CN103185163A - 流量控制比例阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种流量控制比例阀，包括阀体和阀芯，阀体下方设置有阀芯，阀芯上端设置有阀盖板，阀盖板底部与连接杆上端相连，连接杆下端固定安装有线圈架，线圈架上缠绕有漆包线，且漆包线连接有供电装置，线圈架下方设置有磁芯和磁环，磁环环布在磁芯周围，且与磁芯之间留有间隙并形成磁场，线圈架套接在磁芯上，并放置在磁芯与磁环之间的间隙中。其通过对放置在磁场中的漆包线通电后，利用其产生的电磁力来带动连接杆及阀盖板做轴向运动，从而实现了控制阀口的开启及关闭，适用于低压驱动气源的呼吸机，使得在驱动气源压力较低时，也可保证呼吸机正常工作所需的气体流量，并具有结构简单、响应速度快、使用寿命长等优点。

Description

流量控制比例阀
技术领域
本发明涉及一种低压状态下用于控制大流量的流量控制比例阀，尤其涉及一种使用低压驱动气源的呼吸机用流量控制比例阀。
背景技术
众所周知，呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。已经成为临床抢救和治疗各种呼吸衰竭并提供麻醉及手术后呼吸支持的重要仪器。呼吸机按控制方式可分为：气动电控呼吸机、气动气控呼吸机和电动电控呼吸机。
目前，常见的气动电控呼吸机多采用高压气体作为动力气源。这是由于目前大多数气动电控呼吸机使用的流量型比例阀都是采用音圈电机控制某一执行元件压缩弹性元件做线性位移，通过此位移改变流体通路的节流面积，从而控制气体的流量，但这种比例阀的开口面积都比较小(既通径小)，因此为了实现气动电控呼吸机所需要的流量要求，通常输入的驱动气源压力都会较高，但这样一来，限制了气动电控呼吸机的使用范围，使得通常只是在医院这类能提供其所需的、充足的高压驱动气源的场所使用。
但随着呼吸机的应用范围不断扩展，传统的气动电控呼吸机由于使用限制过多，已不能满足一些特定环境下对呼吸机的使用要求。例如在野外等高压气源短缺的地方，实施抢救使用呼吸机时，很难为其提供稳定的、充足的高压驱动气源，这样就使得气动电控呼吸机的流量达不到要求，从而不能正常工作。这时，通常会使用电动电控呼吸机，因为其一般只用氧气做气源，不需要高压驱动气源，可实现在常压下对患者进行供气。
这种电动电控呼吸机多采用涡轮提供的低压气源作为驱动气源，但其触发灵敏度较低，吸气响应时间长，往往不能与病人的呼吸很好的同步。这是由于采用低压驱动气源时，其使用的流量型比例阀通径较小，只能采用直接控制涡轮的转速来控制气体流量的方式，但涡轮的响应速度跟不上，且涡轮长期处于频繁加减速状态也会影响其使用寿命，所以电动电控呼吸机的应用也受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流量控制比例阀，其适用于低压驱动气源的呼吸机，使得在驱动气源压力较低时，也可保证呼吸机正常工作所需的气体流量，并具有结构简单、响应速度快、使用寿命长等优点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种流量控制比例阀，包括阀体和阀芯，所述阀体下方设置有阀芯，所述阀芯上端设置有阀盖板，所述阀盖板底部与连接杆上端相连，所述连接杆下端固定安装有线圈架，所述线圈架上缠绕有漆包线，且所述漆包线连接有供电装置，所述线圈架下方设置有磁芯和磁环，所述磁环环布在磁芯周围，且与磁芯之间留有间隙并形成磁场，所述线圈架套接在磁芯上，并放置在磁芯与磁环之间的间隙中。
进一步的，所述阀体内部开有空腔，并在阀体上开有与空腔相通的进气口和出气口，所述进气口在空腔内部设置有阀口，且所述阀口与阀盖板相对应。
进一步的，所述磁芯为倒T型结构，所述磁环环布在磁芯中部周围且留有间隙，并通过下端固定安装在磁芯底座上。
进一步的，所述磁芯中部开有通孔，所述连接杆下端穿过线圈架并放置在通孔内，所述线圈架套接在磁芯中部上。
进一步的，所述连接杆插入磁芯中部的通孔处设置有轴套。
进一步的，所述轴套采用低摩擦系数材料制成。
进一步的，所述阀体与磁芯、磁环之间设置有气体密封装置，所述气体密封装置包括膜片、膜片支座和膜片盖板，所述膜片支座和膜片盖板叠加放置，且中间均开有中心孔，所述连接杆穿过膜片支座和膜片盖板的中心孔，并在上端连接阀盖板，下端套接线圈架，所述膜片为环形结构，且其外沿固定在膜片支座和膜片盖板之间，内沿固定安装在连接杆上。
进一步的，所述膜片盖板上端与阀体连接，并在连接处设置有密封装置，所述膜片支座下端与上磁座上端固定连接，所述上磁座下端套接在磁芯与磁环之间，且所述上磁座下端与磁环上端固定，并在套接处通过隔套与磁环内侧固定。
