CN102483171B - 隔膜阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔膜阀，特别是用于吸入器，包括：由持久柔性的材料构成的面状的隔膜(1)；框架(2)，该框架具有进气口(21)，该进气口稍小于隔膜(1)；至少一个板条(22)，该至少一个板条将框架与支架(23)连接，该支架大致设置在进气口的中心；和销(3)，该销的杆(31)通过固定孔大致在隔膜的中心延伸，并处于支架的保持孔中，其中隔膜在静止状态下安置在框架上，并且其中，销朝头部加宽，该头部距隔膜的间距与隔膜的厚度相比是小的，或者该头部安置在隔膜上，并且杆的直径在头部(32)附近大于固定孔的直径，且在杆(31)的自由端上大致等于固定孔的直径。

Description

隔膜阀

技术领域

本发明涉及隔膜阀，特别是用于吸入器，包括：由持久柔性的材料构成的面状的隔膜；框架，该框架具有进气口，该进气口稍小于隔膜；至少一个板条，该至少一个板条将框架与支架连接，该支架大致设置在进气口的中心；和销，该销的杆通过固定孔大致在隔膜的中心延伸，并处于支架的保持孔中，其中隔膜在静止状态下安置在框架上。

背景技术

在用于引导人和其他生物的呼吸空气的各种系统中需要阀。通常的目的是，使生物能够无阻碍的呼气，为此隔膜通过从生物排出的呼吸的压力从框架上抬起，隔膜在静止状态下安置在框架上。接着可以通过在框架中的进气口排出呼吸空气。当生物再次吸气时，空气流的方向反向，从而取消作用到隔膜上的压力，并且隔膜通过其材料的弹性重新返回静止状态，在静止状态下隔膜通过安置在框架上而封锁气体和液体的流入。取而代之的是，呼吸空气从另一气源供给，如例如从压力罐中或从用于加载包括雾化有效成分的呼吸空气的吸入器的雾化室供给。对此阀的重要的功能是，不仅封锁气体的流入，而且阻止液体的进入。

按当前的现有技术，GS DE 20 2004 021 350披露一种排气阀，潜水员的人的呼吸空气利用其排出到周围的水中。为此隔膜围绕进气口安置在框架上，并在框架的中心保持在由板条支承的支架中。隔膜用销固定在该支架中。

在排出呼吸空气时，弹性的隔膜从框架上抬起，从而可以排出空气。当取消挤出的呼吸空气的压力时，隔膜的弹性使其重新返回到框架上。

该结构的重要缺点是，隔膜防水进入的有限的密封效果。为了产生较高的压紧力，盘形的隔膜的边缘在边缘上环绕地稍微折弯，从而隔膜不再面状地安置在框架上，而只还以边缘安置在框架上。由此大大地缩小接触面，从而在留下的环形区域内隔膜的边缘的压紧力是较高的。但由此产生的重要缺点是，呼吸空气必须施加一提高的压力，以便使隔膜运动，因为隔膜由于其成型而变成较刚硬的。

作为另一变型方案已知盘形的隔膜，其具有环的形状，该环由板形的弹性材料剪切而成。该环以较小的阻力对抗呼吸空气。

但其重要的缺点是，该环仅安置在其固定的配合件上，如例如框架上，借此形成多个毛细管形的裂缝。如果液体到达这些裂缝，则液体通过毛细管作用输送，从而经过一较长的时间构成较小的但持续的液体流。

发明内容

针对该背景，本发明的目的在于开发一种隔膜阀，其隔膜在静止状态下以较大的力压到固定的框架上，但该隔膜阀只以很小的阻力对抗通过的空气。

作为解决方案，本发明主张销朝头部加宽，该头部距隔膜的间距与隔膜的厚度相比是小的，或者该头部安置在隔膜上，并且杆的直径在头部附近大于固定孔的直径，且在杆的自由端上大致等于固定孔的直径。

