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Durch Tiere zu betätigende Ventileinheit Die BrSindung bezieht sich
auf eine Ventileinheit zur Regulierung eines Blüssigkeitsstromes, insbesondere auf
eine Art Ventileinhei mit deren Hilfe der Blüssigkeitsstrom durch ein Tier, z.B.
ein se kleines Nagetier, nach Bedarf reguliert werden kann.
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Es ist bereits eine Reihe von Ventilen entwickelt worden, aus denen
die Flüssigkeit, z.B. Wasser, bei Betätigung durch ein Tier ausstròmt;derartige
Ventile werden insbesondere in Versuchslabora torien, aber auch an anderen Stellen
verwendet. Ventileinheiten dieser Art haben sich bei bestimmten größeren Tieren,
z.J3. erwachsene Mäusen und größeren Nagetieren, sehr bewährt. Sie sind jedoch für
kleinere und schwächere Tiere, z.B. junge Mäuse, nicht so gut geeignet; diese müssen
ein Ventil haken, welches sich leichter betätigen läßt.
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Einige Tiere, z.B. Ratten, haben darüber hinaus die Eigenschaft, (an
dem Ventilschaft zu ziehen, wodurch sie das Ventil und/oder den Ventilsitz beschädigen.
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Die Erfindung macht es sich infolgedessen zur Aufgabe, eine verbesserte
Ventileinheit zu schaffen, die leicht durch kleine Tiere, z.B. junge Mäuse, betätigt
werden kann, trotzdem nur schwierig zu beschädigen ist, in einem System mit mehreren
Ventileinheiten verwendbar ist, zum Säubern und/oder zur Reparatur Xilweise auseinandergenommen
werden kann, ohne daß der Flüssigkeitsdruck in dem System, an welches das Ventil
angeschlossen ist, beeinflußt wird, und die sich automatisch schließt, wenn ein'negativer
Druck in dem System auftritt, so daß ein Zurücksaugen von wasser durch das Ventil
in das System verhindert wird.
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An einer Venti? inheit der vorstehend beschriebenen Art wird erfindungsgemäß
der Ventilsohaft zweiteilig ausgebildet, und zwar derart, daß der freiliegende Teil
des Ventilschaftes leicht ersetzt werden kann, ohne daß andere Teile der Ventileinheit
ersetzt werden müsse, wenn das Ventil für andere Tiere verwendet werden soll.
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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
In diesen Zeichnungen bedeuten: Fig. 1 eine gebrochene, teilweise schematische Ansicht
eines Blüssigkeitszufuhrsystems mit einer Ventileinheit gemäß der 13rwindung; Fig.
2 einen Querschnitt in der Ebene II-II in Figur 1; Fig. 3 eine Darstellung wie in
Bigur 2, bei welcher jedoch die Ventileinheit in einer anderen Betriebsstellung
gezeigt ist; Fig. 4 einen Querschnitt in Die Ebene IV-IV in Figur 2.
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In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke "vorne",
"hinten" und ähnliche Bezeichnungen auf die unteren bzw. oberen inden der in Figuren
2 und 3 dargestellten Ventileinheit. Die Ausdrücke
"innen", "außen"
und entsprechende Bezeichnungen sind auf das geometrische Zentrum der Ventileinheit
bezogen.
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Die erfindungsgemäße Ventileinheit besteht aus einem ersten und einem
zweiten, im wesentlichen zylindrisehen Körperteil, die koaxial und lösbar an ihren
beiden benachbarten Enden miteinander verbunden sind. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung wird diese Verbindung durch passende .:chraubenwindungen an den benachbarten
Sonden der Körperteile erreicht, die koaxiale und kommunizierende Durchgänge bzw.
Durchlässe aufweisen, welche an ihren benachbartan Enden vergrößert sind. In einer
gewissen Entfernung voneinander sind ringförmige Rückschlagventilsitze im Durchgang
des ersten Körperteiles angeordnet, zwischen denen sich ein Rück schlagventil befindet,
welches jeweils mit einem der Rückschlagventilsitze in Eingriff treten und so einen
Verschluß herbeiftihren kann Auch in dem @ rgroßerten Teil des Durchganges in dem
zaseiSn Körperteil ist ein ringförmiger Ventilsitz vorgesehen. Win Ventilkörper,
der aus einem Ventilkopf, welcher mit dem Ventilsitz in Eingriff treten kann9 und
einem zweiteiligen Ventilschaft, der sich durch den Ventilsitz in den Durchgang
des zweiten Körperteiles erstreckt, besteht, wird in geschlossenem Zustand durch
ein Dichtungs;lied aus guminielastischem ilaterial9 welches iest mit dem Ventil1or-f
verbunden ist, gehalten und ist zwischen den benachbarten Enden des ersten und zweiten
Körperteiles festgeklemmt. Ein Vorsprung an dem Ventilkopf erstreckt sich durch
den benachbarten der beiden Rückschlagventilsitze und kann mit dem Rückschlagventil
in Eingriff treten, so daß der Verschluß des benachbarten Rückschlagventilsitzes
durch das Rückschlagventil verhindert wird, senn die beiden Körperteile miteinander
verbunden sind.
