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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere zur Erzeugung einer Fluidverbindung, mit einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement, wobei die beiden Anschlusselemente im Wesentlichen identisch sind und fluiddicht miteinander verbindbar sind, wobei jedes der Anschlusselemente jeweils einen Strömungskanal, einen Anschlussbereich und einen Verschlussbügel aufweist, wobei der Anschlussbereich eine Anschlussfläche aufweist, welche eine Öffnung aufweist, die mit dem Strömungskanal in Fluidkommunikation steht, wobei jedes Anschlusselement vom Verschlussbügel des jeweils anderen Anschlusselementes zumindest teilweise umgreifbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage der Vorrichtung.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Verbindungssystemen bekannt, die eine Verbindung von Fluidleitungen ermöglichen. Hierzu zählen beispielsweise Steckverbindungen, Schraubverbindungen oder Verbindungen unter Zuhilfenahme von Fügeprozessen wie dem Schweißen, dem Löten oder dem Kleben.
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Insbesondere in der Pharmaindustrie werden an die Leitungen und Verbindungsteile hohe Anforderungen gestellt. Dies gilt besonders im Hinblick auf die Keimfreiheit der verwendeten Elemente. Außerdem ist es wünschenswert, wenn eine Fluidverbindung zwischen zwei Fluidleitungen auf einfache Weise schnell herstellbar und wieder trennbar ist, wobei die Verbindungselemente trotzdem eine besonders sichere Verbindung erzeugen.
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Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist, dass klassische Fluidverbindungen, wie die oben aufgeführten, an ihre Grenzen stoßen, da sie entweder für einen dauerhaften Einsatz vorgesehen sind und daher nicht wieder lösbar sind oder keine ausreichend hohe Keimfreiheit bei und nach der Montage aufweisen. Um eine ausreichende Keimfreiheit zu erreichen, müssen klassische Fluidverbindungen nach einem Einsatz einem speziellen Reinigungsverfahren unterzogen werden, was den Einsatz aufwendig und teuer macht und die Flexibilität hinsichtlich verschiedener durch die Leitungen geförderter Fluide negativ beeinträchtigt. Außerdem muss die Montage der klassischen Fluidverbindungen in einer sterilen Atmosphäre erfolgen, um den Eintrag von Schmutzpartikeln und Verunreinigungen, wie beispielsweise Keimen, zu verhindern.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Fluidverbindung bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere eine einfache Möglichkeit zur Verbindung von Fluidleitungen ermöglicht, wobei die Verbindungselemente vorzugsweise keimfrei sind und durch sie ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen auf einfache Weise eine keimfreie Verbindung erzeugbar ist. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches die Montage der Vorrichtung umfasst.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Fluidverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere zur Erzeugung einer Fluidverbindung, mit einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement, wobei die beiden Anschlusselemente im Wesentlichen identisch sind und fluiddicht miteinander verbindbar sind, wobei jedes der Anschlusselemente jeweils einen Strömungskanal, einen Anschlussbereich und einen Verschlussbügel aufweist, wobei der Anschlussbereich eine Anschlussfläche aufweist, welche eine Öffnung aufweist, die mit dem Strömungskanal in Fluidkommunikation steht, wobei jedes Anschlusselement vom Verschlussbügel des jeweils anderen Anschlusselementes zumindest teilweise umgreifbar ist, wobei die Anschlussfläche mit einer entfernbaren Membran belegt ist, wobei zumindest die Öffnung vollständig von der Membran überdeckt ist.
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Die Membran ist dabei vorteilhafterweise in einer aseptischen, also keimfreien Umgebung, auf die Anschlussfläche aufgebracht, so dass sowohl die Anschlussfläche als auch der Strömungskanal und das Dichtmittel keimfrei sind. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass auch in einer nicht keimfreien Umgebung eine sichere und keimfrei Fluidverbindung zwischen zwei Anschlusselementen hergestellt werden kann. Dies ist insbesondere für Anwendungen im pharmazeutischen und chemischen Bereich vorteilhaft.
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Die Verbindung der Anschlusselemente kann dabei vollständig manuell ohne die Zuhilfenahme von Werkzeugen erfolgen. Die Verbindung ist wieder lösbar und kann in einem einfachen Verfahren ausgetauscht werden. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn auch der Anschluss der Fluidleitungen an den Anschlusselementes wieder lösbar ist.
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Die Vorrichtung eignet sich somit vorteilhafterweise für eine zeitlich begrenzte einmalige Verwendung. Aufgrund der hohen Flexibilität und der einfachen Montage, sowie der einfachen Herstellung sind die Anschlusselemente besonders vielseitig einsetzbar und gestatten ein Verbinden von Fluidleitungen mit einem geringen Zeitaufwand.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn seitlich am Anschlussbereich eine Mehrzahl von ersten Vorsprüngen vorgesehen ist und der Verschlussbügel an ersten Vorsprüngen drehbar gelagert ist, wobei zumindest einzelne der ersten Vorsprünge von dem Verschlussbügel des jeweils anderen Anschlusselementes umgreifbar sind.
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Die Vorsprünge dienen als Widerlager, in denen die Verschlussbügel befestigt werden können. Es ist dadurch eine Fixierung der beiden Anschlusselemente aneinander gegeben.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn an der Anschlussfläche entlang der radialen Begrenzung der Öffnung ein Dichtmittel vorgesehen ist.
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Das Dichtmittel gewährleistet die fluiddichte Verbindung. Zusätzlich unterstützt es durch seine Gestaltung den Verbindungsvorgang und die Keimfreihaltung der Strömungskanäle während des Verbindungsvorgangs. Die Gestaltung sieht dabei insbesondere ein Vorstehen des Dichtmittels über die Anschlussfläche hinaus vor, wodurch während der Montage eine Vorspannung zwischen den beiden Dichtmitteln der Anschlusselemente erzeugt werden kann.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Anschlussfläche eine um die Öffnung umlaufende Nut aufweist, in welche das Dichtmittel einlegbar ist.
