DE2920242A1

DE2920242A1 - Rueckschlagventil

Info

Publication number: DE2920242A1
Application number: DE19792920242
Authority: DE
Inventors: Ricky R Ruschke; Geb Wolbing Bette R Schwades
Original assignee: Baxter Travenol Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1978-09-13
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1980-03-27
Also published as: JPS5540377A; IL57379A; AU527309B2; IL57379A0; IE791257L; IE48441B1; ZA792341B; US4222407A; FR2436309B1; GB2029936B; FR2436309A1; BE878744A; GB2029936A; AU4771979A; CA1114717A; ES481411A1

Description

Baxter Travenol Laboratories, Inc.

Deerfield, 111., V.St.A. 18. Mai 1979

Rückschlagventil

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Rückschlagventil für die Strömungsmittel-Durchflußsteuerung und insbesondere für medizinische Infusionsanlagen oder -gerate.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines zuverlässigeren Rückschlagventils, das einem hohen Gegendruck ohne Ausfall standzuhalten vermag.

Die Erfindung bezweckt auch die Gewährleistung einer verbesserten hydrodynamischen Strömung der Flüssigkeit innerhalb des Ventils im Betrieb desselben.

Dieses Rückschlagventil soll dabei aus einer möglichst kleinen Zahl von Teilen bestehen.

Außerdem soll dabei eine ausreichende Abstützung der Ventilmembran zur Verhinderung einer unerwünschten Bewegung derselben im Betrieb vorgesehen sein.

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Weiterhin soll dieses Rückschlagventil eine verbesserte Ansprechempfindlichkeit für öffnungs- und Schließdrücke besitzen.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine einen Einlaß aufweisende Kappe umfangsmäßig mit einem eine Vertiefung festlegenden Körperteil verbunden. Eine sich quer über diese Vertiefung erstreckende Rippe stützt eine flexible Membran praktisch über ihre Gesamtlänge hinweg ab. Die Membran legt sich zum Schließen des Ventils an die Kappe an, während sich ihre Ränder unter Öffnung des Ventils von der Kappe hinweg auslenken, wenn am Einlaß ein vorbestimmter Strömungsmitteldruck anliegt.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind Einlaß und Auslaß im wesentlichen (im Querschnitt) kreisförmig, und der Körperteil enthält eine halbkugelige Vertiefung bzw. Ausnehmung. Die einstückig mit dem Körperteil ausgebildete Rippe erstreckt sich diametral über die Vertiefung. Die Länge der Rippe ist größer als ihre Breite, so daß sie die Vertiefung des Körperteils praktisch in zwei im wesentlichen gleich große Kammern unterteilt, dabei aber einen mit der Auslaßbohrung in Verbindung stehenden Durchlaß festlegt.

Bei der zu beschreibenden Ausführungsform ist die Membran eine Scheibe mit einem Durchmesser praktisch entsprechend der Länge der Rippe und mit einer Dicke, die

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weniger als 20 % des Scheibendurchmessers beträgt und kleiner ist als die Breite der Rippe.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung eines Rückschlagventils mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Aufsicht auf das Rückschlagventil,

Fig:. 3 einen lotrechten Sehndtt längs der Linie 3-a iß Pig« 2 vutä .

Fig. 4 eine Seitenansicht der Rippe, in welcher ein Teil der Anordnung im Schnitt dargestellt ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Rückschlagventil gemäß der Erfindung weist eine Kappe 10 mit einem Einlaß 12 auf. In seinem oberen Teil weist der Einlaß 12 eine zylindrische Bohrung 14, während er in seinem unteren Abschnitt eine Bohrung 16 mit kleinerem Durchmesser aufweist. Am unteren Ende sind die Bohrungswände 18, in eine flache Fläche 20 übergehend, konisch nach außen erweitert. An den Außenumfang der Fläche 20 schließt sich eine in Auswärtsrichtung geneigte Fläche 22 an, die ihrerseits wiederum in eine plane Fläche 24 übergeht. Eine Ringnut 26 dient als Energiefalle (flash trap) zur Erleichte-

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rung des Ultraschallschweißens von Kappe 10 und Körperteil 28. An der Außenseite weist die Kappe 10 einen nach unten abstehenden Ringflansch 30 mit einer Unterkante 32 auf, die an einer umlaufenden Kante 34 des Körperteils 28 anliegt, wenn letzterer mit der Kappe zusammengepreßt ist.

Der Körperteil 28 umfaßt einen Auslaß bzw. Auslaßstutzen 36 und eine im wesentlichen halbkugelige innere Vertiefung oder Ausnehmung 38. Der Auslaßstutzen enthält in seinem unteren Abschnitt eine weite Bohrung 40, während in seinem oberen Abschnitt eine kleinere, zylindrische Bohrung 42 ausgebildet ist. Die innere Vertiefung 38 wird durch konisch geneigte Wände 44 und 46 sowie gerade bzw. lotrechte Wände 48 umrissen. Der Körperteil 28 ist mit einem Ringflansch 50 versehen, der durch Wände 48 und 54 sowie eine Kante 56 festgelegt wird.