进一步的，所述密封装置为密封圈。
进一步的，所述上磁座上端安装有接线端子，所述接线端子一端连接漆包线，另一端连接供电装置。
本发明的有益效果为，所述流量控制比例阀，其通过将线圈架放置在磁芯和磁环所产生的磁场中，利用线圈架上漆包线通电后，在磁场中产生的电磁力来带动连接杆及阀盖板做轴向运动，从而实现了控制阀口的开启及关闭，其结构简单，便于实现；通过提供稳定的输入气体的压力及流量，利用漆包线两端输入电压的大小，实现阀口的开启大小及流量控制，从而实现了采用低压驱动气源时，也可实现对大流量的控制，使得呼吸机能够正常工作；采用电磁感应来实现阀盖板的往复运动，其响应速度快，且重复精度高；采用线圈架套接在磁芯上，并通过连接杆插入磁芯中部的通孔的设计，在阀盖板在进行轴向往复运动时起导向作用，提高了阀口开启及关闭的精确度，从而使得对流量控制更加准确；在连接杆插入磁芯中部的通孔处设置有轴套，且轴套采用低摩擦系数材料制成，使得连接杆在做往复运动时更加顺畅，提高了响应速度，同时连接杆与磁芯中部通孔之间的摩擦力减小，使得连接杆的使用寿命增长，既延长了阀芯整体的使用寿命；在阀体与磁芯、磁环之间设置有气体密封装置，气体密封装置由膜片、膜片支座和膜片盖板组成，且膜片外沿安装在膜片支座和膜片盖板之间，内沿固定安装在连接杆上，即使连杆在做往复运动时，也可实现对阀体与磁芯、磁环之间的密封，从而使得阀体内部气体流量更加准确，同时也保护了阀芯，提高了阀芯的安全可靠性及使用寿命；在膜片盖板上端与阀体连接处设置密封圈，提高了阀体的密封性，从而进一步提高阀体内部气体流量的准确度。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述流量控制比例阀开启时的结构示意图；
图2为本发明所述流量控制比例阀关闭时的结构示意图。
图中：
1、阀体，2、阀盖板，3、连接杆，4、线圈架，5、漆包线，6、磁芯，7、磁环，8、空腔，9、进气口，10、出气口，11、阀口，12、通孔，13、轴套，14、膜片，15、膜片支座，16、膜片盖板，17、中心孔，18、密封圈，19、上磁座，20、隔套，21、接线端子。
具体实施方式
如图1、2所示，于本发明的优选实施例中，所述流量控制比例阀，包括阀体1和阀芯，阀体1内部为空腔8，并在阀体1上开有与空腔8相通的进气口9和出气口10，进气口10在空腔8内部设置有阀口11，阀体1下方设置有阀芯，阀芯上端设置有阀盖板2，且阀盖板2与阀口11相对应放置，阀盖板2底部连接有连接杆3，连接杆3下端固定安装有线圈架4，并在线圈架4上缠绕有漆包线5，线圈架4下方设置有磁芯6和磁环7，磁芯6为倒T型结构，磁环7环布在磁芯6中部周围且留有间隙，并通过下端固定安装在磁芯6底座上，使得磁环7与磁芯6中部之间形成磁场，磁芯6中部开有通孔12，连接杆3下端穿过线圈架4并放置在通孔12内，且在连接杆3插入磁芯6中部的通孔12处设置有采用低摩擦系数材料制成的轴套13，同时将线圈架4套接在磁芯6中部上，并将缠绕漆包线5处放置在磁芯6与磁环7形成的磁场中，进气口9连接有涡轮供气装置。
进一步的，阀体1与磁芯6、磁环7之间设置有气体密封装置，气体密封装置包括膜片14、膜片支座15和膜片盖板16，膜片支座15和膜片盖板16叠加放置，且中间均开有中心孔17，连接杆3穿过膜片支座15和膜片盖板16的中心孔17，并在上端连接阀盖板2，下端套接线圈架4，膜片14为环形结构，且其外沿固定在膜片支座15和膜片盖板16之间，内沿固定安装在连接杆3上，膜片盖板16上端与阀体1连接，并在连接处设置有密封圈18，膜片支座15下端与上磁座19上端固定连接，上磁座19下端套接在磁芯6与磁环7之间形成的空隙中，且上磁座19下端与磁环7上端固定，并在套接处通过隔套20与磁环7内侧固定，上磁座19上端安装有接线端子21，所述接线端子一端连接缠绕在线圈架4上的漆包线5，另一端连接供电装置。
工作时：
如图1所示，启动供电装置，通过接线端子21向漆包线5内施加电压，漆包线5内产生电流，并在磁芯6和磁环7之间形成的磁场中受力，通过产生的电磁力，推动线圈架4并带动连接杆3和阀盖板2沿磁芯6中部的通孔12做轴向运动，同时利用轴套13对连接杆3起到导向作用，当漆包线5内通以不同的脉冲电压时，线圈架4连同连接杆3和阀盖板2在电磁力的作用下运动到不同位置，当电压较小时，阀盖板2受到的电磁力小于进气口9处流量压力；这时，涡轮供气装置提供的低压驱动气源，通过进气口9和阀口11进入到空腔8内，并经过阀口11和阀盖板2之间的缝隙从出气口10流出，实现低压气源供气，膜片14起到密封作用，将阀体1内的空腔8与磁芯6、磁环7形成的空腔隔离开，使得气体不能进入到磁芯6、磁环7形成的空腔的空腔内，保护了电磁驱动装置。此时流量控制比例阀可随着输入电压的变化，使得阀体输出流量产生相应的变化。
