气动节氧器及辅助呼吸系统的制作方法

气动节氧器及辅助呼吸系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种气动节氧器及辅助呼吸系统，气动节氧器包括调压阀，与所述调压阀连通的节氧机构；还包括与所述调压阀连通的主进气口，与所述节氧机构连通的主出气口；所述节氧机构包括分别与调压阀连通的控制阀和供气阀，且所述控制阀和供气阀相互连通；所述供气阀包括供气阀阀腔和供气活塞，所述供气阀阀腔隔离形成供气室和闭气室；所述控制阀包括有控制阀阀腔和压力传感器，以及节流阀，所述控制阀阀体中还设置有控制气道，所述控制气道连通所述控制阀阀腔和主出气口。通过在装置中设置由弹性控制膜片和连杆组成的杠杆式压力传感器，使装置控制稳定可靠、反应迅速，并使装置具有“节氧”和“连续供氧”两个模式，气体流量在这两种模式下都可调。
【专利说明】气动节氧器及辅助呼吸系统

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及流量控制阀领域，特别涉及一种气动节氧器及辅助呼吸系统。

【背景技术】
[0002]许多患有呼吸病如肺气肿的病人，需要通过供氧系统经常吸氧才能维持正常生活。这类供氧系统通常有一个提供氧气的氧气源如高压氧气瓶(可高达3000psig)，一个调压阀将气源的高压减压至适合病人呼吸的低压并使其稳定，以及一根气管将氧气送到病人的呼吸道。为了能延长氧气源的使用时间，通常需要一种节氧装置，它在病人吸气时才给氧，而当病人呼气时停止给氧，从而达到节氧的目的。
[0003]节氧器分两种:电动节氧器和气动节氧器。电动节氧器利用电子阀来控制氧气的供给，它需要有一个电源如电池才能正常工作，因此，病人得经常监视电源的余量，并定期地更换电源或给电源充电。气动节氧器利用气控阀来控制氧气的供给，它依靠的是氧气源自身的高压而不需要电源，因此气动节氧器比电动节氧器更优越。
[0004]正如美国专利US5881725、US6364161、US6484721 和 US6612307 等描述的那样，现有的气动节氧器通过两个膜片阀来控制氧气的流动。第一个阀是感应阀，它有一个较大表面积的塑料膜片，能被病人吸气时所产生的负压提起，将阀门打开，使压缩在其下端腔内的氧气漏出，使腔内的压力降低。当压力降低到一定水平时，第二个阀即供气阀被打开，氧气便可流向病人。
[0005]这种设计相对简单，但有其不足之处。首先，其吸气灵敏度取决于感应膜片的表面积和柔性度，大的表面积和高柔性度都可以增大吸气灵敏度。但增大膜片的表面积也会增大节氧器的体积，而膜片也不能太柔软，否则感应阀的反应速度和可靠性会受到影响。
[0006]另外，现有的节氧器通常使用一个单级活塞型调压阀将氧气源的高压(可高至3000psi)降至节氧器的工作压力(50psi左右)。当氧气瓶的压力降至几百个psi时，调压阀的输出压力将变得不稳定，从而影响输出氧气的流量。为了保证氧气流量的准确性，氧气瓶需要在还有比较多氧气的情况下被更换或者被充气。


【发明内容】

[0007]基于此，为解决上述通过两个膜片阀来控制氧气流动而对节氧器体积或反应速度和可靠性产生影响的问题，本实用新型提供一种气动节氧器及辅助呼吸系统。
[0008]本实用新型的技术方案如下:
[0009]一种气动节氧器，包括调压阀，与所述调压阀连通的节氧机构；还包括与所述调压阀连通的主进气口，与所述节氧机构连通的主出气口 ；所述节氧机构包括分别与调压阀连通的控制阀和供气阀，且所述控制阀和供气阀相互连通；所述供气阀包括供气阀阀体，所述供气阀阀体中设置有供气阀阀腔，所述供气阀阀腔中设置有供气活塞，所述供气活塞与供气阀阀腔的腔壁气密接触，并将所述供气阀阀腔隔离形成供气室和闭气室；且所述供气室中还设置有供气弹簧，所述供气弹簧与供气活塞和供气阀阀腔的腔壁连接；所述供气阀阀体中开设有供气室进气口和供气室出气口，所述供气室进气口连通所述供气室和调压阀，所述供气室出气口连通所述供气室和主出气口 ；所述控制阀包括控制阀阀体，所述控制阀阀体中设置有控制阀阀腔，所述控制阀阀腔中设置有压力传感器，所述压力传感器与控制阀阀腔的腔壁连接；所述控制阀阀体中还设置有节流阀，所述节流阀包括节流阀进气口和节流阀出气口，所述节流阀进气口与调压阀连通，同时所述压力传感器还与节流阀出气口可分离式气密连接；所述供气阀阀体中还开设有闭气室进气口，所述闭气室进气口连通所述节流阀和闭气室；所述控制阀阀体中还设置有控制气道，所述控制气道连通所述控制阀阀腔和主出气口。
