气体流量控制器和用于气体流量控制器的阀销制造技术

本发明专利技术涉及气体流量控制器，例如涉及用于医疗保健用途的气体混合器单元比如空气/氧气混合器(2)，并且涉及适用于这种流量控制器(20)的阀(8)和阀销(20、120)。特别地，提供了一种医用气体混合器(2)，其通过结合有具有高调节比的一个或更多个流量控制阀(8)避免了对预调节的需要。还公开了在这种混合器或其他流量控制器(2)中使用的阀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体流量控制器和用于气体流量控制器的阀销
本专利技术涉及气体流量控制器，比如气体混合器单元、例如用于医疗保健用途的空气/氧气混合器，并且涉及用于这种流量控制器的阀和阀销。
技术介绍
已知的是空气/氧气混合器用于各种医疗保健应用中，以提供将气体输送至患者的可靠而准确的方法。医院的壁处的固定管线提供的是通常处于2bar至6bar之间的高压的气体，并且这些气体需要以所需比例进行混合，并以特定的压力和/或流量输送至患者。由高压的空气和氧气驱动的医用气体装置通常分为两类：1.医用呼吸器，该医用呼吸器使用压力调节器将进入的范围或压力降低至可靠的预定值，使得可以计算出针对阀位置的变化的精确响应，从而允许流量的快速且可预测的变化；以及2.医用流量计，该医用流量计使用位于孔口中的经精密加工的销来控制流量，使用将销移入及移出的细螺纹来将销和阀控制到非常紧密的尺寸。以安全、简单和受控的方式提供精确混合的空气和氧气的能力变得越来越重要，尤其在早产婴儿的重症监护和治疗中更是如此，在这里过少或过多的氧气的供给都会带来严重的后果。因此，已知的气体混合器系统通常基于机械呼吸器来开发，机械呼吸器具有调节器以在执行混合及输送功能之前减缓来自壁的气体压力。机械呼吸器系统的准确性使其特别适于修改以用作气体混合器。然而，即使在对机械呼吸器进行修改或简化之后，仍经常存在不必要的复杂性，并且在进行最终的流量控制之前需要第一阶段压力调节器来降低输入压力。这在最终的气体混合器中导致不必要的成本和复杂性，该最终的气体混合器不需要将呼吸器装置设计为毫秒响应时间。医用流量计通常不具有用于降低初始流的压力的压力调节器，但是当需要高驱动压力处的低流量和低驱动压力处的高流量两者时，仍需要能够给予足够的控制。这是通过细螺纹实现的，意味着在高流量/低驱动压力端操作时，需要许多圈螺纹来显示任何运动或流量的变化。这降低了阀的响应性、妨碍了流量计的响应于供给压力的突然波动或例如在气体混合器应用中可能需要的迅速调整输出流量的能力。尽管来自医院的壁的气体供给件由ISO标准调节，并且供给件通常处于2bar至6bar之间，但存在壁的供给件中存在压力波动的情况。因此，期望的是存在一种更简便、更具成本效益的气体混合器单元，该气体混合器单元保留了在流速的范围内响应流量控制的益处。这种期望导致了对设计医用气体混合器的过程进行完全重新评估。确定的是，可以通过包括改进的具有高调节比的流量控制阀来提供一种系统，该系统可以克服或有助于减轻上述问题。所有阀均具有特定的“调节比”，“调节比”被定义为最大流量与最小流量的比。在大多数情况下，设置在机械呼吸器等中的阀以及类似物的调节比通常达或约为100：1。也就是说，该阀提供了例如1lmin-1至100lmin-1之间的准确的流量输出。在固定的驱动压力处，这可以在例如0.5lmin-1至50lmin-1的范围内以适合的准确度提供控制。如果驱动压力在2bar至6bar之间变化、即没有进行预先调节的情况下，将不能提供该控制。通过使用具有相当大的调节比的阀，可以大大简化气体混合器的其余方面。所提出的设计提供了超过1000：1的比，从而允许提供一种简单的气体混合器，该气体混合器允许“主动”调节并同时计量气体，而无需在混合步骤的上游的第一阶段的流量压力的调节。
技术实现思路
本专利技术的研发源于以下认识：用于设计气体流量控制器、特别是用于设计用于医疗应用的控制器、比如气体混合器的常规方法存在根本缺陷。脱离所接受的开发过程允许考虑原本不会被考虑的设计选项。根据本专利技术，提供了一种如所附权利要求1限定的医用气体混合器。在相关联的从属权利要求中阐述了其他可选的特征。气体混合器包括：用于连接至第一气体供给件的第一入口；用于连接至第二气体供给件的第二入口；混合室；位于第一入口与混合室之间的第一流量调节阀，第一流量调节阀用于控制第一气体至混合室的流量；位于第二入口与混合室之间的第二流量调节阀，第二流量调节阀用于控制第二气体至混合室的流量；出口；以及控制硬件，控制硬件用于控制第一流量调节阀和第二流量调节阀中的至少一者的工作，其中，第一流量调节阀和第二流量调节阀的调节比超过1000：1。