流量控制比例阀的制作方法

1.本发明涉及控制阀技术领域，具体涉及一种流量控制比例阀。


背景技术：

2.呼吸机已普遍应用于各种原因所致的呼吸衰竭、呼吸管理、呼吸治疗和急救复苏中，呼吸机主要具有辅助通气和给氧两个主要功能，辅助通气通常可利用自然界的空气，给氧主要依赖于氧气瓶的氧气等。呼吸机通常需要流量控制比例阀来控制输出所需的空气与氧气的配比或流量大小，因此，可以对流量精确控制并能够及时调整流量大小的流量控制比例阀是现代呼吸机首选的关键部件。
3.现有技术中，通常采用沿轴向移动的阀芯来控制阀体进气口的打开与关闭，且随着阀芯与进气口间的距离变化来控制进气口流量的大小，这种方式通常阀芯与进气口的抵接面比较小，为达到较好的密封效果，因此对抵接面的平面度提出了更高的要求，还需要对阀芯的移动进行较为精准的导向。在一些具体的技术中，通过在抵接面与进气口之间设置软硅胶等弹性材料进行变形密封，但弹性材料在长期使用后其弹性性能会逐渐衰退，致使弹性材料出现压痕、老化等现象影响原有的密封及精确控制的效果。所以，现有的流量控制比例阀存在着较为明显的缺陷。
4.因此，如何提高流量控制比例阀对流量的较为精确的控制及具有更长的使用寿命是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决上述现有的流量控制比例阀控制不精确且使用寿命有限的问题，本发明提供一种流量控制比例阀，其可以通过沿轴向往复移动的驱动件驱动阀芯绕轴向转动，从而完成对通气面积的精确控制，且使用稳定，使用寿命长，重复操作一致性好。
6.为实现上述目的，本发明提供一种流量控制比例阀，其包括阀体、阀芯及驱动组件，所述阀体具有进气通道、出气通道及连通所述进气通道和所述出气通道的阀腔，所述阀芯设置于所述阀腔内，其特征在于，所述进气通道在所述阀腔内的端面具有第一开口，所述阀芯具有抵接于所述端面的抵接面，所述阀芯还具有调节通道，所述调节通道延伸至所述抵接面并形成第二开口，所述调节通道经由所述第二开口连通所述第一开口与所述阀腔，所述驱动组件具有能沿一轴向往复移动的驱动件，所述阀芯与所述驱动件中的一个设置有环绕所述轴向的导向轨道，另一个设置有滑动部，所述滑动部能够沿所述导向轨道滑动，以使所述驱动件驱动所述阀芯绕所述轴向转动，所述阀芯能够转动以调节所述第二开口与所述第一开口的对应连通面积。
7.通过转动来调节对应连通面积大小的方式，可使得抵接面与端面间的抵接接触面积较大，因此可保持持续较好的密封效果，进而可减少气体的泄露，使得气体流量的控制更加精确。而且也可以无需使用软硅胶等弹性材料即可通过较大的接触面积起到良好的密封效果，因此可以尽量避免弹性材料带来的不确定性，可以在长期使用时依然保持较好的抵
接密封，使用稳定性较好，同时可使得阀芯与阀体配合的使用寿命更长，在阀芯频繁地转动使用后，阀芯与阀体均不会发生明显的变化，因此重复操作的一致性较好。
8.而且通过转动的调节方式，可通过设置第一开口与第二开口不同的形状或数量使得当转动角度不变时可改变气体流量变化速度或大小，使得流量控制比例阀可试用更多的使用场景。
9.通过滑动部与导向轨道的配合，可通过控制滑动部沿直线移动的距离与导向轨道的弯折角度来控制阀芯的旋转角度，例如导向轨道的弯折角度越大，滑动部位移相同距离时阀芯的转动角度越大，因此可通过调整滑动部与导向轨道的配合关系来适应不同的调节需求。而且驱动件控制阀芯转动的角度及速度可根据第一开口与第二开口的形状及数量进行适配设计，以达到较为理想的流量调节需求。
10.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，所述阀体具有限位部，所述限位部抵接于所述阀芯，以使所述阀芯的抵接面贴合于所述进气通道的端面。可对阀芯进行轴向方向上的移动，从而使得抵接面可持续抵接端面起到较好的密封效果。
