DE2348209A1 - Automatisches absperrventil - Google Patents
Automatisches absperrventilInfo
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Description
CARL B. BAUMGARTEN, Houston, County of Harris, Texas, USA
Automatisches Absperrventil
Die Erfindung betrifft ein automatisches Absperrventil. Insbesondere betrifft die Erfindung ein automatisches Absperrventil,
das so ausgebildet ist, daß es einen versehentlichen Durchtritt einer Flüssigkeit zu einer Vakuumpumpe
oder einer Vakuumanlage verhindert.
Vakuumpumpen werden bei vielen Anwendungsbereichen verwendet, um eine.Flüssigkeit von einer Stelle oder von einem System
zu einer zweiten Stelle oder einem zweiten System zu befördern. Derartige Vakuumpumpen sind jedoch lediglich für
eine Handhabung gasförmiger Materialien wie Luft, Stickstoff, Helium, Methan usw. ausgebildet. Es muß daher vermieden werden,
daß Flüssigkeiten den inneren Pumpenmechanismus erreichen bzw. daß sie über eine vorgeschriebene Stelle in
der Vakuumanlage hinausgehen.
Da Vakuumpumpen ihren größten Wirkungsgrad aufweisen, wenn sie
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gasförmige Materialien transportieren, reduziert das Eintreten einer Flüssigkeit in die Pumpe deren Wirksamkeit,
.. Die unterschiedlichen stofflichen Eigenschaften zwischen Flüssigkeiten und Gasen können dazu führen, daß die Pumpe
zu einem Zeitpunkt schlecht funktioniert oder vollständig ausfällt, wenn ein derartiger Ausfall der Pumpe sowie ihre
Wirkung zu einem irreparablen Schaden führt.
Aich die Art der Flüssigkeit, die von dem Vakuum der Pumpe
bewegt,werden soll, kann einen wichtigen Grund darstellen,
um eine Berührung dieser Flüssigkeit mit der Pumpe zu vermeiden oder um ein Eintreten der Flüssigkeit hinter einen
bestimmten Punkt in dem System zu verhindern. So ist es beispielsweise möglich,daß die Flüssigkeit sehr viskos ist,
daß sie eine hohe oder wesentliche Konzentration an Feststoffen enthält oder daß sie eine sehr starke Korrosionswirkung auf die Materialien der Pumpe ausübt.
Man verwendet im allgemeinen eine Vakuumpumpe zum Transport einer Flüssigkeit, indem man einen geschlossenen Behälter
evakuiert, der seinerseits mit der Flüssigkeit oder der Quelle verbunden ist, von der die Flüssigkeit entfernt werden soll
oder an der eine Ansammlung von Flüssigkeit verhindert werden soll. Ferner ist es möglich, eine Reihe derartiger
Behälter oder Flüssigkeitsfallen anzubringen. Bei einem normalen Betrieb, bei dem der Flüssigkeitsbehälter oder
die Reihe der Flüssigkeitsbehälter mit der Flüssigkeit gefüllt wird, wird ein neuer Behälter oder eine Reihe von
neuen Behälter in das System gebracht und hiermit verhindert, daß die Flüssigkeit die Pumpe erreicht. Im Normalfall läßt
die Bedienungsperson der Pumpe nicht zu, daß die Behälter bis zu dem Überlaufpunkt gefüllt werden. Lediglich in einem
Notfall oder bei einer unerwarteten Ablenkung kann es dazu kommen, daß die Bedienungsperson in der Überwachung des Betriebs
der Vakuumanlage versagt. Für diesen Fall stellt die vorliegende Erfindung eine große Hilfe dar. Die Erfindung
bildet auch eine Sicherung der teuren Vakuumanlage gegenüber
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einem Betrieb durch unzuständige, ungeübte und ungeeignete Personen.
Selbst wenn eine spezielle Vakuumpumpe nach einem Überfluten mit einer Flüssigkeit weiterfunktioniert, ist der Pumpenausfluß
vielmals lediglich für eine Behandlung eines gasförmigen oder speziell gasförmigen Materials ausgebildet,
so daß die versehentlich eingedrungene Flüssigkeit zu weiteren Komplikationen des Gesamtbetriebs führen kann.
Auf dem medizinischen Sektor hat sich ein spezieller Anwendungsbereich
der Vakuumsysteme und -pumpen entwickelt. In Krankenhäusern zu verwendende Vakuumpumpen müssen in ihren
Dimensionen klein sein sowie dahingehend äußerst verläßlich, daß ein konstanter Unterdruck und ein spezifischer Druck
über eine lange Zeitdauer genau aufrechterhalten werden können. Die Flüssigkeitsentfernung ist im Normalfall sehr
kritisch, da von ihr Menschenleben abhängen können, beispielsweise in einem Operationssaal während operativer Eingriffe,
wo das Operationsgebiet frei oder wenigstens annähernd frei von Flüssigkeiten gehalten werden soll, so daß der Chirurg
seinen Eingriff ungestört durchführen kann. Die hierbei abzusaugenden Flüssigkeiten sind Blut und andere Körperflüssigkeiten
(einschließlich Blutersatzmittel und Blutverflüssigungsmittel wie Glucose oder physiologische Kochsalzlösungen)
, welche in dem Gebiet auftreten, in dem der Chirurg
eine gute Sicht benötigt,oder in anderen Gebieten, an denen ihre Ansammlung nicht erwünscht ist.
In vielen Fällen, bei denen unvorhergesehene oder Notfallsituationen
auftreten, wird von dem Operationssaalhilfspersonal die Bedienung des Vakuumsystems vergessen oder zeitweise
vernachlässigt. Die Überflutung der Vakuumanlage kann so lange unbemerkt bleiben, bis das gesamte System ausfällt.
