一種累計式流量計及工作方法

2023-12-01 15:31:11 1

一種累計式流量計及工作方法
【專利摘要】本發明涉及一種累計式流量計及工作方法，由垂直相通的兩個圓柱形容器組成，顯示瞬時氣流流量的水平圓柱形容器一端有向上開口的出氣口，另一端有向下開口的進氣口，水平圓柱形容器內部有帶彈簧的活塞，在活塞上有三個小通孔，其為中心對稱分布；顯示測量中當前時刻累計氣體流量的垂直圓柱形容器頂部為出氣口，下部開口與水平圓柱形容器內腔相通，在垂直圓柱形容器中有一輕質小球。建立活塞兩端壓力差與氣體瞬時流量之間的關係，通過壓力差所產生的彈簧形變量的大小來顯示其瞬時流量的大小。同時，一定比例的氣體經過相通內腔推動小球勻速上升，通過上升位移對應的刻度，得出進入流量計氣體的累計流量。該設計使裝置得以簡化，且提高了其靈活性和可靠性。
【專利說明】一種累計式流量計及工作方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種累計式流量計。

【背景技術】
[0002] 肺功能檢查是臨床上胸、肺疾病以及呼吸生理的重要檢查內容，廣泛應用於呼吸 內科、兒科、外科、流行病學以及航海航空醫學等。傳統的肺功能測試儀器大多採用差壓式 流量計，差壓流量計的工作原理是根據安裝於管道中流量檢測件與流體相互作用產生的差 壓，已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量，差壓流量計由一次裝置（檢 測件）和二次裝置(差壓轉換器和流量顯示儀表）組成。但傳統裝置在於只能測出呼吸流量 的瞬時值，不能測出流量的累計值(即肺容量參數)。實際的應用中，往往不僅要測量出呼吸 流量的瞬時值，也要測出患者一次呼氣或者吸氣的空氣量，作為檢查肺容量及肺順應性功 能的一個重要參數。


【發明內容】

[0003] 本發明是針對現有呼吸流量計結構複雜，且只能測出瞬時流量，而不能測出累計 氣體流量的問題，提出了一種累計式流量計及工作方法，既能測量瞬時流量，又能得到氣體 的累計流量，並簡化了裝置的結構。
[0004] 本發明的技術方案為：一種累計式流量計，由垂直相通的兩個圓柱形容器組成， 顯示瞬時氣流流量的水平圓柱形容器一端有向上開口的出氣口，另一端有向下開口的進氣 口，水平圓柱形容器內部有一段彈簧，彈簧一端固定在出氣口這端的管內中心頂點，另一端 固定在圓盤形活塞中心，活塞直徑與水平圓柱形容器內徑匹配，在活塞上有三個小通孔，其 為中心對稱分布，水平圓柱形容器上面有刻度；顯示測量中當前時刻累計氣體流量的垂直 圓柱形容器頂部為出氣口，垂直圓柱形容器下部開口與水平圓柱形容器內腔相通，在垂直 圓柱形容器中有一輕質小球，其直徑小於垂直圓柱形容器的內直徑，垂直圓柱形容器下部 開口小於輕質小球，垂直圓柱形容器上面有刻度。
[0005] 所述累計式流量計的工作方法，具體包括如下步驟： 1) 吹氣開始前，置流量計於水平檯面上，由於重力以及彈簧的作用，小球停止在垂直圓 柱形容器的最下端，活塞位於水平圓柱形容器初始位置，即彈簧未受外力時的原始長度的 位置； 2) 開始吹氣，隨著進氣口氣體流量I由零開始增大,活塞受壓逐漸向左移動,小球所 受向上浮力盡不足以克服小球重力，小球仍靜止不動； 3) 當氣流速度逐漸增加到一定值時,小球所受浮力Λ略大於其自身重力，小球以一定 加速度突然開始向上運動，同時活塞所受推力Λ瞬時略有減小，彈簧向右回彈一段微小位 移後，其位置保持不變，活塞保持位置不變時，此時由活塞從最初位置向左位移的大小，可 得出進氣口氣流的瞬時值，活塞向左位移大小與瞬時流量之間的關係為： \* MERGEFORMAT - ~ ? 、

