DE2819900A1 - Scheibenventile fuer fluessigkeiten - Google Patents
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Description
Scheibenventile für Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft Scheibenventile, insbesondere verbesserte Scheibenventile, die den Flüssigkeitsdurchfluß
als Folge leichter Rückdrücke gegen das Ventil zum Stillstand bringen.
Es gibt viele Fälle, in denen es erwünscht ist, daß zwei oder mehr Flüssigkeiten nacheinander durch eine gemeinsame
Zuflußleitung fließen, ohne daß es notwendig ist, daß ein Bedienungsmann anwesend ist, der Steuerungen so betätigt,
daß eine Flüssigkeit aus sekundären Behältern durch die gemeinsame Leitung fließt, wenn die Flüssigkeit aus einem
primären Behälter aufgebraucht ist. Dies ist insbesondere auf dem medizinischen Gebiet erwünscht, wenn parenterale
Lösungen Patienten verabreicht werden. Gelegentlich ist es bei Verabreichung einer primären Lösung notwendig, eine
zusätzliche Lösung zu verabreichen, ohne daß sie durch die primäre Lösung verdünnt wird. Wenn das Volumen der zusätzlichen
Lösung gering ist, kann sie schnell unter Druck mit einer Injektionsspritze durch einen sterilen Eingang
oder einen in das Gerät für diesen Zweck einbezogenen Injektionskolben eingeführt werden. Ein Anwendungsgerät,
wie es in der US-PS 2 999 499 beschrieben wird, zeigt, wie dies erreicht werden kann. Wenn eine zusätzliche Lösung
injiziert wird, wobei das Rückschlagventil 22 als medizinischer Eingang dient, bewirkt der ausgeübte erhebliche
Druck, daß die Scheibe im Scheibenventil 9 den Eintritt von der Primärlösung schließt, so daß die Zusatzlösung
unverdünnt in die Vene des Patienten gelangt. Wenn jedoch größere Mengen einer zusätzlichen oder sekundären Lösung
insbesondere über eine längere Zeit verabreicht werden sollen, ist eine solche Anordnung nicht brauchbar, da die
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sekundäre Lösung unter einem erheblich niedrigeren Druck, der im allgemeinen nicht genügt, um das Scheibenventil in
der Primärleitung zu schließen, eingeführt wird.
Die US-PS 3 886 937 beschreibt ein Gerät, das für die Einführung einer sekundären Lösung unter niedrigem
Druck während langer Zeiträume geeignet ist, ohne daß eine Betätigung durch einen Bediener notwendig ist. Diese
Arbeitsweise wird mit Hilfe eines Entenschnabel-Rückschlagventils in der Primärleitung erreicht, die normalerweise
geschlossen ist, sich aber für den Durchfluß von Flüssigkeit aus einem primären Behälter durch das
Gefälle öffnet und sich schließt, wenn die sekundäre Lösung in die unter dem Ventil befindliche Leitung eingeführt
wird, die eine um wenigstens 25 mm WS höhere Druckhöhe als der primäre Behälter hat. Zwar weist diese
Art von Rückschlagventil erhebliche Vorteile für diese Verwendung zur Verabreichung von Zusatzlösungen, jedoch
auch gewisse Nachteile auf. Das Hauptproblem liegt darin, daß bei der Herstellung des elastischen Enten-Schnabels
die Lippen nicht immer in Schließstellung zusammenkommen und häufig eine öffnung zwischen sich
lassen, die schwierig zu entdecken ist. Dies hat ein unzuverlässiges Ventil zur Folge, das möglicherweise bei
einem sehr niedrigen Rückdruck, der von der sekundären Lösung ausgeübt wird, nicht schließt. Ferner können sich
Feinteile zwischen den Lippen des Ventils ansetzen und das Schließen verhindern.
