CN108367147A - 截止阀和/或节流阀和包括这种阀的血液治疗仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有阀壳体的截止阀和/或节流阀，所述阀壳体具有流体系统，所述流体系统具有流体入口、流体出口和设置在其之间的流体室，其中所述流体室包括阻挡几何件并且由阻挡膜片相对于所述阻挡几何件限界，其中所述阻挡膜片在其背离所述流体室(8)的一侧上与挺杆连接，使得所述阻挡膜片能够通过所述挺杆的运动压到所述阻挡几何件上并且从所述阻挡几何件处抬起，其中所述挺杆自由悬浮地设置在所述阀壳体的空腔中。

Description

截止阀和/或节流阀和包括这种阀的血液治疗仪
技术领域
本发明涉及一种截止阀和/或节流阀和具有至少一个这种阀的血液治疗仪。
背景技术
在透析时正确地计量液体是重要的。大的液体流，如透析液流经常经由平衡系统输送。中间的液体流如体外的血液流经常通过软管滚子泵输送。在此接受高达大约10％的流误差。
但是在计量小量的有效物质溶液，例如在将抗凝剂溶液配给到体外血液循环回路中时，存在对计量精度的较高的要求。在这种情况下，流误差总是都应当低于5％。在现有技术中，为此通常使用软管滚子泵或者注射泵。而几乎不将膜片泵普遍用于现有技术中的这些应用，因为产生所不期望的流脉冲。
流脉冲归因于在真实的膜片泵中膜片由于其弹性、由于其变形并且由于其预应力而影响在理想情况下在膜片泵的这两个室之间所存在的压力平衡。对于气动的膜片泵而言在静态情况下适用关系PPNEU-PHYD＝PMEM。膜片压力PMEM不是恒定的并且在调控泵时是干扰因数，因为液体压力PHYD不与调控压力PPNEU成比例地改变。如果液体压力PHYD和调控压力PPNEU小，那么该干扰因数的影响看起来是相对大的。例如是如下情况：借助膜片泵应当产生小的流率。
但是，首先在提供柠檬酸盐作为抗凝剂时必须维持恒定的流。
连接在泵下游的截止阀和/或节流阀原则上能够用于平滑所述流。然而，已知的这些阀仅有限地适用于这些应用，因为会出现滑动摩擦效应，如延迟的效果和挺杆的对控制的反应的不成比例的特性(“粘滑”效应)。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种截止阀，在所述截止阀中不出现滑动摩擦效应并且所述截止阀是可成比例地调控的。
在该背景下，本发明涉及一种截止阀和/或节流阀，所述截止阀和/或节流阀具有阀壳体，所述阀壳体具有流体系统，所述流体系统具有流体入口、流体出口和设置在其之间的流体室。流体室包括阻挡几何件并且在与阻挡几何件相对置的一侧上由阻挡膜片限界。根据本发明，阀的特征在于，阻挡膜片在其背离流体室的一侧上与挺杆连接，使得所述阻挡膜片能够通过挺杆的运动而被压到阻挡几何件上并且从该阻挡几何件处抬起。在此，根据本发明提出，挺杆自由悬浮地设置在阀壳体的空腔中。
将挺杆的自由悬浮地支承理解为无摩擦的支承，在所述支承中，挺杆的表面在挺杆运行时不沿着阀壳体的静态元件例如密封件滑动并且在其上摩擦。
在一个实施方式中，在挺杆和阀壳体之间设置有机械弹簧，所述机械弹簧能够形成自由悬浮的挺杆的支承件从而使挺杆向着阀壳体预紧，使得所述挺杆在其零位中将阻挡膜片压到阻挡几何件上。此外，阀能够具有作用于挺杆的执行器，所述执行器构成为，使得所述执行器使挺杆克服机械弹簧的预紧从零位中运动出来从而能够使阻挡膜片与阻挡几何件脱离。
在一个替选的实施方式中，在挺杆和阀壳体之间设置有机械弹簧，所述机械弹簧能够形成自由悬浮的挺杆的支承件从而使挺杆向着阀壳体预紧，使得所述挺杆在其零位中使阻挡膜片与阻挡几何件脱离。此外，阀能够具有作用于挺杆的执行器，所述执行器构成为，使得所述执行器能够使挺杆克服机械弹簧的预紧从零位中运动出来从而使阻挡膜片压到阻挡几何件上。
在一个实施方式中，机械弹簧是作用为压力弹簧的并且例如金属的或者陶瓷的螺旋弹簧。
在一个实施方式中，执行器是气动执行器。替选地，也能够设有机械的或者液压的执行器。