如图2所示，由于涡轮供气装置提供的低压驱动气源，其压力和流量是一定，加大漆包线5上的电压，使得线圈架4以及连接杆3和阀盖板2受到的电磁力加大，当线圈架4以及连接杆3和阀盖板2受到的电磁力超过阀口11处气体对阀盖板2的压力和气体阻力时，阀盖板2向上运动并将阀口11封死，此时涡轮供气装置提供的低压驱动气源不能进气口9到达出气口10，实现了流量控制比例阀的关闭。
以上描述为该流量控制比例阀用于使用低压驱动气源的呼吸机，但不局限于此。对于本领域的技术人员来说，其它任何与上述结构相类似的流量控制比例阀，均应落入本发明的保护范围。
所述流量控制比例阀，其适用于低压驱动气源的呼吸机，使得在驱动气源压力较低时，也可保证呼吸机正常工作所需的气体流量，并具有结构简单、响应速度快、使用寿命长等优点。

Claims (10)

1.一种流量控制比例阀，包括阀体(1)和阀芯，其特征在于：所述阀体(1)下方设置有阀芯，所述阀芯上端设置有阀盖板(2)，所述阀盖板(2)底部与连接杆(3)上端相连，所述连接杆(3)下端固定安装有线圈架(4)，所述线圈架(4)上缠绕有漆包线(5)，且所述漆包线(5)连接有供电装置，所述线圈架(4)下方设置有磁芯(6)和磁环(7)，所述磁环(7)环布在磁芯(6)周围，且与磁芯(6)之间留有间隙并形成磁场，所述线圈架(4)套接在磁芯(6)上，并放置在磁芯(6)与磁环(7)之间的间隙中。
2.根据权利要求1所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述阀体(1)内部开有空腔(8)，并在阀体(1)上开有与空腔(8)相通的进气口(9)和出气口(10)，所述进气口(9)在空腔(8)内部设置有阀口(11)，且所述阀口(11)与阀盖板(2)相对应。
3.根据权利要求1所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述磁芯(6)为倒T型结构，所述磁环(7)环布在磁芯(6)中部周围且留有间隙，并通过下端固定安装在磁芯(6)底座上。
4.根据权利要求1或3所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述磁芯(6)中部开有通孔(12)，所述连接杆(3)下端穿过线圈架(4)并放置在通孔(12)内，所述线圈架(4)套接在磁芯(6)中部上。
5.根据权利要求4所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述连接杆(3)插入磁芯(6)中部的通孔(12)处设置有轴套(13)。
6.根据权利要求5所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述轴套(13)采用低摩擦系数材料制成。
7.根据权利要求1所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述阀体(1)与磁芯(6)、磁环(7)之间设置有气体密封装置，所述气体密封装置包括膜片(14)、膜片支座(15)和膜片盖板(16)，所述膜片支座(15)和膜片盖板(16)叠加放置，且中间均开有中心孔(17)，所述连接杆(3)穿过膜片支座(15)和膜片盖板(16)的中心孔(17)，并在上端连接阀盖板(2)，下端套接线圈架(4)，所述膜片(14)为环形结构，且其外沿固定在膜片支座(15)和膜片盖板(16)之间，内沿固定安装在连接杆(3)上。
8.根据权利要求7所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述膜片盖板(16)上端与阀体(1)连接，并在连接处设置有密封装置，所述膜片支座(15)下端与上磁座(19)上端固定连接，所述上磁座(19)下端套接在磁芯(6)与磁环(7)之间，且所述上磁座(19)下端与磁环(7)上端固定，并在套接处通过隔套(20)与磁环(7)内侧固定。
9.根据权利要求8所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述密封装置为密封圈(18)。
10.根据权利要求8所述的流量控制比例阀，其特征在于：所述上磁座(19)上端安装有接线端子(21)，所述接线端子(21)一端连接漆包线(5)，另一端连接供电装置。
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