专利名称：流量计单元，流量计和流量测量方法
技术领域：
本发明提供了流量计单元与测量流体的方法。具体地，本发明提出了基于测量流体流过限流阀产生的压力下降，测量流过放置所述限流阀的通道的媒介的流量。更具体地， 本发明包括将前述内容应用在医用呼吸机、麻醉剂或者相似的呼吸设备中。
背景技术：
通过限流阀来测量流量的方法是常用的，而且这种方法对于液体和气体都有效， 例如对于通风设备中的流量调节器。例如在美国专利5沈5594和瑞典专利529989中揭示的通风装置申请。在美国专利5265594中，揭示了一种用于测量通过控制阀的气体通道上流的气流
量的流量调节器。在瑞典专利529989中揭示了怎样使用限流阀来测量控制阀的气体通道上流的气流量。当测量流体流量时，测量气体和液体有一个重要的区别，那就是气体是可以压缩的，而液体实际上是不可以压缩的。这就导致了一些不想要的效果产生，例如由于压力产生流量流入所述节流阀和控制阀之间的容量导致影响了流量测量，这样就基于所述流量计的流量信号产生或者控制了流量。如果限流阀位于控制阀的上流，在所述装置的输出端由于压力的变化会产生错误的流量。在通风器设备中，这就意味着共输出端的多个阀会相互影响。—种减少所述不想要的气体压缩效应的方法是通过尽量减少限流阀与控制阀之间的容量，可以通过使用小流量限流阀来实现。但是，这样有流量压力的线性和动态都下降的缺点，对比的是高流量时增加扰流。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有限流阀的装置，在该装置的限流阀与控制阀接口具有相对大的表面和相对小的容量。这些目标通过以下的独立权利要求的装置和方法来实现，一些特殊的实施方式在从属权项中。本发明主要为了减轻或者消除现有技术中的上述一个或者多个不足之处，通过单个的或者任意组合的权利要求提出的装置和方法来解决。一种测量流过流量计装置的气体流量的方法。当流体经过所述流量计时产生压力下降。所述流量计的压力下降是液体流量的度量，该装置为液体可过管路，在所述管路的上流侧具有流量通道，该流量通道的横截面区域沿着所述流体可过管路的下流方向减少，通过调节所述装置的流体通道和从所述流量阀流出的气体的流体剖面的几何形状来产生小的容量。这样就提供了所述装置的压力下降生成部分的通道上流的最小容量。在一些实施例中，从气体阀的所述出口是中心放置的，所述出口的流体剖面具有联接的锥形。在其他实施例中，所述出口是与描述为管路的流量剖面同轴的。本发明的实施例通过设计所述装置的几何形状用于流量剖面的目的，可样就可以制造用于以上各种阀类型的限流阀。通过本发明的一个方面，提供了一种流量计单元，包括管路单元和在所述管路单元中的限流阀。所述管路单元包括与流量阀的连接接口，所述限流单元包括一个封闭的液体可过阀体，这样可以形成一个沿所述管路上流至下流方向横截面逐渐变小的液体可过通道。在一个实施例中，所述管路单元为外部管路，所述外部管路和液体可过阀体排列在互相相对的位置，所述外部管路的内侧与所述液体可过阀体之间沿着所述流量计单元的纵向方向距离逐渐减少。通过调节所述流量计单元的流体通道和从流量阀流出液体的限流阀的流量剖面的几何形状，这样就使得获取所述节流阀的相对较大的表面的同时所述节流阀和阀的外部管路的接口之间较小的容量成为可能。在所述节流阀之前的上流会产生增加的压力，例如， 当流量抵抗增加时压缩气体，和所述限压阀下流的压力下降。所述压力的变化与通道内的流量成比例，这样就可以测量流量。在流量计测量单元的一些实施例中，所述封闭的液体可过阀体是锥形。一种实现上述设计的方式是所述液体可过阀体的形状在上流或者下流为锥形。所述流量计单元的一个实施例中，所述封闭液体可过阀体是部分锥形。一种实现上述设计的方式是所述液体可过阀体的形状在上流或者下流为部分锥形。所述外部管路的和液体可过管路中的任意一个的横截面的几何形状可以为圆形、 多边形或者椭圆形。在本发明的一些实施例中，所述流量计单元还包括差压计，所述差压计连接在液体可过阀体的每一侧，所述差压计测量流过所述液体可过阀体的流量的压力差，所述压力
差用来测量流量。本发明的一些实施例的所述流量计单元包括流量阀，所述流量阀连接在所述流量计单元的第一连接接口。本发明的一些实施例中，所述流量计单元包括与所述流量阀的连接接口相同的第