在一个实施方式中，气动的执行器包括执行器膜片，所述执行器膜片邻接于膨胀室或者围绕膨胀室。膨胀室具有用于连接气动的压力管路的接口。执行器膜片设置和配置为，使得所述执行器膜片能够在执行器有效的状态中压靠挺杆从而作用于该挺杆。
在一个实施方式中，挺杆是销状的并且优选具有设置在其两个相对置的端部之间的径向法兰。
在一个实施方式中，挺杆在一个端部上与阻挡膜片连接而在另一个端部上与执行器膜片连接。此外，在该实施方式中提出，机械弹簧在法兰的朝向阻挡膜片的一侧上作用在挺杆上。
在一个替选的实施方式中，挺杆在一个端部上与阻挡膜片连接。此外，在该实施方式中提出，机械弹簧在法兰的背离阻挡膜片的一侧上作用在挺杆上，并且法兰的朝向阻挡膜片的一侧形成用于执行器膜片的放置面。
在一个实施方式中，阀壳体包括两个以可彼此脱离的方式固定的部分，其中第一部分是用于挺杆的空腔而第二部分限定流体室，并且其中阻挡膜片设置在这两个部分之间。在此，在一个实施方式中，阻挡膜片同样能够从第一部分取下。第一部分在该实施方式中是重复使用件，所述可重复使用件不与流体路径接触从而被保护免受流体污染。仅可更换的阻挡膜片和第二部分与流体接触，所述第二部分是可更换的重复使用件。
阻挡膜片和/或执行器膜片例如能够是圆形的硅酮片或者硅酮板。
阀能够是双路截止阀和/或节流阀，所述双路截止阀和/或节流阀具有恰好一个流体入口和恰好一个流体出口。
在一开始提到的背景下，本发明还涉及一种血液治疗仪，所述血液治疗仪具有至少一个根据本发明的截止阀和/或节流阀。血液治疗仪优选是透析仪。
在一个实施方式中，阀设置在计量管路中，所述计量管路通入透析液循环回路中或者通入体外血液循环回路中。优选地，阀设置在用于抗凝剂的溶液的计量管路中，所述抗凝剂例如是肝素或者柠檬酸盐，所述计量管路通入体外血液循环回路中。
附图说明
本发明的其它细节和优点从根据附图所描述的实施例中得出。在附图中示出：
图1示出根据本发明的常开的截止阀和/或节流阀的一个实施方式；以及
图2示出根据本发明的常闭的截止阀和/或节流阀的一个实施方式。
具体实施方式
图1示出根据本发明的截止阀和/或节流阀，所述截止阀和/或节流阀一般以附图标记1表示。
阀具有阀壳体2，所述阀壳体包括可重复使用的部分(“重复使用件”)3和以可脱离的方式固定在其上的一次性部分(“一次性件”)4。一次性件4借助于可脱离的螺栓5固定在重复使用件3上。重复使用件3就其而言包括插入件3a，所述插入件插入机器板3b的凹部中并且由封闭板3c覆盖。
一次性件4包括流体路径，所述流体路径具有流体入口6、流体出口7和设置在其之间的流体室8。在流体室内部构成有阻挡几何件9，所述阻挡几何件是凸缘状地围绕圆形的室流入口的并且伸入到流体室8中的接片。流体流可通过箭头10来识别。
在与阻挡几何件9相对置的一侧上，流体室8通过呈硅酮板形式的阻挡膜片11限界。硅酮板遮盖了在流体室8的壁中与圆形的室流入口同心地设置的圆形开口。
硅酮板11以可脱离的方式在插入件3a和机器板之间插入重复使用件3中并且在流体室8的所有侧上与一次性件4齐平，使得重复使用件3的部段不与流体路径接触。以这种方式保护重复使用件3免受流体污染并且仅可更换的硅酮板11和可更换的重复使用件4与流体接触。
在硅酮板11后方在重复使用件3中构成有空腔，在所述空腔中设置有用于使硅酮板11偏转的销状的挺杆12。挺杆在其朝向流体室的端部区域14(截止侧)和其背离流体室的端部区域19(执行器侧)之间包括径向环绕的法兰18。挺杆12的中央轴线伸展穿过室流入口的中心。挺杆12能够在空腔的内部沿着中央轴线直线地往复运动并且就此而言朝向流体室运动并且远离该流体室运动。所述挺杆被例如金属的螺旋弹簧13以自由悬浮的方式保持在空腔的壁之间，其中挺杆12和螺旋弹簧13的轴线彼此同心。螺旋弹簧13在法兰18的朝向流体室的一侧上对挺杆12作用并且在此作用为压力弹簧。在另一端上，螺旋弹簧放置在一次性件3中的凸缘17上。销状的挺杆体的设置在法兰18的流体室侧的部段在螺旋弹簧13的内部伸展。
