上的开孔向上连通至第二气室35。阀杆512螺纹设置在阀杆座511形成的第四空腔中，第一端具有锥面，用于调节第四阀口511a的开启面积，第二端延伸出第二阀座14，并设有可拧部位。拧动该可拧部位，可以调节调节阀杆512进入阀杆座511的深度，进而调节第四阀口511a的开启面积。阀杆512进得愈深，第四阀口511a的开启面积愈小，但是即使阀杆512进到最大深度，阀口511a也处于开启状态，只不过由第二气室35经由第四空腔和第四阀口511a流至第二出气口的气流最小。该流量控制组件51与另外的一个流量计控制阀相配合，用于控制第二气室35的气压。该流量计控制阀在附图中未示出，其连接在从气源到第二进气口的管路上，作为流量计的一部分，也可以是单独的调控阀。在靠近阀杆512的第二端的位置，采用两个密封圈513实现阀杆512与阀杆座之间的密封。

作为变型例，上述流量孔组件51也可以独立出去，而不安装在阀座14中，只要实现与第二阀座14中相关气道的连通即可。

如图2所示，第一阀座31还安装有辅助流量控制组件52，该装置用于调节从第二空腔313流向第一出气口27的气流的大小。如图1所示，其可以从第一阀座31的开孔25中装入。该装置的结构可以与上述流量控制组件51相同。

图2中还示出了密封圈1、4、18、23、29，在其他实施方式中，这些密封圈可以省略。

本发明的气控阀在使用时，第一进(出)气口和第二进(出)气口用于进、出不同的气体，下面以麻醉机为例，说明其工作原理，其中，第一进(出)气口用于进出笑气，第二进(出)气口用于进(出)氧气。

当氧气进气口(第二进气口)21没有进气时，由于笑气进气阀弹簧28(第一弹簧)的力使第一阀芯2上的密封圈3与进气阀体配合，第一阀口311堵死，笑气体不能由第一空腔312进入第二空腔313内。该控制组件的作用是，用于调节第二气室中的氧气初始压力，在氧气初始压力调整后可进行后续的氧笑比的调节。

当打开上述流量计控制阀，氧气有一个初始流量，再调整节流阀阀51，调节出一个合适的第二气室压力，第二气室35内的压力升高到合适值以后，第二推板13推动膜片、中间顶柱11、推杆5向上移动，笑气进气阀阀芯2打开；通过控制和调节进气阀弹簧28的力，可以控制笑气体开启时所需的氧气流量。

通过调整笑气进气阀安装座32进入上阀体31的距离，可以设定在对应氧气流量下，笑气的开启量。

当氧气的流量控制组件51的阀口固定后，通过调节辅助流量控制组件52的阀口开启大小，即可调节其对应比例关系(例如控制氧气和笑气比例为3∶1)。

当笑气经由打开的第一阀口311进入第一气室34，压力传递给第二气室35，第二气室内的压力达到一定数值后，作用在第二阀芯20的上力会压缩第二弹簧19，第二阀口141开启，氧气由第二气室35进入第三空腔142，进入第三空腔142的气体从第二出气口22流出，用来补偿氧气的流量。在氧气调整阀51调节好以后，他的有效截面积已经确定，在氧气前端压力一定的情况下，所能达到的最大氧气流量有限。第二阀口141的开启就是增加一部分氧气流量，使氧气供给量与笑气供给量保持预期的比例。

当第二气室35内的压力达到一定数值后，会不断的推动笑气进气阀阀芯2上移，笑气进气阀弹簧28压缩，直到推杆61的阶梯处与上阀体31凹槽相碰(例如弹簧座63上表面抵上容置槽65，笑气阀口开启至最大，保证了笑气进气阀开启的截面积，同时保护了笑气进气阀弹簧过度压缩而被损坏。

此阀在组装完成后需调节各个部件，再装到麻醉机上方可使用。下面以一组具体数值为例说明调试过程：(1)将氧气调节阀51关闭(即将阀杆512调整到最大深度)，调节第二阀堵17的旋入深度来调节弹簧19的压缩量，进而调节第二阀口141在腔体35内压力1200mbar时氧气流量为0.1L/min；(2)调节流量计控制阀使氧气流量0.25L/min时，再调节氧气调整阀51，使腔体35内压力为25mbar；(3)调节笑气进气阀安装座32进入深度，使笑气流量在0.05L/min左右，再调节锁紧螺母33把笑气进气阀锁死。(4)调节流量计氧气旋钮使氧气流量为1L/min，此时，调节笑气调节阀52，使笑气流量为3L/min，保证氧气笑气输出的体积流量为1∶3。以上具体数据仅仅是示例性的的，可以根据具体需要通过计算来设定。在本发明的一般方面，当气控阀不具有可调的第一阀堵30、第二阀堵17以及进气阀安装座32时，可以通过精确设定第一、第二和/或第三弹簧的弹性以及部分部件(例如推杆、第一阀口、第二阀口的形状和尺寸)的尺寸来控制气体的进气比例。当然，本发明在具有上述第一阀堵30、第二阀堵17以及进气阀安装座32具有很大的便利性。