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Eine Nut ist besonders vorteilhaft, um das Dichtmittel schnell und einfach zu positionieren.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die Anschlussfläche zweite Vorsprünge und mit den zweiten Vorsprüngen korrespondierende Aussparungen aufweist.
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Diese zweiten Vorsprünge und die Aussparungen sind insbesondere vorteilhaft, um die beiden Anschlusselemente gegeneinander zu positionieren.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die zweiten Vorsprünge und/oder die Aussparungen an diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen der Anschlussfläche angeordnet sind.
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Die Anordnung der zweiten Vorsprünge und der Aussparungen an gegenüberliegenden Eckbereichen ist insbesondere vorteilhaft, um eine einfache Verbindbarkeit der Anschlusselemente miteinander zu gewährleisten. Vorteilhafterweise sind in den oberen Eckbereichen jeweils ein zweiter Vorsprung und eine Aussparung angeordnet, wobei in den unteren Eckbereichen vorteilhafterweise jeweils ein zweiter Vorsprung und eine Aussparung entgegengesetzt zu den oberen Eckbereichen angeordnet sind.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Anschlussbereich durch eine ebene flächige Platte gebildet ist, welche in zwei der drei Raumrichtungen eine Erstreckung aufweist, die größer ist als die Erstreckung der Platte in die dritte Raumrichtung.
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Eine solche Gestaltung des Anschlussbereichs ist besonders vorteilhaft, um die notwendigen Elemente, wie beispielsweise die ersten Vorsprünge, die zweiten Vorsprünge und die Aussparungen vorteilhaft an Anschlussbereich positionieren zu können.
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Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die ersten Vorsprünge an zwei sich gegenüberliegenden Flächen der Platte des Anschlussbereichs angeordnet sind, welche entlang der dritten Raumrichtung verlaufen.
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Dies ermöglicht es die Verschlussbügel derart anzuordnen, dass sie um eine Achse um den Anschlussbereich verdrehbar sind, wodurch die Verbindung vereinfacht wird.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn am Anschlussbereich eine erste Rastlippe vorgesehen ist und eine zweite Rastlippe vorgesehen ist.
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Die beiden Rastlippen sind insbesondere vorteilhaft, damit ein Rastelement, welches am Griffelement bzw. am Verschlussbügel angeordnet ist, dort einrasten kann und der Verschlussbügel darüber in unterschiedlichen Positionen fixiert ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da während des Montagevorgangs vorteilhafterweise zumindest zwei fest definierte Positionen des Verschlussbügels vorgesehen sind, um eine fluiddichte und keimfreie Verbindung zu ermöglichen.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der Verschlussbügel des ersten Anschlusselementes an der ersten Rastlippe und/oder an der zweiten Rastlippe des ersten Anschlusselementes einrastbar ist und der Verschlussbügel des zweiten Anschlusselementes an der ersten Rastlippe und/oder an der zweiten Rastlippe des zweiten Anschlusselementes einrastbar ist.
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Diese Einrastbarkeit des Verschlussbügels an den jeweiligen Rastlippen des eigenen Anschlusselementes ist notwendig um im Montageprozess fest definierte Positionen zu ermöglichen, die notwendig sind, um die fluiddichte und keimfreie Verbindung zu erzeugen.
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Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass das erste Anschlusselement mit seiner Anschlussfläche auf die Anschlussfläche des zweiten Anschlusselementes aufsetzbar ist, wobei die zweiten Vorsprünge des ersten Anschlusselementes in die Aussparungen des zweiten Anschlusselementes einführbar sind und die zweiten Vorsprünge des zweiten Anschlusselementes in die Aussparungen des ersten Anschlusselementes einführbar sind.
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Durch das Aufsetzen der Anschlussflächen aufeinander, bzw. der Membranen auf den Anschlussflächen aufeinander, werden die Anschlusselemente in Anlage miteinander gebracht. Die zweiten Vorsprünge dienen mit den Aussparungen zusammen der Positionierung und Fixierung der Anschlusselemente gegeneinander.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn zwei der ersten Vorsprünge des ersten Anschlusselementes von dem Verschlussbügel des zweiten Anschlusselementes umgreifbar sind und zwei der ersten Vorsprünge des zweiten Anschlusselementes von dem Verschlussbügel des ersten Anschlusselementes umgreifbar sind.
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Die jeweils umgriffenen ersten Vorsprünge bilden Widerlager für den Verschlussbügel des jeweils anderen Anschlusselementes, dies verbessert die Fixierung der Anschlusselemente aneinander.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn an den vom Anschlussbereich abgewandten Endbereich des Strömungskanals eine Fluidleitung anschließbar ist.
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Dies ist vorteilhaft, um die Anschlusselemente mit einem Fluid durchströmen zu können. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verbindung zwischen den Fluidleitungen und dem Endbereich des Anschlusselementes ebenfalls wieder lösbar ist und auf einfache Weise herstellbar ist.
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Darüber hinaus ist es zu bevorzugen, wenn am Anschlussbereich zwei erste Rastlippen und zwei zweite Rastlippen angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Rastlippe und eine zweite Rastlippe an sich gegenüberliegenden Endbereichen des Anschlussbereichs angeordnet sind.
