一种流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块的制作方法

本发明属于装备制造技术领域，涉及一种气体自动控制阀，具体涉及一种连流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块。

背景技术：

在高原供氧、水下供氧及医院呼吸困难人群供氧设备生产中，常采用氧气罐通过气体控制阀对用户进行供氧，使用中需要先将高压氧气充装至气罐中，然后再脱离气罐对用户供氧。现有的气瓶供氧结构复杂，包括独立的减压、流量调节和输出模块，导管和引线较多，且其采用的供气方式是以固定流量不间断的进行供气，在人吸气和呼气的过程中供氧设备的输出氧气流量都是恒定，只有在人们吸气的时候能有效利用氧气，而在呼气的时候氧气则全被排放掉，造成极大的浪费。

申请号为201711022230.8的中国专利“一种呼吸脉冲阀”公开了一种呼吸脉冲阀，采用阀瓣和呼吸膜片联合工作的方式，来感知使用者的呼吸动作实现脉冲式供氧，达到节约氧气的目的。在使用中存在呼吸阀对人体的出气敏感度差，使用者只有处于运动状态或用力吸气才会脉冲供氧，人体处于静止状态、睡眠状态或者阀体处于水平方位时，经常会出现不出气或者无法脉冲出气的故障，限制了其多场合的推广应用。

技术实现要素：

本发明公开了一种流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块，基于机械式结构实现了脉冲和连续两种方式的供氧，并具有流量可调功能。在特殊情况下可选用连续充足供氧，而在普通吸氧情况下可根据使用者的呼吸动作准确开启吸气和呼吸通道进行脉冲式吸氧，满足了特殊场合的需求。

本发明的具体实施方案如下：

一种流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块，包括流量调节单元、进气单元、出气单元和吸气单元；

所述的进气单元包括同一个进气源进气的第一气道和第二气道，在第二气道上设置有切换板，实现第二气道的关闭和开合；

所述的流量调节单元包括绕阀杆同步转动的阀体和挡位圈，阀体上设置有若干只节流孔和旁路孔，减压室盖板设置有与节流孔位置对应的第一气道，第一气道和第二气道分别通过节流孔和旁路孔与进气源相连通；

所述的出气单元包括阀体上设置的出气外接头、出气阀板和出气腔；出气阀板上设置有连通第一气道的出气凸嘴，出气凸嘴的上方设置有用于开启关闭出气凸嘴的出气膜片；出气膜片位于出气腔内，出气腔与出气外接头气路连通；第二气道的出气口设置在出气膜片的上方；

所述的吸气单元包括在阀盖上设置的吸气外接头、吸气阀板和吸气腔，吸气阀板上设置有连通出气腔的进气凸嘴，进气凸嘴的上方设置有用于开启关闭进气凸嘴的进气膜片；进气膜片位于进气腔内，进气膜片的上方设置有调节弹性元件，进气腔与吸气外接头气路连通；吸气单元上还设置有消气孔，所述消气孔与进气凸嘴的气路连通。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，挡位圈上与第一气道和第二气道相对应的位置均设置有开孔，挡位圈的边缘处设置有拨片。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，阀杆上紧贴减压室盖板上端面的部位设置有弹簧卡环。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，减压室盖板上设置有定位组件，与定位组件相对应位置的阀体上端面开有凹槽。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，切换板内部对应第二气道的位置设置有脉冲节流孔，切换板的外部设置有切换板拨片。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，出气凸嘴设置在出气凹槽内，出气膜片覆盖在出气凹槽上部。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，第一气道和第二气道分别通过节流孔和旁路孔与减压腔相连通。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，所述的调节弹性元件为弹簧。

上述流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块中，消气孔设置在吸气外接头下方的壳体上。

本发明的有益技术效果如下：

1、本发明采用纯机械零件实现了脉冲和连续两种模式的供氧，且流量可调，使用中不需要供电，满足了特殊场合的需求。其中脉冲模式下可根据使用者的呼吸频率同步打开和关闭阀门，使得吸气时进行氧气输送，而在呼气时关闭氧气输送，从而达到节约氧气用量的目的，同时一体化结构紧凑可靠，方便了用户的使用。