[0010]调压阀用于调整从气源输入的气体压力，氧气源输出的高压气体经节氧器内部的调压阀调低并稳定在一个适合节氧器正常工作的低压水平。另外，从调压阀中经过调压输出的氧气会进入节氧机构中。在使用者吸气时，控制阀阀腔中的气体被吸出，从而在控制阀阀腔中产生负压，在负压作用下，设置在控制阀阀腔中的压力传感器因感应到压力的变化作用而动作，压力传感器会将节流阀打开，使气体不进入供气阀阀腔的闭气室而直接进入控制阀阀腔排出，而供气阀阀腔的供气室中不断进入气体，气体产生的压力使供气活塞克服供气弹簧的作用力向上运动，从而将供气室完全打开，使供气室与主出气口连通，使气体能通过供气室并输出供应给使用者；在使用者呼气时，外界气体进入控制阀阀腔中，在控制阀阀腔中产生正压，使控制阀阀腔中的压力传感器因感应到压力的变化作用而动作，压力传感器会将节流阀关闭，使进入供气阀阀腔的闭气室中的气体增多，气体压力克服与供气活塞连接的供气弹簧的弹力，使供气活塞向下运动，从而将供气室关闭即阻断供气室进气口与供气室出气口的连通，氧气就无法通过供气室供应给使用者。从而可以使装置能够自动在使用者吸气时供氧，而在呼气时停止供氧，以实现节氧目的。并且，主要通过弹性控制膜片和压力传感器来控制调节供气活塞的动作，以实现对供气室的开闭，调节过程迅速可靠，对装置的结构也不会产生影响。
[0011]下面对进一步技术方案进行说明:
[0012]优选的是，所述压力传感器包括弹性控制膜片，所述弹性控制膜片端部与控制阀阀腔的腔壁气密接触，并将所述控制阀阀腔隔离形成控制气室和变形气室；还包括设置在所述控制气室中与弹性控制膜片连接的连杆，以及与所述连杆固定连接的控制阀门；所述连杆与控制阀阀体铰接，且所述控制阀门与节流阀出气口可分离式密封。具体地，弹性控制膜片、连杆与控制阀门形成杠杆机构，即控制气室中压力的变化会使弹性控制膜片上下运动，从而带动压力传感器的连杆运动，连杆又会带动控制阀门运动，使控制阀门对节流阀实现闭合或打开，使闭气室放气或者充气，从而将供气室打开或者关闭。这种杠杆式的压力传感器结构简单，反应灵敏，效果可靠。
[0013]优选的是，所述调压阀包括相互连通的第一调压阀和第二调压阀；所述第一调压阀包括第一阀体，所述主进气口开设于所述第一阀体上，设置在所述第一阀体中的第一阀腔，所述主进气口连通氧气源和第一阀腔；与所述第一阀腔的腔壁气密接触的调压活塞，所述调压活塞将第一阀腔隔离形成进气室和平衡气室；所述平衡气室中设置有平衡弹簧，所述平衡弹簧与调压活塞连接；所述调压活塞中开设有活塞孔，所述活塞孔连通所述进气室和平衡气室；所述第一阀体上开设有第一出气口，所述第一出气口与所述平衡气室连通；所述第二调压阀包括第二阀体，开设在所述第二阀体上的第二进气口 ；设置在所述第二阀体中的第二阀腔，与所述第二阀腔的腔壁气密接触的弹性调压膜片，所述弹性调压膜片将所述第二阀腔隔离形成过气室和调压气室，所述第二进气口连通所述第一出气口和过气室；所述过气室中设置有与弹性调压膜片连接的活塞头，所述活塞头可与所述第二进气口气密封闭连接；所述调压室中设置有同时与弹性调压膜片和第二阀腔的腔壁连接的调压弹簧；所述第二阀体上还开设有第二出气口，所述第二出气口分别与所述供气室进气口和节流阀进气口连通。具体地，氧气从主进气口进入第一调压阀的进气室，并通过调压活塞的活塞孔进入平衡气室，平衡气室压力增大，使平衡弹簧压缩对进气室空间进行调节，即对进气室压力进行调节，随着平衡气室压力的增加，使进气室压力与平衡气室压力达到平衡，从而形成一个相对稳定的输出气压。而且，第二调压阀可对气压进行进一步的调节，即氧气进入第二阀腔的过气室中，压力较大时会使调压弹簧收缩，从而带动活塞头向上运动，从而减少第二进气口的开度，以减少进气量，调整过气室中的压力达到平衡。通过设计使用双级的压力调节阀，对进入装置中的氧气压力进行双重调节，能够使氧气源的压力降至较低水平时仍然可以准确可靠地工作，从而可以提供更准确的氧气流量和更进一步延长氧气瓶的使用时间。
[0014]优选的是，所述第一阀腔的进气室中还设置有套筒，且所述平衡弹簧连接于调压活塞与所述套筒之间；所述套筒的两端分别与第一阀腔的腔壁和调压活塞气密接触，且所述套筒将所述进气室隔离形成进气内室和排气外室；所述进气内室与所述活塞孔连通，所述第一阀体上开设有排气气道，所述排气气道连通排气外室和空气。套筒、平衡弹簧、排气外室以及排气气道形成一个压力释放机构，当进入进气室中的气体压力过大时，会对平衡气室和平衡弹簧产生较大的压缩，从而使得与第一阀腔的腔壁气密接触的套筒与腔壁产生分离，即使得进气内室和排气外室连通，过多的气体将从排气气道排出，避免因进气室中突然产生过大的压力，而对装置设备产生破坏性影响。
[0015]优选的是，所述主进气口处安装有入气端子，所述入气端子中设置有进气通道；所述调压活塞一端安装有塑料片，且所述塑料片与所述进气通道相对。通过入气端子更方便与标准件设备连接，且在调压活塞一端设置塑料片，使从气道一直进入的氧气冲击到活塞上时能迅速散开，并不会对活塞产生侵蚀损坏。
[0016]优选的是，所述第一阀体上开设有与所述进气通道连通的测量气道，所述测量气道连接有压力表。通过压力表可以监视氧气源的压力变化，从而可以方便地了解氧气源中氧气量的多少，以决定是否需要更换氧气源。