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Diese Anordnung der Rastlippen an dem Anschlussbereich ist insbesondere vorteilhaft, um das Anschlusselement möglichst richtungsunabhängig einsetzen zu können. Es ist dabei ohne Belang an welche der ersten Vorsprünge der Verschlussbügel montiert wird, da beidseitig Rastlippen vorgesehen sind. Dies macht das Anschlusselement universell einsetzbar und leicht montierbar.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Anschlusselemente und/oder die Membran und/oder das Dichtmittel aus einem Kunststoff gebildet sind.
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Ein Aufbau aus einem Kunststoff ist insbesondere hinsichtlich der Herstellbarkeit vorteilhaft. Die zur Verfügung stehenden formgebenden Verfahren sind für Kunststoffe besonders vielfältig. Eine Herstellung ist außerdem besonders günstig, was eine einmalige Verwendung der Anschlusselemente wirtschaftlich macht. Kunststoff als Werkstoff ist weiterhin hinsichtlich der Keimfreiheit vorteilhaft.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Anschlusselemente punksymmetrisch zur Mittelachse ausgebildet sind.
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Dies ist insbesondere hinsichtlich eines universellen, richtungsunabhängigen Einsatzes der Anschlusselemente vorteilhaft.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Membran aus einem Kunststoff wie beispielsweise Polyethersulfon (PES) gebildet ist.
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Eine Ausführung aus einem Kunststoff und insbesondere aus Polyethersulfon macht die Membran besonders widerstandsfähig. Dies gilt insbesondere für die Beständigkeit gegenüber Chemikalien, die Schlagfestigkeit und die Reißfestigkeit der Membran. Dies ist vorteilhaft für den Montageprozess, die Lagerung und den Transport der Anschlusselemente mit den aufgebrachten Membranen. Außerdem sind Kunststoffe wie Polyethersulfon sehr temperaturbeständig und auf einfacher Weise keimfrei zu halten.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Membran durch ein Fügeverfahren wieder lösbar auf der Anschlussfläche aufgebracht ist, wobei das Fügeverfahren insbesondere ein Klebeverfahren und/oder ein Schweißverfahren ist.
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Ein wieder lösbares Fügeverfahren ist besonders vorteilhaft, da die Membran im Laufe des Montageprozesses wieder von der Anschlussfläche entfernt werden soll. Besonders vorteilhaft lässt sich die Membran daher rückstandsfrei von der Anschlussfläche lösen. Das Fügeverfahren ist dabei besonders vorteilhaft, wenn es das Herstellen einer keimfreien Verbindung erlaubt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Kontaktbereich zwischen der Membran und der Anschlussfläche und/oder das Dichtmittel und/oder der Strömungskanal keimfrei sind.
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Ein keimfreier Kontaktbereich ist besonders vorteilhaft, da so eine insgesamt keimfreie Verbindung der Anschlusselemente miteinander hergestellt werden kann. Auf diese Weise kann ebenfalls der Strömungskanal keimfrei gehalten werden. Insbesondere die Anschlussflächen sind dabei bevorzugt keimfrei zu halten, damit keine Verunreinigung des Fluids, welches durch die Fluidverbindung strömen kann, stattfinden kann.
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Die Aufgabe des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung der beiden Anschlusselemente miteinander, wobei die folgenden Schritte durchlaufen werden:
- a) Ausrichten des ersten Anschlusselementes und des zweiten Anschlusselementes gegeneinander, so dass die jeweiligen Anschlussflächen einander gegenüberliegen und parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die Öffnungen der Anschlussflächen in einer gemeinsamen Flucht liegen,
- b) Verdrehen eines Anschlusselementes um 180 Grad um die dritte Raumrichtung bzw. die Mittelachse des Strömungskanals,
- c) Aufsetzen der Anschlussflächen bzw. der Membranen auf den Anschlussflächen aufeinander, wobei die zweiten Vorsprünge des ersten Anschlusselementes in die Aussparungen des zweiten Anschlusselementes eingeführt werden und die zweiten Vorsprünge des zweiten Anschlusselementes in die Aussparungen des ersten Anschlusselementes eingeführt werden,
- d) Start des Schließvorgangs, wobei die Verschlussbügel um die jeweiligen ersten Vorsprünge, welche als Lagerung für den jeweiligen Verschlussbügel dienen, verdreht werden,
- e) Unterbrechung des Schließvorgangs nachdem die Verschlussbügel an der ersten Rastlippe ihres jeweiligen Anschlusselementes eingerastet sind,
- f) Abziehen der Membranen von den Anschlusselementen,
- g) Fortsetzen des Schließvorgangs durch weiteres verdrehen der Verschlussbügel um ihre jeweilige Lagerung,
- h) Abschließen des Schließvorgangs nachdem die Verschlussbügel an der zweiten Rastlippe ihres jeweiligen Anschlusselementes eingerastet sind.
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Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, da die Anschlusselemente einfach gegeneinander ausrichtbar sind. Die Anschlusselemente können richtungsunabhängig eingesetzt werden. Durch ein Schließen der Verschlussbügel bis in die erste Einraststellung wird eine erste Fixierung der Anschlusselemente aneinander erreicht. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Dichtmittel über die Membranen hinweg in einer vorgespannten Anlage. Das Herausziehen der Membranen in diesem Zustand bewirkt, dass die Dichtmittel im selben Maße wie die Membran herausgezogen wird in direkte Anlage miteinander kommen. Es ist dabei zu jedem Zeitpunkt eine vollständige keimfreie Abdichtung des von den Dichtmitteln eingeschlossenen Bereichs gewährleistet.
