CN117167516A - 一种旋转式高速气动阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋转式高速气动阀，该气动阀包括转动轮和固定轮，所述的转动轮上成对设置有排气槽和出气孔，所述固定轮的周壁上设置有出气嘴，当所述的转动轮旋转时，所述的排气槽和出气孔交替地与所述的出气嘴对准并连通；当所述的出气孔与所述的出气嘴对准并连通时，所述的出气嘴输出压力高于大气压力的压缩气体；当所述的排气槽与所述的出气嘴对准并连通时，所述的出气嘴处的压力降低到大气压力。
Description
技术领域
本发明涉及眼科医疗器械技术领域，具体涉及一种眼科的玻璃体切割手术中使用的旋转式高速气动阀。
背景技术
在眼科的玻璃体切割手术中，为了驱动玻切头进行切割动作，需要使用高速脉冲气流驱动玻切头做往复切割的机械动作，目前常用的是使用电磁阀，但是电磁阀的动作频率很难提高，为了提高脉冲气流的频率，本发明使用了旋转阀控制气流，可以通过旋转阀的转速，快速改变气流的频率。
发明内容
本发明旨在提供一种旋转式高速气动阀，所要解决的技术问题至少包括如何控制脉冲气体的频率，通过快速改变气流的频率，从而使用高速脉冲气流驱动玻切头做往复切割的机械动作。
为了实现上述目的，本发明提供一种旋转式高速气动阀，包括转动轮和固定轮，所述的转动轮上成对设置有排气槽和出气孔，所述固定轮的周壁上设置有出气嘴，当所述的转动轮旋转时，所述的排气槽和出气孔交替地与所述的出气嘴对准并连通；当所述的出气孔与所述的出气嘴对准并连通时，所述的出气嘴输出压力高于大气压力的压缩气体；当所述的排气槽与所述的出气嘴对准并连通时，所述的出气嘴处的压力降低到大气压力。
优选地，所述的转动轮包括上转盘，所述上转盘的下表面上固定设置有向下垂直延伸的转筒，所述转筒的侧壁上设置有多个条状部件，相邻的条状部件之间形成所述的排气槽；所述的出气孔设置在所述的条状部件上，每个所述的条状部件上设置有一个所述的出气孔。
优选地，所述的旋转式高速气动阀还包括进气固定座，所述进气固定座的顶部设置有进气嘴，所述进气嘴的顶部与压缩气体供应装置连通；所述进气嘴的底部与进气筒连通；所述转动轮的顶部设置有进气管，所述进气管的顶端插入所述进气筒的内部；所述进气管的底端与所述的出气孔连通。
优选地，所述进气管的外周壁与所述进气筒的内周壁之间设置有第一密封O型圈。
优选地，所述进气管的底端与所述的出气孔通过多个支管连通。
优选地，所述进气管的底端与中空的输气盘连通；所述上转盘的上表面上设置有输气盘固定口，所述的输气盘过盈配合地插设在所述的输气盘固定口中；所述转筒的顶部与所述上转盘的下表面结合的部位设置有输气缝隙，所述输气盘的侧壁上设置有与所述的输气缝隙的位置对应匹配的送气缝隙，当所述的输气盘插入到所述输气盘固定口内的预定位置时，所述的送气缝隙与所述的输气缝隙连通，所述的输气缝隙通过设置在所述转筒的内部的夹层与所述的出气孔连通。
优选地，所述转动轮的顶部与所述进气固定座之间还固定设置有轴承，所述的进气管可旋转地插设在所述的轴承中。
优选地，所述的轴承与所述的进气固定座之间通过螺栓连接、键槽连接或卡接等方式固定。
优选地，所述的进气固定座与所述的上转盘之间还设置有第二密封O型圈。
优选地，所述固定轮的顶部设置有上固定盘，所述的上固定盘的中部设置有开口部，所述的转筒从所述的开口部插入所述固定轮的内部；所述的上固定盘的边缘部设置有多个上固定螺孔；所述的进气固定座还包括多个垂直向下延伸的竖直壁，所述竖直壁的底部设置有水平延伸的凸缘，所述的凸缘上设置有凸缘螺孔；所述的凸缘螺孔与所述的上固定螺孔的位置对应，通过将固定螺栓插入所述的凸缘螺孔与所述的上固定螺孔并用固定螺母紧固从而实现所述的固定轮和所述的进气固定座之间的固定连接。