因此本发明的重要特征是，销的在头部附近加大的杆用以固定隔膜阀。由此达到的有利效果可以最好地以隔膜的横截面来说明。在隔膜远离框架的外层中，隔膜通过杆的加大的直径被挤压开。由此从隔膜的外表面的中心开始产生径向作用的力，该力向外挤压隔膜的持久柔性的材料。隔膜的朝向框架的内部不受载荷，因为杆的直径在该区域内仅与隔膜中的固定孔一样大。由此隔膜拱起，亦即给予该隔膜一球冠形状(具有较大的直径)。由此隔膜只以其外边缘安置在框架上，但以由此提高的压紧力安置在框架上，并因而获得防止从外面进入液体的密封。

为了以按照本发明的方式实现杆的加大部，该杆的加大部必须处于隔膜的固定孔内，例如在圆柱形的固定孔中，在远离框架的侧面的区域内。为此销的杆必须处于适合的插入深度。

为此作为一实施变型方案已知一止挡部，其确保达到正确的插入深度。该止挡部设置在杆的保持孔内，并可以使杆只这样进入该保持孔中，即在头部的指向隔膜的表面与支架的指向隔膜的表面之间的间距至少与隔膜的材料厚度一样大。

该止挡部的一合理形式这样实现，即销杆的保持孔构成为盲孔，在其底面止挡销。对此有利的是，杆的“尖端”与盲孔的“底面”互补地成形。

与已知的现有技术相比，该结构的决定性优点是，隔膜的材料保留其原来的柔性。该材料并不因成型或变形而变刚硬，从而其几乎以相同的微小的阻力对抗呼出的空气，其在隔膜盘借助于具有圆柱形杆的销固定时不按照本发明在头部附近扩大也是可能的。

本发明的重要优点是，可以依然制造和使用已知的隔膜而不需要通常所耗费的形式的任何改变。甚至可以由板形的材料冲压成形隔膜。

对此隔膜的表面可以具有任意的形状。但特别有利的是圆形，因为其与进气口的表面相比并由此与最大通过的活动的呼吸空气体积相比具有最小的圆周长度，并且因而通过销杆在头部附近的扩大实现的偏压分配到最小可能的长度上，因此单位面积压力在接触区域内是最大的并从而得到最好的密封效果。

为了大致从隔膜的中心直到其边缘尽可能均匀地实现该偏压力的分配，本发明优选地，隔膜的两个表面是平面的，因为在这种情况下偏压力沿隔膜的所有方向也导致隔膜的球冠形状的均匀构成。该特性例如这样实现，即隔膜如上所述由一板的材料冲压而成。

在一实施变型方案中，隔膜在框架上的压力的希望的均匀分配这样促进，即隔膜中的固定孔圆柱形地成形并垂直于隔膜的框架侧的表面定向。在这种情况下优选地，杆的连接到头部上的部分成形为截锥体，该截椎体过渡到杆的圆柱形成形的部分中。该圆柱形部分的直径对应于固定孔的直径且并该圆柱形部分不沿径向方向压到隔膜上。

这种径向定向的且向所有侧均匀分配的力只通过在头部附近的截锥体施加。由于截锥体直接在头部上具有其最大的直径，因此向外定向的力在该处最大并随着距杆的头部的渐增的距离而减小。当这种稍压入到仍未安置在框架上的隔膜的固定孔中时，导致隔膜的轻微的球冠形变形。该效果保证，当用销将隔膜固定于在进气口中心的支架的保持孔中时，仅隔膜的外边缘环形地压到框架上。

当隔膜由板形的原材料冲压而成时，其固定孔延伸穿过该材料。然后该孔必须用销的头部和杆重新密封。

当固定孔是贯通的孔时，必须保证其密封。为此作为一实施变型方案本发明建议，在隔膜上围绕固定孔成形一凸缘，该凸缘伸进支架的保持孔中。借此该凸缘在销杆与保持孔之间构成为附加的密封元件。当凸缘通过杆的微小过盈还要附加地压到支架的保持孔上时，密封效果得以改善。