Erfindungsgemäß werden diese Probleme durch ein ganz spezielles Scheibenventil gelöst, das gewährleistet, daß
eine Leitung, die von der Eintrittsseite des Ventils zum Behälter mit Primärlösung führt, verschlossen wird, auch
wenn nur ein geringer Druckanstieg an der Austrittsseite des Ventils durch eine sekundäre Lösung bewirkt wird.
Das Scheibenventil gemäß der Erfindung weist eine flexib-Ie Membran auf, deren Umfangskanten mit dichtem Abschluß
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in einem erweiterten Zwischenteil eines langgestreckten hohlen Gehäuses eingesetzt sind. Die Membran weist wenigstens
an ihren äußeren Teilen ein durchlässiges oder poröses Bauteil und in ihrem zentralen Teil ein undurchlässiges
oder nicht perforiertes Bauteil auf. Die Membran ist normalerweise mit geringem Abstand vom Ventilsitz
angeordnet, der einen Eintrittsdurchgang umgibt, der in den erweiterten Teil des Gehäuses führt. Bei einer Modifikation
des Scheibenventils sind in der Austrittsseite des erweiterten Teils des Gehäuses Auflagen angeordnet,
die dazu beitragen, den zentralen Teil der Membran zu stützen, wenn Flüssigkeit vom Eintritt zum Austritt
fließt. Der Flüssigkeitsstrom von einem sekundären Behälter, der mit dem Austritt verbunden ist, wobei die sekundäre
Flüssigkeit eine Druckhöhe hat, die wenigstens um etwa 25 mm WS höher ist als die Druckhöhe der primären
Flüssigkeit, bewirkt, daß die Membran sich nach oben wölbt, so daß das nicht perforierte Bauteil sich mit
dichtem Abschluß gegen den Ventilsitz legt und den Strom der vom primären Behälter fließenden Flüssigkeit zum
Stillstand bringt. Wenn die Druckhöhe der primären Lösung höher ist als die Druckhöhe der sekundären Lösung,
beginnt die Primärlösung wieder zu fließen.
Ein besseres Verständnis der Erfindung und weitere Vortei-Ie
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Abbildungen.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Anwendungsgeräts, das mit einem Behälter, der eine primäre Lösung enthält,
und einem Behälter, der eine sekundäre Lösung enthält, verbunden ist. Der sekundäre Behälter ist so aufgehängt,
daß die sekundäre Lösung eine höhere Druckhöhe hat als die primäre Lösung.
Fig. 2 zeigt als Seitenansicht und im Querschnitt eine Ausführungsform des ScheibenVentils gemäß der Erfindung
längs der Linie 2-2 von Fig. 4. Das Ventil ist bei dieser
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Ansicht in geöffneter Stellung dargestellt.
Fig. 3 zeigt als Seitenansicht im Schnitt das in Fig. 2
dargestellte Ventil, jedoch in seiner Schließstellung.
Fig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 von Fig.2
und zeigt in gestrichelten Linien das nicht perforierte Bauteil, das auf der Unterlage ruht.
Fig. 5 zeigt als Seitenansicht im Schnitt eine zweite Ausführungsform des Scheibenventils gemäß der Erfindung.
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines nicht perforierten Bauteils, das im
Scheibenventil verwendet wird.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen als fragmentarische Seitenansichten
im Schnitt eine dritte und vierte Ausführungsform des Scheibenventils gemäß der Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Membran im Ventil gemäß der Erfindung.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Infusionsgerät, das mit dem Scheibenventil oder Rückschlagventil CV gemäß der Erfindung versehen
ist und dazu dient, eine primäre Lösung A und eine sekundäre Lösung B nacheinander einem Patienten zu verabreichen.
