DE19643360C1 - Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für die medizintechnische Anwendung - Google Patents

Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für die medizintechnische Anwendung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für die medizintechnische Anwendung, mit zwischen einem Ventilgehäuse und der Membranscheibe einerseits und einem Deckel und der Membranscheibe anderer­ seits gebildeten Differenzdruckkammern, wobei die ventilgehäuseseitige Differenz­ druckkammer mit einem ersten Zuströmanschluß, der Deckel mit einem zweiten Zu­ strömanschluß und die Differenzdruckkammern mit einem Abflußanschluß versehen sind.
Ventile in Drei-Wege-Ausführung sind bekannt (DE 82 14 927 U1). Das bekannte Ventil weist mehrere Ventilsitze auf, denen jeweils eine Klappe zugeordnet ist, die einseitig angelenkt durch Biegung betätigt wird. Die bekannte Lösung entspricht da­ her nicht einem Membranventil.
Ein Membranventil der eingangs bezeichneten Gattung ist aus der älteren, nicht vor­ veröffentlichten Anmeldung DE 196 05 217.3-35 bekannt. Derartige Membranventile gestatten den Zufluß durch zwei oder mehrere Zuströmleitungen, wobei von zwei jeweils eine Zuströmleitung gesperrt sein muß. So werden z. B. Drei-Wege-Ventile bei zwei Behältern eingesetzt, von denen der eine als Mischbehälter und der andere als Vorratsbehälter für Blutkonserven oder Flüssigmedikamente dient. In einem an­ deren Fall wird die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zunächst in eine Infusions­ pumpe gesaugt und danach unter Druck in einen Katheter gegeben. Der Druck in der Infusionspumpe kann auch durch einen elektrischen Schrittmotor erzeugt werden, wobei nicht selten der Gegendruck über 0,2 bar ansteigt und eine gefährli­ che Rückströmung entsteht. Es sind schon Gegendrücke in der Größenordnung von 8 bis 10 bar gemessen worden, die in der Medizintechnik unzulässig sind. Sobald der Infusionspumpendruck über 4 bar steigt, ist die Rücksperre im Ventil aufgeho­ ben, so daß hiergegen Maßnahmen getroffen werden müssen, um diesen Zustand nicht entstehen zu lassen.
Es ist ferner ein Mehrwegeventil, insbesondere für die medizintechnische Anwen­ dung bekannt (WO 88/02 639 A1), bei dem ein erster und ein zweiter Strömungs­ weg sicher und selbsttätig voneinander getrennt werden können. Bei diesem be­ kannten Mehrwegeventil erfolgt die Verstellung des Ventilkörpers selbsttätig durch den jeweils herrschenden Differenzdruck in den beiden Zuflußleitungen. Hierzu ist jedoch ein verstellbar gelagerter Ventilkörper erforderlich, derart, daß er von einer ersten, den ersten Strömungsweg in eine zweite, den zweiten Strömungsweg öff­ nende Stellung und umgekehrt unter gleichzeitiger Unterbrechung des jeweils ande­ ren Strömungswegs verstellbar ist. Die Bewegung des Ventilkörpers hängt von eini­ gen Imponderabilien ab, so z. B. von den Reibungsverhältnissen in einem ihn umge­ benden Gehäuse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drei-Wege-Ventil der Membranbauart mit einer wirkungsvollen Rücksperre zu versehen, die eine Rückströmung der Flüs­ sigkeit entgegen einer vorgesehenen Strömungsrichtung verhindert.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest zwei in Strömungsrichtung nebeneinanderliegende Differenzdruckkammern angeordnet sind, daß die ventilgehäuseseitigen Differenzdruckkammern mittels einer ersten Verbindungsöffnung an die Zuströmleitung und mittels einer zweiten Verbindungs­ öffnung über die Abflußleitung an den Abflußanschluß anschließbar sind und daß die nebeneinanderliegenden, deckelseitigen Differenzdruckkammern ebenfalls über die Abflußleitung an den Abflußanschluß anschließbar sind. Dadurch wird ein möglicher Gegendruck einer Rückströmung dafür eingesetzt, den Druck in der Differenzdruck­ kammer gering zu halten, wobei immer noch ein ausreichender Schließdruck in der gegenüberliegenden Differenzdruckkammer gegeben ist. Ein derartiges Drei-Wege-Ventil kann daher bei einer nicht intravenösen Anwendung für Mischzwecke von ei­ nem Behälter in einen anderen Behälter mittels einer Infusionspumpe eingesetzt werden sowie auch für eine intravenöse Anwendung mittels einer Infusionspumpe und eines Katheters bei der Blutübertragung, z. B. in Fällen ungeborenen Lebens.