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Der zweiteilige Ventilschaft weist einen oberen Schaftteil, der fest
mit dem Ventilkopf verbunden ist, und einen unteren Schaftteil, der den oberen Schaftteil
berührt und sich durch das offene
Ende des zweiten Körperteiles
erstreckt, auf.
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In Figur 1 erkennt man ein Blüssigkeitszufuhrsystem 10, an welchem
die Ventileinheit ii gemäß der Erfindung verwendet werden kann; zu dem System 10
gehören eine unter Druck stehende Flüssigkeitsquelle, z.B. eine Wasserquelle, 12,
eine Hauptverteilungsleitung 13 3 und ggfs. mehrere Verzweigungsleitungen oder Rohrleitungen
14, die an einem Ende mit der Hauptleitung 13 und am anderen Ende mit einer Ventileinheit
11 verbunden sind. Ggfs. kann die Ventileinheit 11 auch direkt mit der Hauptverteilungsleitung
13 verbunden sein.
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In Figur 2 erkennt man die Ventileinheit 11, welche gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung aus einem ersten oder hinteren Körperteil 17 besteht,
welcher vorzugsweise etwa zylindrisch gestaltet und an seiner Außenseite am hinteren
Ende mit Schraubenwindungen versehen ist; mit Hilfe dieser letztgenannten Schraubenwindungen
kann der Körper in innere Schraubenwindungen an der Verzweigungsleitung 14 eingreifen.
Der hintere Körperteil 17 weist einen axialen Zufuhrdurchgang l8iiiit einem vergrößerten
hinteren Endteil 19 und einem vergrößerten vorderen Endteil 22 auf.
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Ein nach innen vorspringender ringförmiger Wall oder Rückschlagventilsitz
20 ist in dem Durchgang 18 am hinteren Ende des vergrößerten Vorderteiles 22 vorgesehen
und dient zur Aufnahme des kugelförmigen Rückschlagventiles 21.
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Eine zylindrische Manschette 15 ist fest in dem vergrößerten hinteren
Endteil 19 des Durchganges 18 angeordnet, und zwar so, daß ihr vorderes Ende einen
RückschXgventilsitz 16 bildet, an dem das kugelförmige Rückschlgventil 21 Anlage
findet kann. Die Rückschlagventilsitze 16 und 20 befinden sich in einem gewissen
Abstand voneinander, so daß sie nicht gleichzeitig durch das Rückschlagventil 21
verschlossen werden können.
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Das vordere Ende des hinteren Körperteiles 17 ist an der Außenseite
mit Schraubenwindungen versehen, welche mit inneren Schraubenwindungen an dem hinteren
binde des vorderen Körperteiles 2v in
Eingriff treten können. Die
äußere Oberfläche 24 des vorderen Körperteiles 23 zwischen den vorderen und hinteren
mit Schraubenwindungen versehenen Teilen desselben kann geriffelt oder so gestaltet
sein, daß der runde Querschnitt abgeplattet ist, wodurch das Ergreifen erleichtert
wird, wenn der vordere Körperteil 23 mit dem hinteren Körperteil 17 verbunden ist.
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Der vordere Körperteil 23 weist einen koaxialen Auslaßdurchgang 27
auf, der an seinem hinteren Ende einen vergrößerten Teil 28 aufweist, der dem vergrößerten
Teil 22 des hinteren Körperteiles 17 benachbart und gegen diesen offen ist; er weist
weiterhin einen sich nach vorn erweiternden kegelstumpfförmigen Teil 31 auf. Ein
ringförmiger Einsatz 29 ist dicht in den vergrößerten eil 28 eingesetzt, so daß
seine hintere Oberfläche 32 das vordere Ende 33 des hinteren Körperteiles 17 verschließt,
wenn letzteres mit dem vorderen Körperteil 23 verbunden ist. Der ringförmige Einsatz
29 weist eine koaxiale Offnung 34 auf, deren hinterer Teil einen verhältnismäßig
scharfen ringförmigen Ventilsitz 37 an der hinteren Oberfläche 32 bildet. Die koaxiale
Öffnung 34 weist außerdem einen vergrößerten vorderen Teil 36 auf.