Da Vakuumpumpen in vielen Fällen in die Atmosphäre entlüftet werden, kann die Flüssigkeit auch auf andere Gerätschaf -
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ten, auf Instrumente oder in das Gebiet gelangen, an dem die Pumpe angebracht ist.
Wenn der Stillstand des Pumpenbetriebs auf eine Verschmutzung oder Überforderung des Pumpenmechanismus zurückzuführen ist,
muß die ausgefallene Pumpe üblicherweise durch eine andere ersetzt werden. Wenn jedoch der Pumpenbetrieb, d.h. ihre
Saugwirkung, lediglich durch den Betrieb der vorliegenden Erfindung unterbrochen wird, kann sie ihre Wirkung wieder
aufnehmen, wenn die potentielle überflutungssituation beendet
ist. Dies ist vorzuziehen und läßt sich auch leichter erreichen als ein Austausch der Pumpe. Hierdurch wird
selbstverständlich auch die Pumpe geschützt, was ihre Unterhai tungs- und Instandsetzungskosten vermindert und damit
ebenfalls in geringem Bereich dazu beiträgt, die Krankenhauskosten zu senken.
Ein weiteres spezielles. Anwendungsgebiet, bei dem die Verwendung von Vakuumpumpen äußerst wichtig ist, ergibt sich
in Laboratorien und Forschungsanstalten, wenn auch nicht in dem Maße wie bei der medizinischen Verwendung. Entsprechend
der oben beschriebenen Weise wird die Vakuumpumpe oder' die Vakuumanlage verwendet, um flüssige und/oder gasförmige
Produkte zu entfernen oder zu sammeln. Wenn der Betrieb einer Forschungs-, Überwachungs- oder Analysenanlage
durch den Ausfall oder durch eine Flutung von der Pumpe unterbrochen wird, kann sich die Durchführung des gesamten
Projekts verzögern, oder es werden dessen Ergebnisse in Frage gestellt.
Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist kein automatisches System erhältlich, daß die erfindungsgemäßen Vorteile und Vorzüge
für die bestehenden Vakuumsysteme aufweist. Fast alle Vakuumanlagen enthalten gewisse Einrichtungen, um Flüssigkeitsströmungen umzuleiten oder anzuhalten, so daß diese nicht
in die Pumpe selbst gelangen können, wenn die verschiedenen,
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in der Leitung angeordneten Fallen versagen. Im allgemeinen
sind jedoch diese Absperreinrichtungen manuell betätigt, wobei sie letztlich meist dann verwendet werden, wenn
zumindest eine gewisse Flüssigkeit die Pumpe oder andere kritische Bereiche der Anlage erreicht hat.
Der Vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung zu schaffen, welche einen wesentlichen Schutz für ein Vakuumsystem liefert, das in Verbindung
mit Flüssigkeiten verwendet wird und das unter Umständen von derartigen Flüssigkeiten überflutet werden kann. Die
Erfindung kann selbstverständlich auch in einem Vakuumsystem verwendet werden, bei dem eine'Überflutung nicht zu erwarten
steht oder das im Normalfall nicht einer Überflutung durch eine Flüssigkeit ausgesetzt wird, da die Funktionsweise
der Pumpe und der Vakuumanlage durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht geändert wird, obwohl sie die
Zuverlässigkeit des Systems erhöht.
Die Erfindung läßt sich am besten als ein automatisches Absperrventil
beschreiben, das durch den Beginn einer Überflutung der Vakuumanlage betätigt wird, an welche dieses
befestigt ist. Das erfindungsgemäße Ventil ist. vorzugsweise angrenzend an der Pumpe befestigt, d.h. es besteht keine
dazwischenliegende Vorrichtung oder Einrichtung mit Ausnahme von Rohren oder Rohrleitungen zwischen dem Ventil und der
Pumpe. Diese Anordnung ist jedoch kein kritisches Erfordernis für den Betrieb des erfindungsgemäßen Ventils. Diese Anordnung
wird jedoch vorgeschlagen, da sie die wirksamste und ökonomischste Anordnung des Ventils ist.
Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Absperrventils ist es, ein Versagen der Bedienungsperson auszugleichen, um wirksam
den Betrieb der Vakuumanlage zu überwachen. Wenn man also das erfindungsgemäße Absperrventil an der letztmöglichen
Stelle des Systems vor der Pumpe anordnet, ist die Pumpe
vollständig geschützt und der Bedienungsperson steht das
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längstmögliche Zeitintervall zur Verfügung, um Gegenmaßnahmen vorzunehmen und die Wirkung der Pumpe aufrechtzuerhalten.
Wenn es jedoch der Bedienungsperson nicht gelingt, die notwendigen
Gegenmaßnahmen und eine Korrektur durchzuführen, wird das Ventil betätigt und damit die gesamte Anlage abgesperrt.
Die Bedienungsperson muß dann entweder das Ventil reinigen, es ersetzen oder eine Umleitung um das Ventil
vornehmen, so daß die Vakuumanlage wieder ihre Funktion aufnimmt .
Das erfindungsgemäße Absperrventil arbeitet auf einem Flotations- oder Schwimmprinzip. Beim unmittelbaren Bevorstehen
einer Überflutung der Vakuumanlage wird das Ventil, welches an irgendeiner Stelle im Inneren des Systems vor
der Pumpe angeordnet ist,überflutet. Ein Schwimmerstück
wird durch das Überfluten des automatischen Absperrventils aktiviert, und es ist in dem zur Pumpe führenden
Kanal angeordnet, ehe irgendwelche Flüssigkeit den Kanal erreicht. Das Schwimmerstück ist so ausgebildet, daß es
durch die ansteigende Flüssigkeit in den zur Pumpe führenden Kanal hineingedrückt und fest in diesem gehalten wird.