优选地，多个所述的竖直壁之间设置有缺口部，所述的缺口部用于减重，装配时便于观察，装配后转起来也能观察。
优选地，所述转筒的外径小于所述开口部的内径；所述上转盘的直径大于所述开口部的内径。
优选地，所述的转筒通过联轴器与电机连接，由电机和联轴器带动所述的转筒旋转。
优选地，所述的电机固定安装在电机安装座中。
优选地，所述的电机安装座包括多个垂直向上延伸的支撑臂，所述支撑臂的顶部设置有水平延伸的支撑凸缘；所述的支撑凸缘上设置有凸缘螺钉孔；所述固定轮的底部设置有下固定盘，所述的下固定盘的边缘部设置有多个下固定螺孔；所述的凸缘螺钉孔与所述的下固定螺孔的位置对应，通过将固定螺钉插入所述的凸缘螺钉孔与所述的下固定螺孔并用紧固螺母拧紧，从而实现所述的固定轮与所述的电机安装座之间的固定连接。
优选地，多个所述的支撑臂之间设置有条形槽。
优选地，所述的固定轮的下方还设置有对射光耦和调速光栅，所述的调速光栅伸入对射光耦，光栅旋转的时候能够遮挡对射光耦的光线或者使对射光耦的光线通过，从而使对射光耦产生对应的电脉冲信号。
优选地，所述的上转盘、上固定盘、下固定盘均为圆盘形。
优选地，所述固定轮的周壁上还设置有排气口，所述的排气口位于所述出气嘴的下方。
优选地，所述的转动轮上一圈的出气口加工为1至360个；当电机的转速为0-3000转/分钟的条件下，脉冲气流的频率在0-108万次/分钟之间。
采用本发明所述的旋转式高速气动阀在眼科的玻璃体切割手术中驱动玻切头进行切割动作的方法包括以下步骤：
S1、电机驱动联轴器和转筒旋转，转筒带动上转盘旋转，上转盘带动进气管在轴承中旋转；
S2、当转动轮的出气孔转动对准出气嘴的时候，压缩气体从压缩气体供应装置依次经过进气嘴、进气筒、进气管、出气孔输出到出气嘴，出气嘴的压力等于压缩气体的压力P1；当转动轮的排气槽对准出气嘴的时候，出气嘴和大气连通，出气嘴的压力和大气压力P0相同，从而实现了P1到P0压力交替的脉冲气流的输出；使用脉冲气流驱动玻切头做往复切割的机械动作。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
为了实现在出气嘴脉冲气体的输出，本发明所述的旋转式高速气动阀使用转动轮连通出气嘴，转动轮上有成对的高压气体出气孔和连通大气的排气槽。转动轮旋转，当出气孔对准出气嘴，出气嘴输出高压气体；当排气槽对准出气嘴，出气嘴降低到大气压力。如果转动轮连续旋转，就实现了在出气嘴输出脉冲气体。
转动轮的旋转和停止的位置由电机和光栅联合控制，通过控制电机的停止位置和转动速度，实现了脉冲气体频率的控制。
当转动轮出气孔和排气槽加工为360对，电机转速3000转/分钟的情况下，出气嘴输出的气体脉冲可以达到108万次/分钟。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的具体实施方式一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明所述的旋转式高速气动阀的装配结构示意图。
图2是本发明所述的旋转式高速气动阀的分解结构示意图。
图3是本发明所述的转动轮的局部放大示意图。
图4是本发明所述的对射光耦和调速光栅的工作原理示意图。
具体实施方式
在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