11.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，所述阀芯包括阀片和转动轴，所述阀片设有所述抵接面和所述调节通道，所述转动轴相对所述抵接面设置于所述阀片的另一侧，环绕所述转动轴设置有所述导向轨道。在转动轴的外侧开设导向轨道较为容易，易于加工制作。
12.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，所述驱动件沿所述轴向具有供所述转动轴滑动连接的滑动空间，所述滑动部向内伸入所述滑动空间以与所述导向轨道滑动配合。可对转动轴提供导向作用，可以使得转动轴与驱动件之间的相互移动配合更加稳定。
13.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，所述驱动件设有由外至内穿设于所述驱动件侧壁的螺杆，所述螺杆伸入所述滑动空间构成所述滑动部。可使得导向轨道两端封闭，从而使得导向对到与滑动部之间的配合更加准确。
14.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，所述转动轴延伸至所述抵接面一侧并形成定位凸起，所述进气通道的端面设有定位槽，所述定位凸起转动得嵌合于所述定位槽。可在径向方向上限制阀芯的移动，还可通过定位凸起与定位槽的定位使得第一开口与第二开口可以较为精准的对应连通。
15.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，所述驱动组件还包括驱动电机、弹性件和设置于驱动电机的驱动轴，所述驱动轴与所述驱动件固定连接，所述弹性件一端连接于所述阀体，另一端连接所述驱动轴，所述弹性件能够向所述驱动轴提供回位至初始位置的弹性力。可使得每次驱动电机掉电时驱动轴都位于初始位置，因此可使得阀芯每次重新启动时均处于同一状态，使得调整更加准确。
16.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，对应连通的所述第一开口与所述第二开口的形状完全一致，所述第一开口能够在转动路径上与所述第二开口完全重合以实现最大连通面积。可在第一开口与第二开口对应时实现最大连通面积，且在转动调节时利于气体流量的按比例调整。
17.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，环绕所述轴向方向，所述流量控制比例阀具有多个均匀排布的所述进气通道和所述调节通道，各所述进气通道的所述第一开口与各所述调节通道的所述第二开口分别对应连通。通过调节进气通道与调节通道的数量可
适应不同的气体流量调节需求。
18.在流量控制比例阀一种优选的实现方式中，所述阀体还具有排气通道，所述排气通道延伸至所述进气通道在所述阀腔内的端面并具有排气口，所述调节通道在其转动路径上错开与所述第一开口的对应连通后，能够连通所述排气口。可适应呼气相阶段尽量将呼出气体快速排出，且不会是呼出气体进入进气通道内。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1为本技术提供的流量控制比例阀一种实施方式的立体结构示意图。
21.图2为图1中所提供的流量控制比例阀的立体剖视图。
22.图3为图2所提供的娄亮控制比例阀的剖面的平面视图。
23.图4为阀芯与驱动件配合的立体示意图。
24.图5为排气通道的结构示意图。
25.图6为阀芯与驱动件结构的爆炸视图。
26.图7为一种实施方式中第一开口与第二开口完全连通的示意图。
27.图8为一种实施方式中第一开口与第二开口部分连通的示意图。
28.图9为一种实施方式中第一开口与第二开口完全不连通的示意图。
29.图10为一种实施方式中第一开口与第二开口形状为栅格的示意图。
30.图11为一种实施方式中第一开口与第二开口形状为直槽的示意图。
31.附图标记说明：
32.10阀体、11进气通道、111第一开口、12出气通道、13阀腔、14限位部、 15定位槽、16排气通道、161排气口；
