DE2917254C2 - Schlauchquetschventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlauchquetschventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Schlauchquetschventile werden insbesondere für medizinische Zwecke benötigt, wie Infusionssysteme, pulsative Blutpumpen und Dialysegeräte.

Bei diesen Ventilen muß für den Fall einer Störung, etwa Stromausfall, eine Sicherheitsstellung vorhanden sein. Wenn diese Sicherheitsste'lung die Offenstellung ist, genügt im allgemeinen die Federkraft des Schlauches, um den Anker in die Stellung zu drängen, in der der Strömungsweg durch den Schlauch geöffnet ist, in der Regel muß in der Sicherheitsstellung aber der Strömungsweg durch den Schlauch unterbrochen sein, mit anderen Worten, bei stromloser Erregungsspule muß der Anker die Stellung einnehmen, in der der Schlauch zugequetscht ist. Diese Sicherheitsstellung wird bei bekannten Schlauchquetschventilen dadurch erreicht, daß der Anker mit einer Feder in die definierte Stellung gedrängt wird. Federn sind Ermüdungserscheinungen unterworfen, so daß in sehr kritischen Fällen der Einsatz solcher Ventile zumindest zweifelhaft ist. Ferner müssen der Magnetkreis und die Erregungsspule so dimensioniert werden, daß die dem Öffnen des Schlauches entgegenwirkende Kraft der Feder überwunden werden kann, die ja um so größer wird, je weiter der Schlauch geöffnet wird. In der Praxis muß der Magnetkreis infolge der Feder etwa vier- bis sechsfach so groß dimensioniert werden, als es für den tatsächlichen Kraftbedarf beim Quetschen notwendig wäre. Schließlich müssen bei dem bekannten Ventil die Federkraft und die Kraft des Magnetkreises in erster Näherung gleiche Abhängigkeit vom Öffnungsweg haben, die entgegengesetzt zu der Abhängigkeit der durch den Schlauch erzeugten Kraft vom Öffnungsweg ist, so daß keine Zwischenstellung des Ventils zwischen voll geöffnet und voll geschlossen stabil ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Schlauchquetschventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß auch nach beliebig hoher Anzahl von öffnungs- und Schließvorgängen stets die gleiche Schließkraft hen-scht, der Magnetkreis sowie der Energiebedarf zum Betätigen des Ventils nur gerade so groß gewählt werden müssen, wie es dem tatsächlichen Kraftbedarf beim Quetschen des Schlauchs entspricht, und beliebige Zwischenstellungen zwischen voll geöffnet und voll geschlossen gehalten

ίο werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst, wobei in Kauf genommen wird, daß als definierte Stellung nur die Schließstellung in Frage kommt.

Durch den Permanentmagneten wird der Anker im stromlosen Zustand der Erregungsspule in die Schließstellung gezogen, und durch Stromfluß wird die Anziehungskraft des Permanentmagneten mehr oder weniger stark aufgehoben, so daß die Eigenelastizität des Schlauches den Anker bzw. den von diesem getragenen Quetschkeil in die Offenstellung drängt, in der der Slrömungsweg durch den Schlauch geöffnet ist. Dabei wird durch den Permanentmagneten die größte Kraft dann aufgebracht, wenn der Anker angezogen ist, so daß der Magnetkreis geschlossen ist, also in dem Zustand, in dem zum Quetschen des Schlauches auch die größte Kraft benötigt wird, eben im Gegensatz zu den bekannten Systemen mit Feder. Wird die Kraft des Permanentmagneten durch den Erregungsstrom in der Spule mehr oder weniger stark aufgehoben, so kann der Schlauch aufgrund der Eigenelastizität den Quetschkeil mehr oder weniger stark aus der Schließstellung herausdrängen, bis in die Offenstellung, wenn der Erregungsstrom gerade so stark ist, daß er die Kraft des Permanentmagneten ausreichend aufhebt. Praktisch

)5 verläuft also die vom Permanentmagneten aufgebrachte Kraft in Abhängigkeit vom Weg parallel zu der vom Schlauch aufgebrachten Kraft, so daß durch entsprechende Einstellung des Erregungsstroms beliebige Zwischenstellungen möglich sind.

•to Ein elektromechanisch betätigtes Ventil, mit sowohl einer Erregungsspule als auch einem Permanentmagneten, der im normalen Arbeitsbereich nicht entmagnetisiert, ir. bekannt (DE-OS 19 63 742). Dieses bekannte Ventil ist speziell für Ein/Aus-Schaltbetrieb konstruiert und weist einen Dauermagneten auf, der für optimalen Ein/Aus-Betrieb bemessen ist, sowie eine Feder in Form einer Membran, deren Kraft in der einen Stellung vom Dauermagneten und in der anderen Stellung von der Erregungsspule überwunden wird. Mit diesem bekannten Ventil wird deshalb eine hohe Schaltgeschwindigkeit erreicht, jedoch auf Kosten eines hohen Energiebedarfs; eine Zwischenstellung des Ventils zwischen voll geöffnet und voll geschlossen ist entsprechend der Zielsetzung ausgeschlossen.