二连接接口。通过具有适应封闭流量阀体的机械连接接口的的流量计和具有同所述流量阀的接口相同的第二接口的流量计，所述装置可以与现有装置连接。本发明的又一方面，包括一种流量测量方法，该方法中用到限流单元，所述限流单元的流体通道中放置的液体可过阀体与连接接口的外部管路之间具有相对较大的表面和相对较小的容量；由所述外部管路和液体可过阀体以在一个相对的在所述外部管路内部和液体可过阀体之间沿着流量计的纵向方向逐渐减小的距离的方式排布，这样就形成了所述相对较小的容量，这样就提高了所述液体可过阀体的压力上流(Pl)的压力，降低了压力下流(P2)的压力，所述压力的差异与流量成比例。本发明的再一方面提供了一种测量流量的方法，包括测量流过流量计装置的液体的流量，当流体经过所述流量计时产生压力下降，所述流量计的压力下降是液体流量的度量，所述方法包括提供一个装置，该装置为液体可过管路，在所述管路的上流侧具有流量通道，该流量通道的横截面区域沿着所述流体可过管路的下流方向减少，所述方法包括提供所述装置的压力下降生成部分的通道上流的最小容量。本发明的方法及装置的优点，在流量通道或者阀的输出的流量可以轻易测量，并且所述测量不会被错误流量的产生所干扰。
本发明的这些或者其他方面、特性和优点可以通过以下结合了实施例的描述来说明，对于附图的说明如下图1所示为本发明适用于周边循环上流出口的流量阀的一实施例的结构示意图；图2所示为本发明适用于周边循环上流出口的流量阀的又一实施例的结构示意图；图3所示为本发明适用于周边循环出口的流量阀下流的一实施例的结构示意图；图4所示为本发明适用于周边循环入口的流量阀下流的又一实施例的结构示意图；图5所示为本发明适用于中央出口上流的流量阀的一实施例的结构示意图；图6所示为本发明适用于中央入口的流量阀下流的一实施例的结构示意图；图7所示为本发明适用于具有周边循环出口的流量阀上流的一实施例的结构示意图；图8所示为本发明具有周边循环出口的流量阀上流的一实施例的结构示意图。
具体实施例方式本发明主要为了减轻或者消除现有技术中的上述一个或者多个不足之处，通过单个的或者任意组合的权利要求提出的装置和方法来解决。根据本发明一个实施例，一种测量流过流量计装置的气体流量的方法，当流体经过所述流量计时产生压力下降。所述流量计的压力下降是液体流量的度量，该装置为液体可过管路，在所述管路的上流侧具有流量通道，该流量通道的横截面区域沿着所述流体可过管路的下流方向减少，通过调节所述装置的流体通道和从所述流量阀流出的气体的流体剖面的几何形状来产生小的容量。这样就提供了所述装置的压力下降生成部分的通道上流的最小容量。在一些实施例中，从气体阀的所述出口是中心放置的，所述出口的流体剖面具有联接的锥形。在其他实施例中，所述出口是与描述为管路的流量剖面同轴的。本发明的实施例通过设计所述装置的几何形状用于流量剖面的目的，可样就可以制造用于以上各种阀类型的限流阀。通过本发明的一个方面，提供了一种流量计单元，包括管路单元和在所述管路单元中的限流阀。所述管路单元包括与流量阀的连接接口，所述限流单元包括一个封闭的液体可过阀体，这样可以形成一个沿所述管路上流至下流方向横截面逐渐变小的液体可过通道。在一个实施例中，所述管路单元为外部管路，所述外部管路和液体可过阀体排列在互相相对的位置，所述外部管路的内侧与所述液体可过阀体之间沿着所述流量计单元的纵向方向距离逐渐减少。通过调节所述流量计单元的流体通道和从流量阀流出液体的限流阀的流量剖面的几何形状，这样就使得获取所述节流阀的相对较大的表面的同时所述节流阀和阀的外部管路的接口之间较小的容量成为可能。在所述节流阀之前的上流会产生增加的压力，例如， 当流量抵抗增加时压缩气体，和所述限压阀下流的压力下降。所述压力的变化与通道内的流量成比例，这样就可以测量流量。在流量计测量单元的一些实施例中，所述封闭的液体可过阀体是锥形。一种实现上述设计的方式是所述液体可过阀体的形状在上流或者下流为锥形。所述流量计单元的一个实施例中，所述封闭液体可过阀体是部分锥形。一种实现上述设计的方式是所述液体可过阀体的形状在上流或者下流为部分锥形。所述外部管路的和液体可过管路中的任意一个的横截面的几何形状可以为圆形、 多边形或者椭圆形。在本发明的一些实施例中，所述流量计单元还包括差压计，所述差压计连接在液体可过阀体的每一侧，所述差压计测量流过所述液体可过阀体的流量的压力差，所述压力