Die Einbringung eines Schwimmerstücks mit festen Sitz in
die Durchgangsöffnung zu der Pumpe wird durch einen geschoßförmigen
Vorsprung des Schwimmerstücks erreicht, der in die Öffnung zu dem zur Pumpe führenden Durchgang hineingepreßt
wird. Der Vorsprung an dem Schwimmerstück muß keine
Spitze haben, er sollte jedoch eine Gestalt aufweisen, welche einem Teil eines Ellipsoids längs dessen längerer
Achse entspricht.
Im Normalfall halten der Flüssigkeitsdruck und die Verengung des Durchgangs den Vorsprung in diesem fest, so daß der
Durchgang verschlossen bleibt. Zur Vermeidung einer versehentlichen Verschiebung des Vorsprungs, welche dazu führen könnte,
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daß eine Flüssigkeit zur Pumpe gerät, kommt als weitere Verbesserung die Verwendung von widerhakenartigen Strukturen
zur Anwendung, welche über den Umfang des Vorsprungs angeordnet sind, sowie einer elastischen Abdeckung, welche
teilweise die Öffnung des Durchgangs verschließt, der zu der Pumpe führt. Wenn daher der Vorsprung in die Öffnung
gepreßt wird,dehnt sich das elastische Material aus und erlaubt es dem Vorsprung, in das Innere der Durchgangsöffnung
einzutreten und sich dort, wie oben erwähnt, festzusetzen. Gleichzeitig tritt wenigstens ein Teil der Widerhaken auf
dem Vorsprung durch das elastische Material hindurch. Die Widerhaken sind derart geformt, daß sie einer nach oben
gerichteten und durch die Öffnung verlaufenden Verschiebung nur einen geringen oder minimalen Widerstand entgegensetzen,
daß sie jedoch wie im Falle einer Pfeilspitze eine flanschartige Oberfläche bilden, die in Berührung mit dem elastischen
Material tritt und verhindert, daß der Vorsprung sich nach unten aus der abdichtenden Berührung mit dem Durchgang
und dem elastischen Material bewegt. Die Widerhaken können rund um die Oberfläche des Vorsprungs in einer zufälligen
Verteilung oder in einem bestimmten Muster angeordnet sein. Eine besonders zweckmäßige Gestaltung ergibt bei einer Reihe
von kegelstumpfartigen Bändern (frusto-conical.bands), welche
nach außen von dem Vorsprung vorstehen und diesen kreisförmig umgeben.
Das Teil aus elastischem Material im Bereich der Durchgangsöffnung zur Pumpe ist in seinem Mittelbereich offen, da das
von der Vakuumpumpe abgesaugte, gasförmige Material durch diesen Durchgang hindurchgehen muß. Die Öffnung in dem elastischen
Teil ist zumindest groß genug, um die Nase des Vorsprungs hindurchgehen zu lassen. Das elastische Material kann
im Normalfall von irgendeinem derartigen bekannten Material wie Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk wie Styrol-Butadien,
Acrylnitril-Styrol-Butadien, Neopren, Polyurethan u.a. bestehen. Das speziell verwendete elastische Material
sollte mit den Gasen und den Flüssigkeiten, welche damit in
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Berührung während des Betriebs der Vakuumanlage kommen können, nicht reagieren'.
Der geschoßartige Vorsprung wird in Aufwärtsrichtung von einer Kammer geführt, in der er angeordnet ist. Zur Erzeugung
einer ausreichenden Hubkraft durch die in die Kammer des automatischen Ventils einströmende Flüssigkeit weist
die Kammer eine vergrößerte Gestalt auf, wobei auch der Basisbereich des Schwimmerstücks vergrößert ist, so daß es
einen wesentlichen Durchmesserbereich der Kammer ausfüllt. Der Vorsprung ist auf diesem Basisbereich des Schwimmerteils
gehaltert. Er ist fluchtend zu der Öffnung in dem Durchgang zur Vakuumpumpe unterhalb derselben angeordnet. Um zu erreichen,
daß der Vorsprung auf einen geraden und zutreffenden Weg nach oben von der einströmenden Flüssigkeit gepreßt
wird, muß der Umfang des Basisbereichs des Schwimmerstücks der gleiche sein wie derjenige der Kammer, in der
sich das Schwimmerstück bewegt. Es zeigte sich jedoch, daß
eine enge Passung zwischen der Innenwandung der Kammer und der Außenfläche des Basisbereichs zu einer kapillaren Adhäsion
oder Anziehung führt, wenn die Flüssigkeit in die Kammer eintritt, welche das Schwimmerstück festhält und
seine nach oben gerichtete Bewegung hindert. Hierdurch kann ein Teil der einströmenden Flüssigkeit bis zur Pumpe
gelangen, bevor der Vorsprung seine Arretierlage einnimmt.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist eine Reihe von Rippen rund um die Basis des Schwimmerteils derart angebracht, daß
diese in Berührung mit der inneren Kammerwandung stehen. Diese Rippen vermindern die Berührungsfläche zwischen der
Basis und der genannten Wandung. Die minimale Zahl der Rippen, welche zur Führung des Vorsprungs verwendet werden
können, beträgt drei. Es ist jedoch auch möglich,zusätzliche Rippen zu verwenden, um eine erhöhte Stabilität zu erzeugen.
Zum Zwecke einer weiteren Verbesserung dieses Gedankens können die Rippen verjüngt verlaufen, so daß lediglich eine
kantenartige Berührungslinie mit der Innenwandung der Kammer
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besteht.
