EA021720B1 - Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising said valve - Google Patents
Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising said valve Download PDFInfo
- Publication number
- EA021720B1 EA021720B1 EA201291020A EA201291020A EA021720B1 EA 021720 B1 EA021720 B1 EA 021720B1 EA 201291020 A EA201291020 A EA 201291020A EA 201291020 A EA201291020 A EA 201291020A EA 021720 B1 EA021720 B1 EA 021720B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- valve
- spring
- holder
- core
- coil
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
- A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
- A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
- A61M16/201—Controlled valves
- A61M16/202—Controlled valves electrically actuated
- A61M16/203—Proportional
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
- F16K31/0665—Lift valves with valve member being at least partially ball-shaped
Abstract
Description
Данное изобретение относится к области, связанной с регулированием текучей среды, в частности к электромагнитному пропорциональному клапану и аппарату искусственной вентиляции легких, содержащему указанный клапан.This invention relates to the field of fluid control, in particular, an electromagnetic proportional valve and a ventilator containing said valve.
Предпосылки изобретенияBackground of the invention
При использовании медицинских устройств, таких как аппарат искусственной вентиляции легких и наркозный аппарат, необходимо обеспечить искусственную вентиляцию легких пациента. Что касается пролечиваемого пациента, в частности пациента педиатрического отделения и пациента отделения интенсивной терапии (ОИТ), то весьма важным является регулирование величины скорости вентиляционного потока и общего объема легочной вентиляции. Поскольку ненадлежащий вентиляционный поток создает для пациента дискомфортное и даже опасное состояние, то жизненно важно обеспечивать регулирование вентиляционного потока.When using medical devices, such as an artificial lung ventilator and an anesthetic apparatus, it is necessary to provide a patient with artificial lung ventilation. Regarding the patient being treated, in particular the patient of the pediatric department and the patient of the intensive care unit (ICU), it is very important to regulate the magnitude of the velocity of the ventilation flow and the total volume of pulmonary ventilation. Since inadequate ventilation flow creates an uncomfortable and even dangerous condition for the patient, it is vital to regulate ventilation flow.
Вспомогательный аппарат искусственной вентиляции легких в целом обеспечивает регулирование скорости вентиляционного потока и общего объема легочной вентиляции путем открытия и закрытия электромагнитного клапана, объединенного с регулятором расхода с ручным управлением. Для достижения улучшенного лечебного воздействия существующий в настоящее время медицинский аппарат искусственной вентиляции легких обычно содержит точный пропорциональный клапан для регулирования как расхода газа, так и общего вентиляционного объема, вводимого пациенту. Существующий в настоящее время типичный пропорциональный клапан имеет конструкцию, показанную на фиг. 1. В частности, в обычном пропорциональном клапане сердечник 4' клапана прочно присоединен к подвижному якорю 13'. Под действием электромагнитной силы катушки 9' сердечник 4' клапана перемещается влево или вправо вдоль уплотнительной части 16', которая действует в качестве направляющей и уплотнения, с достижением регулирования размера канала а' клапана. Разумеется, существует также другой тип аппарата искусственной вентиляции легких, в котором якорь закреплен, а катушка приводит сердечник клапана в действие с обеспечением его перемещения влево и вправо, однако конструкция такого аппарата, по существу, аналогична вышеописанной конструкции. Поскольку в вышерассмотренном пропорциональном клапане имеется относительное перемещение в состоянии контакта, то неизбежно возникает сила трения. Поскольку влияние силы трения покоя приводит к изменению взаимосвязи между расходом газа на выходе и током на входе пропорционального клапана в различные периоды, то оборудование, в котором используется такой пропорциональный клапан (например, аппарат искусственной вентиляции легких с требованием обеспечения точного расхода), нуждается в регулярной калибровке с помощью специального инструмента. Поскольку воздействие силы трения движения ослабляет действие электромагнитной силы, особенно при малом регулирующем токе на входе, то на пропорциональную взаимосвязь между током на входе и действием электромагнитной силы на выходе оказывается весьма значительное влияние, что также является одной из причин того обстоятельства, что выходящий поток существующего пропорционального клапана при малом расходе (например, при расходе < 1 или 0,5 л/мин) не является устойчивым и не может точно регулироваться. Кроме того, сила трения, действующая при открытии пропорционального клапана, и сила трения, действующая при закрытии пропорционального клапана, являются противоположными, что приводит к появлению значительного гистерезиса, создаваемого при открытии и закрытии известного пропорционального клапана. Для обеспечения максимально возможного уменьшения влияния гистерезиса на регулирование расхода необходимо разработать сложный алгоритм регулирования и использовать стандартное оборудование для проведения регулярной калибровки, при этом значительно возрастают затраты.The auxiliary ventilator generally controls the speed of the ventilation flow and the total volume of pulmonary ventilation by opening and closing a solenoid valve