气体混合器还可以包括氧气传感器。控制硬件可以配置成执行对气体流量进行测量的测量步骤以及将所测量的气体流量与目标流量进行比较的比较步骤。控制硬件可以配置成在测量步骤之前选择气体流。作为测量步骤的一部分，控制硬件可以配置成对氧气含量进行另外的测量并计算出各个气体流量。第一流量调节阀和第二流量调节阀中的至少一者可以包括由马达驱动的阀构件，并且控制硬件可以配置成基于比较步骤的结果使马达移动多个步。阀构件可以包括阀销或者可以包括旋转盘。阀销可以包括：长形的本体，本体具有第一端部和远离第一端部的自由的第二端部；外密封表面；以及渐缩部分，渐缩部分朝向本体的第二端部渐缩，其中，靠近阀的本体的第一端部设置有密封位置(在密封位置处，阀销可以与诸如O形环或类似物之类的密封元件形成完整的气密密封)，并且阀销可以成形成使阀的靠近密封位置的流通面积增大。例如，可以在本体的外密封表面中靠近密封位置设置有凹部。凹部可以包括长形的通道或缝，缝的长度与长形的本体的长度一致。长形的缝的深度沿着缝的长度可以是变化的。外密封表面可以具有基本恒定的横截面，并且本体的渐缩部分可以由长形的缝的深度的变化来提供。长形的缝可以在宽度和/或深度上朝向本体的自由端部扩大。缝可以在本体的自由端部处提供敞开的端部部分。本体的渐缩部分可以包括外密封表面的位于第二端部处的渐缩部，使得阀销的本体具有呈基本恒定的横截面的第一部分和朝向自由端部渐缩的单独的第二部分，密封位置设置在第一部分上。可以设置多于一个的凹部，例如可以设置长形的第一缝和长形的第二缝。长形的第一缝和长形的第二缝的长度可以是类似的，或者长形的第一缝的长度可以大于长形的第二缝的长度。还提供了如所附权利要求18限定的气体流量控制器。在相关联的从属权利要求中阐述了其他可选的特征。气体流量控制器是比先前描述的气体混合器更简单的构造，并且气体流量控制器包括流量调节阀，该流量调节阀具有阀销和密封元件，密封元件在阀销上的密封位置处围绕阀销以在密封元件与阀销之间提供密封。阀销和密封元件的远离密封位置的相对运动在各流速和/或压力的范围内来调整气体流量。通常的机械呼吸器包括控制阀和相关联的控制结构，以控制气体成分和流速以及其他功能，从而允许呼吸器针对患者的变化而进行快速调整。虽然由机械呼吸器提供的精确的流量控制在气体混合器应用中是显然有利的，但通常的呼吸器还提供的一些更复杂的控制功能是不必要的。在生产气体混合器装置时，某些冗余的或不必要的控制系统或特征可以被移除或禁用，但所得到的系统仍趋于过于复杂，因此成本很高。例如，在通常的稳定的流量气体混合器应用中，不需要比例电磁阀或类似物提供的快速响应。通过对适合的阀销进行研发的结果，气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用气体混合器，包括：/n第一入口，所述第一入口用于连接至第一气体供给件；/n第二入口，所述第二入口用于连接至第二气体供给件；/n混合室；/n第一流量调节阀，所述第一流量调节阀位于所述第一入口与所述混合室之间，以用于控制第一气体至所述混合室的流量；/n第二流量调节阀，所述第二流量调节阀位于所述第二入口与所述混合室之间，以用于控制第二气体至所述混合室的流量；/n出口；以及/n控制硬件，所述控制硬件用于控制所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀中的至少一者的工作，/n其中，所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀的调节比超过1000：1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180110 GB 1800394.71.一种医用气体混合器，包括：
第一入口，所述第一入口用于连接至第一气体供给件；
第二入口，所述第二入口用于连接至第二气体供给件；
混合室；
第一流量调节阀，所述第一流量调节阀位于所述第一入口与所述混合室之间，以用于控制第一气体至所述混合室的流量；
第二流量调节阀，所述第二流量调节阀位于所述第二入口与所述混合室之间，以用于控制第二气体至所述混合室的流量；
出口；以及
控制硬件，所述控制硬件用于控制所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀中的至少一者的工作，
其中，所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀的调节比超过1000：1。


