CN108087597A - 一种医用气体安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用气体安全阀，采用活塞式阀芯以增加安全阀开启过程中阀芯受力面积的变化；在压力使安全阀阀芯微开启时，压力传递到活塞式阀芯的活塞上，使阀芯受力突然增加。本方案相对于原有安全阀来说，性能大大提高，对压力控制准确，提高了安全阀的限压保护性能，在临床呼吸麻醉治疗中，器械及患者的安全性更高；同时，本方案同样也具有体积小的优点，且相对于原有安全阀来说，其成本几乎不增加。

Description

一种医用气体安全阀

技术领域

本发明涉及安全阀，具体涉及气体安全阀技术。

背景技术

在医疗呼吸麻醉治疗领域，在对患者进行临床治疗中，需要使用医用气体给患者提供呼吸及麻醉的气体。通常为气体贮运方便，气源多为高压气瓶气源，采用减压装置，将气源高压气体减压到安全压力，供器械及患者使用。为防止减压装置故障，输出压力过高，在减压装置输出气体管道上需要安装气体安全阀，泄除供气系统故障产生过高的气体压力，确保医疗器械、患者及医务人员安全。

由于受使用环境及空间的限制，在医疗器械上没有安装压力管道上的常规的安全阀的位置和空间。医疗器械安全阀不能像压力管道安全阀那样结构复杂。目前呼吸麻醉器械上多是使用体积小巧的简易式安全阀，如图1所示。主要包括阀体(1)，阀芯(2)，调压弹簧(3)，调压螺母(4)组成。为减小体积，安全阀弹簧藏入安全阀进气口，安全阀尺寸大大减小。为了改善性能只能尽量减小调压弹簧刚度，但改善效果有限。与常规压力管道安全阀存在较大的差异，安全阀没有明显的开启点和明显的压力限制点，压力控制性能差，性能曲线如图6中的菱形曲线，压力与流量成线性关系，造成压力设置困难，压力控制范围扩大，安全性差。另外，安全阀开启后回座也不明显，回座后密封性能差。

发明内容

针对现有医用气体安全阀在性能上存在压力控制不明显的问题，需要一种新的气体安全阀。

为此，本发明所要解决的问题是提供一种医用气体安全阀，以克服现有技术在压力控制方面所存在的缺陷。

为了解决上述问题，本发明提供的医用气体安全阀，采用活塞式阀芯以增加安全阀开启过程中阀芯受力面积的变化；在压力使安全阀阀芯微开启时，压力传递到活塞式阀芯的活塞上，使阀芯受力突然增加。

进一步的，所述安全阀包括：

阀体，内含单通道内腔，包括进气腔、阀座腔、阀座密封面；

活塞式阀芯，所述活塞式阀芯为带调节螺杆的双台阶式活塞阀芯，由双台阶式阀头和调节螺杆组成，所述双台阶式阀头由大圆柱台阶部和小圆柱台阶部构成，所述大圆柱台阶部的内部中空，且与阀体内阀座腔相配合，小圆柱台阶部上开设有贯穿到大圆柱台阶部内的节流孔，小圆柱台阶部的端部套有密封圈与阀体中阀座密封面配合；且小圆柱台阶部的端部设有调节螺杆，所述调节螺杆伸入阀体的进气腔中；

调压弹簧，所述调压弹簧置于阀体的进气腔与阀芯调节螺杆间；

调节螺母，所述调节螺母设置在活塞式阀芯上的调节螺杆上，并外接空出气体通道。

进一步的，所述调节螺杆的顶端套有密封圈。

进一步的，所述活塞式阀芯中大圆柱台阶部中的开孔沿轴向向外。

进一步的，所述安全阀还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母用于锁紧调节螺母。

进一步的，所述阀体的阀座腔与活塞式阀芯的大、小头圆柱部之间形成一个附加压力腔。

本发明提供的方案采用双台阶式活塞式阀芯，使安全阀在开启过程阀芯受力发生突变，安全阀有明显的开启压力，迅速排放泄压，且压力降低后，安全阀关闭迅速，保证泄压后器械恢复正常工作。安全阀性能大大提高，更好地保护器械，使患者及医务人员在临床治疗中风险更少，更安全。

本发明提供的方案相对于原有安全阀来说，性能大大提高，对压力控制准确，提高了安全阀的限压保护性能，在临床呼吸麻醉治疗中，器械及患者的安全性更高；同时，本方案同样也具有体积小的优点，且相对于原有安全阀来说，其成本几乎不增加。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为现有医用安全阀的结构示意图；

图2为本发明实例中医用气体安全阀的结构示意图；

图3为本发明实例中阀体的结构示意图；

图4为本发明实例中阀芯的结构示意图；

图5为本发明实例中医用气体安全阀的工作过程示意图；

图6为安全阀性能对比曲线图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对现有安全阀结构在性能上存在着压力控制不明显的缺陷，随着压力升高，安全阀开启一直是缓慢的过程，阀芯上作用力与弹簧压缩量(阀芯开度)成线性关系，故不像常规安全阀有明显的开启压力点。

对此情况，本实例在原有安全阀的基础上，改变了阀芯结构，采用一种双台阶式的活塞式阀芯结构，通过双台阶结构的活塞式阀芯增加了安全阀开启过程中阀芯受力面积的变化，当压力使安全阀阀芯微开启时，压力传递到活塞上，使阀芯受力突然增加，加速阀芯开启速度，使安全阀有明显的开启压力。同理，在安全阀泄压过程中，阀芯上受力有个突然减小的变化，阀芯回座迅速，确保泄压后，器械可重新正常工作。