挺杆12的截止侧14包括保持法兰16并且在硅酮板11上在空腔侧模制有用于挺杆12的截止侧14的容纳部15，所述容纳部具有与保持法兰16相对应的底切。以这种方式，牵拉力和压力能够从挺杆12传递到与阻挡几何件9齐平地区域中的硅酮板11上。根据这种设置，一方面实现：在挺杆12朝向流体室进行(关闭)运动时，硅酮板11被压向阻挡几何件9，这在阀1运行时引起流体流的节流或截止，而另一方面，硅酮板11在挺杆12远离流体室进行(打开)运动时从阻挡几何件9处抬起，这在阀1运行时引起流体流的开启或者增大。
夹紧在覆盖板3c和插入件3a之间的、呈圆形的硅酮片形式的执行器膜片20在空腔的与硅酮板11相对置的端部上对所述空腔限界。硅酮片20平行于硅酮板11设置并且硅酮片20的中心位于挺杆12的轴线中。
硅酮片20也与挺杆12连接，更确切地说，与挺杆的执行器侧19连接。出于该目的，挺杆12的执行器侧19也包括保持法兰22，并且在硅酮片20上也在空腔侧模制有容纳部21，所述容纳部具有与保持法兰22相对应的底切。因此，压力能够从硅酮片20传递到挺杆12上并且挺杆能够保持在硅酮片20的中心的区域中。根据这种设置实现：在硅酮片20压入到空腔中的变形的情况下，挺杆12执行克服弹簧13的压力并且朝向流体室的(关闭)运动。
在硅酮片20和覆盖板之间构成有膨胀室23。在膨胀室23中产生流体压力时进行硅酮片20的气球状的膨胀(从而进行硅酮片压入到空腔中的变形)。为了连接例如气动的控制系统，在封闭板3c中加工有接头24。气动的接头又位于挺杆12的轴线中。
如果在膨胀室23中产生超压，那么硅酮片20压到挺杆12上并且使该挺杆克服始于弹簧13的压力朝向流体室8运动，由此硅酮板11被压向阻挡几何件9，这引起流体路径的节流或关闭。如果超压减少，那么弹簧13将挺杆12压向膨胀室23，由此硅酮板11从阻挡几何件9处抬起，这引起流体路径的开启或增大。因为弹簧13将挺杆12从流体室8处抬起从而将硅酮板11从阻挡几何件9处抬起，所以在图2中所示出的阀在其零位中(在控制系统失效时，必要时“无电流地”)打开。
图2示出根据本发明的截止阀和/或节流阀的另一实施方式，其中相同的或者功能类似的部分用相同的附图标记表示，如在图1中这种情况。
相对于在图1中示出的阀的主要区别在于，在图2中示出的截止阀和/或节流阀在其零位中(在控制系统失效时，必要时“无电流地”)是关闭的。
关于结构上的构造，根据图2的常闭的阀与图1的常开的阀的区别在于，机械的压力弹簧13不在法兰18的流体室侧的一侧上作用于挺杆，而是在背离流体室的一侧上作用于挺杆。压力弹簧13的底部因此在根据图2的实施方式中不抵靠一次性件3的空腔中的凸缘17而是抵靠盖板3c支撑。与此相对，由膨胀室23和执行器膜片20构成的气动的执行器当前在法兰18的流体室侧的一侧上而不是在执行器侧19上作用。因此执行器侧不用再专门地构成有保持法兰22。
气动的执行器当前不包括硅酮片，如在根据图1的实施例中那种情况，而是包括可膨胀的软管20，所述软管径向地围绕挺杆12并且在空腔中设置在法兰18的流体室侧。为了容纳该软管20，在空腔中在如下区域中设有环形的容纳部25，在所述区域中在根据图1的实施方式中设置有用于支撑弹簧13的凸缘17，所述容纳部朝向法兰是打开的。
如果在由软管20围绕的膨胀室23中产生超压，那么软管膨胀并且压向挺杆的法兰，使得该挺杆克服始于弹簧13的压力朝向封闭板3c运动，由此硅酮板11从阻挡几何件9处抬起，这引起流体路径的开启或增大。如果超压减少，那么弹簧13再次将挺杆12压向流体室8，这引起流体路径的节流或关闭。因为弹簧13将挺杆12压向流体室8从而将硅酮板11压到阻挡几何件9上，所以在图2中示出的阀在其零位中(在控制系统失效时，必要时“无电流地”)是关闭的。
用于例如气动的控制系统的、连接到膨胀室23上的接头24径向地作用在软管20上。
图2示出不在其零位中的阀1而是出于说明的目的示出在(在运行期间未出现的)如下位置中的阀1，在所述位置中，挺杆12尽管缺少软管20的膨胀仍从其零位中被抬起。