如图1至图3所示，本发明所述的旋转式高速气动阀包括转动轮1和固定轮2，所述的转动轮1上成对设置有排气槽19和出气孔20，所述固定轮2的周壁上设置有出气嘴4，当所述的转动轮1旋转时，所述的排气槽19和出气孔20交替地与所述的出气嘴4对准并连通；当所述的出气孔20与所述的出气嘴4对准并连通时，所述的出气嘴4输出压力高于大气压力的压缩气体；当所述的排气槽19与所述的出气嘴4对准并连通时，所述的出气嘴4处的压力降低到大气压力。
所述的转动轮1包括上转盘16，所述上转盘16的下表面上固定设置有向下垂直延伸的转筒17，所述转筒17的侧壁上设置有多个条状部件18，相邻的条状部件18之间形成所述的排气槽19；所述的出气孔20设置在所述的条状部件18上，每个所述的条状部件18上设置有一个所述的出气孔20。
所述的旋转式高速气动阀还包括进气固定座3，所述进气固定座的顶部设置有进气嘴8，所述进气嘴8的顶部与压缩气体供应装置连通；所述进气嘴8的底部与进气筒34连通；所述转动轮1的顶部设置有进气管15，所述进气管的顶端插入所述进气筒34的内部；所述进气管15的底端与所述的出气孔20连通。
所述进气管15的外周壁与所述进气筒34的内周壁之间设置有第一密封O型圈10。
在一个实施例中，所述进气管15的底端与所述的出气孔20通过多个支管连通。
在另一个实施例中，所述进气管15的底端与中空的输气盘151连通；所述上转盘16的上表面上设置有输气盘固定口161，所述的输气盘151过盈配合地插设在所述的输气盘固定口161中；所述转筒17的顶部与所述上转盘16的下表面结合的部位设置有输气缝隙162，所述输气盘151的侧壁上设置有与所述的输气缝隙162的位置对应匹配的送气缝隙（未示出），当所述的输气盘151插入到所述输气盘固定口161内的预定位置时，所述的送气缝隙与所述的输气缝隙连通，所述的输气缝隙通过设置在所述转筒17的内部的夹层与所述的出气孔20连通。
所述转动轮1的顶部与所述进气固定座3之间还固定设置有轴承9，所述的进气管15可旋转地插设在所述的轴承9中。
所述的轴承9与所述的进气固定座3之间通过螺栓连接、键槽连接或卡接等方式固定。
所述的进气固定座3与所述的上转盘16之间还设置有第二密封O型圈11。
所述固定轮2的顶部设置有上固定盘21，所述的上固定盘21的中部设置有开口部24，所述的转筒17从所述的开口部24插入所述固定轮2的内部；所述的上固定盘21的边缘部设置有多个上固定螺孔；所述的进气固定座3还包括多个垂直向下延伸的竖直壁31，所述竖直壁31的底部设置有水平延伸的凸缘32，所述的凸缘32上设置有凸缘螺孔；所述的凸缘螺孔与所述的上固定螺孔的位置对应，通过将固定螺栓插入所述的凸缘螺孔与所述的上固定螺孔并用固定螺母紧固从而实现所述的固定轮2和所述的进气固定座3之间的固定连接。
多个所述的竖直壁31之间设置有缺口部33，所述的缺口部用于减重，装配时便于观察，装配后转起来也能观察。
所述转筒17的外径小于所述开口部24的内径；所述上转盘16的直径大于所述开口部24的内径。
所述的转筒17通过联轴器7与电机5连接，由电机5和联轴器7带动所述的转筒17旋转。
在一个实施例中，所述的电机5固定安装在电机安装座6中。
所述的电机安装座6包括多个垂直向上延伸的支撑臂61，所述支撑臂61的顶部设置有水平延伸的支撑凸缘62；所述的支撑凸缘62上设置有凸缘螺钉孔；所述固定轮2的底部设置有下固定盘22，所述的下固定盘22的边缘部设置有多个下固定螺孔；所述的凸缘螺钉孔与所述的下固定螺孔的位置对应，通过将固定螺钉插入所述的凸缘螺钉孔与所述的下固定螺孔并用紧固螺母拧紧，从而实现所述的固定轮2与所述的电机安装座6之间的固定连接。
