CN104090593B - 气体浓度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体浓度控制装置。气体浓度控制装置包括平衡机构。平衡机构包括开设有用于收容不同气体的第一气腔及第二气腔的本体、平衡件、第一球体、第二球体、第一弹性件及第二弹性件。平衡件将出气腔分成第一出气腔及第二出气腔，平衡件朝向第一出气腔的一侧设有可收容于第一出气孔内的第一顶针，平衡件朝向第二出气腔的一侧设有可收容于第二出气孔内的第二顶针。第一顶针进出第一出气孔，第二顶针进出第二出气孔，以调节第一出气孔及第二出气孔的大小，保证第一气腔与第二气腔内的压强平衡，则第一出气孔与第二出气孔排出的气体的混合比例保持不变，因此达到控制气体浓度的目的。上述气体浓度控制装置均为机械配件，成本大大降低。

Description

气体浓度控制装置

技术领域

本发明涉及一种浓度控制装置，特别是涉及一种气体浓度控制装置。

背景技术

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，减轻呼吸功能消耗，节约心脏储备能力的装置。

呼吸机需要提供一种氧浓度可调的空气，因此需要对混氧进行控制。一般的氧浓度控制方法通过化学方法或者电控比例阀来实现。化学控制方法原理复杂且过程不易控制。并且，电控比例阀控制价格昂贵，成本较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种成本较低的可以控制氧气浓度的气体浓度控制装置。

一种气体浓度控制装置，包括平衡机构，所述平衡机构包括：

本体，开设有用于收容不同气体的第一气腔及第二气腔，所述第一气腔的侧壁上开设有第一进气孔及第一出气孔，所述第二气腔的侧壁上开设有第二进气孔及第二出气孔，所述第一出气孔与所述第二出气孔相对设置，所述本体在所述第一气腔与所述第二气腔之间开设有出气腔；

平衡件，收容于所述出气腔内，所述平衡件两端与所述出气腔的两个相对内侧壁密封连接，所述平衡件将所述出气腔分成第一出气腔及第二出气腔，所述第一出气腔与所述第一出气孔相导通，所述第二出气腔与所述第二出气孔相导通，所述平衡件朝向所述第一出气腔的一侧设有第一顶针，所述第一顶针与所述第一出气孔相对设置，所述第一顶针可收容于所述第一出气孔内，所述平衡件朝向所述第二出气腔的一侧设有第二顶针，所述第二顶针与所述第二出气孔相对设置，所述第二顶针可收容于所述第二出气孔内；

第一球体及第二球体，所述第一球体设于所述第一出气孔且与所述第一顶针相抵接，所述第二球体设于所述第二出气孔处且与所述第二顶针相抵接；及

第一弹性件及第二弹性件，所述第一弹性件抵接于所述第一球体与所述第一气腔的侧壁之间，所述第二弹性件抵接于所述第二球体与所述第二气腔的侧壁之间；

其中，所述第一气腔与所述第二气腔内的压强不同，所述第一球体及所述第二球体移动，所述第一顶针进出所述第一出气孔，所述第二顶针进出所述第二出气孔，以调节所述第一出气孔及所述第二出气孔的大小。

在其中一个实施例中，还包括配比机构，所述配比机构包括：

导轴，包括轴体及环绕所述轴体设置的台阶部，所述台阶部的直径大于所述轴体的直径；

第一配比壳，可滑动套设于所述轴体上，所述轴体的顶端与所述第一配比壳的一端可滑动连接，所述第一配比壳设有第一环形部及第二环形部，所述第一环形部的孔径小于所述第二环形部的孔径，所述第二环形部的孔径大于所述台阶部的直径，所述第一环形部上开设有用于输入从所述第一出气腔排出的气体的第一输入孔，所述第二环形部上设有用于输出气体的输出孔；及

第二配比壳，可滑动套设于所述导轴上，所述第二配比壳靠近所述第二环形部设置，所述第二配比壳远离所述第一配比壳的一端与所述轴体密封连接，所述第二配比壳靠近所述第二环形部的一端与第二环形部相配合围成一个围绕所述台阶部的环形混合腔，所述第二配比壳上开设有用于输入从所述第二出气腔排出的气体的第二输入孔，所述台阶部在所述混合腔内可移动，以调节所述台阶部的两端面与所述混合腔的内侧壁之间的间隙的大小。