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Durch ein Fortsetzen des Schließvorgangs bis in die zweite Rastposition wird der endgültige Verbindungszustand erreicht, wobei in diesem Zustand der Druck auf die Dichtmittel durch ein Heranziehen der Anschlusselemente aneinander weiter erhöht ist. Das Heranziehen wird dabei insbesondere durch die Formgebung des Verschlussbügels bzw. des bogenförmigen Arms des Verschlussbügels erreicht.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die dem Anschlussbereich abgewandten Endbereiche der Strömungskanäle vor Beginn des Verbindungsvorgangs jeweils mit einer Fluidleitung verbunden sind.
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Das Anschließen der Fluidleitungen an die jeweiligen Anschlusselemente vor dem Verbindungsvorgang ist besonders vorteilhaft, da so die auf die Verbindung wirkenden mechanischen Belastungen minimiert werden können.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Fluidverbindung, die aus zwei identischen Anschlusselementen erzeugt ist, wobei die Verbindung ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen auf einfache Weise herstellbar und wieder lösbar ist,
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2 eine Explosionsansicht eines Anschlusselementes, wobei zusätzlich ein in eine Nut in der Anschlussfläche eingelegtes Dichtmittel dargestellt ist sowie eine Membran, welche die Anschlussfläche und die Öffnung des Strömungskanals überdeckt und keimfrei hält,
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3 eine Detailansicht des oberen Verbindungsbereichs eines Anschlusselementes, wobei der Verschlussbügel in einer ersten Grundstellung gezeigt ist, die einer geöffneten Stellung entspricht,
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4 eine seitliche Ansicht von zwei gegenüberliegend angeordneten Anschlusselementen, wobei eines der Anschlusselemente entlang der Mittelachse seines Strömungskanals um 180 Grad verdreht ist und die Verschlussbügel beider Anschlusselemente in der geöffneten Grundstellung gemäß 3 positioniert sind,
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5 eine Schnittansicht der Anschlusselemente gemäß 4, wobei der Schnitt durch die Mittelachse der miteinander fluchtend ausgerichteten Strömungskanäle verläuft,
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6 eine Detailansicht des oberen Verbindungsbereichs der zwei Anschlusselemente, wobei die beiden Membranen in der Darstellung in Anlage miteinander gebracht sind und der Verschlussbügel in eine zweite Position verdreht wurde, welche einer ersten Einrastposition entspricht,
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7 eine Seitenansicht der beiden in Anlage gebrachten Anschlusselemente, wobei die Verschlussbügel in einer Position gemäß 6 positioniert sind,
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8 eine Schnittansicht der Anschlusselemente gemäß 7, wobei die Schnittebene entlang der Mittelachse der Strömungskanäle verläuft,
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9 eine Detailansicht des oberen Verbindungsbereichs der zwei Anschlusselemente, wobei die Membranen von den Anschlussflächen entfernt worden sind und die in den Nuten der Anschlussfläche eingelegten Dichtmittel unter Vorspannung miteinander in Anlage sind,
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10 eine Seitenansicht der zwei Anschlusselemente gemäß 9 ohne die Membranen mit den Verschlussbügeln in der ersten Einrastposition,
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11 eine Schnittansicht gemäß der 10, wobei die Schnittebene entlang der Mittelachsen der Strömungskanäle verläuft,
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12 eine Detailansicht des oberen Verbindungsbereichs der zwei Anschlusselemente, wobei der Verschlussbügel weiter in einer dritte Position verdreht ist, die einer zweiten Einrastposition entspricht,
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13 eine Seitenansicht der zwei Anschlusselemente gemäß der 12, wobei die Verschlussbügel in der zweiten Einrastposition fixiert sind und eine fluiddichte und keimfreie Fluidverbindung erzeugt ist, und
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14 eine Schnittansicht durch die zwei Anschlusselemente gemäß der 13, wobei die Schnittebene entlang der Mittelachse der Strömungskanäle verläuft.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1, welche insbesondere eine Fluidverbindung darstellt.
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Die Vorrichtung 1 ist im Wesentlichen aus zwei Anschlusselementen 2 gebildet, welche miteinander fluiddicht und vorzugsweise aseptisch verbunden sind. Die verwendeten Bezugszeichen der 1 werden über die nachfolgenden 2 bis 14 weiter verwendet und gegebenenfalls um neue Bezugszeichen für neu hinzukommende Elemente ergänzt. Die Beschreibung der in den 1 bis 14 gezeigten Elemente bezieht sich jeweils auf eines der Anschlusselemente 2. Das zweite Anschlusselement 2 ist jeweils identisch zu diesem ersten ausgebildet. Die beiden Anschlusselemente 2 sind lediglich um 180 Grad zueinander verdreht positioniert.
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Das Anschlusselement 2 weist einen Strömungskanal 3 auf sowie einen Verschlussbügel 4, welcher an einem Anschlussbereich 5 angeordnet ist. Der Verschlussbügel 4 ist dabei drehbar um erste Vorsprünge 6, welche seitlich an dem Anschlussbereich 5 angeordnet sind, gelagert. Zu diesem Zweck ist sowohl auf der dem Betrachter zugewandten Seite als auch auf der dem Betrachter abgewandten Seite des Anschlussbereichs 5 jeweils mindestens ein erster Vorsprung 6 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind an jeder der beiden Seiten jeweils zwei zueinander beabstandete erste Vorsprünge 6 angeordnet.
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Der in 1 untere erste Vorsprung 6 des rechten Anschlusselementes 2 dient als Widerlager für den Verschlussbügel 4 des links angeordneten Anschlusselementes 2. Ebenso dient der obere erste Vorsprung 6 des linken Anschlusselementes 2 als Widerlager für den Verschlussbügel 4 des rechten Anschlusselementes 2.
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Der Verschlussbügel 4 weist eine U-förmige Gestaltung auf. An der Basis des U-förmigen Verschlussbügels 4 ist ein Griffelement 8 angeordnet, welches genutzt werden kann, um den Verschlussbügel 4 um seine Lagerung am ersten Vorsprung 6 zu verdrehen.