2、本发明的流量调节单元基于同步转动的阀体、档位圈和若干不同口径的节流结构，实现了出气流量的调节，同时在阀杆上设置了弹簧卡环，确保节流孔和旁路孔能紧贴气道转动，并通过定位组件和阀体上的凹槽结构实现了节流孔的准确定位，定位组件的滚珠可方便的卡入档位凹槽中或从凹槽中滚动出来，调节方便省力。

3、本发明的脉冲供氧方式基于吸气和呼气双膜片感知膜片上下表面压力的动态变化，并匹配出气外接头、吸气外接头两个端口和消气孔的相应动作，提高了对人体微弱吸气信号感应探测的灵敏度以及后期响应的可靠性，脉冲状态出气时间与人体吸气时间完全保持同步，无论是运动状态、睡眠状态还是同阀体方位下出氧时间和出氧量能得到有效保证，不会出现误触发、间断供氧问题，达到了节约氧气、适用不同应用场合的目的。

附图说明

图1为本发明供氧模块结构组成及连续出气状态原理示意图；

图2为本发明流量调节模块的结构示意图；

图3为本发明流量调节模块节流孔和旁路孔位置示意图；

图4为本发明供氧模块处于脉冲呼气状态的原理示意图；

图5为本发明供氧模块处于脉冲吸气状态的原理示意图；

图6为本发明切换板将第二气道封闭时的原理示意图；

图7为本发明切换板将第二气道开启时的原理示意图；

附图标记为：4-流量调节单元；11-进气单元；12-出气单元；13-吸气单元；14-切换板；15-吸气阀板；16-脉冲节流孔；17-切换板拨片；18-出气外接头；19-吸气外接头；20-出气膜片；21-吸气膜片；22-调节弹性元件；25-消气孔；30-阀盖；31-出气腔；32-吸气腔；33-吸气凸嘴；34-出气凸嘴；35-出气阀板；36-吸气管；37-出气管；38-出气凹槽；41-阀杆；42-挡位圈；43-弹簧卡环；44-阀体；45-定位组件；46-开孔；47-旁路孔；48-节流孔；49-拨片；303-减压室盖板；306-第一气道；307-第二气道；308-减压腔；

具体实施方式

如图1-5所示，本发明的一种流量可调的连续和脉冲双模式供氧模块，包括流量调节单元4、进气单元11、出气单元12和吸气单元13；

图2和图3中流量调节单元4包括绕阀杆41同步转动的阀体44和挡位圈42，阀体44上设置有若干只节流孔48和若干只旁路孔47；流量调节模块作用是将减压后的氧气，经过节流孔48再输出，以满足不同用户气流量的需求，用户可通过挡位圈42来调节流量挡位。减压室盖板303设置有与节流孔48位置对应的第一气道306，本发明阀体44上设置了孔径不同的节流孔48，其目的是实现通过第一气道306的气流大小的调节。旁路孔47为与第二气道307位置对应的直径大小相同的通孔，在调节挡位圈42位置至不同节流孔48对应第一气道306时，旁路孔47则对应调节至第二气道307。减压腔308内的氧气通过节流孔48后由第一气道306流出至后续端口，同时也通过旁路孔47流出至对应的后续端口。

阀杆41上紧贴减压室盖板303上端面的部位设置有弹簧卡环43，确保阀体44能紧贴减压室盖板303的端面转动，使得节流孔48紧贴第一气道306、旁路孔47紧贴第二气道307。减压室盖板303上设置有定位组件45，与定位组件45相对应位置的阀体44上端面开有凹槽；定位组件45采用常规的弹簧滚珠组件，滚珠与凹槽相对应。由于滚珠可方便的卡入档位凹槽中或从凹槽中滚动出来，在旋转阀杆41时不会产生过大的阻力，调节方便省力。

挡位圈42上与第一气道306和第二气道307相对应的位置均设置有开孔46，从而让第一气道306和第二气道307穿过，挡位圈42的边缘处设置有拨片49，拨动拨片49时，阀体44和挡位圈42同步绕阀杆41转动，使不同孔径的节流孔48正对第一气道306，旁路孔47正对第二气道307，同时定位组件45的滚珠正好到达对应的凹槽位置，实现定位。

所述的进气单元11包括同一气源进气的第一气道306和第二气道307，其中第一气道306和第二气道307通过同一个气源即减压腔308实现气路连通，确保二者具有相同的压力。在第二气道307上设置有切换板14，实现第二气道307的关闭和开合，其中第二气道307的出气口设置在出气膜片20的上方，从第二气道307输出的气流压力可作用在出气膜片20的上端面（背面）。