[0017]优选的是，所述控制阀与所述供气阀一体化设置，且所述节氧机构中设置有可拆卸的隔离板，所述供气阀阀腔和控制阀阀腔通过隔离板隔离形成；所述控制阀阀体上安装设置有可拆卸的上盖板，所述控制阀阀腔形成于上盖部与所述隔离板间。将控制阀和供气阀一体化设置，使结构更加紧凑，以减少设备体积。另外，通过设置可拆卸的隔离板和上盖板，能够方便地安装和拆卸控制阀和供气阀的内部零件，简单可靠。
[0018]优选的是，所述节氧机构中设置有连通所述供气室进气口和节流阀进气口的连接气道，以及将所述连接气道隔断的开关安装孔，所述开关安装孔中安装有模式开关；所述模式开关包括开关主体，以及与所述开关主体连接的开关弹簧。通过在连接气道上设置模式开关，可以方便地将连接气道阻断或者连通，在阻断情况下，气体只能进入供气室，不能进入闭气室和控制阀阀腔，使得控制阀不起作用，气体通过供气室直接供应给使用者，以实现气体的连续供应；在连通情况下，气体能正常进入闭气室和控制阀阀腔，控制阀能正常工作，气体只会在使用者吸气时通过供气室供应给使用者，而在使用者呼气时将会关闭供气室无法给使用者供氧，以实现节氧目的。
[0019]优选的是，还包括安装在节氧机构上的流量控制盘，所述流量控制盘上设置有多个不同孔径的流量调节孔，其中一个所述流量调节孔连通所述主出气口和供气室出气口。通过调节流量控制盘的位置，能使不同孔径的流量调节孔与主出气口和供气室出气口连通，从而达到根据不同需要调节气体流量的目的。
[0020]另外，本实用新型还提供一种辅助呼吸系统，其包括上述的气动节氧器，与所述气动接氧器连接的氧气源，以及与所述气动节氧器连接的呼吸装置。
[0021]本实用新型具有如下突出的优点:
[0022](I)通过气动节氧器的节氧机构中设置由弹性控制膜片和连杆组成的杠杆式压力传感器，使装置控制稳定可靠、反应迅速，并使装置具有“节氧”和“连续供氧”两个模式，气体流量在这两种模式下都可调；
[0023](2)装置设置多级调压机构，对进入装置中的气体进行多级调整，使气源压力过高或者降至较低水平时还能准确可靠地工作，可以更多地延长氧气瓶的使用时间；
[0024](3)通过模式开关能够方便地阻断或开启连接气道，在节氧模式和连续供气模式下进行切换，满足不同需要；
[0025](4)通过设置有不同孔径的流量控制孔的流量控制盘，能够通过调整连接不同的流量控制孔，方便地调节输出气体的流量大小，满足不同需求；
[0026](5)在调压阀上设置压力释放装结构，使进气压力过高时能够自动排放多余气体，对装置中的零部件进行保护，避免其损坏使装置设备工作安全可靠；
[0027](6)将控制阀和供气阀一体设置，并将调压阀与控制阀及供气阀等紧密连接安装在一起，使整体结构简单紧凑。

【专利附图】

【附图说明】
[0028]图1是本实用新型实施例所述气动节氧器的第一调压阀的剖视示意图；
[0029]图2是本实用新型实施例所述气动节氧器的第二调压阀的剖视示意图；
[0030]图3是本实用新型实施例所述气动节氧器的调压阀的剖视示意图；
[0031]图4是本实用新型实施例所述气动节氧器的的节氧机构的剖视示意图；
[0032]图5是本实用新型实施例所述气动节氧器的剖视示意图；
[0033]图6是本实用新型实施例所述气动节氧器的示意框图；
[0034]图7是本实用新型实施例所述气动节氧器的流量控制盘的示意图；
[0035]图8是本实用新型实施例所述辅助呼吸系统的示意框图。
[0036]附图标记说明:10_气动节氧器,1a-调压阀，100-第一调压阀，110-第一阀体，112-主进气口，114-测量气道，116-排气气道，120-第一阀腔，122-平衡气室，124-进气室，124a-进气内室，124b-排气外室，130-调压活塞，131-活塞孔，132-调压活塞大端段，133-调压活塞中端段，134-调压活塞小端段，135-塑料片，136-调压活塞密封圈，140-套筒，141-套筒大端段，142-套筒小端段，(143，144)-套筒密封圈，150-平衡弹簧，160-入气端子，162-进气通道，164-端子密封圈，200-第二调压阀，210-第二阀体，220-第二阀腔，222-调压气室，224-过气室，226-第二进气口，228-第二出气口，230-弹性调压膜片，232-调压膜片密封圈，240-第二调压活塞，241-活塞头，242-活塞杆，243-活塞头密封圈，250-调压弹簧，1b-节氧机构，300-控制阀(或供气阀)，310_供气阀阀体(或控制阀阀体)，311-主出气口，312-上盖板，314-隔离板，316-控制气道，318-连接气道，320-控制阀阀腔，322-变形气室，324-控制气室，330-压力传感器，332-弹性控制膜片，334-连杆，336-控制阀门，340-节流阀，341-节流阀通孔，342-节流板，343-节流板密封圈，350-供气阀阀腔，352-闭气室，352a-闭气室进气口，354-供气室，354a-供气室进气口，354b-供气室出气口，360-供气活塞，362-供气活塞大端段，364-供气活塞小端段，366-供气活塞密封圈，370-供气弹簧，400-模式开关，410-开关按钮，420-开关主体，422-开关密封圈，430-开关头，440-开关弹簧，500-流量控制盘，510-流量控制孔，20-氧气源，30-呼吸装置。