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Der Ventilkörper 40 (Figuren 3 und 4) besteht aus einem Ventilkopf
41, welcher vorzugsweise eine halbkugelförmige Oberfläche 42 aufweist, die fest
an dem Ventilsitz 37 anliegen kann. Der Ventilkörper 40 weist ein gummielastisches
radfömniges Teil 47 auf, an dem sich ein äußerer Ring 48 mit im Querschnitt rechteckiger
Gestalt oder beliebiger anderer Querschnittsgestalt sowie eine größere Zahl von
radial angeordneten gummielastischen Elementen 49 befinden, die vorzugsweise fest
mit dem Ventilkörper verbunden sind und sich zwischen dem Ring 48 und dem Ventilkopf
41 erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform sind der Ventilkopf 41, die Elemente
49 und der Ring 48, z.B. durch Spritzguß, als eine Einheit aus einem elastischen
Material, z.B. natürlichen oder synthetischen Kautschuk, Silicon-Kautschuk oder
anderem geeigneten Material hergestellt.
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Der Ring 48 (Figur 2) besitzt eine solche Größe und Gestalt, daß er
fest zwischen die hintere Oberfläche 32 des ringförmigen Binsatzes 29 und das vordere
Ende 33 des hinteren Körperteiles 17 geklemmt werden kann. Ein schwacher kreisförmiger
Rücksprung 3 kann am vorderen Ende 33 des hinteren Körperteiles 17 vorgesehen sein,
um den Druck auf den äußeren Ring 48 zu begrenzen und damit eine Verzerrung des
Ringes 48 und/oder der Elemente 49 zu vermeiden, wenn die beiden Körperteile bzw.
Gehäuseteile vereinigt sind.
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Der Ring 48 dient auch dazu, das Ausfließen von Flüssigkeit aus dem
Zufuhrdurchgang 18 zwischen dem vorderen Ende 33 des hinteren Körperteiles bzw.
Gehäuseteiles 17 und dem Einsatz 29 zu verhindern.
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Flüssigkeit in dem Zufuhrdurchgang 18 kann in den Auslaßdurchgang
27 nur durch die Öffnung 54 in dem ringförmigen Einsatz 29 gelangen, wenn der Ventilkopf
41 von dem Ventilsitz 37 entfernt ist, wie dies in Figur 3 gezeigt ist.
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Der Ventilkopi 41 wird gegen den Ventilsitz 37 durch gummielastische
Elemente 49 gehalten, die - wie in Figur 2 gezeigt - unter Spannung stehen, wenn
der Ring 48 zwischen dem hinteren Körper-bzw. Gehäuseteil 17 und dem Einsatz 29
eingeklegt ist. Aus Figur 2 erkennt man auch, daß ein erheblicher Teil des Ventiles
41 in dem vergrößerten vorderen Teil 22 des Zufuhrdurchganges 18 sich befindet,
wenn der Ventilkopf anliegt. Innerhalb des vergrößerten Frontteiles 22 ist weiterer
axialer Raum vorgesehen, der zur Aufnahme des Ventilkopfes 41 dient, wenn dieser
- wie in Figur 3 gezeigt - nicht anliegt.
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Das Ventil 40 weist einen zweiteiligen Ventilschaft 54 mit einem hinteren
Teil 56 und einem vorderen Teil 57 auf, wobei der hintere Teil 56 sich durch den
Ventilkopf 41, d.h. über die Vorder-und Rückseiten desselben hinaus erstreckt, wie
in Figur 3 dargestellt. Der hinterste Teil 4s des Ventilschaftteiles 56 erstreckt
sich durch und über den Ventilsitz 20 hinaus und kann mit dem Rückschlagventil 21
in Eingriff treten. Das vordere Ende des Ventilschaftteiles
56
erstreckt sich in den vergrößerten Teil 36 des ringförmigen Einsatzes 29.
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Der vordere Ventilschaftteil 57 ist mit einem Ringflansch 58 versehen,
welcher an dem Vorsprung 59 in dem vorderen Gehäuseteil 23 anliegt, wenn das Ventil
40 sich in der geschlossenen Jtellung befindet, die in Figur 2 dargestellt ist.