根据这两个实施方式，本发明的主要方面在于，挺杆12自由悬浮地设置在空腔内部并且挺杆12的表面不贴靠在密封唇例如密封环上。因此，避免滑动摩擦效应，如延迟的效果和挺杆的对压力提高的反应的不成比例的特性(“粘滑”效应)，所述压力提高效应尤其在具有压缩气体的气动的控制装置中强烈地表现出来。根据本发明的阀1在气动方面是可严格按比例调控的。通过成比例性不仅能够区分两个状态(关闭，打开)，而且阀也能够承担节流的功能。

Claims (10)

1.一种具有阀壳体(2)的截止阀和/或节流阀(1)，所述阀壳体具有流体系统，所述流体系统具有流体入口(6)、流体出口(7)和设置在其之间的流体室(8)，其中所述流体室(8)包括阻挡几何件(9)并且由阻挡膜片(11)相对于所述阻挡几何件(9)限界，
其特征在于，
所述阻挡膜片(11)在其背离所述流体室(8)的一侧上与挺杆(12)连接，使得所述阻挡膜片能够通过所述挺杆(12)的运动压到所述阻挡几何件(9)上并且从所述阻挡几何件处抬起，其中所述挺杆(12)自由悬浮地设置在所述阀壳体(2)的空腔中。
2.根据权利要求1所述的截止阀和/或节流阀，其特征在于，在挺杆(12)和阀壳体(2)之间设置有机械弹簧(13)，所述机械弹簧使所述挺杆(12)向所述阀壳体(2)预紧，使得所述挺杆在其零位中将所述阻挡膜片(11)压到所述阻挡几何件(9)上或者与所述阻挡几何件处脱离。
3.根据权利要求2所述的截止阀和/或节流阀，其特征在于，所述截止阀和/或节流阀此外具有作用于所述挺杆(12)的气动的执行器，所述执行器构成为，使得所述执行器能够使所述挺杆(12)克服所述机械弹簧(13)的预紧从所述零位中运动出来从而使所述阻挡膜片(11)与所述阻挡几何件(9)脱离或者能够将所述阻挡膜片压到所述阻挡几何件上。
4.根据权利要求3所述的截止阀和/或节流阀，其特征在于，气动的所述执行器包括执行器膜片(20)，所述执行器膜片邻接于膨胀室(23)或者围绕膨胀室(23)，其中所述膨胀室(23)具有用于连接气动的压力管路的接口(24)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的截止阀和/或节流阀，其特征在于，所述挺杆(12)是销状的并且优选具有设置在其两个相对置的端部(14，19)之间的径向法兰(18)。
6.根据权利要求5所述的截止阀和/或节流阀，其特征在于，所述挺杆(12)在一个端部(14)上与所述阻挡膜片(11)连接而在另一个端部上与所述执行器膜片(20)连接，其中还提出：所述机械弹簧(13)在所述法兰(18)的朝向所述阻挡膜片(11)的一侧上作用在所述挺杆(12)上。
7.根据权利要求5所述的截止阀和/或节流阀，其特征在于，所述挺杆(12)在一个端部(14)上与所述阻挡膜片(11)连接，其中此外提出，所述机械弹簧(13)在所述法兰(18)的背离所述阻挡膜片(11)的一侧上作用在所述挺杆(12)上，并且所述法兰的朝向所述阻挡膜片(11)的一侧形成用于所述执行器膜片(20)的放置面。
8.根据上述权利要求中任一项所述的截止阀和/或节流阀，其特征在于，所述阀壳体(2)包括两个以能彼此脱离的方式固定的部分(3，4)，其中第一部分(3)限定用于所述挺杆(12)的空腔而第二部分(4)限定所述流体室，并且其中所述阻挡膜片(11)设置在两个所述部分(3，4)之间。
9.一种具有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的截止阀和/或节流阀的血液治疗仪，其中所述血液治疗仪优选是透析仪。
10.根据权利要求9所述的血液治疗仪，其特征在于，所述截止阀和/或节流阀设置在计量管路中，所述计量管路通入透析液循环回路或者体外血液循环回路中，其中所述截止阀和/或节流阀优选设置在用于抗凝剂的溶液的计量管路中，所述用于抗凝剂的溶液的计量管路通入所述体外血液循环回路中。
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