在另一变型方案中，凸缘通过一球冠、一截锥体或另一种闭合体封闭。由此保证隔膜在其中心的完善的密封效果。在这种情况下，杆的自由端应该与隔膜的凸缘互补地成形并压入或粘入其中。然后该凸缘本身压入或粘入支架的保持孔中。通过该双重压配合或粘接，隔膜与支架可靠地连接。

在隔膜作为盘的上述实施形式中，隔膜由板形的材料冲压而成，杆的自由端可以压入、粘入、铆入、熔入或螺纹拧入到支架的保持孔中。因而杆与保持孔的连接承担隔膜的机械固定。为了固定孔的完善的密封，则必须注意头部的构成和其在隔膜的向外指向的表面上的接触。

按照本发明的隔膜阀是针对吸入器的重要改进，该吸入器包括一用于液态活性成分的喷雾装置和用于生物的呼吸空气的导向装置。当用于呼吸空气的导向装置包括至少一个按照本发明的隔膜阀时，可以借此阻止湿气例如从呼吸空气不希望地进入到气悬体室中。

其他的有趣的应用是人工呼吸器、肺部诊断仪、呼吸面具、供氧装置或潜水装置。

附图说明

以下借助示例更详细地说明本发明的其他细节和特征。但这并不限制本发明，而只是为了说明，在示意图中：

图1示出隔膜阀在静止状态下的剖视图；

图2示出如上的隔膜阀在装入到框架中之前的剖视图；

图3示出隔膜在组装之前的横剖视图；

图4示出隔膜阀在打开的状态下的横剖视图。

具体实施方式

图1中绘制按照本发明的隔膜阀的剖视图。通过在中心的点划线表示所示的实施形式是旋转对称的。最外面可看到框架2的两个剖面。框架2包围进气口21，该进气口在图1中可看到两个，因为其在中心被支架23中断。支架23类似于在辐条轮中通过各板条22与圆形地包围进气口21的框架2连接。

图1中用交叉阴影线示出隔膜1的剖面。隔膜1以其外边缘安置在框架2上。图2中示出，隔膜可如何在该区域内通过流出的呼吸空气从框架2上升并由此为流过的气体开放一通路。

在图1中在隔膜1的中心通过箭头标示固定孔11。在这里所示的实施形式中在隔膜中引入圆柱形的固定孔11，如图3中所示。

但图1示出固定孔11在销3已被压入该固定孔中的状态。图1中可很好地看出，销在杆31的下部区域中圆柱形地延伸。在该区域中杆31的直径同固定孔11的直径一样大。只在杆31的上部区域中在紧挨着头部32的附近杆的直径不断地加大。借此隔膜1的固定孔11也在一部分上被挤压开。

销3因此在隔膜1的横截面的接近背离框架指向的外表面的区域中施加一提高的压力，该压力在隔膜1的外部区域上一直向其边缘传递，并保证隔膜1的边缘在框架2上的一提高的压紧力。借此确保在该区域内形成环绕作用的密封，该密封也阻挡可能进入的湿气。

图1中示出具有止挡部的支架23的实施形式。在该变型方案中支架23的保持孔24构成为盲孔。盲孔的底面用作为销的止挡部。作为另一变型方案，销的尖端与盲孔的底面互补地成形。

为了更好地说明杆31的加宽部分的有利效果，图2中绘出在装入到框架2中之前的具有已压入的销3的隔膜1。可很好地看出，杆31的加宽部分对隔膜1的横截面的上部施加压力，该压力导致隔膜1球冠形地拱起。因此这样形成的球冠在装入到框架2中时只以其边缘安置在框架2上。

为了完整地说明本发明的主要特征的有利效果，亦即销3的杆31的圆锥形加宽部的有利效果，图3中再一次绘出隔膜1，但在其组装之前。可明显地看出，固定孔11在隔膜1中连续圆柱形地成形，由此特别在固定孔11的入口上形成一锐边。销3的杆31的圆锥形加宽部在压进固定孔11和凸缘中时压到该锐边上。同时持久柔性的隔膜1的受挤体积在横截面的上部区域中产生力，该力保证隔膜1的边缘区域的提高的压紧力。

