CN101311683A - 呼吸机及其低差压式流量检测机构 - Google Patents
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Abstract
一种低差压式流量检测机构，包括：主气路(1)；节流装置(3)，设置在所述主气路(1)中；第一采样口(41)和第二采样口(42)，设置在所述主气路(1)中，并分别位于所述节流装置(3)的前端方向和后端方向；计量装置(6)，连接所述第一采样口(41)和所述第二采样口(42)，所述节流装置(3)具有多个围绕中心轴线均布的同心节流孔(32)。本发明还涉及一种采用这种流量检测机构的呼吸机。
Description
技术领域
本发明涉及一种低差压式流量检测机构，用于呼吸机或麻醉机等医疗通气设备领域中，对低压低流量气体进行高精确的流量测量。本发明还涉及一种采用这种流量检测机构的呼吸机。
背景技术
在呼吸机、麻醉机等医疗器械的使用过程中，必需对患者进行机械通气，对于正在接受治疗的患者来说，通气量的大小控制是非常重要的，特别是婴幼儿患者和危重症患者。不合适的通气量反而会对患者带来危险。因此通气流量的控制是非常重要的，这就必须对通气气流进行精确测量。
气体测量的方式有多种，本发明使用的压差式旁路系统的基本原理与板孔流量计的原理相似。
板孔流量计又称压差式流量计，如图1所示，由作为压差产生件的节流装置3和计量装置6组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。其技术原理：充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，压力降低，在其上、下游两侧产生静压力差，使主通道内的部分流体从旁路通过，流经安装在旁路的流量检测或显示仪器从而得出主通道内的流体流量。通常这种孔板式流量计多用在煤气管道，石油管道，给水管道等大流量大通径等场所，尽管该技术成熟，使用广泛。其明显的缺点是：测量精度较低；范围度窄；安装条件高；压损大；而且板孔压差流量计的板孔前后容易产生紊流7，对测量精度影响较大，不符合医疗领域的高精度测量要求。
目前市场上存在一些高性能低成本的气体质量流量计，这类气体质量流量计具有反映速度快，测量精度高，体积小等优点，其采用板孔流量计的原理用旁路解决方案，但，该气体质量流量计对节流装置和旁路要求比较高。在额定量程下采样气体流经传感器通道、旁路系数越小，传感器输出的效果越好，对于一个非常高的旁路系数，在零气流附近，将会有较大的误差。而且一定要使得主通道的气流量在层流范围内，这点是非常重要的，这意味着雷诺数必须小于或者等于2000。另外，采样通道不同的几何尺寸和制造主通道阻力的节流装置尺寸的不同也会给测量性能带来较大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在主气路中减小气流紊流、提高流量计量精度的低差压式流量检测机构。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种能满足医疗器械领域高精度要求的低压低流量下的气体流量测量机构，采用特殊设计的节流装置，克服使用压差传感器测量原理本身带来的使用缺陷，且最大限度地减少了尤其是低差压低流量情况下所带来的对测量精度的影响，从而满足呼吸医疗设备的高精度测量的使用。所述影响测量精度的因素包括：板孔入口直角锐利度，节流件厚度，节流件上游断面平面度，取压位置，管径实际尺寸与计算尺寸误差值，节流件附件产生的台阶或者错位，节流件的偏心度等一系列尺寸，等。测量精度要求越高就必须对这些影响测量精度的尺寸加以控制，把它们对测量结果的影响减少到最小。
对于呼吸机来说，由于呼气阻力是呼吸机是否好用的一个重要指标，直接影响到患者呼吸做功，影响到患者能否顺利脱机。所以利用本发明的呼吸机不仅可以有效的降低呼气阻力，减少患者呼吸做功，而且也可以实现呼气潮气量的精确测量，为医生临床应用提供诊断的依据。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，与说明书一起用来说明本发明的原理。附图中：
图1是现有的板孔差压流量计的原理图。
图2是本发明低差压式流量检测机构的原理结构示意图。
图3A、3B和3C分别是本发明的低差压式流量检测机构中所采用的节流装置3的立体结构示意图、主视结构示意图及侧视结构示意图。
图4是呼吸机的呼气模块的立体结构外形示意图，其中采用了本发明的低差压式流量检测机构。
图5是图4中的呼吸机的呼气模块的立体剖视结构示意图。
图中标号：1.主气路；11.内壁；12.限位端面；2.呼气模块的加热装置；3.节流装置；31.套筒；32.节流孔；33.连接部；34.节流装置的轴向凸缘；35.槽口；41.压力采样口；42.压力采样口；5.呼气模块；51.呼气模块第一壳体；52.呼气模块第二壳体；6.计量装置；7.紊流。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示例性实施例进行说明。附图中，相同的部件用相同的标号表示。
本发明所采用的技术方案：
