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Die
Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit
einem rotationssymmetrischen, den Ventilsitz enthaltenden Mittelteil,
welcher einen Einlasskanal und mit diesem verbundene Auslassöffnungen
aufweist und welcher von einer elastischen Manschette umgeben ist,
die die Auslassöffnungen überdeckt und
das Ventilschließglied
bildet.
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Ein
Rückschlagventil
dieser Art ist beispielsweise aus der WO 2004/023010 A1 bekannt,
welches insbesondere in medienführenden
Druckleitungen, beispielsweise Gasleitungen und dergleichen, zum
Einsatz kommen soll, wo das Medium korrodierende Eigenschaften haben
kann und die zu diesem Zweck üblichen
Rückschlagventile,
insbesondere deren Federn, beschädigen
könnte.
Bei diesem bekannten Ventil verlaufen die mit dem Einlasskanal des
Mittelteils verbundenen Auslasskanäle rechtwinklig zur Hauptachse
des Einlasskanals und treffen ebenfalls im rechten Winkel auf die
deren Auslassöffnungen
abdeckende Gummimanschette, so dass bei geöffnetem Rückschlagventil der Medienstrom
zweimal im rechten Winkel umgelenkt werden muss. Ferner endet der
Einlasskanal in dem Mittelteil quasi in einer Sackgasse, welche
eine eine Rezirkulation bewirkende Medienfalle darstellt. Für medizinische Zwecke
ist daher dieses bekannte Rückschlagventil in
keiner Weise geeignet, da die zweimalige rechtwinklige Umlenkung
des Medienstroms, beispielsweise im Falle von Blut, Hämolyse oder
eine Beschädigung
der Zellen, hervorrufen würde.
Ferner ist die am Ende des Einlasskanals vorgesehene, eine Rezirkulation
bewirkende Falle für
medizinische Zwecke von erheblichem Nachteil, da in diesem Bereich
Dosierungen eines Medikamentes verloren gehen würden und da, falls die Flüssigkeit
Blut ist, dieses in der Rezirkulationszone gerinnen könnte.
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Ein
weiteres Rückschlagventil
der oben bezeichneten Gattung ist aus der DE-AS 1 200 623 bekannt,
welches beispielsweise in Fahrzeugschläuchen, aufblasbaren Behältern und
dergleichen Verwendung finden soll. Von seiner Bauart her weist
dieses bekannte Rückschlagventil
gleichermaßen
die oben erwähnten
Nachteile auf.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem
Rückschlagventil
der eingangs genannten Art, dieses derart auszubilden, dass es die
oben erwähnten
Nachteile vermeidet.
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Ausgehend
von einem Rückschlagventil
der oben genannten Art wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch
gelöst,
dass das Rückschlagventil
für medizinische
Zwecke ausgebildet ist, indem der Mittelteil konisch ausgebildet
ist und die Auslassöffnungen
in axialer Richtung geneigt sind, dass die elastische Manschette
eine, dem Mittelteil etwa entsprechende konische Form aufweist,
und dass die Manschette örtlich
begrenzt gegen das Oberende des Mittelteils vorgespannt ist.
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Abgesehen
von der vollständigen
Lösung der
oben erwähnten
Aufgabe wird durch die Erfindung insbesondere der Vorteil erzielt,
dass bei diesem Rückschlagventil
das geförderte
Medium nahezu parallel zur Strömung
im Einlass und Auslass verläuft,
so dass es nicht zur Hämolyse
oder Zellbeschädigung
im Falle von Blut kommen kann. Bei dem bekannten Ventil kommt hinzu,
dass die Auslasskanäle einen
sehr viel geringeren Durchmesser als der Haupteinlasskanal aufweisen
und somit eine Drosselstelle darstellen und den Druckabfall innerhalb des
Ventils erheblich vergrößern. Bei
medizinischen Anwendungen muss jedoch der Druckabfall bei einem
Minimum liegen. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird daher zusätzlich der
Vorteil erzielt, dass die Querschnittsfläche des Strömungsweges so gleichmäßig wie
möglich
gestaltet wird, so dass der Hauptanteil des Druckabfalls lediglich
durch den erforderlichen Druck zum Öffnen des örtlich begrenzten Bereiches
der Manschette gebildet ist.