【具体实施方式】
[0037]下面对本实用新型的实施例进行详细说明:
[0038]如图1至图6所示，一种气动节氧器10，包括调压阀10a，与调压阀1a连通的节氧机构10b，还包括与调压阀1a连通的主进气口 112，与节氧机构1b连通的主出气口 311。气体从主进气口 112进入调压阀10a，调压阀1a将气体压力调节到正常的工作水平压力下，并将调整后的气体输出给节氧机构10b，节氧机构1b通过内部结构将气体以很节约的方式输出到主出气口 311外，即在需要的情况下才输出气体，在不需要的情况下不输出气体。
[0039]具体地，如图4至图5所示，该气动节氧器10的节氧机构1b包括分别与调压阀1a连通的控制阀300和供气阀300 (在本实施例中，控制阀和供气阀设置在一个阀体上，但具有不同的阀腔)，且控制阀和供气阀通过气道相互连通。供气阀包括供气阀阀体310，该供气阀阀体中设置有供气阀阀腔350。该供气阀阀腔350可设置成类似直圆柱孔或阶梯状圆柱孔形式，本实施例选择后者，并将阀腔设置成三段阶梯孔形式。在该供气阀阀腔350中设置有供气活塞360，相应的该供气活塞360设计成阶梯轴形式，且该供气活塞360与供气阀阀腔350的腔壁气密接触，这通过在二者之间设置至少一个供气活塞密封圈366来实现，本实施例中的供气活塞360可区分为供气活塞大端段362及供气活塞小端段364，在供气活塞大端段362设置一个大的橡胶密封圈，在供气活塞小端段364分别设置两个较小的橡胶密封圈。上述的供气活塞360将供气阀阀腔350隔离形成供气室354和闭气室352，但是供气活塞360仍然可以沿供气阀阀腔350的腔壁上下移动，可改变供气室354和闭气室352的容积大小。另外，在供气室354中还设置有供气弹簧370，该供气弹簧370同时与供气活塞大端362的轴肩部分和阶梯孔状的供气阀阀腔350中间的台阶部分连接，使供气活塞360受到供气弹簧370弹力的作用，使供气活塞360受到一定的压力作用时才会发生移动。而且，还可在供气阀阀腔350中开设弹簧安装槽，将该供气弹簧370的一端安装在该槽中，对弹簧进行定位。
[0040]另外，供气阀阀体310中开设有供气室进气口 354a和供气室出气354b，供气室进气口 354a连通供气室354和调压阀10a，供气室出气口 354b连通供气室354和主出气口311。并且，该供气室出气口 354a设置在供气室354的一个端部位置即最小孔径端，供气活塞360在受到一定压力作用下时，供气活塞小端段364的头部将移动到该端部位置，将供气室出气口 354b封闭。而供气室进气口 354a设置在该阶梯孔中间位置，使供气活塞360在供气室354中移动时，能够方便地将供气室进气口 354a和供气室出气口 354b隔断。
[0041 ] 该节氧机构1b的控制阀300包括控制阀阀体310 (与供气阀一体)，控制阀阀体310中设置有控制阀阀腔320，同上，可将控制阀阀腔320设置成圆柱孔形式，即其截面形状为圆形。控制阀阀腔320中设置有压力传感器330，该压力传感器330与控制阀阀腔320的腔壁连接，对压力传感器330进行固定。控制阀阀体310中还开设有节流阀安装孔(图中未标示出)，在该孔中安装设置有节流阀340。该节流阀340包括节流阀主体(图中未标示出)，该节流阀主体一端设置有节流阀进气口(图中未标示出)，其另一端设置有节流阀出气口(图中未标示出)，而节流阀主体中还开设有节流阀通孔341，节流阀进气口和节流阀出气口通过节流阀通孔341连通。而且，该节流阀340还包括设置在节流阀主体和节流阀进气口间的节流板342，该节流板342上设置有节流孔(图中未标示出)，能对通过节流孔的气体压力进行控制调节。另外，节流板342的两端还设置有节流板密封圈343，进行气密密封。而且，节流阀进气口与调压阀1a连通，同时压力传感器330另一端与节流阀出气口可分离式气密连接。供气阀阀体310中还开设有闭气室进气口 352a，该闭气室进气口 352a连通节流阀通孔341和闭气室352。控制阀阀体310中还设置有控制气道316，控制气道316连通控制阀阀腔320和主出气口 311。
[0042]上述的压力传感器330包括弹性控制膜片332，该弹性控制膜片332依据控制阀阀腔320的形状可相应设置成圆形。而且，该弹性控制膜片332端部与控制阀阀腔320的腔壁气密接触，并将控制阀阀腔320隔离形成控制气室324和变形气室322 ;还包括设置在控制气室324中，与弹性控制膜片332连接的连杆334，以及与连杆334固定连接的控制阀门336，而且连杆332与控制阀阀体310铰接(形成一个杠杆支点)，且控制阀门336与节流阀出气口可分离式密封。即弹性控制膜片332、连杆334及控制阀门336形成杠杆机构，控制气室324中压力的变化会使弹性控制膜片332中间部分上下弯曲运动，从而带动压力传感器的连杆334运动，连杆334又会带动控制阀门336运动，使控制阀门336对节流阀出气口实现闭合或打开，使闭气室352与节流阀通孔341断开或者连通，以使闭气室352放气或者充气，从而将供气室354打开或者关闭。这种杠杆式的压力传感器330结构简单，主要由一塑料膜片(即弹性控制膜片332)和一杠杆(即连杆334)组成，这种设计充分利用杠杆的作用而提高吸气灵敏度和可靠性。另外，可以用一弹簧和螺丝来调节压力传感器的塑料膜片的初始张力，从而对节氧器的灵敏度进行定标。
