一种快门阀的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种阀门，更具体地涉及一种能够快速开关的低压力损失阀门。
【背景技术】
[0002]在医疗器械中，例如全自动咳痰机，需要能够快速开启和关闭的、压力损失小、且密封性好的阀门。
[0003]专利W02012042255A1描述了一个可以快速换向的阀门，包括一个扇形的转子和一个与其同心的作为阀体的定子。转子上有一个中心进气孔，转子的中心孔与病人的呼吸管路相通。同时，转子沿径向开有一个孔，与中心进气孔相通。定子的内圆柱面沿圆周方向分布有两个成一定夹角的孔，定子上的这两个孔分别和风机的进气口和出气口相通。转子的径向上的孔可以与定子上的两个孔中的一个对齐，通过一个旋转电磁铁对转子施加顺时针或逆时针扭矩，让转子旋转一个固定角度，转子的径向上的孔可以与定子的两个孔中的其中一个对齐。通过转子分别摆动旋转到两个不同的位置，风机的正压口和负压口可以分别与病人的呼吸管路相通，从而实现给病人正压通气和咳痰负压通气之间的切换。
[0004]专利W02012042255A1阀门的缺点是非常明显的:1、转子与定子的接触面是圆柱面，密封性差，如果要求不泄露，对转子外圆柱面和定子内圆柱面的加工精度要求极高，加工难度很大。2、径向方向无法施加预紧力，密封可靠性难以保证。3、要保证可靠的密封，转子外圆柱面和定子内圆柱面必须间隙很小，这将导致转子和定子相互旋转时摩擦力很大，一方面旋转阻力会很大，需要更大的扭矩，影响了切换速度。同时，相互之间磨损剧烈，随着使用时间的加长，间隙会越来越大，从而直接影响到密封。4、为了实现转子的中心孔与定子的中心孔之间无泄漏，转子的端面也必须与定子的端面之间进行平面密封，紧密贴合，并且能相互滑动，这进一步增大了驱动转子的扭矩，同时，导致更大的磨损。5、阀门切换速度不高，阀口位置从部分对齐到全部对齐，需要时间长，气流的突然性不够，同时增大了压力损失。
[0005]专利US2012/0285460A1同样描述了与专利W02012042255A1相似的结构，但是该专利采用了两个阀门，第一个阀门实现方向切换，第二个阀门实现气流扰动功能。第一个阀门和专利W02012042255A1基本相同，也是一个圆柱形的转子和一个圆柱形的定子配合。转子的外圆柱面和定子的内圆柱面相互配合，旋转，实现气流切换。第二个阀门包括一个类似蝶阀的阀板，通过阀板的旋转实现气流的扰动。
[0006]专利US2012/0285460A1由两个阀门组成，其中第一个阀门和专利W02012042255A1的阀门有相同的缺点。第二个阀门由于阀板和阀体之间有间隙，容易泄露，所以扰动的深度有限，如果减小阀板和阀体之间的间隙，由于阀体和阀板是圆柱面，加工难度大，同时，扰动时摩擦阻力大。另外，专利US2012/0285460A1采用两个旋转驱动部件增加了设备的复杂性和成本。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种开启迅速、压力损失小、阀门内部管路无弯曲、泄露量小的阀门。其可应用于全自动咳痰机，满足全自动咳痰机咳痰过程中对咳痰气流进行控制和增加气流突然性。其中，全自动咳痰机是一种可以对机械通气病人实施有效咳痰的医疗设备。
[0008]本发明创新性地设计了阀门平面密封自调节结构，不仅能够保证阀门开启的高频率，管道无弯曲、节流及压力损失，同时，对接触平面施加重力、弹簧力、流体压力三重预紧力，使密封效果更好。
[0009]具体而言，本发明的快门阀包括:摆动构件，摆动构件可旋转地固定在阀体上，阀体具有阀口，摆动构件能够朝着或远离阀口的方向旋转；以及角度调节构件，角度调节构件能够覆盖阀口，角度调节构件结合到摆动构件上，角度调节构件能够调节摆动构件相对于阀口的角度。
[0010]简要而言，该快门阀包括可以绕一个固定的旋转中心旋转的门板组件；与门板组件可以相互贴合，并与水平面成一定角度的阀口 ；门板组件可以通过其角度调节部件自动调节与阀口贴合精度，提高密封性。对门板组件施加外部旋转扭矩，可以使门板组件绕固定旋转中心摆动一定角度，完成与阀口贴合或者脱开，从而实现快门阀的快速启闭及气流扰动。
[0011]本发明的快门阀的优点有:结构简单、加工容易，密封可靠性高、切换迅速、运转无磨损，零压力损失。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的快门阀的应用示意图。
[0013]图2为本发明的快门阀的机械结构简化示意图。
[0014]图3为本发明的快门阀核心部件门板组件11的一个优选实施方式的爆炸视图。
[0015]图4为本发明的快门阀的调节板的立体图。