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Der Strömungskanal 3 weist im Wesentlichen drei Abschnitte auf. Links ist ein trichterförmiger Bereich 9 angeordnet, welcher in direktem Kontakt mit dem Anschlussbereich 5 steht. Der Strömungskanal 3 verjüngt sich mit zunehmender Entfernung vom Anschlussbereich 5. Schließlich geht der Strömungskanal 3 in einen zylindrischen Bereich 10 über, welcher schließlich in einen Bereich übergeht, welcher an dem dem Anschlussbereich 5 abgewandten Endbereich 7 angeordnet ist. Der Endbereich 7 ist dabei derart ausgestaltet, dass insbesondere Fluidleitungen, wie beispielsweise Rohrleitungen an den Endbereich 7 angeschlossen werden können. Hierzu weist der Endbereich 7 einen umlaufenden Absatz auf, an dem beispielsweise Klemmelemente, wie Schlauchschellen fixiert werden können.
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Der Endbereich 7 kann dabei in unterschiedlichsten Ausführungen jeweils entsprechend der anzuschließenden Fluidleitung dimensioniert werden. Unter anderem sind beispielsweise kreisrunde Querschnitte zum Anschluss von 1/4”-Rohren, 3/8”-Rohren, 1/2”-Rohren oder 5/8”-Rohren vorteilhaft. Alternativ können anstelle von starren Rohrleitungen auch Schläuche und andere flexible Fluidleitungen angeschlossen werden. Auch andere Querschnittsformen des Endbereichs 7 sind in alternativen Ausführungsformen vorsehbar. Abhängig von den zu verwendenden Fluidleitungen, können auch Anschlusselemente 2 mit unterschiedlichen Endbereichen 7 verwendet werden.
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In der 1 ist ein Zusammenbau zweier Anschlusselemente 2 dargestellt. Die Verbindung ist durch den Verschluss der Verschlussbügel 4 um die jeweils ersten Vorsprünge 6, welche als Widerlager für den jeweiligen Verschlussbügel 4 dienen, erzeugt.
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Insbesondere der Strömungskanal 3, der Anschlussbereich 5 sowie der Verschlussbügel 4 sind vorteilhafterweise aus einem Kunststoff, wie beispielsweise einem Polycarbonat (PC) gebildet. Die Anschlusselemente 2 sind daher insbesondere in einem Spritzgussverfahren oder in anderen für Kunststoffmaterialien gängigen Formgebungsverfahren herstellbar. Dies macht die Herstellung besonders preiswert und einfach, wodurch der Stückpreis der Anschlusselemente 2 minimiert werden kann.
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Die 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des rechten Anschlusselementes 2. Neben den bereits in 1 beschriebenen Elementen ist in 2 insbesondere die Anschlussfläche 21 zu erkennen, welche dem jeweils anderen Anschlusselement 2 zugewandt ist. In der Anschlussfläche 21 ist eine ringförmige Nut 22 angeordnet, welche an den radialen Begrenzungen einer Öffnung 29 verläuft. Diese Nut 22 dient zur Aufnahme eines Dichtmittels 20, welches in der 2 mit einem Abstand zum Anschlusselement 2 dargestellt ist. Das Dichtmittel 20 ist vorteilhafterweise ein Formteil, welches aus einem Flüssigkautschuk (LSR Liquid Silicone Rubber) hergestellt ist. Auch andere Materialien sind in alternativen Ausführungsformen vorsehbar.
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Die Nut 22 ist dabei derart ausgebildet, dass bei eingelegtem Dichtmittel 20 in der Nut 22 das Dichtmittel 20 etwas über die Anschlussfläche 21 hinaussteht. Dies dient insbesondere der Erzeugung einer Vorspannung zwischen den Dichtmitteln 20 der zwei Anschlusselemente 2 im Montageprozess.
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Die Anschlussfläche 21 weist weiterhin zwei zweite Vorsprünge 25 auf sowie zwei Aussparungen 26. Die Aussparungen sind an diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen oben links und unten rechts angeordnet. Die zweiten Vorsprünge 25 sind entsprechend an den anderen diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen unten links und oben rechts angeordnet. Die zweiten Vorsprünge 25 sowie die Aussparungen 26 dienen der Positionierung der beiden Anschlusselemente 2 gegeneinander.
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Der Anschlussbereich 5 ist im Wesentlichen aus einem quaderförmigen Grundkörper gebildet, welcher eine Erstreckung in die erste Raumrichtung 32 und die zweite Raumrichtung 33 aufweist, die jeweils größer ist als die Erstreckung in die dritte Raumrichtung 34. Die drei Raumrichtungen 32, 33 und 34 sind in der 2 durch ein Koordinatensystem dargestellt. Die dritte Raumrichtung 34 verläuft dabei parallel zur Mittelachse des Strömungskanals 3, welcher in den nachfolgenden Figuren als Mittelachse 31 bezeichnet ist.
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Die ersten Vorsprünge 6 sind insbesondere an den sich gegenüberliegenden seitlichen Flächen des Anschlussbereichs 5 angeordnet, welche in der Ebene der ersten Raumrichtung 32 und der dritten Raumrichtung 34 liegen. Der Aufbau des Anschlusselementes 2 und dabei insbesondere des Strömungskanals 3 sowie des Anschlussbereichs 5 mit seinen Vorsprüngen 6, 25 und Aussparungen 26 ist zur Mittelachse des Strömungskanals 3 punktsymmetrisch.