[0043]在本实施例中，将控制阀与供气阀一体化设置，即将控制阀和供气阀设置在一个阀体(即节氧机构的主体)内，在一个阀体中合理地设置控制阀阀腔320和供气阀阀腔350，能够合理的利用空间。且控制阀阀腔和供气阀阀腔在设计成相通的，并在二者之间设置有可拆卸的隔离板314，可将二者隔离形成相互独立的腔体。在本实施例中，两个腔均设置成圆柱孔状，且控制阀阀腔320的直径大于供气阀阀腔350的直径，且控制阀阀腔320可与外界相通，从而方便通过控制阀阀腔320往两个腔中安装零部件，也方便在控制阀阀腔320中开设控制气道316以及节流阀安装孔等，并且不会与供气阀阀腔350产生干涉。而且，在控制阀阀体上安装设置有可拆卸的上盖板312，控制阀阀腔320形成于上盖部312与隔离板314间，且安装于控制阀阀腔320中的弹性控制膜片332端部还利用该上盖板312的突出部压紧密封。将控制阀和供气阀一体化设置，使结构更加紧凑，以减少设备体积。另夕卜，通过设置可拆卸的隔离板314和上盖板312，能够方便地安装和拆卸控制阀和供气阀的内部零件，简单可靠。此外，还可将控制阀和供气阀设计成独立的结构，相互之间通过气管连通。
[0044]在本实施例中，调压阀1a用于调整从气源输入的气体压力，使从氧气源输出的高压气体经气动节氧器内部的调压阀调低并稳定在一个适合气动节氧器正常工作的低压水平。另外，从调压阀1a中经过调压输出的氧气会进入节氧机构1b中。在使用者吸气时，控制阀阀腔320中的气体会顺着与主出气口 311连通的控制气道316被吸出，从而在控制阀阀腔320的控制气室324中产生负压，在负压作用下控制气室324中压力传感器330的弹性控制膜片332因感应到压力作用变化而动作，即弹性控制膜片332会向下弯曲，连杆334在使弹性控制膜片332的压力作用下，使控制阀门336端翘起，从而将节流阀出气口打开，使调压阀1a输出的气体不进入供气阀阀腔350的闭气室352而直接通过节流阀通孔341进入控制阀阀腔320排出，而同时调压阀1a中输出的气体经过供气室进气口 354a不断进入供气室354中，在气体压力作用下，供气阀阀腔350中的供气活塞360克服供气弹簧370的作用力向上运动，从而将供气室354完全打开，气体通过与供气室354连通的主出气口 311输出并供应给使用者；在使用者呼气时，外界气体进入控制阀阀腔320中，在控制阀阀腔320的控制气室324中产生正压，使控制气室324中的弹性控制膜片332会向上弯曲，弹性控制膜片332带动连杆334向上移动，使压力传感器的控制阀门336端将节流阀出气口关闭，调压阀1a中输出的气体会不断地进入供气阀阀腔350的闭气室352和供气室354中，但供气室354的气体会排出而闭气室中的气体无法排出，将导致闭气室352压力不断增大，从而使得闭气室352中的气体压力克服与供气活塞360连接的供气弹簧370的弹力，使供气活塞360向下运动，从而将供气阀阀腔350的供气室354关闭，气体就无法通过供气室354供应给使用者。从而可以使装置能够自动在使用者吸气时供氧，而在呼气时停止供氧，以实现节氧目的。并且，主要通过控制阀中压力传感器330来控制调节供气阀300中供气活塞360的动作，以实现对供气室354的开闭，由于压力传感器330灵敏可靠，使得调节过程迅速可靠，能够简化装置结构，也不会使装置结构过大过于复杂。
[0045]如图1至图3所示，该气动节氧器的调压阀1a包括相互连通的第一调压阀100和第二调压阀200。第一调压阀100包括第一阀体110,主进气口 112开设于第一阀体110上，还包括设置在第一阀体110中的第一阀腔120，主进气口 112连通氧气源和第一阀腔120。该第一阀腔120也设置为圆柱孔状，该第一阀腔120中设置有与腔壁气密接触的调压活塞130，调压活塞130将第一阀腔120隔离形成进气室124和平衡气室122。该调压活塞130也设置为阶梯轴状，并具有调压活塞大端段132，调压活塞中端段133以及调压活塞小端段134，在该大端段设置有调压活塞密封圈136，使该活塞与腔壁保持气密接触。另外，平衡气室122中设置有平衡弹簧150，该平衡弹簧150 —端与调压活塞大端段132的轴肩部分连接，其另一端可与腔壁连接，以实现对活塞的定位，使活塞受到一定的压力时才会移动。而且，在调压活塞130中开设有活塞孔131，该活塞孔131连通进气室124和平衡气室122。另夕卜，在第一阀体110上开设有第一出气口，第一出气口与平衡气室122连通，在本实施例中，可将第一出气口与平衡气室122重合设置。