combined with a manual-controlled flow regulator. In order to achieve an improved therapeutic effect, the currently existing medical ventilator usually contains a precise proportional valve for controlling both the gas flow rate and the total ventilation volume introduced to the patient. The currently existing typical proportional valve has the design shown in FIG. 1. In particular, in a conventional proportional valve, the valve core 4 ′ is firmly attached to the movable anchor 13 ′. Under the action of the electromagnetic force of the coil 9 ', the valve core 4' moves left or right along the sealing part 16 ', which acts as a guide and seal, with the control of the size of the valve channel a'. Of course, there is also another type of artificial respiration apparatus in which the anchor is fixed and the coil actuates the valve core so that it moves left and right, but the design of such an apparatus is essentially the same as the one described above. Since in the above proportional valve there is a relative movement in the contact state, the friction force inevitably arises. Since the influence of the static friction force leads to a change in the relationship between the gas flow rate at the outlet and the current at the inlet of the proportional valve in different periods, the equipment that uses such a proportional valve (for example, a ventilator with the requirement of accurate flow) requires regular calibration with a special tool. Since the effect of frictional force weakens the effect of electromagnetic force, especially when a small regulating current is at the input, the proportional relationship between the current at the input and the action of the electromagnetic force at the output is very significant, which is also one of the reasons that the output current a proportional valve with a low flow rate (for example, at a flow rate of <1 or 0.5 l / min) is not stable and cannot be precisely controlled. In addition, the friction force acting when the proportional valve opens, and the friction force acting when the proportional valve closes, are opposed, resulting in a significant hysteresis created when the known proportional valve is opened and closed. To ensure the greatest possible reduction in the effect of hysteresis on flow control, it is necessary to develop a complex control algorithm and use standard equipment to perform regular calibration, while significantly increasing costs.
Сущность изобретенияSummary of Invention
Целью данного изобретения является создание электромагнитного пропорционального клапана и аппарата искусственной вентиляции легких, содержащего такой электромагнитный пропорциональный клапан, которые могут эффективно устранить обусловленную силой трения нестабильность регулирования расхода, устранить обусловленную гистерезисом ошибку регулирования расхода, обеспечить устойчивое регулирование потока с малым расходом и уменьшить сложность изготовления.The purpose of this invention is to create an electromagnetic proportional valve and an artificial respiration apparatus containing such an electromagnetic proportional valve that can effectively eliminate instability of flow control caused by friction force, eliminate hysteresis-related flow control error, ensure steady flow control with low flow rate and reduce manufacturing complexity.
Для реализации вышеуказанной цели в соответствии с одним аспектом данного изобретения предложен электромагнитный пропорциональный клапан, содержащий корпус с полостью, держатель катушки, герметично установленный у открытого конца указанной полости корпуса клапана, и катушку, намотанную вокруг указанного держателя, имеющего внутреннюю полость. Электромагнитный пропорциональный клапан также содержит якорь, закрепленный во внутренней полости держателя катушки, держатель сердечника клапана, который с одной стороны соединен с первой пружиной, закрепленной на внутренней стенке корпуса клапана, а с другой стороны соединен со второй пружиной, намотанной вокруг якоря, так что держатель сердечника клапана расположен в подвешенном состоянии в полости корпуса клапана с помощью первой пружины и второй пружины. Клапан также содержит сердечник клапана, расположенный в указанном держателе сердечника.To accomplish the above purpose, in accordance with one aspect of the present invention, an electromagnetic proportional valve is proposed, comprising a housing with a cavity, a coil holder sealed at the open end of said valve body cavity, and a coil wound around said holder having an internal cavity. The electromagnetic proportional valve also contains an anchor fixed in the inner cavity of the coil holder, a valve core holder that is connected to the first spring fixed to the inner wall of the valve body and connected to the second spring wound around the anchor, so that the holder The valve core is suspended in the cavity of the valve body with the help of the first spring and the second spring. The valve also contains a valve core located in said core holder.
Кроме того, у одного конца держателя сердечника клапана, противоположного сердечнику клапана, расположен постоянный магнит, соединенный со второй пружиной.In addition, at one end of the valve core holder, opposite the valve core, there is a permanent magnet connected to the second spring.
Кроме того, держатель сердечника клапана проходит через первую пружину и имеет упорный вы- 1 021720 ступ, предназначенный для задания положения упора для первой пружины.In addition, the valve core holder passes through the first spring and has an abutting stop, 1001 stupas, designed to set the position of the stop for the first spring.