33.20阀芯、21抵接面、22调节通道、221第二开口、23阀片、24转动轴、 25定位凸起；
34.30驱动组件、31驱动件、311滑动空间、312螺杆、32驱动电机、321驱动轴、33弹性件；
35.41导向轨道、42滑动部。
具体实施方式
36.为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
37.需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.图1展示了一种流量控制比例阀的立体结构示意图，图2为图1中所示的流量控制比例阀的立体剖视图，其中，流量控制比例阀包括阀体10、阀芯20 和驱动组件30，阀体10具有进气通道11、出气通道12和连通进气通道11与出气通道12的阀腔13(可同时参见图3)，阀芯20设置于阀腔13内，可继续参见图3，进气通道11在阀腔13内端面具有第一开口111(可同时参见图5)，进气通道11的第一开口111连通阀腔13，进气通道11的另一端连通空气源或氧气源，进气通道11可使空气或氧气进入阀腔13内，阀腔13内的气体再经由出气通道12排出，可同时参考图3中的箭头方向。
41.可同时参见图3和图4，阀芯20具有抵接于进气通道11端面的抵接面21，阀芯20还具有调节通道22，调节通道22延伸至抵接面21并在抵接面21形成第二开口221，阀芯20在阀腔13内进行流量调节时，阀芯20的抵接面21抵接于进气通道11的端面，此时调节通道22的第二开口221与进气通道11的第一开口111对应连通，因此，空气或氧气可经由进气通道11、第一开口111、第二开口221、调节通道22进入阀腔13内，而且，阀芯20可通过绕其轴向转动，来调节第一开口111与第二开口221的对应连通面积，因此可通过调节对应连通面积的大小来控制进入阀腔13的气体的流量。
42.关于对应连通面积，可参见图7至图9所示的示意图，图7至图9为流量控制比例阀正视于进气通道11时的示意图，图7至图9中的阴影部分表示对应连通面积的大小。图7中为第一开口111与第二开口221完全对应时的示意图，优选的，第一开口111与第二开口221的形状可以完全一致，以在第一开口111和第二开口221完全重合时实现最大连通面积，且可在第二开口221转动时使得对应连通面积可按照一定的比例增大或减小，更利于对气体流量的较为精确的控制；图8为阀芯20旋转一定角度之后第一开口111与第二开口221 仅有部分对应连通的示意图，其中实线表示第二开口221，虚线表示第一开口 111，由于第一开口111与第二开口221仅有部分连通，因此气体流量比起完全对应时有所减少，且随着阀芯20的进一步转动，对应连通面积会继续减小，直至阀芯20旋转至如图9所示的状态，阀芯20可转动至第二开口221与第一开口111完全不连通的状态，以使得流量控制比例阀切断气体的流动。
43.当然，第一开口111与第二开口221的形状及数量，不仅仅局限于图7至图9所示的四个扇形开口，开口的形状还可为图10中所示的栅格形状，或图 11中所示的直槽形状。由于开口的形状不同，在通过阀芯20转动来调节对应连通面积时阀芯20需要转动的角度或速度也会不完全相同，进而阀芯20在旋转同样角度时对应连通面积的变化量不同，因此可适用于对流量有不同需求的流量控制比例阀。而且环绕轴向方向，阀体10可具有多个均匀排布的进气通道11，同样的，阀芯20可具有多个均匀排布的调节通道22，各进气通道11 的第一开口111与个调节通道22的第二开口221分别对应连通，当选用如图7 所示的四个扇形开口时，阀芯20需通过旋转45度即可完成最大连通面积至最小连通面积之间的转换，当选用如图8所示的八个栅格开口时，阀芯20需通过旋转22.5度即可完成最大连通面积与最小连通面积之间的转换。
