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