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Dokumentenidentifikation DE202006016730U1 08.02.2007
Titel Rückschlagventil, insbesondere für medizinische Anwendungen
Anmelder Filtertek B.V., Limerick, IE
Vertreter Brose und Kollegen, 82319 Starnberg
DE-Aktenzeichen 202006016730
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 08.02.2007
Registration date 04.01.2007
Application date from patent application 30.10.2006
IPC-Hauptklasse F16K 15/02(2006.01)A, F, I, 20061030, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61M 39/22(2006.01)A, L, I, 20061030, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil, insbesondere für medizinische Anwendungen, mit einem ersten Schlauchanschlussgehäuse und einem zweiten Schlauchanschlussgehäuse und einer zwischen den beiden Schlauchanschlussgehäusen angeordneten Membranscheibe auf flexiblem Werkstoff, welche bei Überdruck in einem Eingangskanal des ersten Schlauchanschlussgehäuses von einem ringförmigen, einen mit dem Eingangskanal verbundenen Einlassraum umgebenden Ventilsitz abhebbar ist und die bei Überdruck in einem Auslasskanal des zweiten Schlauchanschlussgehäuses sicher und in Minimalzeiten auf den Ventilsitz andrückbar ist, wobei die Membranscheibe in ihrem äußeren Umfangsbereich mit einem Ringwulst versehen ist, der in einander gegenüberliegenden Ringnuten der Schlauchanschlussgehäuse aufgenommen ist, die Membranscheibe radial außerhalb des Ventilsitzes mit zu einem Auslassraum führenden Öffnungen versehen ist, und wobei die den Öffnungen gegenüberliegende Wandung des zweiten Schlauchanschlussgehäuse mit mit dem Auslasskanal in Verbindung stehenden Ausnehmungen versehen ist.

Ein derartiges Rückschlagventil ist nach einem früheren Vorschlag der Anmelderin aus dem DE-GBM 20 2004 009 358.8 bekannt.

Derartige Rückschlagventile werden in der Medizintechnik in den Leitungen von Infusionssystemen, Diagnoseausrüstungen, Spritzen, intravenösen Schlauchleitungen und dergleichen benötigt. Folglich müssen derartige Rückschlagventile sehr sicher schließen und die Schließzeit darf nur Bruchteile von Sekunden betragen, um damit jeglichen Rückfluss mit unerwünschten Stoffen belasteten Flüssigkeiten zu vermeiden. Gleichzeitig muss die Herstellung nicht nur extrem wirtschaftlich, sondern auch statistisch sehr genau sein, da derartige Ventile in der Medizintechnik ausschließlich als Einwegartikel verwendet werden und daher aus Kostengründen in automatisierter Weise in großen Stückzahlen hergestellt werden müssen. Darüber hinaus bestehen sehr strenge gesetzliche Vorschriften, um eine gleichbleibende und einheitliche Funktionssicherheit zu gewährleisten, was beispielsweise in Deutschland durch den Technischen Überwachungsverein genau geprüft wird. Erst nach entsprechend positiven Ergebnissen erfolgt die Freigabe derartiger Rückschlagventile für die medizinische Anwendung.

Das Ventil nach der oben erwähnten Gattung verbessert ein Rückschlagventil, welches nach einem anderen früheren Vorschlag der Anmelderin aus dem Europäischen Patent 0 612 537 bekannt ist. Dieses bekannte Ventil erfüllt zwar die oben erwähnten Anforderungen durchaus, da bei dieser Konstruktion die den Ringwulst am Umfangsbereich der Membranscheibe aufnehmenden Nuten derart gestaltet sind, dass bei der Montage der beiden Schlauchanschlussgehäuse auf die Membranscheibe radial gerichtete Zugkräfte aufgebracht werden, so dass hierdurch eine Einstellung der Zugspannung in der Membran erfolgen kann, welche ein noch schnelleres und sichereres Ansprechen des Rückschlagventils gewährleistet. Beim praktischen Einsatz dieses bekannten Ventils hat es sich jedoch nun gezeigt, dass es bei höheren Drücken auf der Eingangsseite des Ventils vorkommen kann, dass die in der Membran vorgesehenen Öffnungen sich aufgrund dieses Überdrucks an die gegenüberliegende Wandung des Auslassraums anlegen können und somit das Ventil unbeabsichtigt schließt.