多个所述的支撑臂61之间设置有条形槽63，所述的条形槽63可以减轻重量，留出空间用于对射光耦的固定。
在一个实施例中，所述的固定轮2的下方还设置有对射光耦13和调速光栅14，所述的对射光耦13和调速光栅14相对设置；调速光栅伸入对射光耦，光栅旋转的时候能够遮挡对射光耦的光线，或者使对射光耦的光线通过，从而使对射光耦产生对应的电脉冲信号。
对射光耦13和调速光栅14的工作原理如图4所示。调速光栅14固定安装在电机5的输出轴的顶端，由电机5的输出轴带动调速光栅14旋转；调速光栅14为圆盘状，调速光栅的圆盘状表面上设置有多个透光狭缝141，调速光栅伸入对射光耦的发光极和接收极之间，在调速光栅跟随电机5的输出轴旋转的过程中，当透光狭缝141对准对射光耦的发光极和接收极时，对射光耦的发光极发出的光能够被接收极接收到，此时对射光耦13输出高电平；当透光狭缝141以外的部位遮挡住对射光耦的发光极和接收极时，对射光耦的发光极发出的光被遮挡住，接收极无法接收对射光耦的发光极发出的光，此时对射光耦13输出低电平，从而交替输出A相和B相两路速度脉冲信号，进而实现转动轮的转速控制和位置控制。
所述的上转盘16、上固定盘21、下固定盘22均为圆盘形。
所述固定轮2的周壁上还设置有排气口12，所述的排气口12位于所述出气嘴4的下方。
当排气槽19旋转到合适位置时，排气口12和出气口4通过排气槽19联通，出气口4对外连接的管路里面的气体通过排气槽19进入到排气口12中并排出。
本发明所述的旋转式高速气动阀采用转动轮控制气路的通断，通过控制转动轮的转动的角度和速度，实现脉冲气流输出，转动轮1圈的出气口可以加工为1-360个。当驱动电机的转速0-3000转/分钟的条件下，脉冲气流的频率可以在0-108万次/分钟之间。
本发明所述的转动轮密封在阀体（即固定轮2的内腔）里面，转动轮的旋转由电机驱动，由对射光耦和调速光栅监测转动的位置和速度，从而实现转动轮的转速控制和位置控制。
采用本发明所述的旋转式高速气动阀在眼科的玻璃体切割手术中驱动玻切头进行切割动作的方法包括以下步骤：
S1、电机5驱动联轴器7和转筒17旋转，转筒17带动上转盘16旋转，上转盘16带动进气管15在轴承9中旋转；
S2、当转动轮1的出气孔20转动对准出气嘴4的时候，压缩气体从压缩气体供应装置依次经过进气嘴8、进气筒34、进气管15、出气孔20输出到出气嘴4，出气嘴的压力等于压缩气体的压力P1；当转动轮的排气槽19对准出气嘴的时候，出气嘴和大气连通，出气嘴的压力和大气压力P0相同。这样就实现了P1到P0压力交替的脉冲气体的输出。
当转动轮出气孔和排气槽加工为360对，电机转速3000转/分钟的情况下，出气嘴输出的气体脉冲可以达到108万次/分钟。
转动轮的旋转和停止的位置由电机、对射光耦和调速光栅联合控制，通过控制电机的停止位置和转动速度，实现了脉冲气体频率的控制。
本发明所述的旋转式高速气动阀的主要技术参数包括：
1. 转动轮的出气孔和排气槽的数量为0-360对；
2. 可以指定转动轮的出气孔和排气槽对准出气嘴；
3. 电机的转速0-3000转/分钟可调；
4. 电机可以停止在0-360°的任何角度；
5. 转动轮处于气密的空间里面，气压范围：0-2000kPa。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。
Claims (10)
1.一种旋转式高速气动阀，其特征在于，所述的旋转式高速气动阀包括转动轮和固定轮，所述的转动轮上成对设置有排气槽和出气孔，所述固定轮的周壁上设置有出气嘴，当所述的转动轮旋转时，所述的排气槽和出气孔交替地与所述的出气嘴对准并连通；当所述的出气孔与所述的出气嘴对准并连通时，所述的出气嘴输出压力高于大气压力的压缩气体；当所述的排气槽与所述的出气嘴对准并连通时，所述的出气嘴处的压力降低到大气压力。