2.根据权利要求1所述的医用气体混合器，其中，所述控制硬件配置成执行对气体流量进行测量的测量步骤以及将所测量的气体流量与目标流量进行比较的比较步骤。


3.根据权利要求2所述的医用气体混合器，其中，所述控制硬件配置成在所述测量步骤之前选择气体流。


4.根据权利要求2或3所述的医用气体混合器，其中，作为所述测量步骤的一部分，所述控制硬件配置成对氧气含量进行另外的测量并计算出各个气体流量。


5.根据权利要求4所述的医用气体混合器，其中，所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀中的至少一者包括由马达驱动的阀构件，以及其中，所述控制硬件配置成基于所述比较步骤的结果使所述马达移动多个步。


6.根据权利要求5所述的医用气体混合器，其中，所述阀构件包括阀销。


7.根据权利要求6所述的医用气体混合器，其中，所述阀销包括：长形的本体，所述本体具有第一端部和远离所述第一端部的自由的第二端部；外密封表面；以及渐缩部分，所述渐缩部分朝向所述本体的所述第二端部渐缩，其中，靠近阀的所述本体的所述第一端部设置有密封位置，以及其中，所述阀销成形成使阀的靠近所述密封位置的流通面积增大。


8.根据权利要求7所述的医用气体混合器，其中，在所述本体的所述外密封表面中靠近所述密封位置设置有凹部。


9.根据权利要求8所述的医用气体混合器，其中，所述凹部包括长形的通道或缝，所述缝的长度与长形的所述本体的长度是一致的。


10.根据权利要求9所述的医用气体混合器，其中，长形的所述缝的深度沿着所述缝的长度是变化的。


11.根据权利要求10所述的医用气体混合器，其中，所述外密封表面具有基本恒定的横截面，而所述本体的所述渐缩部分是由长形的所述缝的深度的变化提供的。


12.根据权利要求11所述的医用气体混合器，其中，长形的所述缝朝向所述本体的所述自由端部扩大。


13.根据权利要求12所述的医用气体混合器，其中，所述缝在所述本体的所述自由端部处提供敞开的端部部分。


14.根据权利要求8至10中的任一项所述的医用气体混合器，其中，所述本体的所述渐缩部分是由所述外密封表面位于所述第二端部处的渐缩部提供的，使得所述阀销的所述本体具有呈基本恒定的横截面的第一部分和朝向所述自由端部渐缩的单独的第二部分，所述密封位置设置在所述第一部分上。


15.根据权利要求8至14中的任一项所述的医用气体混合器，其中，设置有长形的第一缝和长形的第二缝。


16.根据权利要求15所述的医用气体混合器，其中，长形的所述第一缝的长度大于长形的所述第二缝的长度。


17.根据权利要求1至5中的任一项所述的医用气体混合器，其中，所述阀构件包括旋转盘。


18.一种气体流量控制器，包括：入口，所述入口用于连接至气体供给件；出口；以及流量调节阀，所述流量调节阀位于所述入口与所述出口之间，以用于控制气体从气体供给件至所述出口的流量，并且其中，所述流量调节阀包括阀销和密封元件，所述密封元件在所述阀销上的密封位置处围绕所述阀销，以提供所述密封元件与所述阀销之间的密封，以及其中，所述阀销和所述密封元件的远离所述密封位置的相对运动提供了所述密封元件与所述阀销之间的可变的流通面积，以在各流速或压力的范围内来调整所述出口处的气体流量。


19.根据权利要求18所述的气体流量控制器，其中，所述阀销成形成使所述阀的靠近所述密封位置的所述流通面积增大。


20.根据权利要求19所述的气体流量控制器，其中，所述阀销的外表面包括凹部，以使靠近所述密封位置的所述流通面积增大。


21.根据权利要求20所述的气体流量控制器，其中，所述凹部包括长形的缝。


22.根据权利要求21所述的气体流量控制器，其中，长形的所述缝与穿过所述阀销的中心轴线的平面对准。


23.根据权利要求21或22所述的气体流量控制器，其中，长形的所述缝的深度沿着所述缝的长度是变化的。


24.根据权利要求21至23中的任一项所述的气体流量控制器，其中，所述缝设置在所述阀销的自由端部与所述密封位置之间。


25.根据权利要求24所述的气体流量控制器，其中，长形的所述缝的深度从所述阀销的所述自...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·米勒，马克·布朗，菲利普·狄克逊，
申请(专利权)人：英特外科股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登;LI