Um dies zu vermeiden, ist bei der Weiterentwicklung des Ventils der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die den Öffnungen gegenüberliegende Wandung des zweiten Schlauchanschlussgehäuses der Auslassseite des Rückschlagventils mit mit dem Auslassdurchlass in Verbindung stehenden Ausnehmungen versehen ist, welche als Ringkanal mit einem Radius ausgebildet sind, der dem Radius entspricht, auf welchem die Öffnungen der Membranscheibe angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass selbst, falls sich unter Überdruck die Membranscheibe vollständig an die Wandung des Auslassraums anlegen sollte, dennoch der gewünschte Durchflussquerschnitt auf jeden Fall frei bleibt, indem die Strömung zur Auslassseite über den Ringkanal erfolgt.

Der praktische Einsatz dieses Ventils hat jedoch gezeigt, dass diese Ausgestaltung bei hohen Drücken möglicherweise nicht ausreicht, da sich die Membran derart stark verformen kann, dass sie die summierte verfügbare offene Fläche verringert, durch welche die Flüssigkeit strömen kann. Eine weitere Schwierigkeit, die sich bei hohen Drücken ergibt, besteht darin, dass, nachdem der hohe Druck entlastet wurde, die Membran überbeansprucht gewesen sein kann und nicht mehr eine ausreichende Dichtfunktion erfüllt, wobei gleichzeitig der Öffnungsdruck erheblich abgesenkt wird.

Ausgehend von einem Rückschlagventil der eingangs genannten Art liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das oben beschriebene Ventil derart weiterzuentwickeln, dass diese Schwierigkeiten vermieden werden.

Bei einem Rückschlagventil der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Ausnehmungen durch Stützflächen für die Membranscheibe voneinander getrennt sind, und dass die Ausnehmungen durch schmale tiefe Nuten mit dem Auslasskanal verbunden sind. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass selbst, falls sich unter hohen Drücken die Membranscheibe vollständig der Wandung des Auslassraums annähert, diese Bewegung unmittelbar und in definierter Weise von den Stützflächen zwischen den Ausnehmungen aufgenommen wird, so dass weder eine Verringerung des verfügbaren Strömungsquerschnitts noch eine Überdehnung der Membran eintreten kann. Durch die schmalen tiefen Nuten, welche die Ausnehmungen mit dem Auslasskanal verbinden, wird erreicht, dass die Stützflächen ohne Verringerung des Strömungsquerschnitts entsprechend großflächig ausgebildet werden. können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die Stützflächen bis zum Außenrand des Auslassraums reichend ausgebildet.

Im Einzelnen ist es bevorzugt, dass die Stützflächen sich in Richtung des Außenrandes des Auslassraums verbreiternd ausgebildet sind. Durch diese letztgenannten bevorzugten Merkmale ist es möglich, besonders großflächige Stützflächen vorzusehen.

Im Einzelnen ist es ferner bevorzugt, dass die Stützflächen Innenenden aufweisen, welche innerhalb des Radius' des gegenüberliegenden Ventilsitzes angeordnet sind.

Eine bevorzugte Weiterbildung nach der Erfindung besteht darin, dass die Innenenden mit etwa auf deren Radius angeordneten Vorsprüngen versehen sind, die an der Membranscheibe anliegen und diese in Richtung des Einlassraums halten bzw. vorspannen. Hierdurch ist es möglich, mit geringem Aufwand das Rückschlagventil nach der Erfindung für höhere Öffnungsdrücke auszugestalten, was beispielsweise bei der Verwendung im Zusammenhang mit Spritzpumpen von Vorteil ist, da hier sichergestellt werden muss, durch den Höhenunterschied zwischen Patient und Spritzpumpe diese nicht einfach leer laufen kann, wenn das Ventil bereits aufgrund der geodätischen Höhe öffnen könnte. Durch die innerhalb des Radius' des auf der anderen Seite der Membranscheibe liegenden Ventilsitzes und durch die Größe der durch die Vorsprünge in der Membranscheibe erzeugte gegensinnige Vorspannung wird daher eine einfache Möglichkeit geschaffen, Ventile unterschiedlicher Öffnungsdrücke herzustellen, indem entweder der Radius, auf welchem diese Vorsprünge innerhalb des Ventilsitzes liegen, oder die Höhe der Vorsprünge und somit die Größe der gegensinnigen Vorspannung geändert wird. Unter geringsten Formkosten lässt sich dies leicht dadurch erreichen, dass lediglich eine Hälfte der zur Herstellung des zweiten Schlauchanschlussgehäuses verwendeten Spritzform entsprechend geändert wird. Da die Vorsprünge ferner lediglich an den Innenenden der Stützflächen vorgesehen sind, wird hierdurch die Strömung durch das geöffnete Ventil in keiner Weise behindert.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform kann dadurch geschaffen werden, dass die Stützflächen mit seitlich in einem spitzen Winkel abstehenden Zusatzflächen versehen sind, deren radiale Außenenden innerhalb des Radius' liegen, auf welchem die Öffnungen in der Membranscheibe angeordnet sind. Hierdurch wird die mögliche Anlagefläche der Membranscheibe bei Überdruck nochmals vergrößert, ohne dass hierdurch die Strömung durch die Öffnungen in der Membranscheibe behindert wird.