Mit dem Körperteil 28 ist eine Rippe 58 materialeinheitlich ausgebildet, welche die Vertiefung 38 überspannt und die durch Wände 60 und 6 2 begrenzt wird und einen Ausschnitt 64 aufweist, der gemäß Fig. 4 mit dem oberen Bereich des Auslasses 36 in Verbindung steht.

Eine flexible Scheibe 68 mit einer Oberseite 70, einer Außenkante 72 und einer Unterseite 74 wird durch die Rippe 58 in der Schließstellung des Ventils in fester Anlage gegen die Fläche 20 der Kappe 1O gehalten. Auf diese Weise wird das im unteren Bereich des Einlasses 12 vorhandene Strömungsmittel daran gehindert, in die Vertiefung 38 einzutreten und über den Auslaß 36 auszuströmen, solange nicht ein vorbestimmter Einlaßdruck anliegt. Die Rippe 58 hält die Scheibe 68 fest gegen die Kappenfläche 20, so daß sich die Scheibe gegenüber der Rippe 58 oder der Kappenfläche 20 nicht verschieben kann.

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Wenn der Einlaßdruck einen vorbestimmten Wert zwischen O und 762 nun Hg erreicht, wirkt dieser Druck über den unteren Bereich des Einlasses 12 auf die flexible Scheibe 68, so daß sich deren Außenränder 72 nach unten in die innere Vertiefung 3 8 hinein auslenken, was der Offenstellung des Ventils entspricht. In diesem Zustand kann das am Einlaß 12 anliegende Strömungsmittel in beide Seiten der Vertiefung 38 und in den Ausschnitt 64 im Unterteil der Rippe 58 einströmen und über den Auslaß 36 austreten. Da die Rippe 58 die Vertiefung 38 in zwei praktisch gleich große Kamniern unterteilt, tritt in der Vertiefung 38 nur eine sehr geringe Strömungsmittelturbulenz auf. Die glatten Wände 44, 46 und 48 der Vertiefung begünstigen dabei eine laminare Strömung des Strömungsmittels zum Ausschnitt 64 im Unterteil der Rippe 58 und zum Auslaß 36.

Eine Gegendruck liegt dann an, wenn der Druck am Auslaß 36 größer ist als der Druck am Einlaß 12. Bevor der Auslaßdruck den Einlaßdruck noch um mehr als 381 mm Hg unter Strömungsbedingungen übersteigt, schließt das Rückschlagventil, weil der Auslaßdruck die Scheibenfläche beaufschlagt und den Umfangsrand 72 der Scheibe sich zurückbiegen läßt, so daß sich die Oberseite 70 der Scheibe fest an die Kappen-Unterseite 20 anlegt. Hierdurch wird das am Auslaß 36 vorhandene Strömungsmittel an einem Eintritt in den Einlaß 12 gehindert. Das Rückschlagventil kann jedoch auch für das Schließen unter einem Gegendruck von weniger als 381 mm Hg unter Strömungsbedingungen eingestellt sein.

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Wenn das Ventil öffnet, legt sich der Scheibenrand 72 nicht an die Vertiefungswände 48, 46 und 44 an, weil der Durchmesser der inneren Vertiefung 38 größer ist als derjenige der Scheibe 68. Hierdurch wird auch eine freie Strömungsmittelströmung vom Einlaß 12 in die Vertiefung 38 hinein gewährleistet.

Damit die Scheibe ausreichende Flexibilität besitzt, beträgt ihre Dicke vorzugsweise weniger als 20 % ihres Durchmessers, da anderenfalls die Scheibe zu steif wäre und der Öffnungsdruck so groß sein müßte, daß die gesamte Vorrichtung unwirksam werden würde. Die Scheibendicke sollte vorzugsweise auch kleiner sein als die Dicke der stützenden Rippe 38, weil die Rippe anderenfalls der Scheibe keine ausreichende Unterstützung zu bieten vermag und die Scheibenränder unter ihrem Eigengewicht in die Offenstellung des Ventils herabklappen könnten. Die Länge der Rippe über die Vertiefung 38 hinweg sollte außerdem vorzugsweise größer sein als die Breite der Rippe.

Der Oberteil des Auslasses 36 und der Unterteil des Einlasses 12 sind vorzugsweise kreisförmig, so daß ein ungehinderter Strömungsmittelfluß durch diese Teile hindurch gewährleistet wird.

Zur Herstellung einer sicheren Abdichtung in der Schließstellung des Rückschlagventils muß die Rippe 58 die Scheibe 68 fest gegen die Kappenfläche 20 andrücken. Der durch die Rippe 58 auf die Scheibe 68 gegen die Fläche 20 ausgeübte Druck darf jedoch nicht so groß sein, daß die Dicke der Scheibe durch Druckverformung auf weniger

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als 30 % ihrer ursprünglichen Dicke reduziert wird. Bei einem zu starken Aufwärtsdruck gegen die Scheibe 68 kann diese sich gegenüber ihrem Ventilsitz, der sich im wesentlichen an der Übergangsstelle zwischen den Flächen 18 und 20 befindet, durchbiegen bzw. auslenken, wodurch die einwändfreie Anlage der Scheibe beeinträchtigt wird.