Zunächst wird ein Gefäß, das die Primärlösung A enthält, mit einem Drahtbügel 14 an einem Aufhänger 12
aufgehängt. Mit einem Hohldorn 16, der den Luftzutritt erlaubt und gewöhnlich mit einer Tropfkammer 18 verbunden
ist, wird ein Zugang durch den Verschluß des Behälters geschaffen. Die Verbindungsleitung 20 ist am freien
Ende mit einer Nadel 22 und ferner mit einer Mengenregelvorrichtung 24, z.B. einer Rollenklemme, die an einer
Stelle unter einer 45 -Abzweigung 26 angeordnet ist, versehen. Das Rückschlagventil CV ist in die Leitung 20
5°-Abzweigung 26
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zwischen der 45°-Abzweigung 26 und dem Eingangsdorn 16
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eingesetzt, Bex der üblichen Arbeitsweise läßt man die
Lösung A durch die Leitung 20 fließen, wodurch die Luft aus dem Set verdrängt wird. Die Klemme 24 wird geschlossen,
bis der Veneneinstich gemacht worden ist, und auf die durch Zählen der Tropfen in der Tropfkammer 18 feststellbare
gewünschte Infusionsmenge der primären Lösung A eingestellt.
Wenn eine zweite Lösung oder Zusatzlösung B infundiert
werden muß, wird ein Gefäß mit der Lösung B am Aufhänger 12 aufgehängt und eine zweite Leitung 28 mit einem
Eingangshohldorn 16 angeschlossen. Wenn die Luft aus der
Leitung 28 durch die Lösung B verdrängt worden ist, wird die Leitung 28 mit der Klemme 30 verschlossen und die
Leitung 28 mit der Leitung 20 verbunden, indem die Nadel 32 durch eine sich selbst verschließende Kappe 34 gestochen
wird, die an einem Schenkel der 45°-Abzweigung 26 befestigt ist. Wenn die Klemme 30 gelöst wird, bewirkt
die Tatsache, daß das Niveau der Lösung B in ihrem Gefäß höher ist als das Niveau der Lösung A, daß die Lösung B
in der Leitung 20 nach oben fließt und das Rückschlagventil CV schließt. Der Durchfluß der Lösung A hört auf,
und die Lösung B fließt in einer gewünschten Menge, die durch die Klemme 24 geregelt wird, in den Patienten. Wenn
die Druckhöhe für die Lösung B geringer wird als die Druckhöhe für die Lösung A, beispielsweise wenn das
Niveau der Lösung B einen Punkt unterhalb des Niveaus der Lösung A erreicht, beginnt wieder der Durchfluß der
Lösung A. Das Rückschlagventil CV spricht auf sehr geringe Unterschiede in der Druckhöhe zwischen der Lösung A und
der Lösung B an. Die Druckhöhe der Lösung B braucht nur etwa 25 mm WS höher zu sein als die Druckhöhe der Lösung
A, um das Rückschlagventil CV zu schließen. In der offenen Stellung ist das Rückschlagventil CV noch in der
Lage, mehrere Liter Flüssigkeit pro Stunde durchzulassen.
Zum Verständnis der Arbeitsweise des Rückschlagventils oder Membranventils CV wird auf die in Fig. 2 bis Fig. 4
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dargestellte Ausführungsform verwiesen. Das Ventil weist
ein langgestrecktes Gehäuse 40 mit einem Eintritt 42 und einem Austritt 44 und einem erweiterten Zwischenteil 46
auf, der eine etwas größere Querschnittsfläche hat als der Eintritt oder Austritt, Eine flexible Membran 48
überspannt den erweiterten Teil quer zum Eintritt und Austritt und ist mit dichtem Abschluß an ihrem Umfang an
einem Vorsprung 50 (am besten in Fig. 4 und Fig. 5 zu erkennen) im Gehäuse 40 befestigt.