44.因此，通过阀芯20的旋转来进行对应连通面积的调整，可使得气体流量调节方式具有更多的选择，可以只对阀体10的进气通道11与阀芯20的调节通道22做相应的设计即可完成所需的流量控制策略，使得针对不同使用场景时流量控制比例阀的调节更加准确。在一种具体的实施方式中，阀体10的进气通道11与阀芯20均可拆卸设置，用户可自行更换以适应不同的使用场景。本领域技术人员可以理解的，第一开口111与第二开口221的形状和数量还可采用其他可选的实施方式，本技术对此不做限制。
45.通过转动来调节对应连通面积大小的方式，可使得抵接面21与端面间的抵接接触面积较大，因此可保持持续较好的密封效果，进而可减少气体的泄露，使得气体流量的控制更加精确。而且也可以无需使用软硅胶等弹性材料即可通过较大的接触面积起到良好的密封效果，因此可以尽量避免弹性材料带来的不确定性，可以在长期使用时依然保持较好的抵接密封，使用稳定性较好，同时可使得阀芯20与阀体10配合的使用寿命更长，在阀芯20频繁地转动使用后，阀芯20与阀体10均不会发生明显的变化，因此重复操作的一致性较好。
46.进一步的，可参见图3，阀体10还具有限位部14，阀芯20在安装于阀芯 20时，限位部14可在阀芯20相对进气通道11的另一侧抵接阀芯20，以使阀芯20的抵接面21可以较稳定地贴合于进气通道11的端面，从而使得抵接面 21与端面之间的抵接密封效果更好，进而使得对流量的控制更加精确。而且限位部14可限制阀芯20在轴向方向上的移动，使得阀芯20仅可绕轴向做旋转运动以完成对对应连通面积的调节，优选的，阀芯20具有阀片23(可同时参见图4)，调节通道22与第二开口221均位于阀片23上，阀片23的周向外缘可与阀体10内壁贴合，阀体10内壁可进一步限制阀芯20在径向上的移动，因此，阀芯20上的调节通道22的第二开口221可与阀体10上的进气通道11 的第一开口111之间的对应关系更加稳定，因此可以更加准确的对气体流量进行调节。
47.在一种可选的实现方式中，可参见图3和图4，阀片23在抵接面21形成定位凸起25，进气通道11的端面设有定位槽15，阀片23抵接面21抵接于端面时定位凸起25可嵌入定位槽15内，定位槽15可在阀芯20的径向方向上对定位凸起25进行限位，且优选的，在定位凸起25与定位槽15之间还可设置轴承，以在起到较为良好的径向限位的同时减少滑动摩擦，从而减少摩擦阻力的同时减少定位凸起25与定位槽15的磨损，保证定位槽15可以较为持续准确的对阀芯20进行限位。
48.可继续参见图2至图4，驱动组件30具有驱动电机32，驱动电机32可安装于阀体10上，驱动电机32具有驱动轴321，驱动电机32与阀体10之间可设置有密封圈以保证阀腔13内的气体不会从驱动电机32与阀体10的连接处泄露，驱动轴321伸入阀腔13内并连接一驱动件31，驱动电机32能够驱动驱动轴321沿阀芯20的轴向做往复运动，以带动驱动件31沿轴向做往复运动，驱动件31可选用音圈电机或直线电机等，本技术对于驱动件31不做限定，只要能够驱动驱动轴321沿阀芯20轴向往复运动即可。以图4中所示的实施方式为例，阀芯20包括阀片23和转动轴24，转动轴24与限位部14设置于阀片 23的同侧，且转动轴24伸入阀腔13内，转动轴24设置有环绕其外表面的导向轨道41，驱动件31位于阀腔13内(可同时参见图3)，且驱动件31具有滑动部42，滑动部42可嵌入转动轴24的导向轨道41内，驱动件31沿轴向往复运动时，滑动部42可沿导向轨道41滑动，由于驱动件31固定连接于驱动轴321，因此驱动件31仅可沿轴向直线运动无法旋转，因此，在滑动部42沿导向轨道41滑动时，阀芯20作为被动件可在滑动部42与导向轨道41的配合下绕轴向做旋转运动，因此阀芯20可在转动过程
中调节第一开口111与第二开口221的对应连通面积。