Die Erfindung ist ferner dahingehend ausgestaltet, daß um die in der jeweiligen Strömungsrichtung zweite Verbindungsöffnung ein in Strömungsrichtung sich öff­ nender Auslaßkegel gebildet ist, auf dessen Ringsitz die Membranscheibe in Sperrichtung aufliegt und daß in dem zweiten Zuströmanschluß ebenfalls ein sich in Strömungsrichtung öffnender Auslaßkegel angeordnet ist, auf dessen Ringsitz bei Oberdruck in der ersten Zuströmleitung die Membranscheibe aufliegt. Dadurch wird eine äußerst genaue Membranbewegung, sei es beim Öffnen oder sei es beim Schließen, erzielt, wobei schon geringste Druckdifferenzen konstruktiv eingestellt werden können.
Diese konstruktive Einstellung wird noch weiter verbessert, indem die Ebene des Ringsitzes an dem Auslaßkegel der ersten Zuströmleitung gegenüber der Ebene des Ringsitzes an dem Auslaßkegel des Deckels gegeneinander derart versetzt ist, daß eine Vorspannung in der Membranscheibe erzeugt wird. Unter dieser Vorspannung werden öffnungs- und Schließbewegungen noch intensiver, z. B. schneller.
Bei der Herstellung ist ferner vorteilhaft, daß die Membranscheibe aus zwei zwi­ schen beabstandeten Stegflächen des Ventilgehäuses und des Deckels eingespann­ ten Einzelmembranscheiben oder aus einer einzigen durchgehenden Membran­ scheibe besteht. Bei der einstückigen Membranscheibe besteht das gesamte Ventil nur noch aus drei Teilen.
Biegebewegungen und Biegewege der Membranscheibe lassen sich ferner dadurch beeinflussen, daß die Membranscheibe im Grundriß oval, elliptisch oder von der Kreisform einseitig abweichend geformt ist und im Ventilgehäuse auf der umlaufen­ den Stegfläche aufliegt, wobei im Ventilgehäuse außerhalb der Stegfläche befindli­ che Durchbrüche vorgesehen sind.
Der entsprechende Gegendruck, aufgrund dessen Rückströmungsdrücke geringge­ halten werden können, wird vorteilhafterweise dadurch aufgebaut, daß die Durch­ brüche sich paarweise gegenüberliegend in einer Mittelebene der ersten und zwei­ ten Verbindungsöffnungen angeordnet sind und daß die ventilgehäuseseitigen und die deckelseitigen Differenzdruckkammern ebenfalls mittels eines Durchbruches an die Abflußleitung anschließbar sind.
Menge und Strömungsgeschwindigkeit können außerdem dahingehend beeinflußt werden, daß die Durchbrüche jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufwei­ sen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine axialen Längsschnitt durch das Membranventil und
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Membranventil bei abgenommenem Deckel.
Das Membranventil besteht im Grunde genommen nur aus drei Einzelteilen, dem Ventilgehäuse 1, dem Deckel 2 und der Membranscheibe 3. Die Drei-Wege-Ausführung dient vornehmlich für die medizintechnische Anwendung oder für Fälle, in denen sehr niedrige Flüssigkeitsdrücke herrschen.
Zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Membranscheibe 3 einerseits sowie dem Deckel 2 und der Membranscheibe 3 andererseits sind eine ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer 4 und eine ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer 4a und eine deckelseitige Differenzdruckkammer 5 und eine solche 5a gebildet. Die ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer 4 ist mit einem ersten Zuströmanschluß 6 und der Deckel 2 mit einem zweiten Zuströmanschluß 7 verbunden und die Diffe­ renzdruckkammern 4 und 5 sind an einen Abflußanschluß 8 anschließbar.
Die Differenzdruckkammern 4 und 4a sowie 5 und 5a liegen in Strömungsrichtung 9 betrachtet nebeneinander. Die ventilgehäuseseitigen Differenzdruckkammer 4 ist mittels einer ersten Verbindungsöffnung 10 an eine Zuströmleitung 11 ange­ schlossen. Analog hierzu ist die Differenzdruckkammer 4a mittels einer zweiten Verbindungsöffnung 12 über eine Abflußleitung 13 an den Abflußanschluß 8 an­ schließbar, wobei die nebeneinanderliegenden deckelseitigen Differenzdruckkam­ mern 5 und 5a ebenfalls über die Abflußleitung 13 an den Abflußanschluß 8 an­ schließbar ist.