差用来测量流量。本发明的一些实施例的所述流量计单元包括流量阀，所述流量阀连接在所述流量计单元的第一连接接口。本发明的一些实施例中，所述流量计单元包括与所述流量阀的连接接口相同的第
二连接接口。通过具有适应封闭流量阀体的机械连接接口的的流量计和具有同所述流量阀的接口相同的第二接口的流量计，所述装置可以与现有装置连接。本发明的又一方面，包括一种流量测量方法，该方法中用到限流单元，所述限流单元的流体通道中放置的液体可过阀体与连接接口的外部管路之间具有相对较大的表面和相对较小的容量；由所述外部管路和液体可过阀体以在一个相对的在所述外部管路内部和液体可过阀体之间沿着流量计的纵向方向逐渐减小的距离的方式排布，这样就形成了所述相对较小的容量，这样就提高了所述液体可过阀体的压力上流(Pi)的压力，降低了压力下流(P2)的压力，所述压力的差异与流量成比例。本发明的再一方面提供了一种测量流量的方法，包括测量流过流量计装置的液体的流量，当流体经过所述流量计时产生压力下降，所述流量计的压力下降是液体流量的度量，所述方法包括提供一个装置，该装置为液体可过管路，在所述管路的上流侧具有流量通道，该流量通道的横截面区域沿着所述流体可过管路的下流方向减少，所述方法包括提供所述装置的压力下降生成部分的通道上流的最小容量。本发明的方法及装置的优点在流量通道或者阀的输出的流量可以轻易测量，并且所述测量不会被错误流量的产生所干扰。如图1所示为本发明的一实施例的装置，其中来自流量阀的气流在管路10中流动并通过气体可过部分锥形11流向下流。由于圆锥体11的形状，所述流体通道的截面区域向圆锥体11的下流方向逐渐减小。通过这种方式减少了圆锥体11和管道10的入口上流之间的乱流和容量。测量该锥形的上游的流量的压力为P1。压力P2为所述圆锥的下流测量压力。所述P2与Pl的差值就是所述流量的一种度量方式。由于锥形11与管路10的上流入口之间的最小乱流和最小容量，更好的流量测量才能得以实现。于是，流量测量很大程度上取决于所述流体通道的压力差。所述P2与Pl 的压力差的信号提供了迅速可靠的流量阀的气体流量控制。图1所示的装置适用于具有上流周边循环出口的流量阀。例如，所述流量阀可以通过适当的法兰(未示出)或者通过使用密封槽(如图8所示)固定在流量计上。在其他的流量计系统的实施例中，除了压力差P2-P1，其他参数也可以被测量，例如气体温度、压力P2、气体粘度或者气体密度。这些参数可以线性化。这样可以使流量的测量更准确。如图2所示为本发明适用于具有周边循环出口上流的流量阀的另一实施例的示意图。在本实施例中，气体可过单元21是一个具有一上流封闭端的圆柱体。由于流体通道中的嵌入体22的横截面的面积在流体通道中向所述圆柱形的气体可过单元21固定点方向逐渐减少，所以流体通道的横截面面积向下流方向逐渐减少。在其他实施例中，也可以采用锥形气体可过单元与锥形嵌入体，如图5与图6所
7J\ ο所述通路和嵌入体可以设计为集成单元。如图3所示为适用于下流具有周边循环入口的流量阀。一个锥形气体可过单元31 排列在通道30内。同时在此处，在所述管道外部和液体可过阀体间的流量阀的纵向距离是变化的。图4所示为适用于具有周边循环入口的流量阀的一实施例。在本实施例中，气体可过单元41是圆柱形并具有一个下流封闭端。这里同样的，在所述通道外部和液体可过阀体之间的流量计单元的纵向方向的距离是变化的。如图5所示具有中央上流出口的流量阀的实施例的示意图。具有锥形嵌入体52 的气体可过单元51，但是所述两单元的腔不同。所述锥形气体可过单元51具有一个比锥形嵌入体52更大的腔。通过这种方式，在所述装置的流体节流阀和控制阀接口之间具有很小
的容量。如图6所示为下流具有中央入口的流量阀的实施例的示意图。具有锥形气体可过单元和锥形嵌入体62，但是所述两个单元的腔不同。所述锥形气体可过单元61具有比锥形嵌入体62更低的腔体。通过这种方式，在所述装置的流体节流阀和控制阀接口之间具有很