Das Schwimmerstück wird gemäß obiger Beschreibung durch ein Fluten der das Schwimmerstück enthaltenden Kammer betätigt,
so daß es den zur Pumpe führenden Durchgang abdichtet.. Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung
ist ein Filterelement in den Weg der Flüssigkeitsströmung durch das erfindungsgemäße automatische Absperrventil eingebracht,
und zwar vor der das Schwimmerstuck enthaltenden
Kammer. Hierzu kann jegliches geeignete Material verwendet werden, solange es nicht mit den hindurchgehenden Flüssigkeiten
reagiert, z.B. feine Glaswolle, Papier, reticulierte Polyurethanschäume, Filz usw. Es ist erwünscht, daß das
Filtermaterial eine Porosität aufweist, welche das hindurchströmende,
gasförmige Material im wesentlichen nicht hindert und keinen wesentlichen Druckabfall im Bereich
des Ventils erkennen läßt. Die Erfüllung dieses Erfordernisses ist jedoch nicht kritisch, so daß man hierauf bis
zu einem gewissen Grad im Gesamtsystem verzichten kann. Sollte es beispielsweise bekannt sein, daß die von der Vakuumanlage
zu transportierende Flüssigkeit einen speziellen Stoff enthält, der, falls er in die das Schwimmerstück
enthaltende Kammer gelangt, ein Haften des Schwimmerstücks in-der Kammer bewirken würde, so daß das Schwimmerstück
nicht mehr ordentlich arbeitet,,wäre es nötig, ein sehr kompaktes Filtermaterial zu verwenden, auch wenn hierbei
ein gewisser Abfall in der Saugwirkung in Kauf genommen werden muß.'
Bei einer speziellen Verwendung des erfindungsgemäßen Absperrventils
in Krankenhäusern und verwandten medizinischen Institutionen zeigte es sich, daß Filz ein erwünschtes Filtermedium
ist, da es verhindert, daß Blasen sowie Feststoffteilchen, wie man sie vielfach im Blut findet, in die Schwimmkammer
geraten.
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Bei einer besonders verfeinerten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Absperrventils ist ferner eine Einrichtung
vorgesehen, welche dazu dient, die automatische Flüssigkeitsabsperrung in einer Nebenleitung zu umgehen. Bei einigen
Anwendungsbereichen, beispielsweise während einer Operation, kann" es wichtiger sein, daß die Wirkungsweise der Vakuumanlage
andauert trotz einer Beschädigung der Pumpe oder irgendwelcher anderer Überlegungen. Die Nebenleitung ist
so ausgebildet, daß sie rasch und einfach in Betrieb genommen werden kann.
Während des Betriebs der Vakuumanlage nimmt die Nebenleitung im Normalfall eine geschlossene Stellung ein. Wenn die automatische
Absperrung durch ein Fluten des Ventils und eine Einbringung des Vorsprungs an dem Schwimmteil in dem
Durchgang zur Pumpe stattgefunden hat, kann die Bedienungsperson unmittelbar darauf eine Nebenleitung zu dem Ventil
herstellen, was durch ein einfaches Drehen eines Handgriffs erfolgt, welches bewirkt, daß ein leicht zusammengepreßter
Kugelverschluß aus der Öffnung eines Sekundärdurchgangs
herausgerollt wird und eine Verbindung des Einlasses von dem vorliegenden automatischen Absperrventil mit der Vakuumpumpe
herstellt. Die Unterbrechung des Systems läßt sich daher auf einige wenige Sekunden vermindern.
Bei einer anderen, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen der Einlaß und der Auslaß des automatischen
Absperrventils aus zwei Leitungen, welche sich nach außen aus dem Ventilgehäuse erstrecken, wobei jede Leitung
einen vergrößerten Endbereich aufweist, der so ausgebildet ist, daß er mit dem Vakuumsystem mittels eines expandierbaren
Rohres an jeder Leitung verbunden werden kann und rasch entfernbar ist, um ein Entfernen und ein Ersetzen
eines Ventils zu erleichtern, das betätigt worden war.
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Anstatt ein betätigtes oder benutztes Ventil durch ein neues zu ersetzen, ist es möglich, jedes Ventil mit einem Ablauf
und mit einem austauschbaren Filter zu versehen.
Neben einer Verwendung in direkter Zugehörigkeit zu einer Vakuumpumpe läßt sich das erfindungsgemäße Absperrventil
auch in einem Gemeinschafts-Vakuumsystem verwenden, wie man es vielfach in Krankenhäusern und Laboratorien findet. Die
Einführung von Flüssigkeiten in ein Gemeinschaftssystem kann noch mehr Schwierigkeiten bereiten als die Verschmutzung
einer einzelnen Pumpe. Die Leitungen von einem Gemeinschaftssystem liegen im Inneren der Wandungen eines Gebäudes.
Da eine Flüssigkeit wie Blut im Inneren der Leitungen des Gemeinschaftssystems koagulieren kann, kann das Gemeinschaftssystem
in seiner Wirksamkeit wesentlich vermindert werden, oder es ist sogar möglich, daß das gesamte System
außer Betrieb gesetzt wird.
Es ist somit ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine Vakuum- oder Sauganlage, welche zum Transport oder zur
Entfernung von Flüssigkeiten verwendet wird, gegenüber einem
versehentlichen Überfluten des Systems geschützt werden kann. Ein besonderer Vorteil der Erfindung beruht darin,
daß eine für einen Betrieb mit Gas ausgebildete Vakuumpumpe von einer Überflutung mit Flüssigkeiten geschützt
werden kann. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß der Schutz gegenüber einer Überflutung automatisch erfolgt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Absperrventils beruht darin, daß es sich für die Verwendung in Krankenhäusern
zum Schutz der dortigen Ausrüstungen eignet und die Zuverlässigkeit von Krankenhausausrüstungen verbessert,
mit denen es verwendet wird.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist somit in der Schaffung eines automatischen Absperrventils zur Vermeidung der
Überflutung von einer Vakuumanlage zu sehen, das gemeinsam
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mit einer wahlweise einschaltbaren Nebenleitung verwendet wird.
