-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Luftsteuerventil und insbesondere ein Luftsteuerventil für ein medizinisches Atemgerät wie beispielsweise einen Vernebler.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Medizinische Vernebler werden sehr häufig für die Behandlung von zystischer Fibrose, Asthma und anderen Atemwegerkrankungen eingesetzt. Ein medizinischer Vernebler hat normalerweise zwei Leitungen, die eine für die Zuführung von Tropfen einer medizinischen Flüssigkeit und die andere für die Zuführung eines Luftstroms, der durch die Inhalation eines Empfängers durch ein Mundstück erzeugt wird. Die beiden Leitungen sind an einer Verbindungsstelle in der Nähe des Mundstücks miteinander verbunden. Jede Leitung ist mit einem Steuerventil für die Steuerung der Zuführung von Tropfen einer medizinischen Flüssigkeit und von Luft versehen.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Luftsteuerventils zum Steuern der Zuführung von Luft/Gas in einem medizinischen Atemgerät wie beispielsweise einem Vernebler.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luftsteuerventil für ein medizinisches Atemgerät angegeben, umfassend: einen Körper mit einer Kammer, die einen Einlass und einen Auslass hat; ein Ventilelement, das in der Kammer drehbar angeordnet ist und einen Kanal definiert; und einen Motor mit einer Motorwelle, die mit dem Ventilelement verbunden ist, um das Ventilelement zwischen einer ersten Position, in der der Kanal des Ventilelements den Auslass mit dem Einlass des Körpers verbindet, und einer zweiten Position, in der das Ventilelement den Auslass von dem Einlass trennt, zu drehen.
-
Vorzugsweise ist die Welle lose mit dem Ventilelement verbunden, um geringfügige Differenzen zwischen der Achse der Motorwelle und der Drehachse des Ventilelements zuzulassen.
-
Vorzugsweise definiert das Ventilelement eine nicht kreisförmige Montageöffnung, und ein Verbindungsteil ist an der Motorwelle befestigt und sitzt lose in der Montageöffnung, wobei das Verbindungsteil eine mit der Montageöffnung korrespondierende Form hat.
-
Vorzugsweise ist, sofern die Montageöffnung eine hexagonale Öffnung und das Verbindungsteil eine hexagonale Mutter ist, die durch eine Gewindeverbindung an der Welle befestigt ist, wobei die hexagonale Mutter geringfügig kleiner als die hexagonale Öffnung ist.
-
Vorzugsweise umfasst das Verbindungsteil einen Verbindungsbereich, der in die Montageöffnung eingreift, und eine Basis, von der sich der Verbindungsbereich erstreckt, und das Ventilelement definiert eine Ausnehmung für die Aufnahme der Basis des Verbindungsteils, wobei sich die Montageöffnung von der Ausnehmung in eine von dem Motor wegführende Richtung erstreckt.
-
Gemäß einer Alternative definiert das Ventilelement eine Durchgangsöffnung, die sich entlang seiner Drehachse erstreckt, und die Motorwelle erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung, und ein Ende der Welle ist durch ein Lager gestützt, das fest an dem geschlossenen Ende der Kammer des Körpers montiert ist.
-
Vorzugsweise ist zwischen dem Körper und dem Ventilelement eine Begrenzungskonstruktion gebildet, um die Drehung des Ventilelements zwischen der ersten und der zweiten Position zu begrenzen.
-
Gemäß einer Alternative umfasst die Begrenzungskonstruktion eine bogenförmige Ausnehmung, die in dem Körper gebildet ist, und einen Vorsprung, der an dem Ventilelement gebildet ist und der sich in der Ausnehmung bewegen kann, wenn das Ventilelement zwischen der ersten und der zweiten Position gedreht wird.