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Am oberen Endbereich des Anschlussbereichs 5 ist in 2 eine erste Rastlippe 23 sowie eine zweite Rastlippe 24 dargestellt. Dabei ist die zweite Rastlippe 24 an einer Fläche des Anschlussbereichs 5 gebildet, welche sich entlang der zweiten Raumrichtung 33 und der dritten Raumrichtung 34 erstreckt. Die erste Rastlippe 23 ist über einen Arm am Anschlussbereich 5 angebunden. Der Arm fußt dabei auf einer Fläche, welche parallel zur Anschlussfläche 21 verlauft und auf der dem Endbereich 7 zugewandten Seite des Anschlussbereichs 5 angeordnet ist.
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Der Anschlussbereich 5 weist weiterhin eine erste Rastlippe 23 und eine zweite Rastlippe 24 am unteren Endbereich auf. Die unteren Rastlippen 23 und 24 sind analog den oberen Rastlippen 23, 24 angeordnet. Dies ergibt sich insbesondere auch aus der Punktsymmetrie um die Mittelachse des Strömungskanals 3.
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Links von dem Dichtmittel 20 ist der Verschlussbügel 4 dargestellt. Aus der 2 ist zu erkennen, dass der Verschlussbügel 4 einen U-förmigen Aufbau aufweist, wobei an der nach oben gerichteten Basis des Verschlussbügels 4 ein Griffelement 8 angeordnet ist. Dieses Griffelement 8 dient der Betätigung des Verschlussbügels 4 und ist insbesondere vorteilhaft, da durch des Griffelementes 8 eine manuelle Betätigung des Verschlussbügels 4 erleichtert ist.
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An den beiden sich gegenüberliegenden Stegen des U-förmigen Bereichs des Verschlussbügels 4 sind jeweils eine Bohrung 27 sowie eine Rastnase 12 und eine Rastnase 13 angeordnet. Die Bohrungen 27 dienen dabei der Aufnahme jeweils eines ersten Vorsprungs 6, wodurch der Verschlussbügel 4 am Anschlussbereich 5 drehbar gelagert wird.
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Die Rastnasen 12 und 13 sind dabei an einem bogenförmigen Arm 11 angeordnet. Der bogenförmige Arm 11 erzeugt somit einen Aufnahmebereich zwischen den sich gegenüberliegenden Stegen des U-förmigen Verschlussbügels 4 und der Spitze des bogenförmigen Arms 11, in welchen ein korrespondierender erster Vorsprung 6 des jeweils anderen Anschlusselementes 2 aufgenommen werden kann. Hierbei sind die Rastnasen 12 bzw. 13 derart ausgebildet, dass der bogenförmige Arm 11 in zwei unterschiedlichen Positionen am jeweils als Widerlager genutzten ersten Vorsprung 6 gehalten werden kann.
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Durch ein Verdrehen des Verschlussbügels 4 wird aufgrund der Formgebung des bogenförmigen Arms 11 erreicht, das die Anschlusselemente 2 aneinander herangezogen werden. Dies erhöht den Druck auf die Dichtmittel 20 und führt zu einer fluiddichten Anlage der Anschlussflächen 21 aneinander. Der bogenförmige Arm 11 ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass durch ein Verdrehen des Verschlussbügels 4 um die Drehachse der Abstand zwischen den ersten Vorsprüngen 6 der beiden Anschlusselemente 2 verringert wird.
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Links von dem Verschlussbügel 4 ist eine Membran 28 angeordnet, welche vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt ist. Vorteilhafterweise ist dieser Kunststoff ein Polyethersulfon (PES).
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In einem Zusammenbau dieses Anschlusselementes 2 ist der Verschlussbügel 4 an den oberen ersten Vorsprüngen 6 drehbar gelagert und das Dichtmittel 20 ist in die Nut 22 eingesetzt. Die Membran 28 ist in einem Zusammenbau auf der Anschlussfläche 21 aufgebracht. Hierzu kann sie beispielsweise aufgeschweißt oder aufgeklebt werden.
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Insbesondere vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Membran 28 in einem aseptischen Arbeitsraum auf das ebenfalls aseptisch gehaltenen Anschlusselement 2 aufgebracht wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sowohl die Anschlussfläche 21 als auch das Innere des Strömungskanals 3 aseptisch, also keimfrei bleiben. Der Endbereich 7 kann ebenfalls mit einem membranähnlichen Material oder einer Abschlusskappe versehen werden, so dass der gesamte innere Strömungskanal 3 keimfrei gehalten werden kann.
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Eine solche keimfreie Gestaltung des Anschlusselementes 2 ist insbesondere vorteilhaft für eine Anwendung des Anschlusselementes 2 in einer pharmazeutischen Anwendung.
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Die 3 zeigt eine detaillierte Schnittansicht des oberen Endbereichs, insbesondere des Anschlussbereichs 5 des Anschlusselementes 2. Der Verschlussbügel 4 ist dabei nach rechts geklappt und befindet sich in einer geöffneten Position. An der dem Griffelement 8 abgewandten Fläche des Verschlussbügels 4 ist ein Rastelement 30 angeordnet. Dieses Rastelement dient zum Einrasten des Verschlussbügels 4 hinter der ersten Rastlippe 23 bzw. der zweiten Rastlippe 24. Die einzelnen Positionen des Verschlussbügels 4 werden in den nachfolgenden Figuren detailliert erläutert.
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In der Schnittdarstellung ist insbesondere die Anordnung des Dichtmittels 20 innerhalb der Nut 22 zu erkennen. In 3 ist weiterhin zu erkennen, dass das Dichtmittel 20 etwas über die Anschlussfläche 21 hinaussteht.
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Weiterhin ist in 3 die Membran 28 dargestellt, welche auf die Anschlussfläche 21 aufgebracht ist und dabei neben der Öffnung 29 auch das Dichtmittel 20 überdeckt.