在其中一个实施例中，所述平衡机构为多个，多个所述平衡机构之间相互连通。

在其中一个实施例中，所述第二配比壳远离所述第一配比壳的一端与所述轴体螺纹连接，所述导轴转动带动所述台阶部在所述混合腔内移动。

在其中一个实施例中，所述导轴移动的最大路径大于等于所述台阶部的两端面与所述混合腔的内侧壁之间的距离之和。

在其中一个实施例中，所述台阶部的两端面上均设有密封垫。

在其中一个实施例中，所述第一输入孔、输出孔及所述第二输入孔为多个，多个所述第一输入孔均匀分布于所述第一环形部上，多个所述输出孔均匀分布在所述第二环形部上，多个所述第二输入孔均匀分布于所述第二配比壳上。

在其中一个实施例中，所述平衡件的两端设有连接部，所述连接部呈S形。

在其中一个实施例中，所述第一气腔的内侧壁上设有第一柱槽，所述第二气腔的内侧壁上设有第二柱槽，所述第一弹性件远离所述第一球体的一端收容于所述第一柱槽内，所述第二弹性件远离所述第二球体的一端收容于所述第二柱槽内。

在其中一个实施例中，所述第一气腔的内侧壁上设有用于收容所述第一球体的第一滑槽，所述第一滑槽与所述第一柱槽相对设置，所述第一球体沿所述第一滑槽滑动，所述第二气腔的内侧壁上开设有用于收容所述第二球体的第二滑槽，所述第二滑槽与所述第一柱槽相对设置，所述第二球体沿所述第二滑槽滑动。

上述气体浓度控制装置使用平衡件来调节第一气腔与第二气腔的压强差，整个气体浓度控制装置为机械元件组成，根据第一气腔与第二气腔的压强差，第一球体及第二球体的移动，带动第一顶针及第二顶针运动，从而可以调节第一出气孔及第二出气孔的大小，第一出气孔变大，第二出气孔变小，则第一出气腔内的气体能够加快流出，第二出气腔内的气体减慢流出，从而达到调节第一出气腔与第二出气腔内的气体的流出比例。直至当第一球体与第二球体的位置相对稳定的时候，则第一气腔与第二气腔内的压强平衡，则第一出气孔与第二出气孔排出的气体的混合比例保持不变，因此达到控制气体浓度的目的。并且上述气体浓度控制装置均为机械配件，成本大大降低。并且上述气体浓度控制装置的结构简单，体积较小，使用方便。

并且，上述气体浓度控制装置可以使第一出气腔及第二出气腔内的气体的压强相等，当压强相等的两种气体进去到配比机构进行混合的时候，可以通过调节导轴，使导轴沿着轴向运动，调节导轴的台阶部的相对两个侧面与第一配比壳及第二配比壳的内侧壁之间存在的间隙的大小，当台阶部与第一配比壳之间的间隙变大的时候，则台阶部与第二配比壳之间的间隙变小，则控制从第一出气孔排出的气体能够较多的进入到混合腔内，从第二出气孔排出的气体能够较少的进入到混合腔内，从而达到调节混合腔内气体比例的目的。上述气体浓度控制装置的结构简单，操作方便，便于及时控制混合其他的浓度。

附图说明

图1为本实施方式的气体浓度控制装置的平衡机构的剖视图；

图2为本实施方式的气体浓度控制装置的配比机构的剖视图；

图3为图2所示的配比机构的立体结构示意图；

图4为图2所示的配比机构的轴体的立体结构示意图；

图5为图2所示的配比机构的第一配比壳的立体结构示意图；

图6为图2所示的配比机构的A部分的局部放大图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，本实施方式的气体浓度控制装置包括平衡机构100及配比机构200。

请参阅图1，平衡机构100包括本体110、平衡件120、第一球体130、第二球体140、第一弹性件150及第二弹性件160。

本体110开设有用于收容不同气体的第一气腔111及第二气腔112。具体在本实施方式中，第一气腔111用于收容空气，第二气腔112用于收容氧气。可以理解，第一气腔111及第二气腔112还可以用于收容任意两种气体，实现两种气体的混合。

第一气腔111的侧壁上开设有第一进气孔(图未示)及第一出气孔(图未示)，第二气腔112的侧壁上开设有第二进气孔(图未示)及第二出气孔(图未示)。空气从第一进气孔进入到第一气腔111内。氧气从第二进气孔进入到第二气腔112内。第一出气孔与第二出气孔相对设置，本体110在第一气腔111与第二气腔112之间开设有出气腔113。

平衡件120收容于出气腔113内。平衡件120的两端与出气腔113的两个相对内侧壁密封连接。平衡件120的两端设有连接部121，连接部121呈S形。当平衡件120的中部受力的时候，S形的连接部121能够发生弹性形变，以使平衡件120偏移。