-
Gemäß einer Alternative umfasst die Begrenzungskonstruktion einen bogenförmigen Block, der an einer Innenumfangsfläche der Kammer gebildet ist, und einen bogenförmigen Vorsprung, der an einer Außenumfangsfläche des Ventilelements gebildet ist, wobei sich die einander gegenüberliegenden Umfangsenden des Blocks jeweils mit den einander gegenüberliegenden Enden der Vorsprünge in Kontakt befinden, wenn das Ventilelement in der ersten und zweiten Position ist.
-
Gemäß einer Alternative umfasst die Kammer ein offenes, dem Motor benachbartes Ende und ein von dem Motor entferntes geschlossenes Ende, wobei zwischen dem Körper und dem Motor eine Dichtung vorgesehen ist, um das offene Ende der Kammer abzudichten.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
-
1 ist eine Darstellung eines zusammengebauten Luftsteuerventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine Explosionsdarstellung des Ventils von 1;
-
3 zeigt ein Ventilelement des Luftsteuerventils von 1;
-
4 zeigt einen Motor des Luftsteuerventils von 1;
-
5 ist eine Teilschnittansicht des Luftsteuerventils von 1;
-
6 ist eine Explosionsdarstellung eines Luftsteuerventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
7 zeigt ein Ventilelement des Luftsteuerventils von 6;
-
8 zeigt das Verbindungsteil des Luftsteuerventils von 6;
-
9 ist eine Explosionsdarstellung eines Luftsteuerventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
10 ist eine Teilschnittansicht des Luftsteuerventils von 9;
-
11 und 12 zeigen eine Begrenzungskonstruktion eines Luftsteuerventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
13 und 14 zeigen eine Begrenzungskonstruktion eines Luftsteuerventils gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
15 und 16 zeigen eine Begrenzungskonstruktion eines Luftsteuerventils gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die erste bevorzugte Ausführungsform des Luftsteuerventils der vorliegenden Erfindung wir mit Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Das erfindungsgemäße Luftsteuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung kann für medizinische Vernebler und andere medizinische Geräte verwendet werden, die zur Steuerung der Zuführung von Luft/Gas ein Steuerventil benötigen.
-
Wie in den 1 bis 5 gezeigt ist, umfasst das Luftsteuerventil einen Körper 10, der eine Kammer 16 hat. Die Kammer 16 hat einen Einlass 12, einen Auslass 14, ein geschlossenes Ende und ein diesem gegenüberliegendes offenes Ende.
-
Das Luftsteuerventil umfasst ferner ein Ventilelement 30, das schwenkbar in der Kammer 16 angeordnet ist, einen Motor 50, der mit dem Ventilelement 30 verbunden ist, um das Ventilelement 30 zwischen einer ersten Position, in der der Einlass 12 mit dem Auslass 14 in Verbindung steht, und einer zweiten Position, in der der Auslass 14 von dem Einlass 12 isoliert ist, zu drehen. Das Ventilelement 30 hat einen Kanal 32, der den Einlass 12 und den Auslass 14 verbindet, wenn sich das Ventilelement 30 in der ersten Position befindet.
-
Eine Dichtung 80 ist zwischen dem Körper 10 und dem Motor 50 aufgenommen, um das offene Ende der Kammer 16 abzudichten. Es besteht ein leichter Kontakt zwischen dem Ventilelement 30 und der Dichtung 80, und das Ventilelement 30 kann sich relativ zur Dichtung 80 drehen. Optional können Dichtungen zwischen dem Einlass und/oder Auslass und dem Ventilelement vorgesehen sein, um eine Leckage rund um das Ventilelement einzuschränken.