[0046]另外，第一阀腔120的进气室124中还设置有套筒140，且平衡弹簧150连接于调压活塞130与套筒140之间。套筒140分为套筒大端段141和套筒小端段142，套筒大端段141与第一阀腔120的腔壁气密接触，套筒小端段142与调压活塞130气密接触，通过筒体密封圈(143，144)来实现。且套筒140将进气室124隔离形成进气内室124a和排气外室124b，进气内室124a与所述活塞孔131连通，第一阀体110上开设有排气气道114，排气气道114连通排气外室124b和空气。套筒140、平衡弹簧150、排气外室124b以及排气气道114形成一个压力释放机构，当进入进气室124中的气体压力过大时，会对平衡气室122和平衡弹簧150产生较大的压缩，从而使得与第一阀腔120的腔壁气密接触的套筒140与腔壁产生分离，即使得进气内室124a和排气外室124b连通，过多的气体将从排气气道114排出，避免因进气室124中突然产生过大的压力，而对装置设备产生破坏性影响。
[0047]更具体的，第一阀体120上的主进气口 112处还安装有入气端子160，入气端子160中设置有进气通道162。调压活塞小端段134安装有塑料片135，且塑料片135与进气通道162的出气口相对。通过入气端子160更方便与标准件设备连接，且在调压活塞130一端设置塑料片135，使从气道一直进入的氧气冲击到活塞上时能迅速散开，并不会对活塞产生侵蚀损坏。而且，本实施例中的入气端子160为铜质入气端子，它和一个标准的链接轭及两根定位针一起将节氧器和氧气瓶连接起来，链接轭、定位针和氧气瓶都是通用的标准部件。另外，在入气端子160与主进气口 112之间还设置有至少一个的端子密封圈164，用于对入气端子160进行气密封。
[0048]而且，第一阀体110上开设有与入气端子的进气通道162连通的测量气道112，测量气道112连接有压力表(图中未示出)。通过压力表可以监视氧气源的压力变化，从而可以方便地了解氧气源中氧气量的多少，以决定是否需要更换氧气源。
[0049]该调压阀1a的第二调压阀200包括第二阀体210，开设在第二阀体210上的第二进气口 226，设置在第二阀体210中的第二阀腔220，该第二阀腔220也可设置为圆柱孔状。且该第二阀体210还包括与第二阀腔220的腔壁气密接触的弹性调压膜片230，其相应设置为圆形并将第二阀腔220隔离形成过气室224和调压气室222。在该弹性调压膜片230的端部位置上下各设置有一个调压膜片密封圈232，对该弹性调压膜片进行气密封。调压气室222中设置有同时与弹性调压膜片230中部和第二阀腔220的腔壁(或节氧机构主体)连接的调压弹簧250，对该膜片的变形量进行控制，使该膜片在受到一定的气压作用时才会产生变形。该第二阀体210的第二进气口 226连通第一出气口(或平衡气室122)和过气室224。并且，在过气室224中设置有与弹性调压膜片230中部连接的第二调压活塞240，该第二调压活塞240包括与弹性调压膜片230连接的活塞杆242，与活塞杆242连接的活塞头241，该活塞头241上安装有活塞头密封圈243，可与第二进气口 226气密封闭连接。该第二进气口 226设置为活塞头配合部和活塞杆配合部两部分，该活塞杆配合部直径较活塞头配合部直径小，即该第二调压活塞240向调压弹簧250方向运动时，活塞头241会移动到活塞杆配合部位置，将活塞杆配合部密封住，即将第二进气口 226密封。而且，该第二阀体210上还开设有第二出气口 228，第二出气口 228分别与供气室进气口 354a和节流阀进气口连通。
[0050]而且，可将第一调压阀100和第二调压阀200连接固定，再与控制阀和供气阀形成的节氧机构1b连接固定，使整个装置连接为一体，其结构会更紧凑。其中，第一调压阀100的第一出气口可与供气阀阀腔120(具体为平衡气室122)重合，即供气阀阀腔120直接与外界连通，使第一调压阀100具有一个较大的开口，方便安装调压活塞130、平衡弹簧150及套筒140等零部件；而且，第二调压阀200的第二阀腔220也可直接与外界连通，同样便于安装阀内的零部件。另外，还可设置第一调压阀阀盖和第二调压阀阀盖，用于安装在阀腔上，对阀腔进行密封，并在阀盖上开设相应的出气口，用于连通阀腔。
[0051]调压阀1a的工作过程如下:气源中的气体从主进气口 112进入第一调压阀100的进气室124，并通过调压活塞130的活塞孔131进入平衡气室122，平衡气室122压力增大，使平衡弹簧150压缩对进气室124容积进行调节，即对进气室124压力进行调节，随着平衡气室122压力的增加，使进气室124压力与平衡气室122压力达到平衡，从而形成一个相对稳定的输出气压。而且，第二调压阀200可对气压进行进一步的调节，即气体进入第二阀腔220的过气室224中，压力较大时弹性调压膜片230会使调压弹簧250收缩，从而带动第二调压活塞240的活塞头241向上运动，从而减少第二进气口 226的开度，以减少进气量，调整过气室224中的压力达到平衡。
