[发明专利]可变孔流量传感器

说明书

                      发明背景

本发明通常涉及流体流量传感器的领域。特别是，它涉及对可变孔或可变阻塞面积类型的流体流量传感器的改进，它通常与压力转换器结合使用，以便从管道中的流体(特别是气体)流产生一压差信号，其中压差信号的值与流率值有关。可依次把流率值对时间积分来求出容积。

上述种类的流量传感器已经通用于医疗用途，特别是用来测量医疗呼吸器中的呼吸气体的流率。这种流量传感器的特殊例子参见下面的美国专利：Stupecky 4989456，Guillaume等的4993269；和Stupecky的5038621。这些专利涉及的可变孔流量传感器采用铰接阻塞物或舌门，它们安装在公知区域的流量孔道内。舌门经安装，因此孔道的总面积的对流体流敞开的部分与穿过孔道的流率成正比。横过孔道的压降与穿过孔道的开口面积成正比。这样，横过孔道的压差与经过孔道的流率直接相关。该压差由孔道上游和下游的压力孔感应。感应的上游和下游的压力直接传到压差传感器，该压差传感器产生模拟电信号，其值表示压差值。模拟信号转换成数字并输入到微处理器，该微处理器经编程以计算表示穿过孔道的瞬时容积流体流率的值。

尽管上述类型的流量传感器已经达到可接受的精度和可靠度水平。但人们仍试图寻求更进一步的改进。特别是，用于呼吸性治疗仪器特别是医疗呼吸器中的流量传感器，由例如不锈钢材料制造，它可以在高压灭菌器中灭菌。然而，由于在长期使用过程中重复的偏转，并由于响应高流率受到的过应力，由不锈钢制成的舌门容易疲劳和出现故障(特别是在碰撞铰接连接点)。通过使舌门的铰接连接部分加强并通过增加舌门的面积，因此在高流率下它不会承受过应力，这样可解决这个问题，但是这个解决办法导致在低流率下分辨能力的损失。

而且，已经发现使用不锈钢舌门本身会导致低端分辨能力损失。这是因为，在制造过程中，不锈钢板具有残留形变，这与实际平面构造背离。换句话说，舌门经常略微弯曲，因此，当它安装在孔道内时，在舌门的周边和限定孔道的环形表面之间存在间隙。这导致在零流率下的非零孔道面积，并依次导致在低流率下分辨能力损失。而且，为避免由于暴露在高压灭菌器的高温下导致精度变差，舌门有利的需要退火。然而，退火处理使不锈钢变软，硬度或刚度的最终损失导致舌门在低流率下最显而易见的可测量的响应度损失。这样，尽管它是不精确的一个原因(暴露在高温下)，退火处理还是另一个原因(舌门刚度的损失)。

这样，需要可变孔流量传感器，它具有金属(最好是不锈钢)舌门，在长期使用过程中即使重复暴露在高流率下，该舌门能够承受重复的偏转而不会发生疲劳或破坏。而且还需要这种流量传感器，它还具有好的低端敏感度和分辨能力。还需要这样的一种流量传感器，它能承受重复的高压灭菌而不会在一段时间精度变差，而且不会牺牲响应度。

                      发明概述

广义上说，本发明是一种可变孔流量传感器，它包括一个第一流体流动孔口，一个第二流体流动孔口，一个流量管件，该流量管件限定了一个流量孔道并将第一和第二流体流动孔口流体连接，一个可磁化金属板的舌门，该舌门通过一个铰链部分安装在管件内，这样响应经过管件的流体流量，舌门有角度地偏转出孔道的平面，以与经过管件的流体流率成比例地改变孔道的有效流体流量横截面积，和在舌门任一侧上的压力感应旋塞，其中改变包括在靠近铰链部分的管件内的一个限制偏转表面，当舌门响应流体流率经历一次至少等于一预选限定角度的角偏转时铰链部分抵靠该限制偏转表面，该流体流率至少等于一预定值，因此使铰链部分的过应力最小。其改进还包括靠近舌门的管件内的至少一个磁铁，因此，该磁铁产生作用在舌门上的一磁场，以便迫使其到一个位置，该位置倾向于使舌门和管件的该部分之间存在的零流量间隙最小，管件的该部分当没有流体流过孔道时限定了流体流量孔道。

在一个特定的优选实施例中，舌门的铰链部分与一枢轴部件，例如销，铆钉，或等效部件连接。枢轴部件具有基本上平行于管件轴线的轴线。从枢轴部件径向向内伸进管道内的是一对由一成度的槽口分隔开的支承板。该槽口沿垂直于枢轴部件的轴线的一条线具有一个顶点，这样在相应的支承板上，槽口限定了一对相对的限制偏转表面，当它们从枢轴部件径向向内延伸时，支承板相互有角度地分开。这样，板的限制偏转表面确定了舌门的铰链部分的移动的角极限。