2.根据权利要求1所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述的转动轮包括上转盘，所述上转盘的下表面上固定设置有向下垂直延伸的转筒，所述转筒的侧壁上设置有多个条状部件，相邻的条状部件之间形成所述的排气槽；所述的出气孔设置在所述的条状部件上，每个所述的条状部件上设置有一个所述的出气孔。
3.根据权利要求2所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述的旋转式高速气动阀还包括进气固定座，所述进气固定座的顶部设置有进气嘴，所述进气嘴的顶部与压缩气体供应装置连通；所述进气嘴的底部与进气筒连通；所述转动轮的顶部设置有进气管，所述进气管的顶端插入所述进气筒的内部；所述进气管的底端与所述的出气孔连通。
4.根据权利要求3所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述转动轮的顶部与所述进气固定座之间还固定设置有轴承，所述的进气管可旋转地插设在所述的轴承中。
5.根据权利要求3所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述固定轮的顶部设置有上固定盘，所述的上固定盘的中部设置有开口部，所述的转筒从所述的开口部插入所述固定轮的内部；所述的上固定盘的边缘部设置有多个上固定螺孔；所述的进气固定座还包括多个垂直向下延伸的竖直壁，所述竖直壁的底部设置有水平延伸的凸缘，所述的凸缘上设置有凸缘螺孔；所述的凸缘螺孔与所述的上固定螺孔的位置对应，通过将固定螺栓插入所述的凸缘螺孔与所述的上固定螺孔并用固定螺母紧固从而实现所述的固定轮和所述的进气固定座之间的固定连接。
6.根据权利要求2所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述的转筒通过联轴器与电机连接，由电机和联轴器带动所述的转筒旋转。
7.根据权利要求6所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述的电机固定安装在电机安装座中。
8.根据权利要求7所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述的电机安装座包括多个垂直向上延伸的支撑臂，所述支撑臂的顶部设置有水平延伸的支撑凸缘；所述的支撑凸缘上设置有凸缘螺钉孔；所述固定轮的底部设置有下固定盘，所述的下固定盘的边缘部设置有多个下固定螺孔；所述的凸缘螺钉孔与所述的下固定螺孔的位置对应，通过将固定螺钉插入所述的凸缘螺钉孔与所述的下固定螺孔并用紧固螺母拧紧，从而实现所述的固定轮与所述的电机安装座之间的固定连接。
9.根据权利要求1所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述的固定轮的下方还设置有对射光耦和调速光栅，所述的对射光耦和调速光栅并排设置，所述的调速光栅伸入对射光耦，光栅旋转的时候能够遮挡对射光耦的光线或者使对射光耦的光线通过，从而使对射光耦产生对应的电脉冲信号。
10.根据权利要求1所述的旋转式高速气动阀，其特征在于，所述固定轮的周壁上还设置有排气口，所述的排气口位于所述出气嘴的下方。
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