低压大流量比例控制快速响应装置及其快速响应控制阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医疗设备领域，更具体地说，涉及一种麻醉机、呼吸机产品中用到的低压大流量比例控制快速响应装置及其快速响应控制阀。
【背景技术】
[0002]在麻醉机、呼吸机及相关产品中，通常的气源一般为高压气瓶输入或中央管道供气系统输入，这两种气源供应到麻醉机、呼吸机端的压力为280kPa-600kPa。在以这两种气源中任意一种作为输入的系统中，通过选择电磁比例阀来控制流量的方式非常普遍。这种电磁比例阀的工作压力一般为200-600kPa，工作压力较大，按输出流量的大小不同可分为小流量(小于20L/min)的电磁比例阀和大流量(大于11 OL/min)的电磁比例阀。应用在这种较高工作压力下的电磁比例阀物料已经非常成熟，在市面上有多种品牌可供选择，但需要一种工作压力在低压的且大流量的控制阀。
[0003]随着涡轮风机的兴起和其相关技术日趋成熟，采用涡轮风机作为驱动机构来吸入室内空气作为驱动气体的应用开始进入麻醉机和呼吸机产品的设计中。采用涡轮风机作为驱动机构来吸入室内空气作为驱动气体相对于使用高压气瓶或中央管道供气系统做为气源而言，其优点为:I)不需消耗医用气体，可节省来自医用气体消耗所产生的医疗成本。2)不需要接气源管路，涡轮风机可直接内置于机器内部，机器可设计成移动便携式，可应用在转运等特殊场合。
[0004]采用涡轮风机作为驱动机构吸入室内空气作为驱动气体的方式，从涡轮风机输出口产生的最大压力一般不超过12kPa，最大输出压力超过12kPa的涡轮风机因其功耗和体积大也不适合应用在麻醉机和呼吸机产品中。涡轮风机的工作原理为:通过涡轮叶片的高速旋转产生负压将涡轮风机进风口的气体吸入，经过涡轮风机加压后输出，从涡轮风机出口出来的气体为经过压缩且被加热的气体。因涡轮风机输出的压力不超过12kPa，且其下游需要输出最大约200L/min的流量并且其流量控制可以被快速响应(响应时间为数十毫秒)，目前市面上一般没有应用在工作压力低于12kPa下的流量比例控制快速响应阀。比较多的厂家是直接通过控制涡轮电机的转速来对此中工作压力下的流量进行控制，这样的控制方式存在很大的缺陷:
[0005]I)响应速度慢，无法满足高性能呼吸机对流量控制响应速度的要求;主要原因是涡轮风机处在一个高速旋转的状态，当流量要改变时，涡轮风机的转速要相应改变，变化值越大，转速的改变就越大，风机的物理特性决定了其不能胜任这种要求，风机只能通过缓慢的改变(渐变)来实现其转速变化，因为转子在运行过程中具有惯性，从一个状态改变到另一个状态需要时间，不能满足响应时间为数十毫秒的要求。对响应时间要求高一些的通气模式采用该控制方式都无法达到预期的效果，输出性能差。
[0006]2)当涡轮风机频繁启停或高低转速切换会大大降低涡轮风机的使用寿命，且会产生大的噪声，机器的性能表现比较差。【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的低压大流量比例控制快速响应装置及其快速响应控制阀。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种低压大流量比例控制快速响应控制阀，包括:
[0009]阀座，所述阀座上设有阀腔、以及分别与所述阀腔连通的进气口、出气口；
[0010]音圈电机，包括可轴向移动地设置的控制轴，所述控制轴向所述进气口的内端口伸出；
[0011 ]密封头，可随所述控制轴来回移动地设置在所述控制轴向所述进气口的内端口伸出的伸出端，用于对所述进气口的内端口密封；
[0012]弹性件，提供保持所述控制轴向外移动的弹性力使所述密封头对所述进气口的内端口密封。
[0013]优选地，所述弹性件包括压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述密封头相抵配合。
[0014]优选地，所述弹性件套设在所述控制轴上，所述密封头包括支撑组件和密封垫，所述支撑组件安装在所述控制轴的伸出端，所述密封垫安装在所述支撑组件上，且与所述进气口的内端口位置对应。
[0015]优选地，所述支撑组件包括抵挡片和支撑片，所述抵挡片与所述控制轴的伸出端连接，所述支撑片安装在所述抵挡片与所述进气口的内端口相对的一侧；
[0016]所述支撑片包括与所述进气口的内端口相对的片状本体，所述密封垫包括密封塞和设置在所述密封塞外圈的密封圈；
[0017]所述密封塞的一端与所述片状本体相抵靠，另一端向所述进气口的内端口的内孔凸起设置；
[0018]所述密封圈与所述进气口的内端口对应配合，所述密封圈套设在所述支撑片的外圈，且所述密封圈的内圈设有供所述支撑片的外圈卡入的卡槽。
[0019]优选地，所述密封塞的外形呈向所述进气口的内端口内凸起设置的锥状或半球状。