49.通过滑动部42与导向轨道41的配合，可通过控制滑动部42沿直线移动的距离与导向轨道41的弯折角度来控制阀芯20的旋转角度，例如导向轨道41 的弯折角度越大，滑动部42位移相同距离时阀芯20的转动角度越大，因此可通过调整滑动部42与导向轨道41的配合关系来适应不同的调节需求。而且驱动件31控制阀芯20转动的角度及速度可根据第一开口111与第二开口221的形状及数量进行适配设计，以达到较为理想的流量调节需求。
50.进一步的，驱动件31沿轴向具有供转动轴24滑动连接的滑动空间311，可参加图3和图6，滑动部42可形成于滑动空间311的侧壁上，滑动空间311 可对转动轴24进行轴向方向上的导向和径向方向上的限位，可使得驱动件31 与转动轴24之间的配合更加精确，从而使得对阀芯20转动的角度及速度更加精确。
51.对于滑动部42的进一步优化之处在于，可参见图6，驱动件31还可包括螺杆312，驱动件31上设置有供螺杆312穿过的孔，螺杆312可固定安装于螺孔上，在组装时，可先将转动轴24伸入驱动件31的滑动空间311，再将螺杆 312从驱动件31的孔穿过直至螺杆312的滑动部42伸入导向轨道41中，再将螺杆312与驱动件31固定连接即可。通过设置可拆卸的螺杆312，可使得转动轴24上的导向轨道41可以两端封闭(可参见图6中的导向轨道41)，封闭的导向轨道41的程度可与滑动部42轴向位移的距离向匹配，因此在驱动件31 往复运动过程中，导向轨道41可与滑动部42之间相互限位，从而使得驱动件 31的往复移动可更加精确的控制阀芯20的转动角度范围，还可以避免阀芯20 自由转动导致的对流量控制的不准确。
52.螺杆312可设置有一个，也可如图6所示设置有两个，本技术对于螺杆312 的数量不做限制，且螺杆312与驱动件31的孔之间可通过螺纹配合等方式进行固定连接，本技术对于该固定连接方式也不做限定。当然，滑动部42设置于驱动件31及导向轨道41设置于阀芯20仅为本技术其中一种实施例，在另一种实施例中，滑动部42还可设置于阀芯20，相应的导向轨道41可设置于驱动件31，均在本技术的保护范围之内。
53.为更精确的对气体流量进行控制，驱动组件30还包括弹性件33，可参见图2和图3，在一种具体的实施方式中，弹性件33可为圆盘状，弹性件33的边缘与阀体10内壁固定连接，驱动轴321穿过弹性件33的中心端并抵接于弹性件33的中心端，如图3中所示，此时驱动轴321位于初始位置，在驱动电机32的驱动下，驱动轴321可向左移动后回复至初始位置，通过设置弹性件 33，可使驱动件31在掉电状态下时驱动轴321位于初始位置，通过控制驱动轴321位于初始位置，可进一步控制阀芯20位于一固定位置，例如阀芯20位于第一开口111与第二开口221完全连通的位置，以便下次通电使用时第一开口111与第二开口221可以由完全连通开始转动，因此每次使用流量控制比例阀均可使流量调节比例阀具有稳定相同的初始气体流量，因此使得在重复使用时可起到对气体流量精确控制的效果。当然，弹性件33还可采用弹簧等其他形式的弹性体，只要可以使驱动轴321回位至初始位置即可，均在本技术保护范围之内。
54.在流量控制比例阀一种可选的实现方式中，可参见图5，阀体10还具有排气通道16，排气通道16可与进气通道11交替设置，排气通道16延伸至进气通道11的端面上并形成排气孔，当流量调节比例阀处于进气状态时，气体只能从进气通道11流入阀腔13再从出气通道12流出，当流量控制比例阀为出气状态时，可将阀芯20旋转至与调节通道22与进气通道11完全错开，且使调节通道22的第二开口221与排气口161对应，因此，经由出气通道12进
入阀腔13的气体可经由排气通道16排至外界，且该气体不会经由进气通道11 进入空气源或氧气源等造成污染，可用于呼吸过程的呼气相阶段的呼气压力和呼气流量需要进行调整的情况，可及时减小呼气阻力。
55.本发明所保护的技术方案，并不局限于上述实施例，应当指出，任意一个实施例的技术方案与其他一个或多个实施例中技术方案的结合，在本发明的保护范围内。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。