Währenddem der Differenzdruckkammer 4 nur eine einfache erste Verbindungsöff­ nung 10 zugeordnet ist, ist um die in der jeweiligen Strömungsrichtung 9 zweite Verbindungsöffnung 12 ein in Strömungsrichtung sich öffnender Auslaßkegel 14 gebildet, auf dessen der Differenzdruckkammer zugewandtem Ringsitz 14a die Membranscheibe 3 in Sperrichtung 15 aufliegt und bei höherem Druck den Durch­ fluß in die Zuströmleitung 11 sperrt. In dem zweiten Zuströmanschluß 7 ist ebenfalls ein sich in Strömungsrichtung 9 öffnender Auslaßkegel 16 angeordnet, auf dessen Ringsitz 16a bei Überdruck in der ersten Zuströmleitung 11 bzw. der Differenzdruck­ kammer 4 die Membranscheibe 3 aufliegt.
Eine Ebene 17 des Ringsitzes 14a an dem Auslaßkegel 14 der ersten Zuströmlei­ tung 11 ist gegenüber einer Ebene 18 des Ringsitzes 16a an dem Auslaßkegel 16 des Deckels 2 gegeneinander versetzt, d. h. in verschiedenen Ebenen angeordnet, so daß sich eine Vorspannung in der Membranscheibe 3 einstellt. Diese Vorspan­ nung wird durch die Abmessungen des Ventilgehäuses 1 und des Deckels 2 be­ stimmt.
Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist eine durchgehende ovale Membranscheibe 3 (Fig. 2) dargestellt, die jedoch auch durch zwei Einzelmembranen gleichen Umris­ ses ersetzt werden könnte. Die einstückige Membranscheibe 3 besteht aus Gummi oder Silikon und besitzt eine Dicke von ca. 0, 2 bis 0, 4 mm. Die Membranscheibe 3 liegt im Ventilgehäuse 1 auf einer umlaufenden Stegfläche 1a auf, gegen die eine gleiche Stegfläche des Deckels 2 anliegt, wobei eine enge Verbindung des Ventil­ gehäuses 1 und des Deckels 2 durch in der Kunststofftechnik übliche Schweißver­ fahren erfolgt.
Im Ventilgehäuse 1 sind nunmehr außerhalb der Stegfläche 1a in umlaufende Kanä­ le 24 mündend Durchbrüche 19 paarweise sich gegenüberliegend angeordnet, wo­ bei diese Durchbrüche 19 sich bis in die Differenzdruckkammern 4, 4a bzw. 5, 5a er­ strecken. Die Durchbrüche 19 liegen in Mittelebenen 20, in denen auch die zweite Verbindungsöffnung 12 bzw. der Auslaßkegel 14 und die erste Verbindungsöffnung 10 liegen. Die ventilgehäuseseitige und die deckelseitigen Differenzdruckkammern 4, 4a; 5, 5a sind ebenfalls mittels eines Durchbruches 21 an die Abflußleitung 13 an­ schließbar. Sämtliche Durchbrüche 19, 21 weisen jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt 22 auf.
Das Membranventil kann in mehreren Funktionen eingesetzt werden.
Eine erste Anwendung ergibt sich als Drei-Wege-Ventil in einem Misch-System für den nicht intravenösen Einsatz. Ein Mischbehälter ist an den Abflußanschluß 8 und ein Flüssigmedikamentbehälter ist an den zweiten Zuströmanschluß 7 und eine In­ fusionspumpe ist mit dem ersten Zuströmanschluß 6 verbunden. Durch Ansaugen von Flüssigmedikament seitens der Infusionspumpe aus dem Flüssigmedikament­ behälter und nachfolgendem Drücken der Ansaugmenge durch das Drei-Wege-Ventil wird die Membranscheibe gegen den Ringsitz 16a gedrückt, die zweite Ver­ bindungsöffnung 12 wird hierbei geöffnet und die Flüssigkeit strömt durch den Ab­ flußanschluß 8 in den Mischbehälter.
Eine zweite Anwendung erfolgt intravenös, z. B. an zu früh geborenem Leben, wobei die Infusionspumpe (oder eine Kolbenspritze) an dem ersten Zuströmanschluß 6 liegt, der zweite Zuströmanschluß 7 mit einem Blutbeutel oder Flüssigmedikamente­ behälter verbunden ist und der Abflußanschluß 8 an den Katheter des Patienten an­ geschlossen ist.