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Ferner
besteht bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil
keinerlei Rezirkulationsbereich.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung ist vorzusehen, dass das Oberende des Mittelteils
den Ventilsitz bildet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass
die Auslassöffnungen
des Einlasskanals deutlich getrennt von dem Ventilsitz, welcher
durch das Oberende gebildet ist, angeordnet sind, so dass hierdurch
eine weitere Erleichterung der Strömung erzielt wird.
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Im
Einzelnen kann die Erfindung dadurch weitergebildet werden, dass
der Mittelteil einstückig mit
einer, den axialen Einlasskanal enthaltenden ersten Gehäusehälfte ausgebildet
ist.
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Hierbei
ist es bevorzugt, dass die Manschette an ihrem Unterende eine radiale
Ringschürze
aufweist.
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Die
Ringschürze
ist bevorzugt auf einem, den Mittelteil umgebenden Ringsitz abgestützt.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist es hierbei vorgesehen, dass die Ringschürze durch einen ringförmigen Vorsprung
an einer, einen axialen Auslasskanal enthaltenden zweiten Gehäusehälfte gegen
den Ringsitz festgeklemmt ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt,
dass einerseits der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Ventils stark
erleichtert wird und andererseits gleichzeitig durch die ebenfalls
aus elastomerem Material bestehende und einstückig mit der Manschette ausgebildete
Ringschürze
die beiden Gehäusehälften gegeneinander
abgedichtet werden. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil besteht daher
lediglich aus drei Teilen, nämlich
den beiden Gehäusehälften und
der elastischen Manschette.
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Aufgrund
dieser Ausbildung kann bevorzugt die erste Gehäusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte durch
eine einfache Schnappverbindung verbunden sein, welche selbstverständlich derart
bemessen ist, dass durch den ringförmigen Vorsprung ein für die Abdichtung
ausreichender Druck auf die Ringschürze ausgeübt wird.
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Alternativ
lassen sich die Gehäusehälften durch
Ultraschallschweißen
bzw. durch Kleben miteinander verbinden, da die beiden Gehäusehälften bevorzugt
aus einem entsprechenden Kunststoff bestehen.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
nach der Erfindung kann dadurch geschaffen werden, dass die Manschette
in dem gegen das den Ventilsitz bildenden Oberende des Mittelteils
vorgespannten Bereich einen Ringwulst auf ihrer Innenseite aufweist.
Hierdurch lässt
sich der notwendige Öffnungsdruck
weiterhin senken, indem lediglich eine Linienberührung zwischen der Manschette
und dem Ventilsitz erzeugt wird, was gerade für medizinische Zwecke von erheblichem
Vorteil sein kann.
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Im
Einzelnen kann die Erfindung bevorzugt dadurch weitergebildet werden,
dass der unterhalb des Ventilsitzes liegende Abschnitt des Mittelteils
aus durch konisch zum Ventilsitz verlaufenden Stützen besteht, welche die bis
zum Ventilsitz reichenden, vergleichsweise großen Auslassöffnungen voneinander trennen.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass aus der Kombination der
konischen Ausrichtung und den vergleichsweise große Auslassöffnungen
begrenzende Stützen
der Strömungsquerschnitt
durch das Ventil nahezu konstant bleibt.
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Im
Einzelnen kann es auch vorteilhaft sein, an dem den Ventilsitz bildende
Oberende des Mittelteils dem örtlich
begrenzt vorgespannten Bereich der Manschette gegennüberliegend
einen einstückigen
Ringwulst auszubilden. Dieser bietet ebenfalls den Vorteil, dass
das Rückschlagventil
nach der Erfindung unter linienförmiger
Berührung
schließt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen beispielhaft
veranschaulichten Ausführungsformen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
stark vergrößerte Seitenansicht einer
ersten Ausführungsform
eines Rückschlagventils
nach der Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht längs
der Linie A-A von 1, wobei das Ventil im geschlossenen
Zustand veranschaulicht ist;
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3 eine 2 entsprechende
Ansicht des Ventils im geöffneten
Zustand;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines ersten Gehäuse- teils;
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5 eine
Draufsicht des Gehäuseteils
von 4;
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6 eine
Schnittansicht eines Rückschlagventils
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
nach der Erfindung im geschlossenen Zustand;
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7 eine 6 entsprechende
Ansicht des Ventils im geöffneten
Zustand;
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8 eine
Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Rückschlagventils
nach der Erfindung im geöffneten
Zustand;
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9 eine
Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform des ersten Gehäuseteils;
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10 eine
Draufsicht des ersten Gehäuseteils
gemäß 9,
und
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11 Seitenansichten
bzw. Schnittansichten der Einzelteile des Rückschlagventils nach der Erfindung
gemäß der Ausführungsform
nach den 1 bis 5.