所述的出气单元12包括阀体上设置的出气外接头18、出气阀板35和出气腔31；出气阀板35上设置有连通第一气道306的出气凸嘴34，出气凸嘴34的上方设置有用于开启关闭出气凸嘴34的出气膜片20；出气膜片20位于出气腔31内，出气腔31与出气外接头18气路连通；其中出气凸嘴34设置在出气凹槽38内，出气膜片20覆盖在出气凹槽38上部，工作时出气膜片20是上端面（背面）承受的气流面积大于下端面（正面）气流面积。

所述的吸气单元13包括在阀盖30上设置的吸气外接头19、吸气阀板15和吸气腔32，吸气阀板15上设置有连通出气腔31的进气凸嘴33，进气凸嘴33的上方设置有用于开启关闭进气凸嘴33的进气膜片21；进气膜片21位于进气腔32内，进气膜片21的上方设置有调节弹性元件22，调节弹性元件22为弹簧。进气腔32与吸气外接头19气路连通；吸气单元13上还设置有消气孔25，所述消气孔25与进气凸嘴33气路连通。消气孔25设置在吸气外接头19下方的壳体上。

如图6和图7所示，切换板14内部对应第二气道307的位置设置有脉冲节流孔16，切换板14的外部设置有切换板拨片17。拨动切换板拨片17至开启位置时，可使得脉冲节流孔16正对第二气道307的位置。

脉冲输氧功能是本发明的特色功能，所述的脉冲模式是指用户吸气时进行氧气输送，而在呼气时关闭氧气输送，其核心在于出气膜片20和吸气膜片21的受力状态。根据两个膜片的受力状态不同，本发明实现了连续和脉冲两种模式下的供气。

一、连续供气模式

如图1和图6所示，从阀体内部设置的减压腔308输出两路氧气，第一路经过第一气道306后达到出气单元12的出气凸嘴34；第二路经过第二气道307到达切换板14处。当切换板14通过切换板拨片17调节至图6的位置，使得脉冲节流孔16堵塞时，出气膜片20顶部没有第二路氧气试压，故第一路的氧气直接冲开出气膜片20，经出气外接头18输出氧气给用气终端，此情况为直流出氧状态。

二、脉冲供气模式

如图4和图7所示，当切换板14通过切换板拨片17调节至图7的位置，使得脉冲节流孔16打开，第二路氧气经脉冲节流孔16后到达出气膜片20的背面。因出气膜片20背面和正面的所受压力一致（气源均来自于同一个气源，本发明气源来自减压腔308），而出气膜片20背面因受力面积大于其正面经由出气凸嘴34流出氧气的受力面积，所以出气膜片20背面的作用力大于其正面经由出气凸嘴34气流的作用力，因此出气膜片20的正面能有效密封出气凸嘴34的出气口。

如图5所示，但当人体通过吸气外接头19吸气时产生的瞬时负压作用于吸气膜片21的背面后，吸气产生的作用力（竖直向上）又大于调节弹性元件22的力（竖直向下），致使吸气膜片21的下端面与吸气凸嘴33的出气口分离，吸气膜片21下端面的微量氧气通过消气孔25逃逸至大气中，导致出气膜片20上端面气压瞬间降低，此时出气单元12中经由出气凸嘴34的氧气冲开出气膜片20，经出气外接头18输出给用气终端。其中通过改变或选择合适的调节弹性元件22即弹簧的参数，可以实现人体吸气动作的高灵敏度感知。

又当人体停止吸气时，调节弹性元件22的作用力促使吸气膜片21下降，盖到吸气凸嘴33的气孔上使其密封，回到如图4所示的状态。出气膜片20上端面的气压恢复，其上端面（背面）受力又大于下端面（正面）受力而封闭出气凸嘴34，停止供氧。

这样循环往复，供氧模块根据人体的呼吸频率来控制出气与关闭，从而实现脉冲供氧功能，以此来达到节约氧气、提高氧气使用时间的目的。经过实际测试证明，在保证氧气浓度一致的情况下脉冲功能的用气时间是直流出气时间的3倍，大大提高了用氧的效果。