[0052]通过设计使用活塞-膜片式双级压力调节阀10a，对进入装置中的氧气压力进行双重调节，能够使氧气源的压力降至较低水平时仍然可以准确可靠地工作，从而可以提供更准确的氧气流量和更进一步延长氧气瓶的使用时间。本实施例中，除了将调压阀1a的两级设计成活塞-膜片式外，还可以设计成其他的组合方式，如活塞-活塞式、膜片-活塞式或者膜片-膜片式。此外，除了将调压阀1a设计成两级式外，还能设计成三级式，四级式，或者其他更多级的形式，但是机构会相对复杂。
[0053]本实施例中的气源为氧气瓶，其不仅为使用者提供氧气，而且还为节氧器提供压力以使其正常工作。氧气瓶充满气时的压力一般在2200psi左右。随着氧气的消耗,压力会逐渐降低，一般在压力低至几百psi时，氧气瓶需要更换或充气。氧气瓶输出的高压被节氧器内部的调压阀调低并稳定在一个适合节氧器正常工作的低压，在现有的节氧器中，这个工作压力一般在50psi左右，而本实用新型中的节氧器由于使用了活塞-膜片式双级调压阀，其工作压力可以低至10-20psi。这样的双级调压有两个好处:第一，其输出给节氧器的工作压力更稳定，从而使输出给病人的氧气流量更准确；第二，当氧气瓶的压力降至很低如100-200psi时节氧器还能正常工作，这样能够更加延长氧气瓶的使用时间。
[0054]另外，如图4至图5所示，节氧机构1b中设置有连通供气室进气口 354a和节流阀进气口的连接气道318，以及将连接气道318隔断的开关安装孔(图中未示出)，该开关安装孔中安装有模式开关400。该模式开关400包括开关主体420，以及设置在开关主体420一端的开关头430，该开关头430 —端连接有开关弹簧440，该开关弹簧440另一端与连接气道318的壁面连接；另外，该开关主体420的另一端连接有开关按钮410，该开关按钮410位于机构外部，且其体积较大，能卡在开关安装孔外；而且在开关头430与开关主体420之间还连接设置有开关密封圈422，与开关安装孔的壁面接触密封。按下该模式开关400的开关按钮410，能克服开关弹簧440的弹力，将开关头430卡进连接气道318中，从而将连接气道318阻断；再按下开关按钮410，开关头430在开关弹簧440的弹力作用下从连接气道318弹出，使连接气道318保持畅通。另外，还能将该模式开关400与开关安装孔之间设计成螺纹连接方式，通过旋转拧动模式开关即可实现对连接气道318的阻挡或开启。
[0055]通过在连接气道318上设置模式开关400，可以方便地将连接气道318阻断或者连通，在阻断情况下，气体只能进入供气室354，不能进入闭气室352和控制阀阀腔320，使得控制阀不起作用，气体通过供气室354直接供应给使用者，以实现气体的连续供应；在连通情况下，气体能正常进入闭气室352和控制阀阀腔320，控制阀能正常工作，气体只会在使用者吸气时通过供气室354供应给使用者，而在使用者呼气时将会关闭供气室无法给使用者供氧，以实现节氧目的。
[0056]如图5至图7所示,该气动节氧器10还包括安装在节氧机构1b上的流量控制盘500，流量控制盘500上设置有多个不同孔径的流量调节孔510，其中一个流量调节孔510连通主出气口 311和供气室出气口 354b。通过调整流量控制盘500的位置，能使不同孔径的流量调节孔510与主出气口 311和供气室出气口 354b连通，从而达到根据不同需要调节气体流量的目的。另外，在流量调节孔510连通的位置还设置有密封橡胶圈，对流量控制盘500安装处进行气密封。
[0057]该流量控制盘500可以有多种形式，它是一个薄塑料或金属圆盘，并且设计成环状，其上有多个不同孔径的小孔，即流量调节孔510。由于调压阀1a的输出压力通常是恒定的，氧气流量与小孔的孔径成比例，孔径越大，氧气流量越大。每个流量孔可在“节氧”和“连续供氧”两个模式共用，即氧气流量不随模式开关400的切换而改变。该氧气流量控制盘500可以安装在供气活塞360的下游，也可以安装在其上游。
[0058]另外，如图8所示，本实用新型还提供一种辅助呼吸系统，其包括上述的气动节氧器10，与气动接氧器10连接的氧气源20，以及与气动节氧器20连接的呼吸装置30。本实施例中的氧气源20为氧气瓶，呼吸装置30包括呼吸罩等装置。此外，该气动节氧器10还可以用于其他装置设备中，能够实现在需要时输出气体不需要时就不输出气体，而且能对输出气体压力进行精确调整，输出压力稳定。