图4中重复图1中绘出的示例，但处于流过的空气的状态下，流过的空气分别通过双箭头标示。可很好地看出，空气如何通过框架2的进气口2，同时掠过各板条22并压到柔性的隔膜1上，该隔膜因此被抬起，从而在外面环绕的框架2与隔膜1的边缘之间打开一缝隙，通过该缝隙空气排出。

图4中可很好地看出，在该操作状态下柔性的隔膜1再次大致球冠形地拱起，但向上面拱起。明显的是，由空气压力向隔膜1施加的力在该操作状态下大于由材料体积的排挤在隔膜1的上边缘沿径向方向施加的力。

附图标记列表

1   隔膜，面状的、持久柔性的

11  隔膜1中的固定孔

2   框架，接触隔膜1

21  进气口，在框架2中

22  板条，从框架2到在进气口21的中心的支架23

23  支架，由至少一个板条22支承

24  支架23中的保持孔

3   销

31  销3的杆

32  销3的头部

Claims (12)

1.隔膜阀，包括：

由持久柔性的材料构成的面状的隔膜（1），所述隔膜具有大致在隔膜（1）的中心设置的固定孔（11）；

框架（2），该框架具有进气口（21），该进气口稍小于隔膜（1）；

支架（23），该支架大致设置在进气口（21）的中心，所述支架（23）具有保持孔（24）；

至少一个板条（22），该至少一个板条将框架（2）与支架（23）连接；和

销（3），该销具有杆（31），所述杆通过固定孔（11）大致在隔膜（1）的中心延伸，并处于支架（23）的保持孔（24）中，

其中隔膜（1）在静止状态下安置在框架（2）上，

其特征在于，销（3）朝头部（32）加宽，该头部（32）距隔膜（1）的间距与隔膜（1）的厚度相比是小的，或者该头部安置在隔膜（1）上，并且

杆（31）的直径在头部（32）附近大于固定孔（11）的直径，且杆（31）的直径在杆（31）的自由端上大致等于固定孔（11）的直径，使得隔膜（1）的外部通过杆（31）在头部（32）附近的加大的直径挤压开，而隔膜（1）的朝向框架（2）的内部不受载荷，从而隔膜（1）拱起。

2.按照上述权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，在保持孔（24）内设有用于杆（31）的止挡部，该止挡部使杆（31）仅这样进入保持孔（24）中，即在头部的朝向隔膜（1）的表面与支架（23）的朝向隔膜（1）的表面之间的间距至少与隔膜（1）的材料厚度一样大。

3.按照权利要求1或2所述的隔膜阀，其特征在于，隔膜（1）的表面是圆形的。

4.按照权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，隔膜（1）的两个表面是平面的。

5.按照权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，固定孔（11）成形为圆柱形并垂直于隔膜（1）的框架侧的表面定向，并且杆（31）的连接到头部（32）的部分成形为截锥体，该截锥体过渡到杆（31）的成形为圆柱形的部分。

6.按照权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，在隔膜（1）上围绕固定孔（11）成形一凸缘，该凸缘伸进支架（23）的保持孔（24）中。

7.按照权利要求6所述的隔膜阀，其特征在于，在凸缘上成形一球冠或一截锥体或其他闭合体。

8.按照权利要求6所述的隔膜阀，其特征在于，杆（31）的自由端与隔膜（1）的凸缘互补地成形，并压入或粘入该凸缘中，并且凸缘压入或粘入支架（23）的保持孔（24）中。

9.按照权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，杆（31）的自由端压入、粘入、铆入、熔入或螺纹拧入到保持孔（24）中。

10.按权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜阀用于吸入器。

11.吸入器，包括：

用于液态活性成分的喷雾装置，和

用于生物的呼吸空气的导向装置，

其特征在于，用于呼吸空气的导向装置包括至少一个按照权利要求1-10之一项所述的隔膜阀。

12.按照权利要求1-10之一项所述的隔膜阀的用途，用于

吸入器或

人工呼吸器或

肺部诊断仪或

呼吸面具或

供氧装置或

潜水装置。

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