Permanentmagnete, die im normalen Arbeitsbereich nicht entmagnetisieren, sind erforderlich, damit durch den Erregungsstrom der Permanentmagnet nicht entmagnetisiert wird. Solche Permanentmagnete sind bekannt, vor allem kommen Seltenerdmagnete in Frage,

to jm Ausführungsbeispiel hat sich von diesen eine Legierung von Kobalt mit Samarium besonders bewährt; es kommen aber auch beispielsweise Ferritmagnete in Frage.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigt Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schlauchquetschventil, und
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fi g. 1.

Das erfindungsgemäße Schlauchquetschventil besteht aus einem an einer Halterung 11 beispielsweise mit einem Zapfen 12 befestigten Magnetkreis 13 mit einem Klappanker 14, an dem ein Quetschkeil 15 befestigt ist, und einem diesem gegenüber angeordneten Widerlager 16, das ebenfalls an der Halterung 11 befestigt ist. Der Magnetkreis 13 weist außer dem Klappanker 14 einen Permanentmagneten 17 aus einer Kobalt-Samarium-Legierung, einen Weicheisenkern 18 und zwei Jochteile 19, 20 auf, die den Magnetkreis über den Anker 14 schließen. Der Anker 14 ist schwenkbar im Joch 20 gelagert, die Lagerung befindet sich in der dargestellten Ausführungsform unter dem Spalt zwischen Quetschkeil 15 und Widerlager 16. Der Weicheisenkern 18 trägt eine Erregungsspule 21.

Die Halterung 11, der Quetschkeil 15 und das Widerlager 16 bestehen in üblicher Weise aus unmagnetischen Materialien, beispielsweise PVC oder Messing. Anstelle einer Widerlager-Quetschkeil-Konstruktion können selbstverständlich aLch andere bekannte Konstruktionen verwendet werden, mit denen der Schlauchquerschnitt zugequetscht werden kann.

Zum Einlegen eines Schlauches 22 wird zunächst die Erregungsspule 21 mit Strom gespeist, dessen Richtung so gewählt ist, daß das von ihm im Kern 18 erzeugte Magnetfeld dem des vom Permanentmagneten 17 erzeugten entgegenwirkt, und dessen Stärke ausreicht, die Wirkung des Magneifelds vom Permanentmagneten 17 so weit aufzuheben, daß der Quetschkeil 15 vom Widerlager 16 weggeklappt und der Schlauch 22 eingelegt werden kann. Prinzipiell kann die Wirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten 17 auch vollständig aufgehoben werden. Durch Einstellen des Erregungsstromes durch die Spule 21 wird anschließend der Quetschkeil 15 so weit auf den Schlauch 22 gequetscht, wie erforderlich, um den gewünschten Durchströmquerschnitt durch den Schlauch 22 zu erhalten. Soll der Durchströmquerschnitt des Schlauchs 22 vollständig zugequetscht werden, braucht nur der Erregungsstrom durch die Spule 21 abgeschaltet zu werden, der Permanentmagnet 17 zieht dann den Anker in die in F i g. 1 dargestellte Stellung, in der der Schlauch 22 vollständig abgequetscht ist. Dasselbe geschieht natürlich auch, wenn infolge einer Störung der Erregungsstrom ausfällt.

;o Wenn das dargestellte Ventil im offenen Zustand gehalten wird, werden bei einer Ausführungsform etwa 7 Watt verbraucht, bei einem vergleichbaren Ventil herkömmlicher Konstruktion, d. h. mit einer Veder, die den Anker mit Quetschkeil in die Schließstellung drängt, werden dagegen dafür 25 Watt verbraucht, so lange die Feder ihre anfängliche Federkonstante hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schlauchquetschventil mit einem Widerlager für den Schlauch, einem auf dieses zu bzw. von diesem weg schwenkbaren Anker, der durch Federkraft in eine definierte Stellung gedrängt wird, und einem den Anker enthaltenden Magnetkreis mit Erregungsspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft im wesentlichen die Eigensteifigkeit des zu quetschenden Schlauches ist, und daß der Magnetkreis einen Permanentmagneten enthält, dessen Rückflußweg durch die Erregungsspule verläuft, dessen Polarität der der Erregungsspule in deren erregtem Zustand entgegengesetzt ist und der im normalen Arbeitsbereich, insbesondere bei geöffnetem Ventil nicht entmagnetisiert, und daß zum öffnen des Schlauchquetschventils die Kraft des Permanentmagneten durch den Erregungsstrom <£er Spule mehr oder weniger stark aufgehoben werden kann.

2. Schlauchquetschventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet ein Seltenerdmagnet ist, insbesondere aus einer Legierung von Kobald mit Samarium.

3. Schlauchquetschventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet ein Ferritmagnet ist.