Кроме того, постоянный магнит проходит через вторую пружину, при этом один конец второй пружины упирается в держатель катушки.In addition, the permanent magnet passes through the second spring, with one end of the second spring resting on the coil holder.
Кроме того, первая пружина является сильной пружиной.In addition, the first spring is a strong spring.
Кроме того, вторая пружина является слабой пружиной.In addition, the second spring is a weak spring.
Кроме того, на поверхности сопряжения между держателем катушки и корпусом клапана расположено уплотнительное кольцо.In addition, a sealing ring is located on the mating surface between the coil holder and the valve body.
Кроме того, на торцевой поверхности якоря, обращенной к указанному постоянному магниту, расположен упор.In addition, on the end surface of the armature facing the specified permanent magnet, there is an emphasis.
Кроме того, слабая пружина является пружиной с переменным коэффициентом упругости, при этом зависимость силы Р упругости от величины поджатия х слабой пружины определяется уравнением Р=кх2, где к - константа.In addition, a weak spring is a spring with a variable coefficient of elasticity, while the dependence of the force P of elasticity on the amount of compression x of a weak spring is determined by the equation P = kx 2 , where k is a constant.
В соответствии с другим аспектом данного изобретения предложен аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий вышеописанный электромагнитный пропорциональный клапан.In accordance with another aspect of the present invention, an artificial respiration apparatus is proposed that includes the above-described electromagnetic proportional valve.
В соответствии с предложенным в данном изобретении техническим решением, поскольку сердечник клапана расположен в держателе и установлен в подвешенном состоянии в полости корпуса клапана с помощью пружин, присоединенных к двум концам указанного держателя сердечника, обеспечивается свободное от трения перемещение сердечника клапана относительно корпуса клапана, устраняется обусловленная силой трения нестабильность регулирования расхода и соответственно гистерезис, вызываемый изменением величины расхода, что обеспечивает возможность поддержания стабильности расхода, регулируемого пропорциональным клапаном, в течение длительного времени. Поскольку точное совмещение между сердечником клапана и корпусом клапана не должно обязательно приниматься во внимание, то снижаются производственные требования к сердечнику и корпусу клапана и уменьшается сложность изготовления. Поскольку давление, оказываемое пружиной, может быть рассчитано, то сопротивление пружины может быть преодолено путем регулирования величины тока, так что может быть реализовано точное регулирование расхода.In accordance with the technical solution proposed in this invention, since the valve core is located in the holder and is suspended in the cavity of the valve body by means of springs attached to the two ends of the specified core holder, the friction-free movement of the valve core relative to the valve body is ensured, the resulting friction force instability flow control and, accordingly, the hysteresis caused by a change in the magnitude of the flow, which makes possible The ability to maintain a stable flow rate controlled by a proportional valve for a long time. Since precise alignment between the valve core and the valve body does not need to be taken into account, production requirements for the valve core and valve body are reduced and manufacturing complexity is reduced. Since the pressure exerted by the spring can be calculated, the resistance of the spring can be overcome by adjusting the amount of current so that precise flow control can be realized.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Для лучшего понимания данного изобретения используются чертежи, составляющие часть данного изобретения, а иллюстративный вариант выполнения и его описание служат для объяснения данного изобретения без его неправомерного ограничения, при этом на чертежах:For a better understanding of the present invention, the drawings that form a part of the present invention are used, and an illustrative embodiment and its description serve to explain the present invention without unduly limiting it, while in the drawings:
фиг. 1 изображает принципиальную структурную схему известного электромагнитного пропорционального клапана;FIG. 1 shows a schematic block diagram of a known electromagnetic proportional valve;
фиг. 2 изображает принципиальную структурную схему электромагнитного пропорционального клапана в соответствии с вариантом выполнения изобретения;FIG. 2 shows a schematic block diagram of an electromagnetic proportional valve in accordance with an embodiment of the invention;
фиг. 3 изображает принципиальную схему, на которой показаны магистральные соединения в соответствии с вариантом выполнения изобретения;FIG. 3 is a circuit diagram showing trunk connections in accordance with an embodiment of the invention;
фиг. 4 изображает график монотонной функции зависимости тока от расхода в соответствии с вариантом выполнения изобретения.FIG. 4 depicts a graph of the monotonous function of current versus flow in accordance with an embodiment of the invention.
Подробное описание вариантов выполненияDetailed description of embodiments
Ниже приведено подробное описание данного изобретения применительно к вариантам его выполнения и со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что варианты выполнения и их особенности в данном изобретении могут быть объединены друг с другом без возникновения противоречий.Below is a detailed description of this invention with reference to variants of its implementation and with reference to the drawings. It should be noted that embodiments of and their features in this invention can be combined with each other without the occurrence of contradictions.