Die flexible Membran 48 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein, solange sie die Voraussetzung erfüllt, daß
sie in einem zentralen Teil ein nicht perforiertes Bauteil aufweist, das sich mit dichtem Abschluß gegen einen
Ventilsitz legt, und daß sie ferner mit mehreren Öffnungen in dem Teil zwischen dem nicht perforierten Bauteil
und dem mit dichtem Abschluß an dem Vorsprung 50 befestigten Umfang versehen ist. Bei der in Fig. 2 bis Fig. 4
dargestellten Ausfuhrungsform besteht die flexible
Membran 48 aus einem Sieb 52 und einer dünnen elastischen Scheibe 54, die entweder lose auf dem Sieb 52 ruht oder
beispielsweise mit einer dünnen Klebstoffschicht am Sieb befestigt sein kann. Das Sieb 52 kann aus einem
beliebigen flexiblen Werkstoff, z.B. Metall oder polymerem
Material, bestehen, der physiologisch unbedenklich ist und nicht quillt. Bevorzugt als ein solcher Werkstoff
wird Polyäthylentererephthalat. Das Sieb 52 kann aus einem dünnen Flächengebilde mit einer großen Anzahl
kleiner Löcher bestehen oder gewebt sein, wobei das Gewebe vorzugsweise Poren einer Größe von etwa 5 bis
75 um hat.
Die Scheibe 54 besteht aus einem beliebigen, nicht-klebrigen elastischen Werkstoff, z.B. Naturkautschuk oder
Synthesekautschuk oder Kunststoff. Sie kann verschiedene Formen haben und beispielsweise rund, quadratisch und
unregelmäßig sein, so lange sie genügend Fläche bedeckt,
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lim einen Ventilsitz zu verschließen, und dennoch Flüssigkeiten
ungehindert um ihre Ränder und durch das Sieb 52 fließen läßt. Bei dieser Ausführungsform ist die Scheibe
54 vorzugsweise quadratisch und hat ungefähr die in Fig. 4 gestrichelt angedeutete Größe im Verhältnis zum
Hohlraum im erweiterten Teil 46 des Gehäuses 40.
Das Gehäuse 40 ist vorzugsweise mit einer Siebauflage 56 versehen, die bei der in Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellten
Ausführungsform aus acht Rippen 58 besteht, die von der
dem Austritt 44 benachbarten Innenwand des erweiterten Teils 46 des Gehäuses 40 einwärts ragen. Die Rippen 58
weisen jeweils eine Oberseite 60 auf, die eine flache Plattform bildet, auf der das Sieb 52 ruht. Wenn eine
primäre Lösung A in das Rückschlagventil CV strömt, fließt sie um die Scheibe 54 und die offenen Bereiche 62
des Siebes 52 zwischen den Rippen 58 und nach unten durch den Austritt 44. Wenn eine sekundäre Lösung B durch den
Austritt 44 nach oben fließt, wölbt sich das Sieb 52 auch dann, wenn der Druck an der Austrittsseite nur um etwa
25 mm WS höher ist als der Druck an der Eintrittsseite, in der in Fig. 3 dargestellten Weise nach oben, wobei es
die Scheibe 54 gegen den Ventilsitz 64 drückt und den Strom der Lösung A zum Stillstand bringt.
Die Wirksamkeit des Rückschlagventils CV bei diesen geringen Druckdifferenzen hängt davon ab, daß die
Scheibe 54 sich beim Durchfluß der primären Lösung sehr dicht beim Ventilsitz 64 befindet, wobei der Abstand aber
nicht so gering ist, daß die normalen maximalen Durchflußmengen verringert werden. Für ein typisches Rückschlagventil
in einem Infusionsgerät für parenterale Lösungen kommen beispielsweise die folgenden Abmessungen
in Frage: Porengröße des Siebes etwa 25 pm, Durchmesser des Siebes etwa 13 mm, Dicke des Siebes etwa
8,9 ,um; Dicke der Scheibe etwa 0,38 bis 0,76 mm, Abstand der Oberseite der Scheibe zum Ventilsitz etwa 0,38 bis
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etwa 0,53 nun.