Ein weiterer, wesentlicher Punkt der Erfindung äußert sich in der Leichtigkeit, mit der die wahlweise Einschaltung
der Nebenleitung möglich ist. Schließlich äußert sich die Erfindung auch wesentlich in der Leichtigkeit, mit der ein
Austausch des betätigten oder benutzten automatischen Ventils gegen ein neues automatisches Ventil möglich ist.
Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit in einem automatischen
Absperrventil zu sehen, das eine Notnebenleitung aufweist und für die Verwendung mit einer Vakuumanlage bestimmt
ist. Vakuumanlagen v/erden häufig verwendet, um Flüssigkeiten abzusaugen oder zu handhaben, obwohl die
Vakuumpumpe selbst und ein weiterer Teil der Anlage nicht für die Handhabung von Flüssigkeiten geeignet sind.
Das erfindungsgemäße Absperrventil bewirkt eine automatische Sperrung des zur Pumpe führenden Durchgangs, wenn eine
Flüssigkeit in das automatische Absperrventil einströmt, welches an einer bestimmten Lage in der Vakuumanlage vor der
Pumpe angeordnet ist. Wenn das automatische Absperrventil überflutet wird, wird eine schwimmerartig ausgebildete
Ventilnadel in den zur Pumpe führenden Durchgang eingepreßt, so daß dieser unterbrochen wird. Der Sitz der Ventilnadel
läßt sich noch sicherer gestalten-, wenn eine Reihe von Widerhaken angebracht ist, welche ihre Abwärtsbewegung
hindern. Für Fälle, bei denen die Aufrechterhaltung einer Saugwirkung wichtiger ist als das System selbst, beispielsweise während einer Operation, ist eine Nebenleitung vorgesehen,
welche es ermöglicht, die geschlossene Ventilnadel zu umgehen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen
ersichtlich. Darin zeigen:
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Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Vakuumanlage oder eines Saugsystems in gebrauchsfertigem Zustand, in der
die Anordnung der herkömmlichen ^eile eines derartigen
Systems und die Beziehung zu dem erfindungsgemäßen Ventil dargestellt sind;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine transversale Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform in einer anderen Lage;
Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine transversale Querschnittsansicht längs der Linie 6-6 von Fig. 2;
und
und
Fig. 7 eine transversale Querschnittsansicht längs der Linie 7-7 von Fig. 2.
In den verschiedenen Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht von einem Absaugsystem, bei dem ein erfindungsgemäßes automatisches Absperrventil 21
verwendet wird. Das Absperrventil 21 ist zwischen einer Vakuumpumpe 20 und dem Rest des Absaugsystems angeordnet,
welches eine Leitung 22 enthält, die von einem Patienten zu der Stelle führt, an der die Flüssigkeit in einen Sammelabschnitt
23 gesaugt wird, welcher seinerseits mit dem automatischen Absperrventil 21 über eine Rohrleitung 24 verbunden ·
ist.
Fig. 2 zeigt eine: vergrößerte Querschnittsansicht von einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Absperrventils.
Dieses weist ein äußeres Gehäuse auf, welches von einem unteren Gehäuse 30 und einem oberen Gehäuse 32 ,
gebildet wird, die permanent miteinander mittels einer
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Schweiß- oder Lötnaht oder mittels anderer herkömmlicher Verbindungseinrichtungen
verbunden sind. Das äußere Gehäuse sowie die Mehrzahl der anderen, im folgenden noch zu beschreibenden
Teile können aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, wobei in diesem Fall das äußere Gehäuseteil
30 und das obere Gehäuseteil 32 mittels eines Kontaktgebungsmittels oder Kitts oder eines anderen geeigneten lösungsmittelartigen
Kitts verbunden sind, wie er normalerweise zur dichtenden Verbindung von Kunststoff an Kunststoff
verwendet wird. Das äußere Gehäuse und die anderen Teile der Vorrichtung können auch aus anderen Materialien wie
beispielsweise rostfreiem Stahl gefertigt sein. Die Auswahl der speziell verwendeten Materialien hängt zum großen
Teil von der jeweiligen Verwendung und der speziellen Eignung für diese Verwendung des Ventils ab. So kann es beispielsweise
bei vielen Anwendungsarten erwünscht sein, ein Wegwerfventil zu erhalten, wobei in diesem Fall das automatische
Absperrventil sowie möglichst viele Teile vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sind, um die Gesamtkosten
der Vorrichtung herabzusetzen.
Das obere äußere Gehäuseteil 32 weist eine Einlaßleitung 34
auf sowie eine Auslaßleitung 31, wobei jede dieser Leitungen ein vergrößertes, abgerundetes Ende 35 und 33 aufweist.
Diese spezielle Anordnung für den Einlaß und den Auslaß ist getroffen, um ein Anschließen oder Entfernen eines
erfindungs gemäß en automatischen Absperrventils an und von einer Vakuumleitung zu erleichtern und zu beschleunigen.
Dieses Anschließen geschieht mittels eines flexiblen Rohrs, das auf den Außenbereich der Leitungen 34 und 31 aufgepreßt
wird und das an Ort und Stelle durch die vergrößerten, abgerundeten Enden gehalten wird.