Как показано на фиг. 2, в соответствии с вариантом выполнения изобретения электромагнитный пропорциональный клапан содержит корпус 2, имеющий полость, держатель 11 катушки, герметично установленный у открытого конца полости корпуса 2 клапана, катушку 9, намотанную вокруг держателя 11, якорь 8, закрепленный во внутренней полости держателя 11, держатель 5 сердечника, который с одной стороны соединен с первой пружиной 3, закрепленной на внутренней стенке корпуса 2, а с другой стороны соединен со второй пружиной 7, намотанной вокруг якоря 8, при этом держатель 5 сердечника клапана установлен в полости корпуса 2 в подвешенном состоянии с помощью первой пружины 3 и второй пружины 7. Клапан также содержит сердечник 4 клапана, расположенный в держателе 5. Направление стрелки на чертеже указывает направление прохождения газа.As shown in FIG. 2, in accordance with an embodiment of the invention, the electromagnetic proportional valve comprises a body 2 having a cavity, a coil holder 11, sealed at the open end of the cavity of the valve body 2, a coil 9 wound around the holder 11, an anchor 8 fixed in the internal cavity of the holder 11, the holder 5 of the core, which on the one hand is connected to the first spring 3 fixed on the inner wall of the housing 2, and on the other hand connected to the second spring 7 wound around the armature 8, while the holder 5 the core valve installed in the cavity of the housing 2 in a suspended state by the first spring 3 and a spring 7. The second valve also includes a valve core 4 disposed in the holder 5. The direction of the arrow in the drawing indicates the direction of the gas passage.
Основополагающий принцип варианта выполнения изобретения является таким же, что и в известном пропорциональном клапане, в котором величина выходного тока используется для регулирования величины расхода на выходе пропорционального клапана, за исключением того что работа известного пропорционального клапана основана на использовании электромагнитной силы, создаваемой катушкой или якорем, для приведения в действие и перемещения сердечника клапана с обеспечением открытия или закрытия указанного известного пропорционального клапана, тогда как в данном изобретении катушка или якорь не входят в непосредственный контакт с сердечником клапана, при этом используется притягивание или отталкивание между постоянным магнитом и электромагнитом в пределах определенного расстояния для приведения в действие и перемещения сердечника клапана, поддерживаемого сильной пружиной и слабой пружиной, и, таким образом, может быть выполнено открытие или закрытие предложенного пропорционального клапана.The underlying principle of an embodiment of the invention is the same as in the well-known proportional valve, in which the output current is used to control the flow rate at the outlet of the proportional valve, except that the work of the known proportional valve is based on the use of electromagnetic force generated by a coil or anchor, to actuate and move the valve core to open or close said known proportional valve, whereas in this invention, the coil or armature does not come into direct contact with the valve core, using pulling or pushing between a permanent magnet and an electromagnet within a certain distance to actuate and move the valve core supported by a strong spring and a weak spring, and thus, the proposed proportional valve can be opened or closed.
- 2 021720- 2 021720
Корпус 2 является опорной частью электромагнитного пропорционального клапана и имеет впускное отверстие для подачи газа, расположенное у левой стороны пропорционального клапана. В указанном отверстии установлен фильтр 1, обеспечивающий фильтрацию газа, вводимого в указанный клапан, для предотвращения поступления посторонних примесей, так что гарантируется точность регулирования, выполняемого электромагнитным пропорциональным клапаном, и увеличивается срок его службы. Клапанный канал а совмещен с сердечником 4 клапана, то есть перемещение сердечника 4 влево или вправо вызывает закрытие или открытие канала а. На правой стороне держателя 5 сердечника установлен постоянный магнит 6. Левая часть держателя 5 вставлена в первую пружину 3, которая является сильной пружиной, а правая часть держателя 5 соединена со второй пружиной 7, которая является слабой пружиной, так что держатель 5 поддерживается вследствие взаимодействия указанных сильной и слабой пружин с исключением контакта держателя 5 с корпусом 2 клапана. В данном случае один конец сильной пружины расположен на внутренней стенке корпуса 2, а другой конец упирается в упорный выступ 51 держателя 5 сердечника. Постоянный магнит 6 выходит из одного конца держателя 5, который противоположен сердечнику 4, и входит во вторую пружину 7, т.