Andere Modifikationen des Rückschlagventils sind in gleicher Weise wirksam. Beispielsweise ist eine Siebauflage
56, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, nicht erforderlich. Ferner muß der Ventilsitz nicht ein ringförmiger
Vorsprung sein, wie er in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt ist, sondern er braucht lediglich ein flacher Teil 66
angrenzend an den Durchgang des Eintritts 42 wie bei der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform zu sein. Die
flexible Membran 48 kann wie bei der in Fig. 8 dargestelten Ausführungsform aus einem Stück bestehen, wobei ein
flexibles Sieb 68 in seinem zentralen Teil 70 mit einer polymeren Substanz so imprägniert ist, daß eine glatte,
undurchlässige Oberfläche gebildet wird. Das Rückschlagventil kann auch mit einer flexiblen Membran 48, wie sie
in Fig. 9 dargestellt ist, versehen sein, bei der in der Nähe des ümfangs eines flexiblen flächigen Materials 74
einige wenige große öffnungen 72 angeordnet sind, durch die Flüssigkeiten durchtreten, während ein undurchlässiger
zentraler Teil sich mit dichtem Abschluß gegen einen Ventilsitz legt.
Außer seiner einwandfreien Funktion als Ventil dient das Sieb 52 (oder 68) der flexiblen Membran 48 auch als Filter
zur Entfernung von feinteiligen Stoffen aus einer primären Lösung A.
Das Rückschlagventil gemäß der Erfindung eignet sich nicht nur zur Anwendung auf dem medizinischen Gebiet, sondern
läßt sich auch leicht an Anwendungen auf anderen Gebieten, z.B. in der chemischen Industrie, anpassen. Hier sind
gewöhnlich viel größere Durchflußmengen erforderlich. In diesen Fällen werden größere Gehäuse und Siebe verwendet.
Bei' Sieben oder perforierten Scheiben mit größerer Querschnittsfläche
kann der Abstand zwischen der undurchlässigen Scheibe oder dem zentralen Teil und dem Ventilsitz
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größer sein, um größere Durchflußmengen zu gestatten,
wobei die flexible Membran 48 dennoch auf geringe Druckunterschiede anspricht.
Das Rückschlagventil CV wird zweckmäßig hergestellt, indem ein Eintritt oder oberer Teil und ein Austritt oder
unterer Teil gebildet werden. Nachdem das Sieb 52 (68) oder das flächige Material 74 an seinem Umfang mit dichtem
Abschluß an der Schulter 50 des unteren Teils befestigt und, falls bei diesen jeweiligen Ausführungsformen
erforderlich, die Scheibe 54 aufgebracht worden ist, werden die beiden Teile dann an den Rändern 76 und
78 abgedichtet.
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Leerseite
Claims (13)
1. yScheibenventil in einem System zur Verabreichung von
Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes Gehäuse (40) mit einem erweiterten Zwischenteil
(46) zwischen einem Eintritt (42) an einem Ende und einem Austritt (44) am anderen Ende, einen Ventilsitz
(64) angrenzend an den Durchgang am inneren Ende des Eintritts (42), eine im erweiterten Teil (46) angeordnete
und mit dichtem Abschluß an ihrem Umfang darin eingesetzte flexible Membran (48), die sich quer zum
Eintritt (42) und Austritt (44) erstreckt, eine Vielzahl von öffnungen wenigstens in äußeren Teilen (62)
der Membran (48) und ein nicht perforiertes Bauteil an einem zentralen Teil (70) der Membran (48), wobei
das nicht perforierte Bauteil so ausgebildet ist, daß es den Durchgang am Ventilsitz (64) verschließen und
freigeben kann und mit Abstand zum Ventilsitz (64) angeordnet ist, wodurch eine in Richtung vom Eintritt
(42) zum Austritt (44) fließende Flüssigkeit ungehindert um das nicht perforierte Bauteil strömen kann,
während die in Richtung vom Austritt (44) zum Eintritt (42) fließende Flüssigkeit eine genügende Bewegung der
Membran (48) bewirkt, um das nicht perforierte Bauteil gegen den Ventilsitz (64) zu legen und den Flüssigkeitsstrom
zum Stillstand zu bringen, wenn der Druck der Flüssigkeit am Austritt (44) um wenigstens
25 mm WS höher ist als der Druck am Eintritt (42).
2. Scheibenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenteil (46) des Gehäuses (40) mit einer Auflage (56) unter dem Ventilsitz (64) versehen ist,
die die flexible Membran (48) trägt.
3. Scheibenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (56) aus mehreren Rippen (58) besteht,
die sich radial um den Durchgang des Austritts (44) erstrecken.
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ORIGINAL INSPECTED
4. Scheibenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (48) aus einem Sieb besteht und das
nicht perforierte Bauteil aus einem in den zentralen Teil (70) des Siebes (68) eingebetteten elastischen
Material besteht, das eine glatte Außenseite für die Berührung mit dem Ventilsitz (64/66) bildet.
5. Scheibenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (48) ein Sieb (68) ist und das nicht
perforierte Bauteil aus einer gesonderten Scheibe (54) aus elastischem Werkstoff besteht.
6. Scheibenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (54) am Sieb (52) befestigt ist.
7. Scheibenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (54) im wesentlichen quadratisch
geformt ist.
8. Scheibenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (64) ein den Durchgang umgebender
abgerundeter ringförmiger Vorsprung ist.
9. Rückschlagventil in einem System zur Verabreichung
von parenteralen Lösungen, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes hohles Gehäuse (40) mit einem erweiterten
Teil (46) zwischen einem Eintritt (42) und einem Austritt (44), ein flexibles, poröses durchlässiges
Bauteil (48), das an seinem Umfang mit dichtem Abschluß in den erweiterten Teil (46) eingesetzt ist und
quer zum Eintritt (42) und Austritt (44) liegt, ein Bauteil (56), das als Auflage für das poröse oder
durchlässige Bauteil (48) dient und in dem an den Austritt (44) angrenzenden Teil des erweiterten Teils
(46) angeordnet ist, einen Ventilsitz (64) neben dem Durchgang am inneren Ende des Eintritts (42) , eine
zwischen dem durchlässigen, porösen Bauteil (48) und dem Ventilsitz (64) angeordnete elastische Scheibe (54),
die so ausgebildet ist, daß sie den Durchgang des Ein-
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tritts verschließen und wieder freigeben kann und mit Abstand zum Ventilsitz (64) angeordnet ist, wodurch
eine in Richtung vom Eintritt (42) zum Austritt (44) fließende Flüssigkeit ungehindert um die Scheibe (54)
und durch wenigstens einen Teil des porösen und durchlässigen Bauteils (52) fließt, während die in der
Richtung vom Austritt (44) zum Eintritt (42) fließende Flüssigkeit eine genügende Bewegung des porösen und
durchässigen Bauteils (48) gegen die Scheibe (54) bewirkt, um die Scheibe (54) gegen den Ventilsitz (64/
66) zu legen und den Flüssigkeitsstrom zum Stillstand zu bringen, wenn der Druck der Flüssigkeit am Austritt
(44) um wenigstens 25 mm WS höher ist als der Druck der Flüssigkeit am Eintritt (42).
10. Rückschlagventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage aus einer Anzahl von Rippen (58)
besteht, die sich radial um den Durchgang des Austritts (44) erstrecken.
11. Rückschlagventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse, durchlässige Bauteil ein Sieb
(56) mit Poren einer Größe von 5 bis 75 um ist.
12. Rückschlagventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilsitz (64) aus einem abgerundeten ringförmigen Vorsprung besteht, der den Durchgang
des Eintritts (42) umgibt.
13. Rückschlagventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die elastische Scheibe 54 im wesentlichen quadratisch ist.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/796,923 US4141379A (en) | 1977-05-16 | 1977-05-16 | Check valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2819900A1 true DE2819900A1 (de) | 1978-11-23 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JPS53141929A (de) |
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CA (1) | CA1091540A (de) |
DE (1) | DE2819900A1 (de) |
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FR (1) | FR2391405A1 (de) |
GB (1) | GB1577487A (de) |
IT (1) | IT1103854B (de) |
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