可变孔流量传感器制造技术

一种可变孔流量传感器（１０），它包括一个流量管件，该流量管件限定了一个流量孔道并与第一和第二流体流动孔口（１２，１６）流体连接，一个可磁化金属板舌门，该舌门通过一个铰链部分安装在管件内，因此响应经过管件的流体流量，舌门有角度地偏转出孔道（１８）的平面，以与经过管件的流体的流率成比例地改变孔道的有效流体流量横截面积，和在舌门任一侧上的压力感应旋塞。在靠近铰链部分的管件内包括一个限制偏转表面，当舌门经历一次至少等于预定角度的角偏转时，铰链部分抵靠该限制偏转表面，该预定角响应于至少等于预定值的流体流率。固此，铰链部分的过应力减至最小。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Variable orifice flow sensor

A variable orifice flow sensor (10), which includes a flow tube, the flow pipe defines a flow channel with the first and second fluid flow orifice (12, 16) fluid connection, a magnetic metal plate tongue door, the door of the tongue through a hinge part is installed in the pipe. The response of fluid flow through the pipe, the tongue door angle out of partial channel (18) plane, the effective cross-sectional area and fluid flow through the fluid pipe flow rate proportional to change channels, and the pressure on the side of the tongue in the induction plug door. Including a limited deflection on the surface of pipe near the hinge section, when the door through a tongue at least equal to the angular deflection of a predetermined angle, the hinge portion abutting the limit surface deflection, the predetermined angle in response to at least equal to a predetermined fluid flow rate. As a result, the excess stress in the hinge portion is reduced to the minimum.