-
Eine Begrenzungskonstruktion für die Begrenzung der Drehung des Ventilelements 30 zwischen der ersten Position und der zweiten Position ist zwischen dem Körper 10 und dem Ventilelement 30 gebildet. Vorzugsweise ist die Begrenzungskonstruktion so konfiguriert, dass sich das Ventilelement 30 in einem Winkel drehen kann, der größer als 90 Grad ist. In dieser Ausführungsform ist der Motor 50 ein Schrittmotor, und das Ventilelement 30 kann sich um 108 Grad zwischen der ersten und der zweiten Position drehen. Insbesondere umfasst die Begrenzungskonstruktion eine bogenförmige Ausnehmung 18, die in dem Körper 10 in der Kante des offenen Endes der Kammer 16 gebildet ist, und einen Vorsprung 34, der an dem Ventilelement 30 gebildet ist. Der Vorsprung 34 bewegt sich entlang der Ausnehmung 18, wenn das Ventilelement 30 zwischen der ersten und der zweiten Position gedreht wird, wobei sich der Vorsprung an die Enden der Ausnehmung drückt, wenn sich das Ventilelement in der ersten oder in der zweiten Position befindet.
-
Ein Verbindungsteil in Form einer hexagonalen Mutter 52 ist an einem Ende der Welle 54 des Motors 50 durch eine Gewindeverbindung befestigt. Ein dem Motor zugewandtes Ende des Ventilelements 30 definiert eine hexagonale Montageöffnung 36, deren Form mit jener der Mutter 52 korrespondiert. Die hexagonale Mutter 52 ist geringfügig kleiner als die hexagonale Öffnung 36. Im montierten Zustand sitzt die Mutter 52 lose in der Montageöffnung 36, so dass sich das Ventilelement 30 relativ zur Welle 54 des Motors 50 etwas bewegen kann, und wird durch die Welle 54 des Motors 50 gedreht. Auf diese Weise kann eine leichte Abweichung zwischen der Achse der Welle 54 des Motors 50 und der Achse des Ventilelements 30 durch den Spalt zwischen der Mutter 52 und der Montageöffnung 36 des Ventilelements 30 kompensiert werden, wodurch verhindert wird, dass sich das Ventilelement 30 aufgrund einer leichten Fehlausrichtung des Motors in der Kammer verklemmt.
-
Der Motor 50 hat ein Paar von Befestigungslaschen mit jeweils einer Durchgangsöffnung 56. Der Körper 10 definiert ein Paar von Befestigungsöffnungen 19 an einander gegenüberliegenden Seiten des offenen Endes der Kammer 16. Der Motor 50 ist durch ein Paar von Befestigungselementen 58 befestigt, die durch die Durchgangsöffnungen 56 des Motors 50 hindurchgesteckt und mit den Befestigungsöffnungen 19 des Körpers 10 im Eingriff sind. In dieser Ausführungsform sind die Befestigungselemente 58 Schrauben.
-
Wie in 5 dargestellt ist, wird das Ventilelement 30 im Verwendungsfall durch den Motor 50 in die erste Position gedreht, in der der Kanal 32 des Ventilelements 30 den Einlass 12 mit dem Auslass 14 verbindet. Dadurch kann Luft über den Kanal 32 von dem Einlass 12 durch die Kammer 16 zu dem Auslass 14 strömen. Um das Ventil zu schließen, dreht der Motor das Ventilelement in die zweite Position, in der der Kanal 32 nicht auf den Einlass oder den Auslass ausgerichtet ist, wodurch der Auslass von dem Einlass getrennt wird.
-
Die 6 bis 9 zeigen ein Luftsteuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Luftsteuerventil ist ähnlich wie das Luftsteuerventil der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die Mutter durch ein Verbindungsteil 60 ersetzt wird.