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Es
wird zunächst
auf die 1 bis 5 Bezug
genommen, in denen in stark vergrößerter Ansicht ein Rückschlagventil
nach der Erfindung gemäß einer
ersten Ausführungsform
gezeigt ist, wobei das Rückschlagventil
nach der Erfindung sowohl bei Schwerkraftförderung als auch bei Pumpenförderung verwendet
werden kann. Die Öffnungsdrücke des Ventils
nach der Erfindung liegen im Bereich bis zu 20 mm WS (zwischen 1,5
und 5 psi), was von der jeweiligen Ausgestaltung abhängt.
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Wie
insbesondere aus den 1 und 2 ersichtlich,
besteht das Rückschlagventil 1 der
ersten Ausführungsform
nach der Erfindung aus einer ersten Gehäusehälfte 10 und einer
zweiten Gehäusehälfte 12,
wobei ein rotationssymmetrischer Mittelteil 2 den Ventilsitz 4 enthält. Der
Mittelteil 2 weist einen Einlasskanal 6 auf, an
den sich in der zweiten Gehäusehälfte 12 ein
koaxialer Auslasskanal 8 anschließt. Der Mittelteil 2 weist
mit dem Einlasskanal 6 verbundene Auslassöffnungen 14 auf
und ist von einer elastischen Manschette 16 umgeben, welche
aus einem elastomeren Material hergestellt ist. Die Manschette 16 überdeckt
die Auslassöffnungen 14 und
bildet abweichend zum oben erwähnten
Stand der Technik oberhalb der Auslassöffnungen 14 das Ventilschließglied.
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Um
das Rückschlagventil 1 für medizinische Zwecke
geeignet auszugestalten, ist der Mittelteil 2 in Richtung
seines Oberendes 18 konisch verlaufend ausgebildet, wobei
das den Ventilsitz 20 bildende Oberende 18 bevorzugt
eine geringere Konizität
als der darunter liegende Bereich 40 aufweist. Entsprechend
der Konizität
sind die Auslassöffnungen 14 in axialer
Richtung geneigt ausgebildet, so dass die Strömung durch das Ventil 1 im
geöffneten
Zustand praktisch kaum eine Umlenkung erfährt.
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Die
elastische Manschette 16 weist eine, dem Mittelteil 2 etwa
entsprechende konische Form auf. In einem oberen Bereich entsprechend
dem Ventilsitz 20 ist die Manschette 16 in axialer
Richtung örtlich
begrenzt gegen das Oberende 18 des Mittelteils 2 vorgespannt,
so dass das Oberende 18 den Ventilsitz 20 bildet
und der vorgespannte Bereich das eigentliche Schließglied des
Ventils herstellt.
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Wie
gezeigt, ist der Mittelteil 2 einstückig mit der den axialen Einlasskanal 6 enthaltenden
ersten Gehäusehälfte 10 ausgebildet,
welche aus einem geeigneten Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt ist.
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Die
Manschette 16 ist an ihrem Unterende 22 mit einer
einstückig
ausgebildeten radialen Ringschürze 24 versehen,
welche auf einem, den Mittelteil 2 umgebenden Ringsitz 26 abgestützt ist.