Die Einlaßleitung 34 stellt eine Verbindung zu einer inneren Leitung 37 her, welche sich in einen kreisförmigen Bereich
39 öffnet. In einem Teil des kreisförmigen Bereichs 39 ist
ein Filtermaterial 38 angeordnet, das die unteren drei Viertel
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des ringförmigen Bereichs 39 ausfüllt. Der ringförmige Bereich 39 ist zwischen dem unteren , äußeren Gehäuse
30 und einer Wandung 51 gebildet. Das Filtermaterial 38
liegt auf einer kreisförmigen Scheibe 40 auf, welche von einer Schulter 57 getragen ist, die sich von dem inneren
Bereich des unteren Außengehäuseteils 30 erstreckt. Über die Oberfläche der ringförmigen Scheibe 40 ist eine Reihe
von Öffnungen 56 verteilt, welche sich in eine ringförmige Kammer 43 öffnen. Die ringförmige Kammer 43 wird von dem
unteren Gehäuseteil 30, der Wandung 51 sowie einer Wandung 72 gebildet ( siehe Fig.4). In dem oberen Bereich der Wandung
51 sind Öffnungen 45 vorgesehen, welche in eine innere Kammer münden, die in'ihrem oberen Bereich von der Wandung 51
sowie am Boden von einer Wandung 72, wie aus Fig. 2 ersichtlich, gebildet wird. Dieser spezielle Aufbau beruht auf
einer Fabrikationstechnik, bei der die Wandung 51 gemeinsam mit dem oberen Außengehäuseteil 32 und die Wandung 72
gemeinsam mit dem unteren Außengehäuseteil 30 gefertigt wird. Bei dieser speziellen Ausführungsform ist ein kleiner, ringförmiger
Schlitz 42 zwischen der Wandung 51 und der Wandung 72 gebildet. Zusätzlich sind Öffnungen 41 vorgesehen, welche
von der ringförmigen Kammer 43 in die innere Kammer reichen
und durch die Wandung 72 hindurchgehen. Das obere Ende der inneren Kammer, das von der Wandung 51 gebildet ist,
öffnet sich in eine Leitung 52, welche zu der Auslaßleitung
31 führt.
An der Öffnung zu der Leitung 52 ist ein elastisches Teil 53 angebracht, welches eine Öffnung 54 aufweist, deren Wirkung
hinsichtlich eines Schwimmerteils 44 und dessen Wirkungsweise im folgenden noch näher erläutert wird. Das Schwimmerteil
44 wird aus zwei Hauptelementen gebildet, einer Basis und einem geschoßartig geformten Vorsprung 47» der sich
von der Basis nach oben erstreckt. Das Schwimmerstück 44
ist so geformt, daß es einen inneren Hohlraum 50 aufweist, der sich von der Basis 46 bis in den geschoßartig geformten
Vorsprung 47 erstreckt und der an allen Stellen geschlossen
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ist, mit Ausnahme des untersten Endes der Basis 46. Der geschoßförmig
gestaltete Vorsprung ist derart in der von der Wandung 51 gebildeten Kammer angeordnet, daß er in seiner
Betriebsstellung mit der Öffnung 54 in dem elastischen Teil 53 fluchtet. Rund um die Basis 46 ist eine Reihe von Rippen
angebracht, welche so ausgebildet sind, daß sie das Schwimmerteil 44 in einem festen oder zumindest im wesentlichen
festen Abstand von der Wandung 51 halten. Längs des oberen
Bereichs des geschoßartig geformten Vorsprungs 47 ist eine Reihe von Widerhaken 49 angebracht.
Unmittelbar oberhalb einer inneren Leitung 37 sowie in Verbindung
mit dieser ist ein Hohlraum 60 angebracht. Ein Deckel 61 ist drehbar in einer Ausnehmung an dem oberen Ende
des oberen äußeren Gehäuseteils 32 angebracht. Er wird mittels eines Flansches 63, der an dem oberen äußeren Gehäuseteil
angebracht ist und eine Schulter 55 an dem Deckel 61 ergreift, an seiner Stelle gehalten. Der Hohlraum 60 steht
in Verbindung mit der Leitung 52 und damit auch mit der Auslaßleitimg 31 mittels einer Leitung 65, welche normalerweise
mittels eines Kugelventils geschlossen ist. Das Kugelventil sitzt in ringförmigen VorSprüngen 67, die an dem
oberen Ende der Leitung 65 angebracht sind und in den Hohlraum 60 vorstehen. Das Kugelventil 64 wird in'seiner Lage
durch einen gegenüberliegenden, ringförmigen Vorsprung 66 gehalten, der an dsm Deckel 61 befestigt ist und sich in
den Hohlraum 60 gegenüberliegend zu dem ringförmigen Vorsprung 67 erstreckt. Das Kugelventil 64 besteht vorzugsweise
aus einem leicht elastischen Material, das von den beiden Vorsprüngen zur Bildung einer Abdichtung zusammengepreßt wird,
so daß während des normalen Betriebs kein Durchgang besteht, der den Hohlraum 60 und die Leitung 65 verbindet. Das gesamte
Vakuum wird daher über die Einlaßleitung 34, die innere Leitung 37, das Filter 39, die Öffnung 56, die ringförmige
Kammer 43, die Öffnung 45, die innere, von der Wandung 51 gebildete Kammer, die Öffnung 54, die Leitung 52 sowie die
Auslaßleitung 31 geführt. Der Deckel 61 liegt gegenüber
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einer Dichtung 68 an, welche weiter sicherstellt, daß durch
das Deckelgebiet das Vakuum nicht herabgesetzt wird.