е. в слабую пружину. Один конец слабой пружины упирается во внутреннюю стенку держателя 5 сердечника, а другой конец упирается в держатель 11 катушки. Якорь 8 прочно закреплен в держателе 11 катушки и проходит из него в полость корпуса 2 клапана. Слабая пружина намотана на якорь 8 и поддерживается на нем с обеспечением возможности поддержания магнита 6 слабой пружиной. Торцевая поверхность якоря 8, обращенная к постоянному магниту, снабжена упором 18, который задает положение упора для перемещения постоянного магнита 6 вместе с держателем 5 сердечника, что препятствует износу якоря 8 или изменению его характеристик вследствие контакта магнита 6 с якорем 8. Сила магнитного притяжения и полярность якоря 8 изменяются в зависимости от величины и направления тока, протекающего через катушку 9, соответственно величина и направление тока могут отвечать за регулирование перемещения сердечника электромагнитного пропорционального клапана с обеспечением регулирования величины открытия клапана для получения удовлетворительного расхода текучей среды. Держатель 11 катушки и корпус 2 клапана прочно соединены, а к поверхности сопряжения между держателем 11 и корпусом 2 добавлено уплотнительное кольцо 12, обеспечивающее повышение воздухонепроницаемости электромагнитного пропорционального клапана. Для подачи тока к катушке клеммы 10 могут быть соединены с внешним источником питания, при этом величина указанного тока может регулироваться.The housing 2 is the supporting part of the electromagnetic proportional valve and has a gas inlet located at the left side of the proportional valve. A filter 1 is installed in this hole, which provides for filtering the gas introduced into the valve to prevent the ingress of impurities, so that the control accuracy of the proportional solenoid valve is guaranteed, and its service life increases. The valve channel a is aligned with the valve core 4, i.e. the movement of the core 4 to the left or the right causes the closing or opening of the channel a. A permanent magnet 6 is mounted on the right side of the core holder 5. The left side of the holder 5 is inserted into the first spring 3, which is a strong spring, and the right side of the holder 5 is connected to the second spring 7, which is a weak spring, so that the holder 5 is supported due to the interaction of these strong and weak springs with the exception of the contact of the holder 5 with the body 2 of the valve. In this case, one end of the strong spring is located on the inner wall of the housing 2, and the other end rests on the thrust protrusion 51 of the core holder 5. The permanent magnet 6 extends from one end of the holder 5, which is opposite to the core 4, and enters the second spring 7, i.e. in a weak spring. One end of the weak spring abuts against the inner wall of the holder 5 of the core, and the other end abuts against the holder 11 of the coil. The anchor 8 is firmly fixed in the coil holder 11 and extends from it into the cavity of the valve body 2. A weak spring is wound on an anchor 8 and supported on it with the possibility of supporting the magnet 6 with a weak spring. The end surface of the armature 8 facing the permanent magnet is provided with an abutment 18, which sets the position of the abutment for moving the permanent magnet 6 together with the core holder 5, which prevents the armature 8 from wearing or changing its characteristics due to the contact of the magnet 6 with the anchor 8. Magnetic attraction force and the polarity of the armature 8 changes depending on the magnitude and direction of the current flowing through the coil 9, respectively, the magnitude and direction of the current may be responsible for regulating the movement of the electromagnetic core roportsionalnogo valve opening amount adjusting valve for providing a satisfactory flow of fluid. The coil holder 11 and the valve body 2 are firmly connected, and a sealing ring 12 is added to the mating surface between the holder 11 and the body 2, ensuring an increase in the air tightness of the electromagnetic proportional valve. To supply current to the coil, terminals 10 can be connected to an external power source, while the magnitude of the specified current can be adjusted.
В предложенном пропорциональном клапане только держатель 5 сердечника является подвижным. Действующая на держатель 5 сила тяжести, величина которой является постоянной, преодолевается в результате взаимодействия первой пружины 3 и второй пружины 7, и, таким образом, ею можно пренебречь, при этом держатель 5 сохраняет равновесное положение при совместном воздействии давления подачи газа, первой пружины 3, второй пружины 7 и якоря 8. Если давление подачи газа поддерживается неизменным, а через катушку 9 не проходит ток, то есть отсутствует взаимодействие между постоянным магнитом 6 и якорем 8, то длины первой пружины 3 и второй пружины 7 определены так, что взаимодействие первой пружины 3 и второй пружины 7 создает возможность перемещения сердечника 4 клапана к самому левому концу с обеспечением совмещения сердечника 4 с каналом а клапана, так что впускное отверстие для подачи газа оказывается закрыто. В данном случае, если ток проходит через катушку 9 и при этом постепенно возрастает, то магнетизм якоря 8 постепенно увеличивается и якорь 8 притягивает постоянный магнит 6 с обеспечением его перемещения вправо. Для исключения изменения общего взаимодействия, создаваемого изменением положения магнита 6 относительно якоря 8, вторая пружина 7 выполнена в виде пружины с переменным коэффициентом упругости, то есть зависимость силы Р упругости от величины поджатия х второй пружины 7 (т.