Die Ringschürze 24 wird
durch einen ringförmigen, schürzenartigen
Vorsprung 28 an der den axialen Auslasskanal 30 enthaltenden
zweiten Gehäusehälfte 12 gegen
den Ringsitz 26 festgeklemmt. Da die Ringschürze 24 aus
dem gleichen elastomeren Material wie die Manschette 16 besteht,
bildet die Ringschürze 24 eine
wirksame Abdichtung zwischen den beiden Gehäusehälften 10 und 12.
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Folglich
lassen sich die beiden Gehäusehälften 10 und 12 durch
eine in den 2 und 3 veranschaulichte
einfache Schnappverbindung mediendicht miteinander verbinden, wobei
gewährleistet sein
muss, dass durch entsprechende Bemessung der ineinander einschnappenden
Teile durch den ringförmigen
Vorsprung 28 ein ausreichender Klemmdruck auf die Ringschürze 24 ausgeübt wird, damit
diese sicher gegen den Ringsitz 26 gedrückt wird.
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Alternativ
lassen sich selbstverständlich
die beiden Gehäusehälften 10 und 12 durch
Ultraschallschweißen
oder durch Kleben miteinander verbinden.
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In
dem in 2 gezeigten Betriebszustand des Rückschlagventils
wird ein Rückfluss
vom Auslasskanal 8 zum Einlasskanal 6 wirksam
durch die Vorspannung des örtlich
begrenzten oberen Bereichs der Manschette 16 gegen den
Ventilsitz 20 des Oberendes 18 sowie den auf die
Außenseite
der Manschette 16 wirkenden Druck verhindert.
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Bei
dem in 3 veranschaulichten geöffneten Zustand des Ventils
wird der obere Bereich der Manschette 14 zusammen mit dem
daran anschließenden
unteren Bereich von dem Mittelteil 2 und dem Ventilsitz 20 durch
den Mediendruck im Einlasskanal 6 abgehoben, wobei das
geförderte
Medium durch die Auslassöffnungen 14 und
an dem Ventilsitz 20 vorbei in den Auslasskanal bzw. 30 strömen kann, ohne
eine wesentliche Umlenkung zu erfahren. Die spezielle Gestaltung
des Mittelteils 2 ermöglicht
es, die Auslassöffnungen 14 entsprechend
groß auszubilden.
Bevorzugt ist der unterhalb des Ventilsitzes 20 liegende
Abschnitt 40 des Mittelteils 2 derart ausgebildet,
dass er aus konisch zum Ventilsitz 20 verlaufenden Stützen 42 besteht,
die bis zur Unterkante des Ventilsitzes 20 reichen und
dadurch die entsprechend ebenfalls bis zum Ventilsitz 20 reichenden Auslassöffnungen 14 voneinander
trennen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 1 bis 5 sind
vier derartige Stützen 42 vorgesehen,
welche entsprechend vier große
Auslassöffnungen 14 voneinander
trennen.
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Die
in den 6 und 7 veranschaulichte Ausführungsform
nach der Erfindung entspricht hinsichtlich der meisten Einzelheiten
der oben beschriebenen Ausführungsform,
so dass hier auf die oben stehende Beschreibung verwiesen werden
kann, wobei für
gleiche bzw. gleichwirkende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet
wurden.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß den 6 und 7 ist
in 6 der geschlossene Zustand des Ventils 1 gezeigt,
während 7 die
gleiche Ansicht im geöffneten
Zustand wiedergibt. Anstelle der Schnappverbindung sind bei dieser
Ausführungs form die
Gehäusehälften 10 und 12 durch
Ultraschallschweißen
oder Kleben miteinander verbunden, wobei die Abdichtung zwischen
den Gehäusehälften 10 und 12,
wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, zusätzlich durch
das Festklemmen der Ringschürze 24,
der Manschette 16 gegen den Ringsitz 26 der ersten
Gehäusehälfte 10 erfolgt.
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Abweichend
von der oben beschriebenen Ausführungsform
ist die Manschette 16 in dem gegen das den Ventilsitz 20 bildende
Oberende 18 des Mittelteils vorgespannten Bereich 34 auf
ihrer Innenseite 38 mit einem Ringwulst 36 versehen,
welcher einen Dichtring bildet. Hierdurch erfolgt die Abdichtung
im geschlossenen Zustand durch eine linienförmige Berührung, wodurch sich noch genauere
Werte des Öffnungsdrucks
des Rückschlagventils 1 erzielen
lassen, was insbesondere in der Medizintechnik von besonderer Bedeutung
ist.