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Die 4 zeigt zwei Anschlusselemente 2, welche gegenüber voneinander angeordnet sind. Die beiden Anschlussflächen 21 sind dabei jeweils parallel zueinander ausgerichtet und die Mittelachsen 31 der Strömungskanäle 3 bzw. die Öffnungen 29 liegen in einer Flucht miteinander. Das linke Anschlusselement 2 ist dabei um 180 Grad um die dritte Raumrichtung 34, welche parallel zur Mittelachse 31 verläuft, verdreht, so dass der Anschlussbügel 4 am linken Anschlusselement 2 nach unten gerichtet ist.
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Durch den identischen Aufbau der beiden Anschlusselemente 2 ist durch eine solche Verdrehung gewährleistet, dass die zweiten Vorsprünge 25 des linken Anschlusselementes 2 in die Aussparungen 26 des rechten Anschlusselementes 2 und umgekehrt eingreifen. Die Vorsprünge 25 sowie die Aussparungen 26 dienen somit insbesondere der Positionierung und Fixierung der beiden Anschlusselemente 2 gegeneinander im Montagevorgang. Die 4 zeigt eine Darstellung, in der beide Verschlussbügel 4 vollständig geöffnet sind. Die Membranen 28 sind hierbei noch auf den Anschlussflächen 21 aufgebracht.
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Die 5 zeigt eine Schnittdarstellung der Anordnung der Anschlusselemente 2, wie sie bereits in 4 gezeigt wurde. In der Schnittdarstellung ist besonders zu erkennen, dass die jeweiligen Anschlussbügel noch in ihrer Ausgangsposition sind und weder die Rastnasen 12 bzw. 13 noch das Rastelement 30 in ihren jeweiligen Widerlagern eingerastet sind.
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Die 6 zeigt eine Anordnung, bei der die beiden Anschlusselemente 2 derart aufeinander positioniert sind, dass die Anschlussflächen 21 bzw. die Membranen 28 aufeinander aufliegen und die zweiten Vorsprünge 25 in die korrespondierenden Aussparungen 26 eingreifen. Weiterhin ist in 6 dargestellt, dass der Verschlussbügel 4 über eine Betätigung am Griffelement 8 nach oben gegen den Uhrzeigersinn um die oberen ersten Vorsprünge 6 verdreht wurde.
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Der Verschlussbügel 4 ist dabei derart gegen den Uhrzeigersinn verdreht worden, dass das Rastelement 30 über die erste Rastlippe 23 hinausgeführt wurde und von dieser Rastlippe 23 abgestützt wird. Die Rastlippe 23 ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass sie eine Einführschräge aufweist, an welcher das Rastelement 30 von rechts kommend entlanggleiten kann, bis es schließlich über die Rastlippe 23 hinweggeführt ist. Aufgrund der Ausführung der Anschlusselemente 2 aus einem Kunststoff weist das Material eine ausreichend hohe Flexibilität auf, um ein Vorbeigleiten des Rastelementes 30 an der ersten Rastlippe 23 zu ermöglichen.
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Weiterhin ist in 6 zu erkennen, dass beide Dichtmittel 20 etwas über die Anschlussfläche 21 herausstehen.
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Die 7 zeigt eine seitliche Darstellung der zwei Rastelemente in einer Position, wie sie bereits in 6 gezeigt wurde. Zusätzlich zur 6 ist in 7 zu erkennen, dass der bogenförmige Arm 11 mit seiner ersten Rastnase 12 nun das jeweilige durch den ersten Vorsprung 6 des jeweils anderen Anschlusselementes 2 gebildete Widerlager hintergreift. Der Verschlussbügel 4 wird somit durch eine Fixierung über die Rastnase 12 am ersten Vorsprung 6 und über eine Fixierung des Rastelementes 30 an der ersten Rastlippe 23 in der in 7 dargestellten Position gehalten.
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Die 8 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Mittelachse 31 des Strömungskanals 3 gemäß der Darstellung der 7. In der 8 ist insbesondere das Einrasten des Rastelementes 30 hinter der Rastlippe 23 zu erkennen.
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Die 9 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung des oberen Bereichs der Verbindung der zwei Anschlusselemente 2 gemäß der 6. Im Unterschied zur 6 sind die beiden Membranen 28 aus dem Bereich zwischen den Anschlusselementen 2 hinausgezogen worden. In 9 ist zu erkennen, dass die beiden Dichtelemente 20 aufgrund der Tatsache, dass sie jeweils etwas über die jeweilige Anschlussfläche 21 hinausstehen, bereits in Anlage miteinander sind und die Anschlusselemente 2 jeweils gegeneinander abdichten.
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Durch ein Abziehen der Membran 28 wird erst die Öffnung 29 des Strömungskanals 3 freigegeben. Aufgrund der Tatsache, dass die Dichtmittel 20 bereits im Produktionsprozess unterhalb der Membran 28 gelagert waren und vollständig von der Membran 28 überdeckt waren, sind die Dichtmittel 20 vollständig keimfrei. Durch das Inanlagebringen der beiden Dichtmittel 20 aneinander und das Entfernen der Membran 28 bleibt der Bereich, welcher von den Dichtmitteln 20 umschlossen ist, weiterhin keimfrei.
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Die 10 zeigt eine Gesamtansicht der beiden Anschlusselemente 2 in einem Zustand, wie er bereits in der 9 dargestellt wurde. Die Rastnasen 12 des bogenförmigen Arms 11 sind dabei jeweils noch im Anschlag mit den ersten Vorsprüngen 6 des jeweils anderen Anschlusselementes 2 und das Rastelement 30 des Verschlussbügels 4 ist weiterhin im Anschlag mit der ersten Rastlippe 23.