[0020]优选地，所述音圈电机还包括用于在通电后产生磁力带动所述控制轴轴向移动的磁体组件;所述磁体组件包括永磁体、软磁体、支架、线圈、弹性伸缩PCB线；
[0021]所述永磁体上设有轴孔，所述控制轴穿设所述轴孔，且两端均伸出所述轴孔，所述支架设置在所述控制轴与所述伸出端相对的一端；
[0022]所述支架包括安装到所述控制轴上的安装盘和由所述安装盘外圈沿轴向向所述永磁体一侧延伸设置的筒状本体，所述线圈绕设在所述筒状本体的外圈；
[0023]所述永磁体上设有容置所述筒状本体的活动槽；
[0024]所述弹性伸缩PCB线包括两根，分别安装在所述安装盘上并与所述线圈的两端电性连接。
[0025]优选地，所述控制轴的伸出端与所述进气口的内端口正对设置;所述软磁体设置在所述活动槽内，且位于所述筒状本体的外围;所述音圈电机还包括与所述永磁体配合、并对所述弹性伸缩PCB线、支架、线圈罩设提供活动空间的壳体。
[0026]本实用新型还构造一种低压大流量比例控制快速响应装置，包括所述的低压大流量比例控制快速响应控制阀。
[0027]优选地，还包括用于向所述进气口内提供特定压力的气体的涡轮增压装置。
[0028]优选地，还包括设置在所述出气口的下游用于进行流量测量的流量传感器。
[0029]实施本实用新型的低压大流量比例控制快速响应装置及其快速响应控制阀，具有以下有益效果:本实用新型中的音圈电机是简单的、无方向转换的电磁装置，且可靠性高，能量装换效率高，通过电流的变化转换，即可实现控制阀的状态的快速转换，以及实现低压条件下特定大流量范围内的流量控制的快速响应和精确控制。
【附图说明】
[0030]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0031]图1是本实用新型实施例中的低压大流量比例控制快速响应装置的原理示意图；
[0032]图2是图1中的快速响应控制阀的剖面结构示意图；
[0033]图3是图2中的快速响应控制阀的密封头与阀体的进气口配合时的示意图；
[0034]图4是图1中的音圈电机的局部剖面示意图。
【具体实施方式】
[0035]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0036]如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的低压大流量比例控制快速响应装置包括涡轮增压装置1、快速响应控制阀2以及流量传感器3。
[0037]结合图1至图3所示，涡轮增压装置I通常为涡轮风机，其输出口产生的最大压力一般不超过12kPa，涡轮增压装置I与快速响应控制阀2的进气口 212连接，抽取空气向快速响应控制阀2的进气口 212输送特定压力的低压气体，提供气源或流量比例控制所需工作压力，快速响应控制阀2能实现开启量的快速变化，满足大流量和快速变化的需求。流量传感器3可以用来实现闭环控制，根据流量实时调节快速响应控制阀2的开启量，实现输出流量精准控制的目的。
[0038]快速响应控制阀2包括阀座21、音圈电机22、密封头23及弹性件24。阀座21上设有阀腔211、以及分别与阀腔211连通的进气口 212、出气口 213。涡轮增压装置I的输出口与进气口 212连接，向快速响应控制阀2供气。音圈电机22包括壳体221、设置在壳体221上用于在通电后产生磁力的磁体组件、以及可轴向移动地设置在磁体组件上通过磁力带动轴向移动的控制轴222，控制轴222向进气口 212的内端口伸出，优选地，控制轴222的伸出端与进气口212的内端口正对设置，让控制轴222的轴向力完全转化到对进气口 212的密封上，使受力更加均匀和易控制。密封头23可随控制轴222来回移动地设置在控制轴222向进气口 212的内端口伸出的伸出端，用于对进气口 212的内端口密封。弹性件24提供保持控制轴222向外移动的弹性力使密封头23对进气口 212的内端口密封。
[0039]为了满足大流量的需求，进气口212和出气口 213的通径通常超过15mm，在其他实施例中，在涡轮增压装置I的特定压力下，快速响应控制阀2打开若能保证流量，进气口 212和出气口 213的大小也可以不做限定。流量传感器3设置在出气口213的下游用于进行流量测量，根据流量控制快速响应控制阀2的开启量。
[0040]音圈电机22安装在阀座21上，并与阀座21密封配合，形成一体结构。如图4所示，磁体组件包括永磁体223、软磁体224、支架225、线圈、弹性伸缩PCB线226。永磁体223上设有轴孔2231，控制轴222穿设轴孔2231，且两端均伸出轴孔2231。在轴孔2231内还设有轴承227，供控制轴222活动更加顺畅，防止与永磁体223接触。
[0041]支架225设置在控制轴222与伸出端相对的一端，支架225包括安装到控制轴222上的安装盘2251和由安装盘2251外圈沿轴向向永磁体223—侧延伸设置的筒状本体2252，线圈绕设在筒状本体2252的外圈。永磁体223上设有