е. величины изменения длины второй пружины) определяется уравнением Р=кх2, где к - константа. Постоянный магнит 6 вызывает перемещение держателя 5 сердечника вправо, что приводит к постепенному открытию отверстия канала а клапана. При повышении взаимодействия якоря 8 и постоянного магнита 6, который может преодолевать большую силу, вызванную деформацией пружины, держатель 5 сердечника непрерывно перемещается вправо до тех пор, пока магнит 6 не войдет в контакт с упором 18, то есть будет достигнуто максимально открытое положение пропорционального клапана.In the proposed proportional valve, only the holder 5 of the core is movable. The force of gravity acting on the holder 5, the magnitude of which is constant, is overcome as a result of the interaction of the first spring 3 and the second spring 7, and thus it can be neglected, while the holder 5 maintains an equilibrium position when combined with the pressure of the gas supply, the first spring 3 the second spring 7 and the armature 8. If the gas supply pressure is kept constant and the current through the coil 9 does not flow, that is, there is no interaction between the permanent magnet 6 and the anchor 8, then the lengths of the first spring 3 and the second spring 7 are defined so that the interaction of the first spring 3 and the second spring 7 makes it possible to move the valve core 4 to the leftmost end, ensuring that the core 4 is aligned with the valve channel a, so that the gas inlet is closed. In this case, if the current passes through the coil 9 and at the same time gradually increases, the magnetism of the armature 8 gradually increases and the anchor 8 attracts the permanent magnet 6, ensuring that it moves to the right. To eliminate changes in the overall interaction created by changing the position of the magnet 6 relative to the armature 8, the second spring 7 is made in the form of a spring with a variable coefficient of elasticity, that is, the dependence of the force P of elasticity on the amount of preload x of the second spring 7 (i.e. ) is determined by the equation P = kx 2 , where k is a constant. The permanent magnet 6 causes the holder 5 to move to the right, which leads to the gradual opening of the orifice of the channel a of the valve. When increasing the interaction of the armature 8 and the permanent magnet 6, which can overcome a large force caused by the deformation of the spring, the holder 5 of the core continuously moves to the right until the magnet 6 comes into contact with the stop 18, i.e. the maximum open position of the proportional valve is reached .
Электромагнитный пропорциональный клапан в соответствии с вариантом выполнения изобретения может использоваться в медицинском аппарате искусственной вентиляции в качестве механизма, предназначенного для создания инспираторного потока и обеспечивающего точное регулирование дыхательного объема при вдохе в каждом дыхательном цикле пациента или текущего вдыхаемого потока. При проверке на практике электромагнитный пропорциональный клапан обеспечивает достижение стабильного регулирования расхода, не требует проведения частой калибровки и обеспечивает устойчивый регулируемый расход величиной 0,5 л/мин, необходимый для работы потокового триггера (системы регистрации попытки вдоха) в аппарате искусственной вентиляции, в результате чего устраняется проблема неточного регулирования давления, вызванного гистерезисом в регулировании расхода, который легко возникает при непрерывном изменении расхода в режиме нагнетания.The electromagnetic proportional valve in accordance with an embodiment of the invention can be used in a medical ventilator as a mechanism to create an inspiratory flow and to ensure precise regulation of the respiratory volume during inhalation in each patient's respiratory cycle or the current inhaled flow. When tested in practice, the electromagnetic proportional valve achieves stable flow control, does not require frequent calibration, and provides a steady, adjustable flow rate of 0.5 l / min, which is necessary for the operation of the flow trigger (breath attempt recording system) in the ventilator. eliminates the problem of inaccurate pressure control caused by hysteresis in flow control, which easily arises when the flow rate changes continuously to e discharge.