如图2所示，在一段圆型主气路1中置入一个特殊设计的独立的节流装置3，所述节流装置3由若干个圆环相套组成，主气路1包括两个采样口41和42，采样口分别接入采用了高灵敏质量流量传感器的计量装置6的入口和出口上。主气路1中还包括一个限位端面12，所述节流装置3与所述限位端12配合安装，采样口41以及42正好位于所述节流装置3两端的上方。
图3所示的是所述特殊的节流装置3，蜂窝状的薄片限流能有效的把气流控制在层流范围内，节流装置3的各个参数都是经过计算优化得出的，能够保证高精度测量的要求。并且采用了模具化生产，这样能有效保证各个参数的一致性。例如：厚度，节流件上游断面平面度，节流装置3前后产生的台阶，节流装置3与主气路1的同轴度。节流装置3的表面粗糙度等，使得批量生产中的一致性能够保证。主气路1气流经过节流装置3后，在其前后产生压力差，使得一部分气体流经采样口，经过高精度的质量传感器测量出患者呼出的气体流经方向主气路1的气体流量。实际使用证明，使用特殊设计的节流装置的差压流量检测机构能够完全满足呼吸医疗设备的高精度测量要求。
图4是本发明专利实施在一种治疗型呼吸机上的呼气模块的立体结构外形示意图，呼吸机是一种辅助通气装置，由吸气管和呼气管同时连接在患者端。患者从呼吸机吸气管吸取气体，再通过呼吸管排出气体。呼吸机的呼气端有呼吸装置用来测量患者呼出气体的气压和流量。本发明专利就实施在呼吸机呼气端上。图4和图5显示了一种采用了本发明的呼吸机的呼气模块，患者呼出的气体进入呼气模块，加热装置2保证气体在一定温度，防止呼出的气体中水汽凝结影响传感器测量精度，经过节流装置3造成差压，一部分气体通过压力采样口41和42经过质量传感器，从而测得患者呼出气体的流量。最后气体通过排气口排向大气。
通过本测量装置能够准确的测量患者实时的潮气量数值，为患者的治疗提供可靠的数据。
尽管本发明已经参照附图和优选实施例进行了说明，但显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明作出各种更改和变化。本发明专利的各种更改、变化由所附的权利要求书及其等同物的内容涵盖，也属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种低差压式流量检测机构，包括：
主气路(1)；
节流装置(3)，设置在所述主气路(1)中；
第一采样口(41)和第二采样口(42)，设置在所述主气路(1)中，并分别位于所述节流装置(3)的前端方向和后端方向；
计量装置(6)，连接所述第一采样口(41)和所述第二采样口(42)，
其特征在于：所述节流装置(3)具有多个围绕中心轴线均布的同心节流孔(32)。
2.根据权利要求1所述的低差压式流量检测机构，其特征在于：
所述主气路(1)截面呈圆形，
所述节流装置(3)包括多个同心设置的圆环形套筒(31)。
3.根据权利要求2所述的低差压式流量检测机构，其特征在于：
所述多个套筒(31)通过连接部(33)连接；
相邻的所述套筒(31)与相应的所述连接部(33)之间限定形成所述节流孔(32)。
4.根据权利要求3所述的低差压式流量检测机构，其特征在于：
所述主气路(1)中形成有用于安装所述节流装置(3)的安装内壁(11)以及分别位于所述安装内壁(11)前端和后端的两个限位端面(12)；
所述节流装置(3)的前后两端分别形成有与所述安装内壁(11)相配合的径向凸缘(36)和与所述前后端面相配合的轴向凸缘(34)。
5.根据权利要求4所述的低差压式流量检测机构，其特征在于：
沿前端的所述轴向凸缘(34)形成有多个槽口(35)，以在所述节流装置(3)前连接所述主气路(1)和所述第一采样口(41)；
沿后端的所述轴向凸缘(34)形成有多个槽口(35)，以在所述节流装置(3)后连接所述主气路(1)与所述第二采样口(42)。
6.根据权利要求1所述的低差压式流量检测机构，其特征在于：
所述计量装置(6)是质量传感器。
7.根据权利要求2所述的低差压式流量检测机构，其特征在于：
所述节流装置(3)的横截面呈蜂窝状。
8.一种呼吸机，所述呼吸机具有呼气模块(5)，其特征在于，所述呼气模块(5)中设置有前述权利要求1到5中任一项所述的低差压式流量检测机构。
9.根据权利要求6所述的呼吸机，其特征在于：
所述呼气模块(5)具有第一壳体(51)以及位于所述第一壳体(51)后端的第二壳体(52)，所述第一壳体(51)和所述第二壳体(52)共同限定所述主气路(1)；
所述节流装置(3)设置在所述第一壳体(51)和所述第二壳体(52)之间。
10.根据权利要求6所述的呼吸机，其特征在于：
所述第二壳体(52)上形成有所述安装内壁(11)；
所述节流装置(3)安装在所述安装内壁(11)中，由所述第二壳体(52)支撑。
11.根据权利要求8所述的呼吸机，其特征在于：
所述第一采样口(41)和第二采样口(42)形成于所述第二壳体(52)上；
所述第二壳体(52)后端形成排气口。
12.根据权利要求8所述的呼吸机，其特征在于：所述呼气模块(5)的外侧设置有加热装置(2)。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20081126 |