Besonders bevorzugt ist es ferner, dass die der Membranscheibe gegenüberliegende Oberfläche der Stützflächen und/oder Zusatzflächen konkav gewölbt ausgebildet ist. Hierdurch wird ein schonendes Anliegen der Membran bei Überdruck an den Stützflächen und Zusatzflächen gewährleistet, da deren konvexe Ausgestaltung der natürlichen Wölbung der Membran in diesem Zustand entspricht.

Im Einzelnen ist es ferner bevorzugt, dass die Nuten jeweils zwischen einer Stützfläche und der Zusatzfläche der benachbarten Stützfläche angeordnet sind. Hierdurch wird eine besonders günstige Strömung auf der Auslassseite erzielt.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Öffnungen in der Membranscheibe nierenförmig ausgebildet sind.

Hierbei ist es vorteilhaft, dass sechs Stützflächen in dem zweiten Schlauchanschlussgehäuse vorgesehen sind, und dass die Membranscheibe acht Öffnungen aufweist. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei der Montage des erfindungsgemäßen Ventils auf jeden Fall eine ausreichende Anzahl von Öffnungen nicht oder nur teilweise durch die Stützflächen bei Überdruck abgedeckt wird.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform des Rückschlagventils nach der Erfindung;

2 einen stark vergrößerten Ausschnitt des Ventils gemäß 1;

3 eine perspektivische Ansicht des zweiten Schlauchanschlussgehäuses des Ventils gemäß 1 und 2 in vergrößerter Darstellung;

4 eine teilweise geschnittene Ansicht des Ventils gemäß 3 und

5 eine Draufsicht der Darstellung gemäß 3.

Das in den Zeichnungen dargestellte Rückschlagventil 1 ist insbesondere für medizinische Anwendungen geeignet und deckt beispielsweise Druckunterschiede von hohen Drücken bis herunter zu 0,002 bar ab. Das Rückschlagventil 1 besteht aus einem ersten Schlauchanschlussgehäuse 2 und einem zweiten Schlauchanschlussgehäuse 4, welche beispielsweise aus Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt sind, sowie einer zwischen den beiden Schlauchanschlussgehäusen 2 und 4 angeordneten Membranscheibe 6, welche aus einem flexiblen Kunststoff, beispielsweise Silikon, besteht.

Das erste Schlauchanschlussgehäuse 2 weist einen Eingangskanal 8 auf, der in einem Eingangsraum 10 mündet. Der Eingangsraum 10 ist von einem ringförmigen Ventilsitz 12 umgeben, gegen den die Membranscheibe 6 vorgespannt ist.

Die Membranscheibe 6 weist einen durchgehend geschlossenen Mittelteil auf, so dass erhebliche Zugkräfte radial von innen nach außen und umgekehrt übertragen werden können. An ihrem äußeren Umfangsbereich ist die Membranscheibe 6 mit einem Ringwulst 14 versehen, welcher dort beispielsweise an die Membranscheibe 6 angespritzt ist. In dem ersten Schlauchanschlussgehäuse 2 ist eine Ringnut 16 in dessen Stirnfläche ausgebildet, welche eine Ringnut 18 des zweiten Schlauchan-schlussgehäuses 4 im zusammengebauten Zustand gegenüberliegt. Beim Zusammenbau des ersten Schlauchanschlussgehäuses 2 mit dem zweiten Schlauchanschlussgehäuse 4 wird der Ringwulst 14 in den einander gegenüberliegenden Ringnuten 16 und 18 der beiden Schlauchanschlussgehäuse 2 und 4 aufgenommen und gleichzeitig gegen den Ventilsitz 12 vorgespannt.