小的容量。如图7所示为适用于具有周边上流出口的流量阀的示意图。包括圆柱形嵌入体和圆锥形气体可过单元71。同样的，所述流量计单元的所述外部通道和液体可过阀体之间的纵向距离是变化的，这样一来所述装置的节流阀和控制阀接口之间的容量会非常小。如图8所示为具有中央入口和轴向出口连接在所述装置的阀200。所述装置具有机械接口配合所述阀接口。所述装置接口在图的下方与阀的接口相一致。这样所述装置可以以现在设计的方式连接。气体可过材料制成的椎体81的每侧端口具有压力传感器201。 通过这个传感器发射的信号可以测量气流。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种流量计单元，其特征在于，包括管路单元与安装在所述管路单元中的限流单元，所述管路单元包括与流量阀的连接接口，所述限流单元包括一个封闭的液体可过阀体并形成一个沿所述管路上流至下流方向横截面逐渐变小的液体可过通道。
2.如权利要求1所述的流量计单元，其特征在于所述管路单元为外部管路，所述外部管路和液体可过阀体排列在互相相对的位置，所述外部管路的内侧与所述液体可过阀体之间沿着所述流量计单元的纵向方向距离逐渐减少。
3.如权利要求1或2任一项所述的流量计单元，其特征在于所述液体可过阀体的形状为具有一封闭端的管状阀体。
4.如权利要求3所述的流量计单元，其特征在于所述封闭管路的流体通道下流具有一个横截面逐渐减小的区域。
5.如权利要求1至3任一项所述的流量计单元，其特征在于所述封闭管路的流体通道上流具有一个横截面逐渐减小的区域。
6.如权利要求3所述的流量计单元，其特征在于所述封闭的液体可过阀体是锥体。
7.如权利要求1至6任一项所述的流量计单元，其特征在于所述管路单元包括成圆锥形地改变所述流体通道的插入单元。
8.如权利要求3所述的流量计单元，其特征在于所述封闭的液体可过阀体为部分锥体。
9.如权利要求1至8任一项所述的流量计单元，其特征在于所述管路的横截面的几何形状为圆形、多边形或者椭圆形。
10.如权利要求1至8任一项所述的流量计单元，其特征在于所述管路的截面的几何形状为圆形、多边形以及椭圆形的混合形状。
11.如权利要求1至10任一项所述的流量计单元，其特征在于还包括差压计，所述差压计连接在液体可过阀体的每一侧，所述差压计测量流过所述液体可过阀体的流量的压力差。
12.如权利要求1至11任一项所述的流量计单元，其特征在于包括流量阀，所述流量阀连接在所述流量计单元的第一连接接口。
13.如权利要求12所述的流量计单元，其特征在于所述流量计单元包括与所述流量阀的连接单元相同的第二连接接口。
14.一种流量计，其特征在于包括限流单元，所述限流单元的流体通道中放置的液体可过阀体与连接接口的外部管路之间具有相对较大的表面和相对较小的容量；由所述外部管路和液体可过阀体以在一个相对的在所述外部管路内部和液体可过阀体之间沿着流量计的纵向方向逐渐减小的距离的方式排布，这样就形成了所述相对较小的容量，这样就提高了所述液体可过阀体的压力上流的压力，降低了压力下流的压力，所述压力的差异与流量成比例。
15.一种流量测量方法，测量通过流量计装置的液体的流量，当流体经过所述流量计时产生压力下降，所述流量计的压力下降是液体流量的度量，所述方法包括提供一个装置， 该装置为液体可过管路，在所述管路的上流侧具有流量通道，该流量通道的横截面区域沿着所述流体可过管路的下流方向减少，所述方法包括提供所述装置的压力下降生成部分的通道上流的最小容量。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于包括测量压力差、气体温度、出口压力、气体粘度和气体密度以确定流量。
全文摘要
本发明公开了一种测量通过流量计装置的气体流量的方法。该装置当气流经过时产生压力下降。所述装置的压力下降是气体流量的度量。所述装置为气体可过管路，该管路具有沿着所述管路的上流侧的流体通道，所述通道的横截面沿下流方向逐渐减少。这样就可以使所述装置的压力下降产生单元在通道上流中具有最小的容量。
文档编号A61M16/00GK102284116SQ201110127329
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者戈兰·西维斯 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司