参见图2，其所示为本实例基于上述原理提供的医用气体安全阀的一个组成结构示例。

由图可知，本医用气体安全阀主要由阀体10，双台阶活塞式阀芯20，调压弹簧30，调压螺母40以及锁紧螺母50配合组成。

参见图3，本实例中的阀体10内含单通道内腔，沿其轴向依次设置有进气腔(12)，阀座密封面(14)，阀座腔(13)；并在进口处设有安装螺纹11。

参见图4，本实例中的阀芯20具体为带调节螺杆的双台阶式活塞阀芯，由双台阶式阀头和调节螺杆组成。该双台阶式阀头用于与阀体10内的阀座腔(13)配合，其主要由大圆柱台阶部22和小圆柱台阶部21构成，两者同轴设置。

其中大圆柱台阶部22的内部中空，其开孔沿轴向向外，由此构成的大圆柱台阶部22与阀体内阀座腔相配合。

小圆柱台阶部21同轴集成在大圆柱台阶部22的中部，形成圆形部。该小圆柱台阶部21上开设有贯穿到大圆柱台阶部内的节流孔23。同时该小圆柱台阶部21的端部套有密封圈24，用于与阀体中阀座密封面配合。小圆柱台阶部的端部设有调节螺杆25。

调节螺杆25整体集成在小圆柱台阶部21的端部，并伸入阀体的进气腔中；同时，该调节螺杆25的端部设置有密封圈。

本实例中的调压弹簧30为圆柱弹簧，整体套设在调节螺杆25上，并置于阀体的进气腔12与阀芯调节螺杆25间。

本实例中的调节螺母40为异型螺母，该调节螺母40与阀芯调节螺杆25的端部配合连接，外接空出气体通道。

本实例中的锁紧螺母50用于锁紧调节螺母40，防止调节螺母40在工作时松动。

参见图5，基于上述方案构成的医用气体安全阀在运行时，阀体10的阀座腔13与阀芯20的大、小头圆柱台阶22、21间形成一个附加压力腔60。

由此，在当进气压力P1接近安全阀设定压力时，阀芯20受压力P1推动，逐渐克服调压弹簧30力，向右移动。阀芯20缓慢开启，压缩气体流过阀芯20上密封24与阀体10中阀座密封面14的开口t，进入附加压力腔60,冲击大头圆柱台阶22与小头圆柱台阶21间的环形面积上，并受节流孔23的阻尼作用，则会在附加压力腔60形成压力Pf，压力Pf会对阀芯产生一个附加作用力F＝4Pf(D1²-D2²)/π，与气流冲击力叠加，正反馈到阀芯20上加速阀芯20开启。直至阀芯20完全打开，迅速排放超出的压力，具体可得到图6所示的理想的性能曲线(连接点为方形)。

同理，在压力泄放后，附加作用力F与气流冲击力也会加速减少，使阀芯20加速关闭，恢复到正常工作状态。

在此基础上，可通过调整节流孔23直径d及数量n，可控制附加作用力F的大小，调节安全阀开启的快慢。也可以调整大小活塞头的环形面积的大小，调节安全阀开启的快慢。

由上可知，本实例方案通过双台阶式活塞式阀芯，使安全阀在开启过程阀芯受力发生突变，安全阀有明显的开启压力，迅速排放泄压，且压力降低后，安全阀关闭迅速，保证泄压后器械恢复正常工作；实现在保留原有安全阀体积小的优点，不增加成本的情况下，大大提高安全阀性能，更好地保护器械，使患者及医务人员在临床治疗中风险更少，更安全。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.医用气体安全阀，其特征在于，采用活塞式阀芯以增加安全阀开启过程中阀芯受力面积的变化；在压力使安全阀阀芯微开启时，压力传递到活塞式阀芯的活塞上，使阀芯受力突然增加。

2.根据权利要求1所述的医用气体安全阀，其特征在于，所述安全阀包括：

阀体，内含单通道内腔，包括进气腔、阀座腔、阀座密封面；

活塞式阀芯，所述活塞式阀芯为带调节螺杆的双台阶式活塞阀芯，由双台阶式阀头和调节螺杆组成，所述双台阶式阀头由大圆柱台阶部和小圆柱台阶部构成，所述大圆柱台阶部的内部中空，且与阀体内阀座腔相配合，小圆柱台阶部上开设有贯穿到大圆柱台阶部内的节流孔，小圆柱台阶部的端部套有密封圈与阀体中阀座密封面配合；且小圆柱台阶部的端部设有调节螺杆，所述调节螺杆伸入阀体的进气腔中；

调压弹簧，所述调压弹簧置于阀体的进气腔与阀芯调节螺杆间；

调节螺母，所述调节螺母设置在活塞式阀芯上的调节螺杆上，并外接空出气体通道。

3.根据权利要求2所述的医用气体安全阀，其特征在于，所述调节螺杆的顶端套有密封圈。

4.根据权利要求2所述的医用气体安全阀，其特征在于，所述活塞式阀芯中大圆柱台阶部中的开孔沿轴向向外。

5.根据权利要求2所述的医用气体安全阀，其特征在于，所述安全阀还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母用于锁紧调节螺母。

6.根据权利要求2所述的医用气体安全阀，其特征在于，所述阀体的阀座腔与活塞式阀芯的大、小头圆柱部之间形成一个附加压力腔。