Wie gezeigt, ist die Membranscheibe 6 radial außerhalb des Ventilsitzes 12, wie dies am besten aus 2 ersichtlich ist, mit auf einem Radius angeordneten Öffnungen 20 versehen, welche einen radial außerhalb des Ventilsitzes 12 liegenden Ringraum 21 im ersten Schlauchanschlussgehäuse 2 mit einem Auslassraum 22 im zweiten Schlauchanschlussgehäuse 4 verbinden, der seinerseits mit dem Auslasskanal 24 des zweiten Schlauchanschlussgehäuses 4 verbunden ist.

Der Auslassraum 22 weist eine dem die Öffnungen 20 des Randbereiches gegenüberliegende Wandung 26 auf, in welcher allgemein mit 28 bezeichnete Ausnehmungen vorgesehen sind, die den Öffnungen 20 gegenüberliegen.

Erfindungsgemäß sind die Ausnehmungen 28 durch Stützflächen 30 für die Membranscheibe 6 voneinander getrennt, wobei die Ausnehmungen 28 durch schmale tiefe Nuten 32 mit dem Auslasskanal 24 verbunden sind.

Wie insbesondere aus den 3 bis 5 ersichtlich, reichen die Stützflächen 30 bis zum Außenrand 34 des Auslassraumes 22. Ferner verbreitern sich die Stützflächen 30 in Richtung des Außenrandes 34 des Auslassraumes, so dass für die mögliche Anlage der Membranscheibe 6 bei hohen Drücken eine größtmögliche Fläche zur Verfügung steht.

Wie ferner insbesondere aus den 3 bis 5 ersichtlich, weisen die Stützflächen 30 Innenenden 36 auf, welche innerhalb des Radius' des gegenüberliegenden Ventilsitzes angeordnet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, sind die Innenenden 36 der Stützflächen 30 innerhalb des Radius' des Ventilsitzes 12 mit auf die Membranscheibe 6 zuweisenden Vorsprüngen 38 versehen, welche an der Membranscheibe 6 anliegen und diese in Richtung des Einlassraums 10 vorspannen bzw. halten. Die Vorsprünge 38 umgeben daher die vom Auslassraum 22 ausgehende Eingangsöffnung des Auslasskanals 24 ringförmig und in Abständen, wobei die Vorsprünge 38 durch Spritzgießen einstückig mit den Stützflächen 30 ausgebildet sind. Durch die Höhe der Vorsprünge 38 wird auf die Membranscheibe 6 eine gegensinnige Vorspannung ausgeübt, wobei durch Änderung der Höhen der Vorsprünge 38 eine Änderung des Öffnungsdrucks des Rückschlagventils eingestellt werden kann.

Bei der bevorzugten und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform sind ferner, wie insbesondere aus den 3 bis 5 ersichtlich, die Stützflächen 30 mit seitlichen, in einem spitzen Winkel abstehenden Zusatzflächen 40 versehen, deren radiale Außenenden 42 innerhalb desjenigen Radius' liegen, auf welchem die Öffnungen 20 in der Membranscheibe 6 angeordnet sind. Hierdurch wird eine zusätzliche Abstützung der Membranscheibe 6 bei hohen Drücken insbesondere im radial innenliegenden Bereich erreicht, welcher besonders beansprucht wird.

Wie ferner insbesondere aus 3 und 4 ersichtlich, sind die der Membranscheibe gegenüberliegenden Oberflächen 44 der Stützflächen 30 und der Zusatzflächen 40 konkav gewölbt ausgebildet und entsprechen somit der Form der Membranscheibe 6 bei hohem Druck während des Öffnens des Ventils.

Aus den 2 bis 5 ist ersichtlich, dass die tiefen und schmalen Nuten 32 jeweils zwischen einer Stützfläche 30 und der Zusatzfläche 40 der benachbarten Stützfläche 30 angeordnet sind, so dass eine möglichst ungestörte Strömung der durch die Öffnungen 20 in den Auslassraum 22 eintretenden Flüssigkeit gewährleistet ist.

Zur Erleichterung der Montage, d.h. um die Notwendigkeit zu vermeiden, die Membranscheibe 6 besonders orientieren zu müssen, sind die Öffnungen 20 in der Membranscheibe 6 nierenförmig ausgebildet. Ferner sind bei der bevorzugten Ausführungsform sechs Stützflächen 30 mit den dazugehörigen Zusatzflächen 40 in dem zweiten Schlauchanschlussgehäuse 4 vorgesehen, wobei die Membranscheibe 6 acht nierenförmige Öffnungen 20 aufweist.