-
Das Verbindungsteil 60 hat eine Basis 62 und einen Verbindungsbereich 64, der von der Basis 62 vorspringt. Eine Befestigungsöffnung 66 ist in der Mitte des Verbindungsteils 60 definiert, so dass die Welle 54 des Motors 50 in der Befestigungsöffnung 66 fixiert und das Verbindungsteil 60 dadurch an der Welle 54 befestigt werden kann. Das Ventilelement 30 definiert eine Ausnehmung 38 an ihrem einen, dem Motor 50 benachbarten Ende. Die Form der Ausnehmung 38 korrespondiert mit jener der Basis 62 des Verbindungsteils 60. Das Ventilelement 30 definiert ferner eine Montageöffnung 36, deren Form mit jener des Verbindungsbereichs des Verbindungsteils 60 korrespondiert. Die Öffnung 36 beginnt an der Ausnehmung 38 und erstreckt sich axial in einer von dem Motor 50 wegführenden Richtung. Im montierten Zustand wird die Basis 62 des Verbindungsteils 60 in der Ausnehmung 38 des Ventilelements 30 aufgenommen, und der Verbindungsbereich 64 wird in der Montageöffnung 36 aufgenommen, so dass sich das Ventilelement 30 mit dem Verbindungsteil 60 drehen kann, das durch die Welle 54 des Motors 50 angetrieben wird. Die Form des Verbindungsbereichs 64 des Verbindungsteils 60 ist nicht kreisförmig. Sie ist zum Beispiel dreieckig, quadratisch, rechteckig, sechseckig usw. Die Form der Montageöffnung 36 korrespondiert mit der Form des Verbindungsbereichs 64, jedoch ist der Verbindungsbereich 64 geringfügig kleiner als die Montageöffnung 36, so dass ein schmaler Spalt zwischen dem Verbindungsbereich 64 und der Montageöffnung 36 gebildet wird.
-
Die 9 bis 10 zeigen ein Luftsteuerventil gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Luftsteuerventil ist ähnlich wie das Luftsteuerventil der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das Ventilelement direkt an der Welle befestigt ist. Das Ventilelement 30 hat eine Durchgangsöffnung 31, die sich entlang seiner Drehachse erstreckt. Die Welle 54 des Motors 50 erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung 31, und das distale Ende der Welle 54 wird durch ein Lager 39 gestützt, das fest in dem geschlossenen Ende der Kammer 16 montiert ist. Das Ventilelement 30 ist auf die Welle 54 aufgepresst und kann sich deshalb mit der Welle 54 drehen.
-
Die 11 bis 12 zeigen eine Begrenzungskonstruktion eines Luftsteuerventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Begrenzungskonstruktion umfasst eine bogenförmige Ausnehmung 18, die in dem geschlossenen Ende der Kammer 16 gebildet ist. Das Ventilelement 30 ist mit einem Vorsprung 34 versehen, der gleitbeweglich in der bogenförmigen Ausnehmung 18 aufgenommen wird, um den Drehwinkel des Ventilelements zu begrenzen.
-
Die 13 bis 14 zeigen eine Begrenzungskonstruktion eines Luftsteuerventils gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Begrenzungskonstruktion umfasst eine bogenförmige Ausnehmung 18, die in dem geschlossenen Ende der Kammer 16 gebildet ist. Das Ventilelement 30 hat einen bogenförmigen Vorsprung 34, der gleitbeweglich in der bogenförmigen Ausnehmung 18 aufgenommen wird. Eine Vielzahl von einzelnen Rippen 182 ist entlang einer Seite der bogenförmigen Ausnehmung 18 gebildet, für den Gleitkontakt mit dem Vorsprung 34, um dadurch die Reibung zwischen dem Körper 10 und dem Ventilelement 30 zu verringern.
-
Die 15 bis 16 zeigen eine Begrenzungskonstruktion eines Luftsteuerventils gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Begrenzungskonstruktion umfasst einen bogenförmigen Block 24, der an der Innenumfangsfläche der Kammer 16 gebildet ist. Das Ventilelement 30 ist mit einem bogenförmigen Vorsprung 34 an seiner Außenumfangsfläche versehen. Der Innendurchmesser des bogenförmigen Blocks 24 ist kleiner als der Außendurchmesser des bogenförmigen Vorsprungs 34. Wenn sich das Ventilelement 30 in der ersten Position befindet, befindet sich ein Umfangsende des Vorsprungs 34 in Kontakt mit einem Umfangsende des Blocks 24, und wenn sich das Ventilelement 30 in der zweiten Position befindet, befindet sich das andere Umfangsende des Vorsprungs 34 in Kontakt mit dem anderen Umfangsende des Blocks 24.
-
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
-
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