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Die
in 8 veranschaulichte Ausführungsform des Rückschlagventils 1 im
geöffneten
Zustand entspricht in wesentlichen Einzelheiten der Ausführungsform
gemäß den 6 und 7,
so dass hinsichtlich dieser Einzelheiten auf oben stehende Beschreibung
verwiesen werden kann, wobei für
gleiche bzw. gleichwirkende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet
wurden.
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Abweichend
von der Ausführungsform
gemäß den 6 und 7 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
an dem Ventilsitz 20 ein Ringwulst 44 angeformt,
welcher wiederum gewährleistet,
dass zwischen dem örtlich
begrenzt, gegen das Oberende 18 des Mittelteils 2 vorgespannten
Bereichs der Manschette 16 eine linienförmige Berührung im geschlossenen Zustand
hergestellt ist, die eine genaue Definition der Öffnungsdrücke gewährleistet.
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Zur
besseren Verdeutlichung zeigt 9 und 10 Einzelheiten
der ersten Gehäusehälfte 10,
wie sie beim Ausführungsbeispiel
gemäß 8 verwendbar
ist. Wie gezeigt, ist der Ringwulst 44 einstückig mit
dem den Ventilsitz 20 bildenden Oberende 80 des
Mittelteils 2 ausgebildet. Ferner ist aus den 9 und 10 ersichtlich,
dass bei dieser Ausführungsform
lediglich drei Stützen 42 vorgesehen
sind, um die Auslassöffnungen 14 zu
begrenzen, so dass diese nochmals vergrößert werden können, um
einen gleichmäßigen Durchflussquerschnitt
zu erreichen.
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11 zeigt
nochmals in Seitenansicht bzw. Schnittansicht und etwa in doppelter
Größe, wie
das Rückschlagventil 1 nach
der Erfindung lediglich aus drei Bestandteilen, nämlich dem
ersten Gehäuseteil 10,
der Manschette 16 und dem zweiten Gehäuseteil 12 aufbaubar
ist. Es ist offensichtlich, dass, abgesehen von den Vorteilen bei
der Strömungsführung, die Konizität des Mittelteils 2 und
der Manschette 16 den automatisierten Zusammenbau derartiger
Ventile stark erleichtern, indem die Manschette 16 leicht
auf das Mittelteil 2 aufgestülpt werden kann, wobei bei der
Herstellung der Schnappverbindung zwischen den Gehäuseteilen 10 und 12 gleichzeitig
die Ringschürze 24 gegen
den Ringsitz 26 gepresst wird und ferner gleichzeitig der
obere, örtlich
begrenzte Abschnitt der Manschette 16 unter Vorspannung
auf den Ventilsitz 20 gezogen wird.
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Es
wurden obenstehend einige Ausführungsformen
eines Rückschlagventils
nach der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei dem Fachmann
sicher Änderungen
und Abwandlungen offensichtlich sind, ohne vom Grundgedanken der
Erfindung abzuweichen.
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Sämtliche
aus der Beschreibung, den Ansprüchen
und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung,
einschließlich
konstruktiver Einzelheiten und räumlicher
Anordnungen, können
sowohl für
sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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- 1
- Rückschlagventil
- 2
- Mittelteil
- 4
- Ventilsitz
- 6
- Einlasskanal
- 8
- Auslasskanal
- 10
- erste
Gehäusehälfte
- 12
- zweite
Gehäusehälfte
- 14
- Auslassöffnungen
- 16
- Manschette
- 18
- Oberende
von 2
- 20
- Ventilsitz
- 22
- Unterende
von 16
- 24
- Ringschürze
- 26
- Ringsitz
- 28
- ringförmiger Vorsprung
- 30
- Auslasskanal
- 32
- Schnappverbindung
- 34
- Bereich
- 36
- Ringwulst
- 38
- Innenseite
von 34
- 40
- Abschnitt
- 42
- Stütze
- 44
- Ringwulst
an 20