Der Strömungsweg des gasförmigen Materials durch das Ventil
in seiner normalen Betriebsstellung geht aus obiger Beschreibung
hervor. Im folgenden soll jedoch zum vollen Verständnis des Betriebs des erfindungsgemäßen Absperrventils eine ins
einzelne gehende Erläuterung des Betriebsablaufs wiedergegeben werden. Zu diesem Zweck sei unter Bezugnahme αμΐ Fig. 1
angenommen, daß das in Fig. 2 gezeigte Ventil in die Leitung wie das Ventil 21 eingesetzt sei. Als gasförmiges Material
wird Atmosphärensauerstoff verwendet, während die verwendete Flüssigkeit beispielsweise Blut sein soll. Die Vakuumpumpe
bewirkt eine Absaugung von dem Patienten, indem sie Luft durch die Einlaßöffnung 34 in die Innenleitung 37, von dort
in den ringförmigen Bereich 39 und durch das Filtermaterial
38 sowie anschließend durch die Öffnung 56 in die ringförmige Kammer 43 saugt. Die Luft strömt anschließend von einem
Pumpenunterdruck durch die Öffnung 45. An dieser Stelle hat die Öffnung 41 keine Wirkung, und es ist unwahrscheinlich,
daß eine wesentliche Menge Luft durch sie hindurchfließt. Es sollte jedoch erwähnt werden, daß die öffnung 45 oberhalb
des Basisbereichs des Schwimmerteils liegt, so, daß die Möglichkeit vermieden wird, daß die Luft das Schwimmerteil nach
oben hebt. Es sollte ferner erwähnt werden, daß die Öffnungen 41 sehr klein und bis zu einem gewissen Grade von dem Basisbereich
46 des Schwimmerteils 44 zugelegt sind. Der einfachste Strömungsweg für die von der Vakuumpumpe durchgesaugte Luft
erfolgt daher durch die Öffnung 45. Die Widerhaken 49 sind flössen- oder finnenartig ausgebildet, so daß sie nur einen
sehr geringen Luftwiderstand bieten. Im allgemeinen sind lediglich zwei derartige Widerhaken an jedem ausgewählten
Durchmesserbereich des geschoßartig geformten Vorsprungs 47 befestigt. Die Luft strömt anschließend weiter durch die Öffnung
54 in dem elastischen Teil 53 und in die Leitung 52 sowie von dort durch die Auslaßleitung 31 zur Pumpe. Der
untere Bereich des Vorsprungs 47, bis zur Stelle, an der er
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in den Basisbereich 46 übergeht, bildet eine konkav verlaufende Fläche, welche die Luftströmung weiter vereinfacht.
Bei einer Anordnung gemäß Fig. 1, bei der beide Sammelgefäße des Sammelbereichs 23 mit einer Flüssigkeit gefüllt
sind, saugt die Vakuumpumpe 20 die Flüssigkeit über die Leitung 24 zu dem automatischen Absperrventil 21. Fig. 4
zeigt, daß die Flüssigkeit durch die Einlaßleitung 34 in
die innere Leitung 37, von dort durch das Filtermaterial und die Öffnung 56 in die ringförmige Kammer 43 strömt.
Die Flüssigkeit 70 in der ringförmigen Kammer 43 tritt
anfangs durch die Öffnungen 41 und den ringförmigen Schlitz
42 in den unteren Bereich der Kammer, welcher von den Wandungen 51 und 72 gebildet ist, wodurch das Schwimmerteil 44
einen Auftrieb erhält. Die Rippen 48 führen das Schwimmerteil 44 nach oben, wobei sie gleichzeitig das Bestreben
der Ausbildung einer Kapillaranziehung zwischen den Wandungen 51 und dem Schwimmerteil 44 vermindern. Bei dieser Ausführungsform
wird das Schwimmerteil nach "oben durch die Öffnung 54 in die Leitung 52 hineingetrieben. Das elastische
Teil 53V dehnt sich aus, um den geschoßartig gestalteten
Vorsprung 47 hindurchgehen zu lassen. Die Länge, mit der der geschoßartig geformte Vorsprung in die Leitung 52 eingetrieben
wird, hängt teilweise von der Geschwindigkeit ab, mit der die Pumpe betrieben wird, sowie von der Geschwindigkeit,
mit der die Flüssigkeit 70 in die ringförmige Kammer
eintritt. Die Öffnung in dem elastischen Teil 53 ist groß genug, um einen Bereich des geschoßförmigen Vorsprungs
eintreten zu lassen. Auf diese Weise wird, unabhängig von dem Ausmaß, in welchem der Vorsprung in die Leitung 52 eingetrieben
wird, eine dichte Abdichtung durch die rücktreibende Kraft des elastischen Teils 53 hervorgerufen. Der
unmittelbar oberhalb des elastischen Teils 53 sitzende Widerhaken 49.. verhindert, daß der geschoßförmig gestaltete
Vorsprung 47 aus seiner Lage und nach rückwärts in die von der Wandung 51 gebildete Kammer zurückgedrängt wird,
so daß ein ausfallsicheres Absperrventil gebildet wird.
409814/0495 -
Für den Fall, daß die Aufrechterhaltung einer Saugwirkung erwünscht ist, obwohl die Pumpe überflutet ist, enthält das
automatische Absperrventil ein leicht zu betätigendes Nebenleitungssystem, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Dieses
System wird durch eine Drehung des Handgriffs 62 betätigt. Die Drehung des Handgriffs bewirkt eine Bewegung des Deckels
61, welche das Kugelventil 64 aus dem ringförmigen Vorsprung
67 herausrollt und die Öffnung zu der Leitung 65 freisetzt. Die Flüssigkeit kann dann durch die Einlaßöffnung 34,
durch den Hohlraum 60 und die Leitung 65 einströmen und durch die Auslaßöffnung 31 ausströmen.