【權利要求】
1. 一種累計式流量計，其特徵在於，由垂直相通的兩個圓柱形容器組成，顯示瞬時氣 流流量的水平圓柱形容器（2) -端有向上開口的出氣口（1)，另一端有向下開口的進氣口 (5)，水平圓柱形容器（2)內部有一段彈簧（3)，彈簧一端固定在出氣口（1)這端的管內中心 頂點，另一端固定在圓盤形活塞（4)中心，活塞（4)直徑與水平圓柱形容器（2)內徑匹配，在 活塞（4)上有三個小通孔，其為中心對稱分布，水平圓柱形容器（2)上面有刻度；顯示測量 中當前時刻累計氣體流量的垂直圓柱形容器（7)頂部為出氣口（6)，垂直圓柱形容器（7)下 部開口與水平圓柱形容器（2)內腔相通，在垂直圓柱形容器（7)中有一輕質小球（8)，其直 徑小於垂直圓柱形容器（7)的內直徑，垂直圓柱形容器（7)下部開口小於輕質小球（8)，垂 直圓柱形容器（7)上面有刻度。
2. 權利要求1所述流量計的工作方法，其特徵在於，具體包括如下步驟： 1) 吹氣開始前，置流量計於水平檯面上，由於重力以及彈簧的作用，小球停止在垂直圓 柱形容器（7)的最下端，活塞位於水平圓柱形容器（2)初始位置，即彈簧未受外力時的原始 長度的位置； 2) 開始吹氣，隨著進氣口（5)氣體流量由零開始增大，活塞（4)受壓逐漸向左移動， 小球所受向上浮力&不足以克服小球重力，小球仍靜止不動； 3) 當氣流速度逐漸增加到一定值時，小球所受浮力Z2略大於其自身重力，小球以一定 加速度突然開始向上運動，同時活塞（4)所受推力F1瞬時略有減小，彈簧向右回彈一段微 小位移後，其位置保持不變，活塞保持位置不變時，此時由活塞從最初位置向左位移的大 小，可得出進氣口氣流的瞬時值，活塞向左位移大小與瞬時流量之間的關係為：
式中：孓為從進氣口（5)進入氣體的瞬時流量，m3/s ;彳為彈簧（3)的彈性係數，m/ N ； Ax為活塞（4)從最初位置向左位移的大小m ; P為進氣口（5)進入氣體的密度kg/m3 ; R1為水平圓柱形容器2的內壁面半徑，R2為活塞上面圓形小孔半徑，R3為垂直的圓柱形容 器的半徑，R4為球的半徑；為校正係數； 此時保持進氣口氣體流量不變，即以恆定的速度進氣，小球保持繼續勻速上升，直至 小球上升到其最高處時為止，通過對小球上升的最大位移加以修正，其刻度即可與入口累 計流量一一對應，根據垂直圓柱形容器（7)的刻度，即可得出從入口進入裝置的氣體累計流 量GW小球上升位移與氣體的累計流量之間的關係為：

Qv = t >： Cjv \* MERGEFORMAT 式中：As MERGEFORMAT為小球上升位移m;Gv為從進氣口（5)進入氣體的累計流量 1113，免，為由活塞位移量計算所得的從進氣口（5)進入氣體的瞬時流量m3/s ;m是小球的質量； 中間變量t為時間s ;k為小球低速運動時其阻力與速度的比例係數； 5) 若吹氣量過大，小球不會繼續上升達到出氣口（6)，表明使用者呼氣達到測試設計標 準的要求，垂直圓柱形容器（7)的刻度最大刻度為設計標準流量； 6) 最後，吹氣結束，小球和活塞回到初始位置。
【文檔編號】A61B5/087GK104337521SQ201410427729
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】胡卓煥, 茅今哲, 黃天科, 王露露, 王慧, 楊茉 申請人:上海理工大學