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Die 11 zeigt eine Schnittansicht durch die in 10 gezeigte Anordnung. In 11 ist insbesondere zu erkennen, dass die zweiten Vorsprünge 25 in den korrespondierenden Aussparungen 26 des jeweils anderen Anschlusselementes 2 eingreifen. Weiterhin ist der durch die Dichtmittel 20 gebildete keimfreie Bereich zwischen den Anschlussflächen 21 und den beiden Strömungskanälen 3 zu erkennen.
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Die 12 zeigt eine detaillierte Schnittansicht durch den oberen Bereich der Verbindung der beiden Anschlusselemente 2, wobei der Verschlussbügel 4 des Anschlusselementes 2 in seiner Endposition eingerastet ist. Hierzu ist der Verschlussbügel 4 über eine Betätigung am Griffelement 8 weiter gegen den Uhrzeigersinn verdreht worden, wodurch das Rastelement 30 an der zweiten Rastlippe 24 vorbeigeführt wurde und von der Rastlippe 24 dort gehalten wird.
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Weiterhin ist in 12 zu erkennen, dass die beiden Dichtmittel 20 nun unter Druck in den sich gegenüberliegenden Nuten 22 angeordnet sind. Dieser Druck auf die Dichtmittel 20 entsteht insbesondere durch die Dimensionierung der jeweiligen Dichtmittel 20. Je stärker der Überstand des Dichtmittels über die Anschlussfläche 21 im unmontierten Zustand ausgebildet ist, desto stärker ist der im montierten Zustand vorherrschende Druck.
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Die 13 zeigt eine Gesamtansicht der beiden verbundenen Anschlusselemente 2, wobei die jeweiligen Verschlussbügel 4 in einer Position sind, wie sie der 12 entspricht. Zusätzlich ist in 13 zu erkennen, dass der bogenförmige Arm 11 mit seiner zweiten Rastnase 13 am ersten Vorsprung 6 des jeweils anderen Anschlusselementes 2 eingerastet ist. Der Verschlussbügel 4 wird somit effektiv durch die Verrastung der Rastnase 13 am ersten Vorsprung 6 gehalten sowie durch die in 12 bereits gezeigte Einrastung des Rastelementes 30 an der zweiten Rastlippe 24.
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Die 14 zeigt abschließend eine Schnittansicht durch eine Anordnung gemäß der 13.
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Es ist zu erkennen, dass die beiden Strömungskanäle 3 nun vollständig fluiddicht und keimdicht aneinander angebunden sind. Es wird so entlang der beiden Strömungskanäle 3 eine Fluidströmungsweg gebildet. Die Verschlussbügel 4 sind jeweils über die Rastelemente 30 an der zweiten Rastlippe 24 eingerastet.
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Die in den vorausgegangenen Figuren jeweils für das rechte Anschlusselement 2 beschriebenen Elemente sowie die Bewegung des Verschlussbügels 4 gelten entsprechend analog für das linke Anschlusselement und seinen Verschlussbügel 4.
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In den 2 bis 14 ist insbesondere zu erkennen, dass die Anschlusselemente 2 jeweils einen um die Mittelachse 31 punktsymmetrischen Aufbau aufweisen. Der punktsymmetrische Aufbau ist insbesondere vorteilhaft für die Herstellung der Grundkörper der Anschlusselemente 2. Aufgrund der Ausbildung sowohl erster Rastlippen 23 und zweiter Rastlippen 24 am oberen sowie am unteren Endbereich des Anschlussbereichs 5 und der Anordnung der zweiten Vorsprünge 25 bzw. Aussparungen 26 an der Anschlussfläche 21 und der Anordnung der ersten Vorsprünge 6 an den seitlichen Flächen des Anschlussbereichs 5 ist eine richtungsunabhängige Verwendung des jeweiligen Anschlusselementes 2 möglich.
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Die in den 1 bis 14 gezeigten Anschlusselemente 2 bilden in verbundenem Zustand eine Fluidverbindung aus, welche in der Fachsprache auch als Hermaphrodit bezeichnet wird. Ein Hermaphrodit ist dabei eine Verbindung von zwei identischen Steckern bzw. Anschlusselementen miteinander. Solche Verbindungen haben insbesondere den Vorteil, dass sie ohne großen Aufwand herstellbar sind und nur Gleichteile verwenden. Es muss daher keine spezielle Paarung von beispielsweise männlichen und weiblichen Steckern bzw. Anschlussteilen vorgenommen werden.
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Die durch die Anschlusselemente 2 erreichte Fluidverbindung kann ohne den Einsatz von Werkzeugen erreicht werden. Die Verschlussbügel 4 können jeweils durch eine manuelle Betätigung betätigt werden.
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Der in den 5, 8, 11 und 14 gezeigte Schnitt durch die Anschlusselemente 2 zeigt, dass sich der Strömungskanal 3 entsprechend der äußeren Abschnitte 9 und 10, welche einen trichterförmigen Bereich 9 und einen zylindrischen Bereich 10 bilden, innerhalb der jeweiligen Anschlusselemente 2 erstreckt. In den dargestellten Beispielen hat der Strömungskanal 3 jeweils einen kreisrunden Querschnitt. In alternativen Ausführungsformen ist jedoch auch eine Formgebung abweichend hiervon vorsehbar.
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Die in den 1 bis 14 gezeigten Merkmale sind jeweils miteinander kombinierbar. Die Darstellungen der 1 bis 14 haben keinen beschränkenden Charakter. Insbesondere hinsichtlich der geometrischen Gestaltung, der Abmaße sowie der Positionierung der einzelnen Elemente zueinander weisen die Figuren keine beschränkende Wirkung auf. Sie dienen lediglich der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