Zur Montage sind die beiden Schlauchanschlussgehäuse 2 und 4 mittels eines innenliegenden Ringvorsprungs 46 am ersten Schlauchanschlussgehäuse mittels eines außenliegenden Ringvorsprungs 36 am zweiten Schlauchanschlussgehäuse 4 ineinandergreifend verbindbar, wobei die endgültige Verbindung dann beispielsweise durch Ultraschallschweißen oder Kleben erfolgen kann.

Sollte nun bei der dargestellten Ausführungsform im Eingangskanal 8 ein starker Überdruck herrschen, durch welchen die Membranscheibe 6 gegen die Wandung 26 gedrückt wird, so legt sie sich gegen die Stützflächen 30 und Zusatzflächen 40 ohne übergroße Dehnung oder Verformung an, so dass die Verbindung zwischen dem Einlassraum 10 und dem Auslassraum 22 erhalten bleibt, da die Öffnungen 20 zum Auslassraum 22 hin offen sind, wobei gleichzeitig jegliche Überdehnung der Membran vermieden wird.

Sämtliche der aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

1
Rückschlagventil
2
erstes Schlauchanschlussgehäuse
4
zweites Schlauchanschlussgehäuse
6
Membranscheibe
8
Eingangskanal
10
Einlassraum
12
Ventilsitz
14
Ringwulst
16
Ringnut
18
Ringnut
20
Öffnung
21
Ringraum
22
Auslassraum
24
Auslasskanal
26
Wandung
28
Ausnehmung
30
Stützfläche
32
Nut
34
Außenrand v. 22
36
Innenende v. 30
38
Vorsprung
40
Zusatzfläche
42
Außenende v. 40
44
Oberfläche v. 30 bzw. 40
46
Ringvorsprung innen
48
Ringvorsprung außen


Anspruch[de]
Rückschlagventil, insbesondere für medizinische Anwendungen, mit einem ersten Schlauchanschlussgehäuse und einem zweiten Schlauchanschlussgehäuse und einer zwischen den beiden Schlauchanschlussgehäusen angeordneten Membranscheibe aus flexiblem Werkstoff, welche bei Überdruck in einem Eingangskanal des ersten Schlauchanschlussgehäuses von einem ringförmigen, einen mit dem Eingangskanal verbundenen Einlassraum umgebenden Ventilsitz abhebbar ist und die bei Überdruck in einem Auslasskanal des zweiten Schlauchanschlussgehäuses sicher und in Minimalzeiten auf den Ventilsitz andrückbar ist, wobei die Membranscheibe in ihrem äußeren Umfangsbereich mit einem Ringwulst versehen ist, der in einander gegenüberliegenden Ringnuten der Schlauchanschlussgehäuse aufgenommen ist, die Membranscheibe radial außerhalb des Ventilsitzes mit zu einem Auslassraum führenden Öffnungen versehen ist und wobei die den Öffnungen gegenüberliegende Wandung des zweiten Schlauchanschlussgehäuses mit mit dem Auslasskanal in Verbindung stehenden Ausnehmungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (28) durch Stützflächen (30) für die Membranscheibe (6) voneinander getrennt sind, und dass die Ausnehmungen (28) durch. schmale tiefe Nuten (32) mit dem Auslasskanal (24) verbunden sind. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (30) bis zum Außenrand (34) des Auslassraums (22) reichend ausgebildet sind. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (30) sich in Richtung des Außenrandes (34) des Auslassraums (22) verbreiternd ausgebildet sind. Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (30) Innenenden (36) aufweisen, welche innerhalb des Radius des gegenüberliegenden Ventilsitzes (12) angeordnet sind. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenenden (36) mit etwa auf deren Radius angeordneten Vorsprüngen (38) versehen sind, die an der Membranscheibe (6) anliegen und diese in Richtung des Einlassraums (10) halten bzw. vorspannen. Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (30) mit seitlich in einem spitzen Winkel abstehenden Zusatzflächen (40) versehen sind, deren radiale Außenenden (42) innerhalb des Radius liegen, auf welchem die Öffnungen (20) in der Membranscheibe (6) angeordnet sind. Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Membranscheibe (6) gegenüberliegende Oberfläche (44) der Stützflächen (30) und/oder Zusatzflächen (40) konkav gewölbt ausgebildet ist. Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (32) jeweils zwischen einer Stützfläche (30) und der Zusatzfläche (40) der benachbarten Stützfläche (30) angeordnet sind. Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (20) in der Membranscheibe (6) nierenförmig ausgebildet sind. Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Stützflächen (30) in dem zweiten Schlauchanschlussgehäuse (4) vorgesehen sind, und dass die Membranscheibe (6) acht Öffnungen (20) aufweist.






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