Fig. 5 zeigt ferner eine unterschiedliche Ausführungsform der Erfindungen der anstelle einer außen vorstehenden Einlaßleitung
34 und einer entsprechenden Auslaßleitung 31 diese
Leitungen mit Innengewinden versehen sind, welche geeignete Standardgrößen-Nippel aufnehmen. Des weiteren ist in diesem
Falle der geschoßförmig geformte Vorsprung 47 nicht mit
Widerhaken ausgeführt. Er wird vielmehr in diesem Fall in die Wandung 73 der Leitung 52 eingetrieben und in dieser gehalten.
Diese Ausführungsform weist bestimmte Vorteile auf. So ist es möglich, die Flüssigkeit in der ringförmigen
Kammer 43 durch einen nicht gezeigten Hahn abzuleiten und einen rückwärts gerichteten Druck durch die Auslaßöffnung
auszuüben, um den geschoßförmig ausgebildeten Vorsprung 47 und das gesamte Schwimmerstück 44 zurück in seine Ausgangslage
zu führen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Zusätzlich ist es möglich, das untere Gehäuseteil 30.von dem
oberen Gehäuseteil 32 zu trennen, was das Ersetzen des Filtermaterials 38 durch ein frisches Filtermaterial ermöglicht.
409314/0495
Claims (19)
1.) Automatisches Absperrventil, gekennzeichnet durch
iin Gehäuse (30,32); einen Einlaß (34) in dem Gehäuse,
welche in Verbindung mit einer Schwimmerkammer steht; eine
Öffnung (54) an der Oberseite der Schwimmerkammerj ein
Schwimmerteil (44), das unterhalb dieser Öffnung (54) und betriebsmäßig mit dieser fluchtend angeordnet ist; eine
Einrichtung (48), um das Schwimmerteil (44) in zusammenwirkenden Eingriff mit der Öffnung (54) zu führen; und durch
einen Auslaß (31) in dem Gehäuse, der mit der Öffnung (54) in Verbindung steht.
2. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (34) mit der Schwimmerkammer
übereine erste Kammer (43) in Verbindung steht.
3. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filtermaterial (38) in einem Teil
der ersten Kammer (43) angeordnet ist.
4. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmerkammer zylindrisch ist (51)
und daß die erste Kammer (43) ringförmig um die Schwimmerkammer angeordnet ist.
5· ■ Automatisches Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (38) ringförmig um den oberen Bereich'der ersten Kammer (43) angeordnet ist.
6. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmerteil (44) eine vergrößerte
Basis (46) und ein nach oben vorstehendes Teil (47) enthält.
7· Automatisches Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schwimmerteil (44) hohl ist (50).
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8. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das obere, vorstehende Teil (47) so ausgebildet
ist, daß es in die Öffnung (54) paßt und diese verschließt.
9. - Automatisches Absperrventil nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Führung des Schwimmerteils (44) eine Mehrzahl von Rippen (48) enthält, welche
vertikal rund um die Basis (46) des SchwimmerStücks (44) angeordnet sind.
10. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,' daß widerhakenartige Einrichtungen (49) auf
der Oberfläche des nach oben vorstehenden Teils (47) angebracht sind.
11. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung an der Oberseite
der Schwimmerkammer von einem elastischen Teil (53) bedeckt ist, das eine Öffnung (54) aufweist, welche betriebsmäßig
mit dem Schwimmerteil (44) fluchtet.
12. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (43) in Verbindung mit
der Schwimmerkammer an einer Stelle unterhalb des Filtermaterials (38) steht.
13· Automatisches Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Nebenleitung (60,65) aufweist,
welche in Verbindung mit dem Einlaß (34) und dem Auslaß (31) steht und ein bewegliches Ventil (64) aufweist, das in der
Nebenleitung angeordnet ist und diese zusetzt.
14. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventil
r ein durch Drehen verschieblicher Kugelverschluß
(64) ist.
409814/0495
15. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kugelverschluß (64) mittels
eines drehbaren Deckels (61) in einer Öffnung zwischen dem Einlaß (34) und dem Auslaß (31) gehalten ist, wobei dieser
Deckel (61) in dem Gehäuse (30,32) gehaltert ist.
16. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Einlaß (34) in dem Gehäuse (30,32),
welcher mit der eine zylindrische Konfiguration (51) aufweisenden Schwimmerkammer über eine ringförmige erste Kammer
(43) in Verbindung steht, welche um die Schwimmerkammer angeordnet ist, wobei die erste Kammer (43) in ringförmiger
Anordnung ein Filtermaterial (38) in ihrem oberen Bereich aufweist; durch ein hohles Schwimmerteil (44) mit einer vergrößerten Basis (46) und einem nach oben vorstehenden Teil
(47), wobei die Basis eine Mehrzahl von Rippen (48) vertikal angeordnet trägt und wobei das nach oben vorstehende Teil
(47) eine Reihe von Widerhaken (49) auf seiner Oberfläche trägt; sowie durch eine Nebenleitung (60,65), welche an der
Oberseite des Gehäuses (30,32) angeordnet ist, wobei diese Nebenleitung^ in Verbindung mit dem Einlaß (34) und dem Auslaß
(31) steht und in der Nebenleitung ein bewegliches Kugelventil (64) enthält, welches diese verschließt.
17. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige erste Kammer (43) in
Verbindung mit der Schwimmerkammer über eine Vielzahl von Öffnungen steht, welche unterhalb des Filtermaterials (38)
angeordnet sind.
18. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Kugelventil (64) in einer
Öffnung gehalten ist, welche zwischen dem Einlaß (34) und dem Auslaß (31) mittels eines drehbaren Deckels (61) gehalten
ist, welcher in dem Gehäuse (30,32) gelagert ist.
098U/0A95
-23- .2348-208
19. Automatisches Absperrventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Filters (38)
Filz ist.
40981 A/0495
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