平衡件120将出气腔113分成第一出气腔113a及第二出气腔113b。第一出气腔113a与第一出气孔相导通，第二出气腔113b与第二出气孔相导通。平衡件120朝向第一出气腔113a的一侧设有第一顶针122。第一顶针122与第一出气孔相对设置，第一顶针122可收容于第一出气孔内。第一球体130设于第一出气孔且与第一顶针122相抵接。

平衡件120朝向第二出气腔113b的一侧设有第二顶针123。第二顶针123与第二出气孔相对设置，第二顶针123可收容于第二出气孔内。第二球体140设于第二出气孔处且与第二顶针123相抵接。

具体在本实施方式中，第一气腔111的内侧壁上设有用于收容第一球体130的第一滑槽115。第一滑槽115与第一柱槽相对设置。第一球体130沿第一滑槽115滑动。第二气腔112的内侧壁上开设有用于收容第二球体140的第二滑槽116。第二滑槽116与第一柱槽相对设置。第二球体140沿第二滑槽116滑动。

第一弹性件150抵接于第一球体130与第一气腔111的侧壁之间。第二弹性件160抵接于第二球体140与第二气腔112的侧壁之间。第一弹性件150将第一球体130抵接于第一顶针122相抵接。第二弹性件160将第二球体140抵接于第二顶针123相抵接。

具体在本实施方式中，第一气腔111的内侧壁上设有第一柱槽117，第二气腔112的内侧壁上设有第二柱槽118，第一弹性件150远离第一球体130的一端收容于第一柱槽117内，第二弹性件160远离第二球体140的一端收容于第二柱槽118内。可以理解，第一柱槽117及第二柱槽118可以省略。第一气腔111或第二气腔112的内侧壁上还可以设有凸柱，同样可以达到限位第一弹性件150及第二弹性件160的目的。

当第一气腔111与第二气腔112内的压强不同的时候，则第一球体130及第二球体140会发生移动，第一顶针122进出第一出气孔，第二顶针123进出第二出气孔，以调节第一出气孔及第二出气孔的大小。

例如，当第一气腔111的气压大于第二气腔112的气压的时候，第一球体130挤压第一顶针122，第一顶针122受到垂直于平衡件120方向的横向作用力，则使平衡件120发生微小形变。同时第一顶针122受到压力从第一出气孔中移开，则第一出气孔的开口大小增大。第二顶针123也发生横向运动，第二顶针123挤压第二出气孔，则第二顶针123使第二出气孔的开口大小减小。第二顶针123推动第二球体140，第二球体140在第二滑槽116内滑动。第二球体140挤压第二弹性件160，第二弹性件160发生弹性形变。因此，通过调节第一出气腔113a的第一出气孔与第二出气腔113b的第二出气孔的大小，以调节第一出气与第二气腔112的压强差。

平衡机构100为多个，多个平衡机构100之间相互连通。具体在本实施方式中，平衡机构100为两个，则空气与氧气的混合气压通过两个平衡机构100调节，经过两级平衡，以使氧气和空气达到更好的平衡效果。

请参阅图2和图3，配比机构200包括导轴210、第一配比壳220及第二配比壳230。

请参阅图4，导轴210包括轴体211及环绕轴体211设置的台阶部212，台阶部212的直径大于轴体211的直径。

请参阅图5，第一配比壳220可滑动套设于轴体211上。轴体211的顶端与第一配比壳220的一端可滑动连接。第一配比壳220设有第一环形部221及第二环形部222。第一环形部221的孔径小于第二环形部222的孔径。第二环形部222的孔径大于台阶部212的直径。台阶部212至少部分收容于第二环形部222内。第一环形部221上开设有用于输入从第一出气腔113a排出的气体的第一输入孔221a。第二环形部222上设有用于输出气体的输出孔222a。

第二配比壳230可滑动套设于导轴210上。具体在本实施方式中，第二配比壳230远离第一配比壳220的一端与轴体211螺纹连接，转动导轴210，第二配比壳230与导轴210发生相对移动，并带动台阶部212在混合腔内移动。可以理解，第二配比壳230还可以直接套设于导轴210上，第二配比壳230沿导轴210可滑动。