На фиг. 3 проиллюстрировано подсоединение электромагнитного пропорционального клапана в аппарате искусственной вентиляции. Газ, получаемый из источника газа, регулируют с получением соот- 3 021720 ветствующего давления при помощи клапана сброса давления, вводят во впускное отверстие электромагнитного пропорционального клапана согласно варианту выполнения и подвергают регулированию расхода с помощью корпуса 2 клапана и сердечника 4 клапана. Расход на выходе и время открытия указанного клапана регулируют с помощью величины тока, поступающего с печатной платы (ПП) к клеммам 10. Во время испытания аппарата искусственной вентиляции с помощью стандартного оборудования может быть получен график, показывающий взаимосвязь расхода на выходе и регулирующего тока пропорционального клапана и изображенный на фиг. 4. Поскольку в электромагнитном пропорциональном клапане в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения отсутствуют потери на трение, электромагнитная сила полностью используется для преодоления силы, возникающей вследствие деформации первой пружины 3 и второй пружины 7, дополнительно регулирует поджатие сердечника 4 клапана и тем самым изменяет величину открытия канала а клапана, так что газовый поток выпускается на выходе пропорционального клапана и вводится в модуль расходомера, после чего он готов к введению в дыхательный контур пациента.FIG. 3 illustrates the connection of an electromagnetic proportional valve in an artificial ventilation apparatus. The gas obtained from the gas source is adjusted to obtain the corresponding pressure by means of a pressure relief valve, introduced into the inlet of the electromagnetic proportional valve according to an embodiment and subjected to flow control using the valve body 2 and the valve core 4. The flow rate and the opening time of the specified valve is controlled by the amount of current coming from the printed circuit board (PCB) to the terminals 10. During testing of the artificial ventilation apparatus with standard equipment, a graph showing the relationship between the output flow and the regulating current of the proportional valve can be obtained and depicted in FIG. 4. Since there is no friction loss in the electromagnetic proportional valve in accordance with an embodiment of the present invention, the electromagnetic force is fully used to overcome the force resulting from the deformation of the first spring 3 and the second spring 7, additionally adjusts the preload of the valve core 4 and thereby changes the opening value channel a valve, so that the gas flow is produced at the outlet of the proportional valve and is introduced into the flow meter module, after which it is ready for introduction into the respiratory patient contour
Из вышеприведенного описания можно видеть, что вариант выполнения данного изобретения обеспечивает следующие технические результаты. Поскольку сердечник клапана расположен в держателе и установлен в подвешенном состоянии в полости корпуса клапана с помощью пружин, присоединенных к двум концам указанного держателя сердечника, обеспечивается свободное от трения перемещение сердечника клапана относительно корпуса клапана, устраняется обусловленная силой трения нестабильность регулирования расхода и соответственно гистерезис, вызываемый изменением величины расхода, что обеспечивает возможность поддержания стабильности расхода, регулируемого пропорциональным клапаном, в течение длительного времени. Поскольку точное совмещение между сердечником клапана и корпусом клапана не должно обязательно приниматься во внимание, то снижаются производственные требования к сердечнику и корпусу клапана и уменьшается сложность изготовления. Поскольку давление, оказываемое пружиной, может быть рассчитано, то сопротивление пружины может быть преодолено путем регулирования величины тока, так что может быть реализовано точное регулирование расхода.From the above description, it can be seen that the embodiment of the present invention provides the following technical results. Since the valve core is located in the holder and is suspended in the cavity of the valve body by means of springs attached to the two ends of the specified core holder, the friction-free movement of the valve core relative to the valve body is ensured, the instability of flow control caused by friction and, accordingly, hysteresis caused by a change in the magnitude of the flow rate, which makes it possible to maintain the stability of the flow rate controlled by proportional cl Pan, for a long time. Since precise alignment between the valve core and the valve body does not need to be taken into account, production requirements for the valve core and valve body are reduced and manufacturing complexity is reduced. Since the pressure exerted by the spring can be calculated, the resistance of the spring can be overcome by adjusting the amount of current so that precise flow control can be realized.
Вышеприведенное описание относится только к предпочтительным вариантам выполнения данного изобретения, которые не должны считаться ограничивающими данное изобретение. Специалистом могут быть выполнены различные изменения и вариации в данном изобретении. Любые модификации, эквиваленты и усовершенствования данного изобретения находятся в рамках объема изобретения без отклонения от принципа изобретения.The above description relates only to the preferred embodiments of the present invention, which should not be considered as limiting the invention. Various changes and variations in this invention may be made by a person skilled in the art. Any modifications, equivalents and improvements of this invention are within the scope of the invention without deviating from the principle of the invention.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010620467 CN102266633B (en) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising same |