以上以麻醉机为例，例举说明了本发明的气控阀的结构和原理。本发明并不局限于麻醉机，本发明可以用于所有的需要对不同气体的进气比例需要严格、稳定的控制的应用场合。

尽管本文中使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、构件、区域、层、和/或部分，但是这些元件、构件、区域、层、和/或部分并不局限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件、构件、区域、层、或部分与另一元件、构件、区域、层、或部分相区分。因此，在不背离本发明宗旨的情况下，下文所述的第一元件、构件、区域、层、或部分可以称为第二元件、构件、区域、层、或部分。

另外，为了便于说明，本文可能使用了诸如“在...之下”、“在...下面”、“在...上面”、“上...”以及“下...”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或机构与另一元件或机构的关系。应当理解，除图中所示的方位之外，空间关系术语将包括使用或操作中的装置的各种不同的方位。例如，如果翻转图中所示的装置，则被描述为在其他元件或机构“下面”或“之下”的元件将被定位为在其他元件或机构的“上面”。因此，例如“在...下面”应该包括在上面和在下面的方位。

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 (13)

1.一种用于麻醉机的气控阀，其特征在于，包括上阀组件、下阀组件和介于它们之间的气压传递机构，其中，

所述气压传递机构包括：

第一气室（34），设有第一推板（8）和由所述第一推板支持的第一膜片（7），

第二气室（35），设于所述第一气室（34）下方，并设有第二推板（13）和由所述第二推板支持的第二膜片（12），以及

连接杆（11），两端固定连接至所述第一推板（8）和第二推板（13），使得受所述第一气室（34）或第二气室（35）内的气压的驱动，所述第一推板（8）和第二推板（13）可以在各自的气室内联动；

所述上阀组件包括：

第一阀座（31），设有第一进气口（26）、第一出气口（27）、第一空腔（312）、位于第一空腔（312）下方的第二空腔（313），以及位于第一空腔（312）与第二空腔（313）之间的第一阀口（311），所述第一空腔（312）连通至第一进气口（26），所述第二空腔（313）与第一出气口（27）和所述第一气室（34）连通，

第一阀芯（2），具有第一阀口配合部，并且上端由第一弹簧（28）支撑，以及

传力装置（6），上端连接至所述第一阀芯（2）的下端，下端支撑在所述第一推板（8）上；

所述下阀组件包括：

第二阀座（14），设有第二进气口（21）、第二出气口（22）、第二阀口（141）和第三空腔（142），所述第二阀口（141）位于所述第二气室（35）和第三空腔（142）之间，所述第三空腔（142）连通至第二出气口（22），所述第二气室（35）连通至第二进气口（21）；

第二阀芯（20），上端为第二阀口配合部，下端由第二弹簧（19）支撑。

2.根据权利要求1所述的气控阀，其特征在于，所述传力装置（6）包括：

推杆（61），设于所述第二空腔（313）内，上端连接至所述第一阀芯（2）的下端，

第三弹簧（62），穿设于所述推杆（61），并且位于具有预定长度的限位空间（64）内，下端朝向所述第一膜片（7）。

3.根据权利要求2所述的气控阀，其特征在于，所述传力装置（6）还包括：

弹簧座（63），下表面支撑在所述第一推板（8）上，上表面支持所述第三弹簧（62）和推杆（61）。

4.根据权利要求1或2所述的气控阀，其特征在于，所述第一膜片（7）和第二膜片（12）为滚膜，所述滚膜的周缘具有凹入的环形槽。

5.根据权利要求1或2所述的气控阀，其特征在于，所述第二阀座（14）还安装有第一节流阀（51），其设置在一个从所述第二气室（35）通向所述第二出气口的气道上，用于调节该气道的通气量。

6.根据权利要求5所述的气控阀，其特征在于，所述第一节流阀（51）包括：

阀杆座（511），嵌入所述第二阀座（14），并形成有第四空腔，所述阀杆座（511）的向内端形成第四阀口（511a），该第四阀口直接通向所述第二出气口，所述阀杆座（511）的侧壁直接连通至所述第二气室（35）；

阀杆（512），螺纹设置在所述阀杆座（511）中，内侧端具有与所述第四阀口（511a）相配合的锥面，外侧端设有可拧部位，所述阀杆（512）的内侧端最靠近第四阀口（511a）时，所述气道的通气量最小。

7.根据权利要求5所述的气控阀，其特征在于，所述第一阀座（31）还安装有辅助流量控制组件（52），其设置在所述第二空腔（313）至第一出气口（27）的路径上。

8.根据权利要求3所述的气控阀，其特征在于，在所述第二空腔（313）与第一气室（34）的邻接处具有一个弹簧座容置槽（65），该容置槽（65）具有预定高度，限制所述弹簧座的最大移动范围。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的气控阀，其特征在于，所述第一弹簧（28）的上端支撑在一个第一阀堵（30）上。

10.根据权利要求9所述的气控阀，其特征在于，所述上阀组件包括安装座（32），由该安装座形成所述第一空腔（312）和第一阀口（311），并安装所述第一阀堵（30）、第一弹簧（28）和第一阀芯（2）。

11.根据权利要求10所述的气控阀，其特征在于，所述安装座（32）与所述第一阀座（31）螺纹配合，可以调节在第一阀座（31）内的深度。

12.根据权利要求11所述的气控阀，其特征在于，还包括紧固螺母（33），配合在所述安装座（32）的延伸出所述第一阀座（31）的上端，用于将所述安装座（33）紧固在所述第一阀座（31）上。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的气控阀，其特征在于，所述第二弹簧（19）的下端支撑在一个可螺纹调节的第二阀堵（17）上。

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