请同时参阅图6，第二配比壳230靠近第二环形部222设置。第二配比壳230远离第一配比壳220的一端与轴体211密封连接。第二配比壳230靠近第二环形部222的一端与第二环形部222相配合围成一个围绕台阶部212的环形混合腔240。第二配比壳230上开设有用于输入从第二出气腔113b排出的气体的第二输入孔231。具体地，空气从第一输入孔221a进入第一配比壳220，氧气从第二输入孔231进入第二配比壳230。台阶部212的两端与混合腔240的内侧壁之间存在间隙241，则空气从台阶部212靠近第一配比壳220的端面与混合腔240的内侧壁之间的间隙241进入到混合腔240内。氧气从台阶部212靠近第二配比壳230的端面与混合腔240的内侧壁之间的间隙241进入到混合腔240内。台阶部212在混合腔240内可移动，以调节台阶部212的两端面与混合腔240的内侧壁之间的间隙241的大小。从而调节进入混合腔240内的空气及氧气的流量，控制氧气的浓度。

导轴210移动的最大路径大于等于台阶部212的两端面与混合腔240的内侧壁之间的距离之和。则台阶部212的两个端面可以分别与混合腔240的内侧壁相抵接，以关闭一侧的间隙241。即当台阶部212靠近第一配比壳220的一侧的端面与混合腔240的内侧壁相抵接，则空气不能进入混合腔240，氧气从最大口径的间隙241流入到混合腔240内。当台阶部212靠近第二配比壳230的一侧的端面与混合腔240的内侧壁相抵接，则氧气不能进入混合腔240，空气从最大口径的间隙241流入到混合腔240内。

具体在本实施方式中，台阶部212的两个端面上均设有密封垫250。则当台阶部212的两个端面与混合腔240的内侧壁相抵接的时候，可以完全密封间隙241，保证调节效果。混合气体从输出孔222a排出，汇入到输出管道。并且，在输出管道上设有流量计。操作人员通过观察流量计，转动导轴210，以调节混合气体的氧浓度。

第一配比壳220的第一环形部221与第二配比壳230可分别收容于一个密封腔内。气体进入密封腔，从第一输入孔221a或第二输入孔231进入第一配比壳220内或第二配比壳230内。空气进入密封腔，从第一输入孔221a进入到第一环形部221。氧气进入密封腔，氧气从第二输入孔231进入到第二配比壳230内。第二环形部222收容于另一个密封腔内。

具体在本实施方式中，第一输入孔221a、输出孔222a及第二输入孔231为多个。多个第一输入孔221a均匀分布于第一环形部221上。多个第一输入孔221a可以使空气均匀的进入到第一配比壳220内。多个第二输入孔231均匀分布于第二配比壳230上。多个第二输入孔231可以使氧气均匀的进入到第二配比壳230内。多个输出孔222a均匀分布在第二环形部222上。多个输出孔222a可以使混合气体均匀的从混合腔240内排出。

可以理解，可以通过气管连通第一输入孔221a与第一出气孔，第二输入孔231与第二出气孔。

上述气体浓度控制装置使用平衡件120来调节第一气腔111与第二气腔112的压强差，整个气体浓度控制装置为机械元件组成，根据第一气腔111与第二气腔112的压强差，第一球体130及第二球体140的移动，带动第一顶针122及第二顶针123运动，从而可以调节第一出气孔及第二出气孔的大小，第一出气孔变大，第二出气孔变小，则第一出气腔113a内的气体能够加快流出，第二出气腔113b内的气体减慢流出，从而达到调节第一出气腔113a与第二出气腔113b内的气体的流出比例。直至当第一球体130与第二球体140的位置相对稳定的时候，则第一气腔111与第二气腔112内的压强平衡，则第一出气孔与第二出气孔排出的气体的混合比例保持不变，因此达到控制气体浓度的目的。并且上述气体浓度控制装置均为机械配件，成本大大降低。并且上述气体浓度控制装置的结构简单，体积较小，使用方便。

并且，上述气体浓度控制装置可以使第一出气腔113a及第二出气腔113b内的气体的压强相等，当压强相等的两种气体进去到配比机构200进行混合的时候，可以通过调节导轴210，使导轴210沿着轴向运动，调节导轴210的台阶部212的相对两个侧面与第一配比壳220及第二配比壳230的内侧壁之间存在的间隙241的大小，当台阶部212与第一配比壳220之间的间隙241变大的时候，则台阶部212与第二配比壳230之间的间隙241变小，则控制从第一出气孔排出的气体能够较多的进入到混合腔240内，从第二出气孔排出的气体能够较少的进入到混合腔240内，从而达到调节混合腔240内气体比例的目的。上述气体浓度控制装置的结构简单，操作方便，便于及时控制混合其他的浓度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气体浓度控制装置，其特征在于，包括平衡机构，所述平衡机构包括：