[0016]图5为本发明的快门阀的旋转驱动部件的立体图。
[0017]图6为本发明的快门阀的一个优选实施方式的立体图。
[0018]图7显示了图6中的外壳组件的立体图。
[0019]图8显示了装配完毕的快门阀的沿连轴杆中线的截面图。
[0020]图9显示了装配完毕的快门阀的沿管路中心线的截面图。
[0021]图10显示了装配完毕的快门阀开启状态的沿管路中心线的截面图。
[0022]图11显示了装配完毕的快门阀关闭过程中沿管路中心线的截面图。
【具体实施方式】
[0023]下面参照附图描述本发明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
[0024]本发明的创新动机来源于全自动同步咳痰机的需要。全自动同步咳痰机用在ICU病房或呼吸科，与呼吸机联合使用，通过模拟人的咳嗽，对机械通气的病人呼吸道痰液进行自动即时清除的设备。所谓模拟病人咳嗽，就是当呼吸机给病人一个潮气量足够大的正压通气后，咳痰机给病人一个快速、突然的反向呼气气流。下面结合图1简要介绍本发明的创新动机。
[0025]咳痰机1、呼吸机5和病人6通过球囊阀4以及相关管路进行通气连接。具体地，咳痰机I通过咳痰机管路、病人通过病人管路分别与球囊阀4连接。咳痰机与病人分别通过各自的管路互通。呼吸机5通过呼吸机呼气管路和吸气管路与球囊阀4连接。未咳痰时，快门阀3是关闭的，球囊阀4是开启的，呼吸机将按照医生设定的模式给病人实施机械通气。呼吸机产生的正压气体通过吸气回路、球囊阀4、病人管路进入病人6体内，使病人完成一个吸气。吸气完成后，呼吸机5将进入呼气状态，此时，病人6肺内的气体将经过病人管路、球囊阀4、呼气回路，经呼吸机排到大气中。完成整个呼吸循环。
[0026]咳痰机I工作时，在呼气相，咳痰机I关闭球囊阀4，快门阀3，咳痰机内的风机2通过咳痰机管路与病人管路联通，，气体在病人肺内正压和咳痰机内风机负压累加作用下，急泻而出，从而形成一个快速突然的气流，相关研宄证明，当呼气气流峰值流量大于170L/min时，将能对病人实施有效咳痰。
[0027]咳痰效果的好坏与呼气气流的快速、突然性密切相关，同时，在咳痰过程中，为了增加咳痰效果，要求快门阀3在咳痰时高频率开启和关闭，以形成扰动气流，启闭的频率通常在3Hz以上。还有，快门阀3直接和呼吸机管道连通，如果快门阀3稍有泄露，将造成呼吸机5和咳痰机I误报警，或者呼吸机5和咳痰机I不能正常运行。咳痰机的这些使用要求和特点，对快门阀3提出了很高要求:
[0028]1、开启迅速
[0029]要求完全开启和完全关闭的速度在150毫秒以内，而且是越快越好，以满足气流的突然性和咳痰气流扰动的需求。
[0030]2、压力损失小
[0031]峰值流量越大咳痰效果越好，但是峰值流量越大，对于常规阀门，压力损失越大，因此，如何保证在高峰值流量下，压力损失做到最小是一个挑战。
[0032]3、阀门内部管路无弯曲
[0033]常规的阀门设计为了保证控制可靠性、结构紧凑等需要，通常阀门内部的流体管道是异型和曲折的，同时管道流通口径变化剧烈，实际上对气流造成了缓冲，减小了气流的突然性，增大了压力损失。
[0034]4、泄露量小
[0035]普通大口径阀门通常都是有轻微泄露的，这种轻微泄露对于常规的使用，并无实质性影响。但是对于在呼吸机和咳痰机联合使用的管路中，轻微的泄露造成的后果可能很严重，例如，呼吸曲线凌乱，不能实施咳痰，或者造成呼吸机、咳痰机误报警，病人吸入气体和呼出气体潮气量不一致等等。根据实际使用情况，此阀门的泄漏量应控制在0.2L/min以下。
[0036]常规的膜片阀、活塞阀从结构上来看，开启后气流的流通路径都是具有曲折和阀门内部管道突然变细的缺点，这直接导致阀门开启后，气流的突然性不够，压力损失很大，同时，橡胶膜片经过长期高频次启闭，很容易损坏。而采用常规电动、磁动或气动蝶阀虽然可以明显改善气流的快速、突然性，但是蝶阀和侧壁是采用橡胶弹性变形密封或通过提高加工精度实现金属密封，这种方式在加工、装配上始终是个难题，在使用过程中容易发生泄漏，同时由于阀门切换频率要求很快，橡胶和金属、金属和金属之间的频繁接触、挤压，很快发生磨损，从而使泄露更严重。
[0037]图2显示了本发明的快门阀的机械结构简化示意图。
[0038]本发明的快门阀3包括摆动构件8，摆动构件8可旋转地固定在阀体7上，阀体7具有阀口 10。摆动构件8能够沿着贴近或远离阀口 10的方向旋转。具体地，如图2所示，摆动构件8绕阀体7旋转，并与旋转中心构成一个圆柱旋转副A。
[0039]快门阀3还包括角度调节构件9 ;角度调节构件9，能够覆盖阀口 10 ;角度调节构件9结合到摆动构件