Gerade für solche Fälle, wenn die Infusionspumpe mit einem elektrischen Schrittmo­ tor arbeitet, kann es leicht zu höheren Drücken bei der Rückströmung kommen, so daß hier durch das beschriebene Drei-Wege-Ventil ein höherer Druck im Rückstrom-System verhindert wird.
Bezugszeichenliste
1
Ventilgehäuse
1
a Stegfläche
2
Deckel
3
Membranscheibe
4
ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer
4
a nebeneinanderliegende Differenzdruckkammer
5
deckelseitige Differenzdruckkammer
5
a nebeneinanderliegende Differenzdruckkammer
6
erster Zuströmanschluß
7
zweiter Zuströmanschluß
8
Abflußanschluß
9
Strömungsrichtung
9
a Strömungsrichtung
10
erste Verbindungsöffnung
11
Zuströmleitung
12
zweite Verbindungsöffnung
13
Abflußleitung
14
Auslaßkegel
14
a Ringsitz
15
Sperrichtung
16
Auslaßkegel
16
a Ringsitz
17
Ebene
18
Ebene
19
Durchbruch
20
Mittelebene
21
Durchbruch
22
halbkreisförmiger Querschnitt
23
Luer-Lock-Mutter
24
umlaufende Kanäle

Claims (7)

1. Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für die medizintechni­ sche Anwendung, mit zwischen einem Ventilgehäuse und der Membranscheibe einerseits und einem Deckel und der Membranscheibe andererseits gebildeten Differenzdruckkammern, wobei die ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer mit einem ersten Zuströmanschluß, der Deckel mit einem zweiten Zuströman­ schluß und die Differenzdruckkammern mit einem Abflußanschluß versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei in Strömungsrichtung (9) nebeneinanderliegende Diffe­ renzdruckkammern (4, 4a; 5, 5a) angeordnet sind, daß die ventilgehäuseseitigen Differenzdruckkammern (4, 4a) mittels einer ersten Verbindungsöffnung (10) an die Zuströmleitung (11) und mittels einer zweiten Verbindungsöffnung (12) über die Abflußleitung (13) an den Abflußanschluß (8) anschließbar sind und daß die nebeneinanderliegenden deckelseitigen Differenzdruckkammern (5, 5a) ebenfalls über die Abflußleitung (13) an den Abflußanschluß (8) anschließbar sind.
2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß um die in der jeweiligen Strömungsrichtung (9) zweite Verbindungsöffnung (12) ein in Strömungsrichtung sich öffnender Auslaßkegel (14) gebildet ist, auf dessen Ringsitz (14a) die Membranscheibe (3) in Sperrichtung (15) aufliegt und daß in dem zweiten Zuströmanschluß (7) ebenfalls ein sich in Strömungs­ richtung (9) öffnender Auslaßkegel (16) angeordnet ist, auf dessen Ringsitz (16a) bei Überdruck in der ersten Zuströmleitung (11) die Membranscheibe (3) aufliegt.
3. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene (17) des Ringsitzes (14a) an dem Auslaßkegel (14) der ersten Zuströmleitung (11) gegenüber der Ebene (18) des Ringsitzes (16a) an dem Auslaßkegel (16) des Deckels (2) gegeneinander derart versetzt ist, daß eine Vorspannung in der Membranscheibe (3) erzeugt wird.
4. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranscheibe (3) aus zwei zwischen beabstandeten Stegflächen (1a) des Ventilgehäuses (1) und des Deckels (2) eingespannten Einzelmem­ branscheiben oder aus einer einzigen durchgehenden Membranscheibe (3) besteht.
5. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranscheibe (3) im Grundriß oval, elliptisch oder von der Kreis­ form einseitig abweichend geformt ist und im Ventilgehäuse (1) auf der umlau­ fenden Stegfläche (1a) aufliegt, wobei im Ventilgehäuse (1) außerhalb der Stegfläche (1a) befindliche Durchbrüche (19) vorgesehen sind.
6. Membranventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (19) sich paarweise gegenüberliegend in einer Mittelebe­ ne (20) der ersten und zweiten Verbindungsöffnungen (10; 12) angeordnet sind und daß die ventilgehäuseseitigen und die deckelseitigen Differenzdruckkam­ mern (4, 4a; 5, 5a) ebenfalls mittels eines Durchbruches (21) an die Abflußlei­ tung (13) anschließbar sind.
7. Membranventil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (19; 21) jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt (22) aufweisen.
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