本体，开设有用于收容不同气体的第一气腔及第二气腔，所述第一气腔的侧壁上开设有第一进气孔及第一出气孔，所述第二气腔的侧壁上开设有第二进气孔及第二出气孔，所述第一出气孔与所述第二出气孔相对设置，所述本体在所述第一气腔与所述第二气腔之间开设有出气腔；

平衡件，收容于所述出气腔内，所述平衡件两端与所述出气腔的两个相对内侧壁密封连接，所述平衡件将所述出气腔分成第一出气腔及第二出气腔，所述第一出气腔与所述第一出气孔相导通，所述第二出气腔与所述第二出气孔相导通，所述平衡件朝向所述第一出气腔的一侧设有第一顶针，所述第一顶针与所述第一出气孔相对设置，所述第一顶针可收容于所述第一出气孔内，所述平衡件朝向所述第二出气腔的一侧设有第二顶针，所述第二顶针与所述第二出气孔相对设置，所述第二顶针可收容于所述第二出气孔内；

第一球体及第二球体，所述第一球体设于所述第一出气孔且与所述第一顶针相抵接，所述第二球体设于所述第二出气孔处且与所述第二顶针相抵接；及

第一弹性件及第二弹性件，所述第一弹性件抵接于所述第一球体与所述第一气腔的侧壁之间，所述第二弹性件抵接于所述第二球体与所述第二气腔的侧壁之间；

其中，所述第一气腔与所述第二气腔内的压强不同，所述第一球体及所述第二球体移动，所述第一顶针进出所述第一出气孔，所述第二顶针进出所述第二出气孔，以调节所述第一出气孔及所述第二出气孔的大小。

2.根据权利要求1所述的气体浓度控制装置，其特征在于，还包括配比机构，所述配比机构包括：

导轴，包括轴体及环绕所述轴体设置的台阶部，所述台阶部的直径大于所述轴体的直径；

第一配比壳，可滑动套设于所述轴体上，所述轴体的顶端与所述第一配比壳的一端可滑动连接，所述第一配比壳设有第一环形部及第二环形部，所述第一环形部的孔径小于所述第二环形部的孔径，所述第二环形部的孔径大于所述台阶部的直径，所述第一环形部上开设有用于输入从所述第一出气腔排出的气体的第一输入孔，所述第二环形部上设有用于输出气体的输出孔；及

第二配比壳，可滑动套设于所述导轴上，所述第二配比壳靠近所述第二环形部设置，所述第二配比壳远离所述第一配比壳的一端与所述轴体密封连接，所述第二配比壳靠近所述第二环形部的一端与第二环形部相配合围成一个围绕所述台阶部的环形混合腔，所述第二配比壳上开设有用于输入从所述第二出气腔排出的气体的第二输入孔，所述台阶部在所述混合腔内可移动，以调节所述台阶部的左右两端面与所述混合腔的内侧壁之间的间隙的大小。

3.根据权利要求1所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述平衡机构为多个，多个所述平衡机构之间相互连通。

4.根据权利要求2所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述第二配比壳远离所述第一配比壳的一端与所述轴体螺纹连接，所述导轴转动带动所述台阶部在所述混合腔内移动。

5.根据权利要求4所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述导轴移动的最大路径大于等于所述台阶部的左右两端面与所述混合腔的内侧壁之间的距离之和。

6.根据权利要求2所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述台阶部的两端面上均设有密封垫。

7.根据权利要求2所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述第一输入孔、输出孔及所述第二输入孔为多个，多个所述第一输入孔均匀分布于所述第一环形部上，多个所述输出孔均匀分布在所述第二环形部上，多个所述第二输入孔均匀分布于所述第二配比壳上。

8.根据权利要求1所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述平衡件的两端设有连接部，所述连接部呈S形。

9.根据权利要求1所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述第一气腔的内侧壁上设有第一柱槽，所述第二气腔的内侧壁上设有第二柱槽，所述第一弹性件远离所述第一球体的一端收容于所述第一柱槽内，所述第二弹性件远离所述第二球体的一端收容于所述第二柱槽内。

10.根据权利要求9所述的气体浓度控制装置，其特征在于，所述第一气腔的内侧壁上设有用于收容所述第一球体的第一滑槽，所述第一滑槽与所述第一柱槽相对设置，所述第一球体沿所述第一滑槽滑动，所述第二气腔的内侧壁上开设有用于收容所述第二球体的第二滑槽，所述第二滑槽与所述第一柱槽相对设置，所述第二球体沿所述第二滑槽滑动。