Der vordere Ventilschaftteil 57 weist ein vorderes Ende 60 auf, welches sich durch
den Auslaßdurchgang 27 in den vorderen Gehäuseteil 23 erstreckt. Die Querschnittsbereiche
der verschiedenen Teile des Ventilschaftes 54 sind etwas kleiner als die Querschnitte
der entsprechenden.Teile der Durchgänge 22, 34-, 36 bzw. 27, durch welche sich der
Schaft 54 erstreckt, so daß Flüssigkeit durch die Durchgänge ausfließen kann, wenn
der Ventilkopf 41 von dem Ventilsitz 37 abgehoben ist und der Flansch 58 nicht an
dem Vorsprung 59 anliegt. Der Flansch 58 ist so angeordnet9 daß er den Schaftteil
56 gerührt und damit den Ventilkopf 41 abhebt. wenn das vordere Ende 60 des ;Jchaftteiles
57 seitwärts (wie 9 igur 3 gezeigt) oder axial bewegt wird Die Länge des hinteren
bundes 45 des Ventilscheftteiles 56 ist so bemessen daß ein Verschließen des RUckscillagventilsitzez
20 durch das Rückschlagventil 21 sicher vermieden wird, wenn die vorderen und hinteren
Gehäuseteile richtig zusammengesetzt sind.
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Wird die Ventileinheit 11 in Betrieb genommen, so strömt eine Flüssigkeit,
zZoB Wasser unter geeignetem Druck aus einer Quelle 12 (Figur 1) in die HauptFersorgungsleiturlg
13 und von dort dort durch die Verzweigungsleitung 14 in den Zufuhrdurchgang 18
bis zu dem Ventilkopf 41, Der Wasserdruck wirkt mit der Spannung in den Elementen
49 in dem Ventil 40 zusammen, so daß der Ventilkopf 41 dicht gegen den Ventilsitz
37 gepreßt wird, wodurch ein Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Durchgang 18 durch
die Öffnung 34 in dem Einsatz 29 sicher vermieden wird. Fließt Wasser durch den
Einsatz 29, so bewirkt das Kugelrückschlagventil 21 das Verschließen des Ventiles
40, in dem die Kugel an dem äußersten oberen Ende des Teiles 45 anliegt,
und
zwar infolge der Bewegung der Flüssigkeit über das Kugelventil hinaus. Der Ring
48 des Ventiles 40 dient als Flüssigkeitsdichtung, welche den Austritt von Flüssigkeit
zwischen dem hinteren Gehäuseteil 17 und der benachbarten hinteren Oberfläche 32
der ringförmigen Einlage 29 verhindert.
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Der Ventilschaft 54 mit den Teilen 56 und 57 erstreckt sich bis zum
vorderen Ende des vorderen Gehäuseteiles 23, so daß er von dem Tier, z.B. einem
Nagetier, berührt werden kann, wenn dieses Flüssigkeit zusichnehmen will. Wird das
vordere Teil 57 des Ventilschaftes 54 entweder rückwärts bzw. axial oder radial
bewegt, so wird mit Hilfe des hinteren Teiles 56 der Ventilkopf 41 von seinem Sitz
abgehoben, so daß Flüssigkeit über das Ventil hinaus und durch die Öffnung 34 in
den Auslaßdurchgang 27 strömen kann, wo sie von dem Tier aufgenommen wird. Wird
das vordere Teil 57 des Ventilschaftes 54 seitwärts oder radial bewegt, so legt
sich eine Seite des äußeren Randes des Flansches 58 an den Vorsprung 59 des vorderen
Gehäuseteiles 23, was bewirkt, daß das Teil 57 sich um den Anlagepunkt dreht; hierdurcheiibt
sich ein mechanischer Vorteil, der das Abheben des Ventilkopfes 41 erleichtert.
Die diametral gegenüberliegende Seite des Flansches 58 wird so von dem Vorsprung
59 abgehoben, so daß Flüssigkeit ausfließen kann. Gleichzeitig drückt der Flansch
58 den Schaftteil 56 axial nach hinten, so daß der Ventilkopf 41 abgehoben wird
und Flüssigkeit aus dem Durchgang 18 in die Öffnung 31 strömen kann.
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Da das vordere Teil 57 in axialer Richtung länger ist als der Radhsdes
Flansches 58, ergibt sich eine erhebliche Hebelwirkung, durch die es auch sehr kleinen
Tieren, z.B. jungen Mäusen, möglich ist, das Ventil 40 zu öffnen, obwohl sie nicht
die Kraft hätten, das Ventil 40 direkt in axialer Richtung zu verschieben. Der Radius
dffl Ringflansches 58 soll vorzugsweise etwas kleiner sein als der halbem axialen
Länge des vorderen Teiles 57 entspricht.