| PCT/CN2011/084722 WO2012089097A1 (en) | 2010-12-31 | 2011-12-27 | Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising electromagnetic proportional valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201291020A1 EA201291020A1 (en) | 2013-06-28 |
| EA021720B1 true EA021720B1 (en) | 2015-08-31 |
Family
ID=45049210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201291020A EA021720B1 (en) | 2010-12-31 | 2011-12-27 | Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising said valve |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102266633B (en) |
| BR (1) | BR112012026059A2 (en) |
| EA (1) | EA021720B1 (en) |
| WO (1) | WO2012089097A1 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102266633B (en) * | 2010-12-31 | 2013-08-14 | 北京谊安医疗系统股份有限公司 | Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising same |
| CN104874065A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-02 | 北京谊安医疗系统股份有限公司 | Respirator and method of suppressing core jitter of inhalation valve of respirator |
| CN105498066B (en) * | 2016-01-13 | 2017-09-12 | 深圳市诺然美泰科技股份有限公司 | Low pressure and mass flow ratio controls quick response device and its fast-response control valve |
| CN108853943B (en) * | 2018-08-30 | 2020-05-22 | 武汉携康智能健康设备有限公司 | Human body breathing training equipment and breathing training feedback method |
| RU2735638C1 (en) * | 2020-06-02 | 2020-11-05 | Игорь Георгиевич Киселев | Automatic system of artificial lung ventilation |
| CN111794883B (en) * | 2020-06-30 | 2021-09-10 | 东风越野车有限公司 | Wadable dust exhaust device of air filter for special vehicle and mounting structure of wadable dust exhaust device |
| RU2749760C1 (en) * | 2020-11-27 | 2021-06-16 | Игорь Георгиевич Киселев | Automatic system for artificial lung ventilation |
| CN113374917B (en) * | 2021-06-30 | 2022-07-26 | 王颖颖 | High-sensitivity proportional valve |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557420A (en) * | 1982-09-10 | 1985-12-10 | Boschung Mecatronic Ag | Electromagnetically controllable spray valve and spray system |
| EP0867898A1 (en) * | 1997-03-24 | 1998-09-30 | Binder Magnete GmbH | Electromagnetic positioning device |
| US20020069842A1 (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-13 | Curtis Eric Warren | Permanent magnet enhanced electromagnetic valve actuator |
| CN1550273A (en) * | 2003-05-16 | 2004-12-01 | 丰田自动车株式会社 | Electromagnetic drive-type die casting decompression valve, drive method for such a valve, and a die casting unit |
| CN101476632A (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-08 | 富良 | Reinforcement type electromagnetic safety valve |
| CN102266633A (en) * | 2010-12-31 | 2011-12-07 | 北京谊安医疗系统股份有限公司 | Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising same |
-
2010
- 2010-12-31 CN CN 201010620467 patent/CN102266633B/en active Active
-
2011
- 2011-12-27 WO PCT/CN2011/084722 patent/WO2012089097A1/en active Application Filing
- 2011-12-27 BR BR112012026059A patent/BR112012026059A2/en not_active Application Discontinuation
- 2011-12-27 EA EA201291020A patent/EA021720B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557420A (en) * | 1982-09-10 | 1985-12-10 | Boschung Mecatronic Ag | Electromagnetically controllable spray valve and spray system |
| EP0867898A1 (en) * | 1997-03-24 | 1998-09-30 | Binder Magnete GmbH | Electromagnetic positioning device |
| US20020069842A1 (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-13 | Curtis Eric Warren | Permanent magnet enhanced electromagnetic valve actuator |
| CN1550273A (en) * | 2003-05-16 | 2004-12-01 | 丰田自动车株式会社 | Electromagnetic drive-type die casting decompression valve, drive method for such a valve, and a die casting unit |
| CN101476632A (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-08 | 富良 | Reinforcement type electromagnetic safety valve |
| CN102266633A (en) * | 2010-12-31 | 2011-12-07 | 北京谊安医疗系统股份有限公司 | Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102266633A (en) | 2011-12-07 |
| CN102266633B (en) | 2013-08-14 |
| WO2012089097A1 (en) | 2012-07-05 |
| BR112012026059A2 (en) | 2016-06-28 |
| EA201291020A1 (en) | 2013-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA021720B1 (en) | Electromagnetic proportional valve and breathing machine comprising said valve | |
| JP4336823B2 (en) | Expiratory valve for patient ventilator | |
| US9962514B2 (en) | Ventilator flow valve | |
| EP3160561B1 (en) | Ventilator flow valve | |
| US9133955B2 (en) | Flow control proportional valve | |
| EP3013398B1 (en) | Ventilator flow valve | |
| US7565906B2 (en) | Pressure/flow control valve and system using same | |
| US5241955A (en) | Breathing apparatus | |
| CN103055401A (en) | Breathing machine and proportional valve | |
| JP2003047660A (en) | Flow regulation system | |
| GB2026326A (en) | Respiratory apparatus | |
| WO2023034611A1 (en) | Ventilation system with improved valving | |
| CA3172148A1 (en) | Gas mixing system for medical ventilator | |
| CA1090673A (en) | Breathing apparatus | |
| WO2018047767A1 (en) | Fluid control device | |
| JP2921976B2 (en) | Expiratory valve device in ventilator | |
| US11294404B1 (en) | Air-oxygen blender with periodic pressure venting | |
| CN209827877U (en) | Device for testing opening pressure of breathing check valve | |
| CN113069654A (en) | Magnetic damper, one-way valve comprising magnetic damper and anesthesia respirator | |
| CN112451817A (en) | Oxygen adjusting structure and respiratory therapy equipment | |
| JPH0136520Y2 (en) | ||
| GB1286839A (en) | Valve for use in conjunction with a positive pressure flow cut-off respiration system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY KZ RU |