[发明专利]电磁比例阀和包含该电磁比例阀的呼吸机

说明书

技术领域

本发明涉及流体控制领域，具体而言，涉及一种电磁比例阀和包含该电磁比例阀的呼吸机。

背景技术

在呼吸机、麻醉机等医疗器械的使用过程中，需要对患者进行机械通气，对于正在接受治疗的患者来说，通气流速的大小和通气总量的控制是非常重要的，特别是婴幼儿患者和危重症患者，不合适的通气流量会对患者带来不适感，甚至带来危险，因此通气流量的控制是非常重要的。

急救呼吸机一般采用通断电磁阀结合手动流量调节阀控制通气流速和通气总量。为了达到更好的治疗效果，目前治疗呼吸机一般采用精密比例阀来同时控制输入至患者的气体流速和通气总量。现有的典型的比例阀结构如图1所示。即由活动衔铁13’固连阀芯4’，在线圈9’的电磁力驱动下，阀芯沿起导向作用和密封作用的密封部件16’左右移动，达到调节阀口a’大小的目的。当然也有衔铁固定不动，由线圈带动阀芯左右移动的，结构大体差不多。由于这种比例阀存在相互接触的相对运动，所以不可避免的就存在摩擦力。由于静摩擦力的影响导致比例阀在不同时期的输出流量与输入电流关系发生变化，这就导致使用这种比例阀的设备(比如有精确流量要求的呼吸机)需要定期使用专用工具校正。由于动摩擦力的影响削弱了电磁力的作用，尤其在输入控制电流较小时，会严重影响到输入电流与输出电磁力的比例关系，这也是导致现有比例阀小流量(比如小于1L/m或0.5L/m时)输出不稳定无法精确控制的原因之一；而且由于比例阀开启和关闭摩擦力的作用正好相反，导致现有比例阀开启和关闭产生很大的滞回。为了最大限度的减小滞回对流速控制的影响，不得不研究复杂的控制算法，使用标准设备定期校准，大大增加了成本。

发明内容

本发明旨在提供一种电磁比例阀和包含该电磁比例阀的呼吸机，能够有效避免摩擦力对流量控制带来的不稳定性，克服流量控制的滞回误差，实现对小流量的稳定控制，降低加工生产的难度。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电磁比例阀，包括阀体，具有腔体；线圈支架，封设在阀体的腔体的开口端；线圈，缠绕在线圈支架上，线圈支架具有内腔，还包括：衔铁，固定设置在线圈支架的内腔中；阀芯支架，一侧连接在固定设置在阀体内壁上的第一弹簧上，另一侧连接在套设在衔铁上的第二弹簧上，通过第一弹簧和第二弹簧悬空设置在阀体的腔体内；阀芯，设置在阀芯支架内。

进一步地，在阀芯支架的背离所述阀芯的一端设置有永磁体，永磁体连接在第二弹簧上。

进一步地，阀芯支架套设在第一弹簧内，其上具有对第一弹簧形成限位的止挡凸缘。

进一步地，永磁体套设在第二弹簧上，第二弹簧的另一端抵接在线圈支架上。

进一步地，第一弹簧为强力弹簧。

进一步地，第二弹簧为弱弹簧。

进一步地，线圈支架与阀体的结合面上设置有密封圈。

进一步地，在衔铁与永磁体相对的端面上设置有限位块。

进一步地，弱弹簧为变系数弹簧，其弹力F与位移x的关系为F＝kx2。

根据本发明的另一方面，提供了一种呼吸机，包括上述的电磁比例阀。

根据本发明的技术方案，阀芯位于阀芯支架内，并通过连接在阀芯支架两端的弹簧悬置在阀体的腔体内，避免了阀芯与阀体相互接触的运动，避免了摩擦力对流量控制带来的不稳定性，以及流量大小变化带来的滞回性，能够使比例阀控制的流量长期保持稳定。由于不需要考虑阀芯与阀体之间的配合，因此减少了阀芯和阀体的加工要求，降低了加工难度。由于弹簧的压力可以计算，因此可以通过控制电流的大小来克服弹簧的阻力，实现对流量的精确控制。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：

图1示出了现有技术中的电磁比例阀的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的电磁比例阀的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的管线连接示意图；以及

图4示出了根据本发明的实施例的电流-流量单调曲线图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。