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Sobald das Tier seinen Bedarf nach Flüssigkeit befriedigt hat und
den Schaft 54 nicht mehr bewegt, nimmt der Ventilkopf 41 seine
Stellung
auf dem Ventilsitz 37 sofort wieder an, und zwar teilweise infolge der Spannung
in den Elementen 49. Die Schließwirkung der Elemente 49 wird durch den Drwokunterschied
im Durchgang 18 zwischen dem obersten und untersten Teil des Rückschlagventiles
21 vergrößert, wenn die Flüssigkeit darüber hinausströmt, so daß das Rückschlagventil
21 gegen das Teil 45 gepreßt wird. Wenn das hintere Teil 56 des Ventilschaftes 54
durch die Spannung der Elemente 49 nach unten bewegt wird, drängt es den Flansch
58an dem vorderen Teil 57 gegen den Vorsprung 59, wodurch sich eine weitere Sperre
gegen Verunreinigung des Blüssigkeitsverteilungssystems10 und des anneren der Ventileinheit
ergibt.
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Infolge der Spannung in den Elementen 49 wird der Ventilkopf 41 fest
und dicht schließend gegen den Ventilsitz 37 gepreßt, und zwar auch bei einem Abfall
des Druckes, der die Flüssigkeit gegen den Ventilkopf 41 preßt. Infolgedessen ist
die Möglichkeit eines Rückflusses von Flüligkeit, die in dem Auslaßdurchgang 27
vorhanden und möglicherweise verunreinigt sein kann, sehr gering. Dies ist wichtig,
weil Ventileinheiten der beschriebenen Art, wie weiter vorn bereits gesagt, häufig
dazu verwendet werden, kleineren Tieren, die zur Durchführung von Versuchen zur
Bestimmung der therapeutischen Wirkung bestimmter Medikamente herangezogen werden,
die benötigte Flüssigkeit zuzuführen. Infolgedessen ist es sehr wünschenswert, wenn
nicht sogar unbedingt notwendig, die Tiere voneinander zu isolieren, was auch erfordert,
daß eine Ruckführung-der Flüssigkeit in das System, welches auch zur Versorgung
anderer Tiere mit derselben Flüssigkeit dient, mit Sicherheit verhindert wird. Falls
sich in dem Durchgang 18 hinter dem Rückschlagventil 21 ein negativer Druck (d.h.
ein Unterdruck)entwickelt, so wird ein Rücksaugen des Wassers in-das System durch
das Rückschlagventil 21 verhindert, weil letzteres sofort gegen den Ventilsitz 16
gezogen wird, wodurch ein Zurückfließen von Blüssigkeit über diesen Punkt hinaus
mit Sicherheit verhindert wird.
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Muß das Ventil 40 erneuert oder gereinigt werden, so kann die Binheit
11 schnell und leicht auseinandergenommen werden, indem man
das
vordere# Gehäuseteil 23 von dem hinteren Gehäuseteil 17 abnimmt, worauf sich Ein>oatz
29 und Ventil 40 leicht aus dem vorderen Gehäuseteil 25 herausnehmen lassen. Da
das Rückschlagventil 21 sich sofort gegen den Ventilsitz 20 legt und ihn damit verschließt,
ist es nicht notwendig, den Druck in dem gesamten System 10 zu entspannen, wenn
die Reinigung vorgenommen werden soll. Wenn das untere sunde des billigen Ventilschaftteiles
57 abgekaut oder in anderer Weise unbrauchbar geworden t§n/8tricht einen neuen Teil
57 ersetzt werden, ohne daß es notwendig ist, das gesamte Ventil 40 zu erneuern.
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Es hat sich außerdem gezeigt, daß das Kugelrückschlagvene 21, welches
aus einem verhältnismäßig leichten halbstarren Plastikmaterial, z.B. Äthylen-Propylen,
hergestellt sein kann, auch dazu dient, den Flüssigkeitsstrom durch den Durchgang
18 abzuschwächen, wenn der Ventilkopf 41 plötzlich abgehoben wird, wodurch die Arbeitsweise
des Ventiles bei der Zuführung von Flüssigkeit an das Tier verbessert wird. Der
Druck der Flüssigkeit gegen die Kugel wird auf den hinteren Teil 45 des Schaftes
54 übertragen, wenn das Ventil 40 offen ist, so daß sich ein stärkerer Verschluß
durch den Ventilkopf 41 ergibt, nach-dem das Ventil durch das Tier betätigt worden
ist.