[0059]以上所述实施例仅表达了本实用新型的【具体实施方式】，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种气动节氧器，其特征在于，包括调压阀，与所述调压阀连通的节氧机构；还包括与所述调压阀连通的主进气口，与所述节氧机构连通的主出气口 ； 所述节氧机构包括分别与调压阀连通的控制阀和供气阀，且所述控制阀和供气阀相互连通； 所述供气阀包括供气阀阀体，所述供气阀阀体中设置有供气阀阀腔，所述供气阀阀腔中设置有供气活塞，所述供气活塞与供气阀阀腔的腔壁气密接触，并将所述供气阀阀腔隔离形成供气室和闭气室；且所述供气室中还设置有供气弹簧，所述供气弹簧与供气活塞和供气阀阀腔的腔壁连接；所述供气阀阀体中开设有供气室进气口和供气室出气口，所述供气室进气口连通所述供气室和调压阀，所述供气室出气口连通所述供气室和主出气口 ； 所述控制阀包括控制阀阀体，所述控制阀阀体中设置有控制阀阀腔，所述控制阀阀腔中设置有压力传感器，所述压力传感器与控制阀阀腔的腔壁连接；所述控制阀阀体中还设置有节流阀，所述节流阀包括节流阀进气口和节流阀出气口，所述节流阀进气口与调压阀连通，同时所述压力传感器还与节流阀出气口可分离式气密连接； 所述供气阀阀体中还开设有闭气室进气口，所述闭气室进气口连通所述节流阀和闭气室；所述控制阀阀体中还设置有控制气道，所述控制气道连通所述控制阀阀腔和主出气口。
2.根据权利要求1所述的气动节氧器，其特征在于，所述压力传感器包括弹性控制膜片，所述弹性控制膜片端部与控制阀阀腔的腔壁气密接触，并将所述控制阀阀腔隔离形成控制气室和变形气室； 还包括设置在所述控制气室中与弹性控制膜片连接的连杆，以及与所述连杆固定连接的控制阀门； 所述连杆与控制阀阀体铰接，且所述控制阀门与节流阀出气口可分离式密封连接。
3.根据权利要求2所述的气动节氧器，其特征在于，所述调压阀包括相互连通的第一调压阀和第二调压阀； 所述第一调压阀包括第一阀体，所述主进气口开设于所述第一阀体上，设置在所述第一阀体中的第一阀腔，所述主进气口连通氧气源和第一阀腔；与所述第一阀腔的腔壁气密接触的调压活塞，所述调压活塞将第一阀腔隔离形成进气室和平衡气室；所述调压活塞中开设有活塞孔，所述活塞孔连通所述进气室和平衡气室；所述平衡气室中设置有平衡弹簧，所述平衡弹簧与调压活塞连接；所述第一阀体上开设有第一出气口，所述第一出气口与所述平衡气室连通； 所述第二调压阀包括第二阀体，开设在所述第二阀体上的第二进气口 ；设置在所述第二阀体中的第二阀腔，与所述第二阀腔的腔壁气密接触的弹性调压膜片，所述弹性调压膜片将所述第二阀腔隔离形成过气室和调压气室，所述第二进气口连通所述第一出气口和过气室；所述过气室中设置有与弹性调压膜片连接的活塞头，所述活塞头可与所述第二进气口气密封闭连接；所述调压室中设置有同时与弹性调压膜片和第二阀腔的腔壁连接的调压弹簧；所述第二阀体上还开设有第二出气口，所述第二出气口分别与所述供气室进气口和节流阀进气口连通。
4.根据权利要求3所述的气动节氧器，其特征在于，所述第一阀腔的进气室中还设置有套筒，且所述平衡弹簧连接于调压活塞与所述套筒之间； 所述套筒的两端分别与第一阀腔的腔壁和调压活塞气密接触，且所述套筒将所述进气室隔离形成进气内室和排气外室； 所述进气内室与所述活塞孔连通，所述第一阀体上开设有排气气道，所述排气气道连通排气外室和空气。
5.根据权利要求3所述的气动节氧器，其特征在于，所述主进气口处安装有入气端子，所述入气端子中设置有进气通道； 所述调压活塞一端安装有塑料片，且所述塑料片与所述进气通道相对。
6.根据权利要求5所述的气动节氧器，其特征在于，所述第一阀体上开设有与所述进气通道连通的测量气道，所述测量气道连接有压力表。
7.根据权利要求2所述的气动节氧器，其特征在于，所述控制阀与所述供气阀一体化设置，且所述节氧机构中设置有可拆卸的隔离板，所述供气阀阀腔和控制阀阀腔通过隔离板隔离形成； 所述控制阀阀体上安装设置有可拆卸的上盖板，所述控制阀阀腔形成于上盖部与所述隔离板间。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的气动节氧器，其特征在于，所述节氧机构中设置有连通所述供气室进气口和节流阀进气口的连接气道，以及将所述连接气道隔断的开关安装孔，所述开关安装孔中安装有模式开关； 所述模式开关包括开关主体，以及与所述开关主体连接的开关弹簧。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的气动节氧器，其特征在于，还包括安装在节氧机构上的流量控制盘，所述流量控制盘上设置有多个不同孔径的流量调节孔，其中一个所述流量调节孔连通所述主出气口和供气室出气口。
10.一种辅助呼吸系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的气动节氧器，与所述气动接氧器连接的氧气源，以及与所述气动节氧器连接的呼吸装置。
【文档编号】F16K17/22GK204114272SQ201420451570
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】赵天贤 申请人:赵天贤