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术通常涉及流体流量传感器的领域。特别是，它涉及对可变孔或可变阻塞面积类型的流体流量传感器的改进，它通常与压力转换器结合使用，以便从管道中的流体(特别是气体)流产生一压差信号，其中压差信号的值与流率值有关。可依次把流率值对时间积分来求出容积。上述种类的流量传感器已经通用于医疗用途，特别是用来测量医疗呼吸器中的呼吸气体的流率。这种流量传感器的特殊例子参见下面的美国专利Stupecky 4989456，Guillaume等的4993269；和Stupecky的5038621。这些专利涉及的可变孔流量传感器采用铰接阻塞物或舌门，它们安装在公知区域的流量孔道内。舌门经安装，因此孔道的总面积的对流体流敞开的部分与穿过孔道的流率成正比。横过孔道的压降与穿过孔道的开口面积成正比。这样，横过孔道的压差与经过孔道的流率直接相关。该压差由孔道上游和下游的压力孔感应。感应的上游和下游的压力直接传到压差传感器，该压差传感器产生模拟电信号，其值表示压差值。模拟信号转换成数字并输入到微处理器，该微处理器经编程以计算表示穿过孔道的瞬时容积流体流率的值。尽管上述类型的流量传感器已经达到可接受的精度和可靠度水平。但人们仍试图寻求更进一步的改进。特别是，用于呼吸性治疗仪器特别是医疗呼吸器中的流量传感器，由例如不锈钢材料制造，它可以在高压灭菌器中灭菌。然而，由于在长期使用过程中重复的偏转，并由于响应高流率受到的过应力，由不锈钢制成的舌门容易疲劳和出现故障(特别是在碰撞铰接连接点)。通过使舌门的铰接连接部分加强并通过增加舌门的面积，因此在高流率下它不会承受过应力，这样可解决这个问题，但是这个解决办法导致在低流率下分辨能力的损失。而且，已经发现使用不锈钢舌门本身会导致低端分辨能力损失。这是因为，在制造过程中，不锈钢板具有残留形变，这与实际平面构造背离。换句话说，舌门经常略微弯曲，因此，当它安装在孔道内时，在舌门的周边和限定孔道的环形表面之间存在间隙。这导致在零流率下的非零孔道面积，并依次导致在低流率下分辨能力损失。而且，为避免由于暴露在高压灭菌器的高温下导致精度变差，舌门有利的需要退火。然而，退火处理使不锈钢变软，硬度或刚度的最终损失导致舌门在低流率下最显而易见的可测量的响应度损失。这样，尽管它是不精确的一个原因(暴露在高温下)，退火处理还是另一个原因(舌门刚度的损失)。这样，需要可变孔流量传感器，它具有金属(最好是不锈钢)舌门，在长期使用过程中即使重复暴露在高流率下，该舌门能够承受重复的偏转而不会发生疲劳或破坏。而且还需要这种流量传感器，它还具有好的低端敏感度和分辨能力。还需要这样的一种流量传感器，它能承受重复的高压灭菌而不会在一段时间精度变差，而且不会牺牲响应度。专利技术概述广义上说，本专利技术是一种可变孔流量传感器，它包括一个第一流体流动孔口，一个第二流体流动孔口，一个流量管件，该流量管件限定了一个流量孔道并将第一和第二流体流动孔口流体连接，一个可磁化金属板的舌门，该舌门通过一个铰链部分安装在管件内，这样响应经过管件的流体流量，舌门有角度地偏转出孔道的平面，以与经过管件的流体流率成比例地改变孔道的有效流体流量横截面积，和在舌门任一侧上的压力感应旋塞，其中改变包括在靠近铰链部分的管件内的一个限制偏转表面，当舌门响应流体流率经历一次至少等于一预选限定角度的角偏转时铰链部分抵靠该限制偏转表面，该流体流率至少等于一预定值，因此使铰链部分的过应力最小。其改进还包括靠近舌门的管件内的至少一个磁铁，因此，该磁铁产生作用在舌门上的一磁场，以便迫使其到一个位置，该位置倾向于使舌门和管件的该部分之间存在的零流量间隙最小，管件的该部分当没有流体流过孔道时限定了流体流量孔道。在一个特定的优选实施例中，舌门的铰链部分与一枢轴部件，例如销，铆钉，或等效部件连接。枢轴部件具有基本上平行于管件轴线的轴线。从枢轴部件径向向内伸进管道内的是一对由一成度的槽口分隔开的支承板。该槽口沿垂直于枢轴部件的轴线的一条线具有一个顶点，这样在相应的支承板上，槽口限定了一对相对的限制偏转表面，当它们从枢轴部件径向向内延伸时，支承板相互有角度地分开。这样，板的限制偏转表面确定了舌门的铰链部分的移动的角极限。而且，在该特定的实施例中，第一和第二盘形磁铁分别容纳在第一和第二凹槽内，该第一和第二凹槽形成在靠近舌门的管件的外壁内。舌门由一块不锈钢板切割，压制或化学蚀刻，该不锈钢板经冷轧以获得良好的磁性。磁铁的位置和场强经选择，使得其产生的磁场迫使或牵引舌门进入一个位置，在该位置，舌门的边缘和管件的限定孔道部分之间存在的间隙在零流量条件下最小化。该场强足够强以模拟并因此补偿在退火处理(如上所述)期间损失的刚度或硬度，然而，其强度不应强到在高流率下造成舌门的显著偏转。这样，低端响应度改进的同时不会牺牲高端的精确度。从下面的详细描述中可以更好的理解，本专利技术具有比已有技术显著的优点。特别是，限制偏转表面限制舌门的铰链部分的有角度的弯折，因此，一旦达到移动的角极限，铰链部分承受的应力很少或不增加。而且，在高流率下，舌门绕支承板的边缘弹性弯曲，因此在不显著导致铰链部分内的应力引发疲劳的前提下，产生测值。这增加了传感器的使用寿命，即使当它承受高的流率时，也不会显著影响低流率下的分辨能力或敏感度。而且，由一个或多个磁铁产生的间隙最小化增加了在低流率下的分辨能力。这样，在测量的流率范围的高极限值和低极限值，本专利技术的传感器具有较高的寿命，和好的分辨能力。附图简要描述附图说明图1是根据本专利技术的一个优选实施例的流体流量传感器的透视图；图2是沿图1的线2-2截取的轴向横截面视图；图3是图2的虚线轮廓3内所限定的区域内的详图，它表示处于零流量位置的舌门；图4是类似于图3的视图，但它表示位于移动的一个角极限的舌门，该角极限响应于高流体流率；图5是沿图2的线5-5截取的横截面视图；图6是沿图2的线6-6截取的横截面视图7是沿图6的线7-7截取的横截面视图；图8是沿图7的线8-8截取的横截面视图；图9是作为流率函数的流量孔道的压降的图表，其中对比了具有和不具有本专利技术的一个磁铁或多个磁铁所带来的改进的条件下在低流速下的传感器的性能；和图10是采用本专利技术的流量传感器的流率测量系统的示意图。优选实施例的详细描述现在参见图1至8，它们表示本专利技术的一个优选实施例的可变孔流体流量传感器10。如图1和2最佳所示，传感器10包括确定了第一流体流动孔口14的第一管件12，和确定了第二流体流动孔口18的第二管件16。第二管件16具有与第二流体流动孔口18相对的一个内螺纹开口20，该内螺纹开口20容纳第一管件12的外螺纹端22。这样，通过螺纹开口20和螺纹端22的相配合的螺纹，第一和第二管件12，16可拆卸的相互结合。因为传感器10是一个双向传感器，每个流体流动孔口14，18可或者用作输入口，或者用作输出口。一个环形肩24位于第二管件16内部并从螺纹开口20向内延伸一个较短距离。肩24形成短管状管件26的支座，下面将对其进行完整的描述。环形垫片27可有利的设置在肩24和管件26之间。第二管件16设有刚好在螺纹开口20内部的第一内螺纹径向孔28。在与第一径向孔28相对侧，第二内螺纹径向孔30设置在第二管件16内并从肩24向里一个较短距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变孔流量传感器，它包括一个流量管件，该流量管件限定了一个流量孔道并将第一和第二流体流动孔口流体连接，一个舌门，该舌门通过一个铰链部分安装在管件内，这样响应经过管件的流体流量，舌门有角度地偏转出孔道的平面，以与经过管件的流体的流率成比例地改变孔道的有效流体流量横截面积，和在舌门任一侧上的压力感应旋塞，其中改进包括： 在靠近铰链部分的管件内的一个限制偏转表面，当舌门响应流体流率经历一次至少等于预先限定的角度的角偏转时，铰链部分抵靠该限制偏转表面，该流体流率至少等于一预定值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CI乔巴努，D谢弗，
申请(专利权)人：贝尔医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]