Die durch den Schnittpunkt der Flächen 18 und 20 gebildete Einlaßöffnung sollte vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 60 % des Durchmessers der Scheibe 68 besitzen. Wenn der Durchmesser der Einlaßöffnung in bezug auf den Scheibendurchmesser mehr als 60 % beträgt, kann ein vom Einlaß 36 her wirkender Gegendruck die Scheibe 68 in die Einlaßöffnung hineindrücken, so daß die Scheibe in dieser öffnung steckenbleiben könnte. Wenn der Durchmesser der Einlaßöffnung 60 % des Scheibendurchmessers beträgt, beträgt die Einlaßöffnungsfläche 36 % der Scheibenoberfläche. Die besten Ergebnisse werden dann erzielt, wenn die Einlaßöffnungsfläche bei 20 bis 30 % der Scheibenoberfläche liegt.

Das Innere des Rückschlagventils ist frei von jeglichen Vertiefungen, in denen sich beim Hindurchströmen von Strömungsmittel Luft absetzen könnte. Hierdurch wird sichergestellt, daß dann, wenn das Strömungsmittel einmal ungehindert durchströmt, keine Luft in die Strömung eingesaugt und möglicherweise zum Patienten gefördert wird, wenn das Rückschlagventil beispielsweise bei einer medizinischen Infusionsanlage verwendet wird.

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ORSGIWAL INSPECTED

Kappe und Körperteil sollten vorzugsweise aus einem steifen bzw. starren Kunststoff bestehen, doch können sie auch flexibel bzw. biegsam sein. Die als Membran wirkende Scheibe muß aus einem flexiblen Material, wie Gummi, Silikongummi oder Vinyl bestehen.

Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte Registered Representatives before the European Patent Office MöhlstraHe 37 D-8000 München 80 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Tel.: 089/982085 «7 Deerfxeld, 111., V. St. A. Telex: 0529802 hnkl d Telegramme- ellipsoid 18. Mai 1c)7l) case B-851 Patentansprüche

1. Rückschlagventil, gekennzeichnet durch eine Kappe (10), durch einen von der Kappe abstehenden Einlaß(stutzen) (12) mit einer durchgehenden Bohrung (14, 16), durch einen mit einer inneren Vertiefung (38) versehenen und mit der Kappe umfangsmäßig in Verbindung stehenden Körperteil (28), durch einen am Körperteil angeformten Auslaß (stutzen) (36) mit einer durchgehenden Bohrung (40, 42), durch eine im Körperteil angeordnete, sich quer über die Vertiefung erstreckende Rippe (5 8) und durch eine in der Vertiefung angeordnete flexible Membran (68), die durch die Rippe unterstützt und praktisch über deren Gesamtlänge gegen die Kappe angedrückt wird, um das Rückschlagventil zu schließen, wobei die Umfangsränder der Membran zum Öffnen des Rückschlagventils von der Kappe hinweg auslenkbar sind, wenn zwischen Einlaß und Auslaß ein vorbestimmter Strömungsmittel-Differenzdruck vorhanden ist.

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2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke von weniger als 20 % der Größe ihres Durchmessers besitzt.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung im wesentlichen kreisförmig ist und einen Durchmesser von weniger als 60 % des Membrandurchmessers besitzt.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran durch die Rippe so stark zusammengedrückt ist, daß sie im Zusammendrückungsbereich mindestens 30 % ihrer ursprünglichen Dicke beibehält.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein öffnungsdruck mehr als 0 mm Hg, aber weniger als etwa 762 mm Hg beträgt.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schließ-Gegendruck .unter Strömungsbedingungen weniger als etwa 381 mm Hg beträgt.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Rippe größer ist als ihre Breite.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rippe größer ist als die Dicke der scheibenförmigen Membran.

9. Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippe diametral über die Vertiefung des Körperteils erstreckt.

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10. Rückschlagventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe die Körperteil-Vertiefung praktisch in zwei Kammern unterteilt und daß die Rippe einen mit der Bohrung des Auslasses in Verbindung stehenden Durchgang aufweist.

11. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe materialeinheitlich mit dem Umfang der Vertiefung des Körperteils ausgebildet ist.

12. Rückschlagventil, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Klappe (10), durch einen von der Kappe abstehenden Einlaß (stutzen)

(12) mit einer durchgehenden Bohrung (14, 16), durch einen mit einer inneren Vertiefung (38) versehenen und mit der Kappe umfangsmäßig in Verbindung stehenden Körperteil (28), durch einen am Körperteil angeformten Auslaß(stutzen) (36) mit einer durchgehenden Bohrung (40, 42), durch eine im Körperteil angeordnete, sich quer über die Vertiefung erstreckende Rippe (58), deren Länge größer ist als ihre Breite und welche die Körperteil-Vertiefung praktisch in zwei Kammern unterteilt, dabei aber mit einem mit der Bohrung (42) des Auslasses (36) in Verbindung stehenden Durchgang (64) versehen ist, und durch eine in der Vertiefung angeordnete flexible Membran (6 8), die durch die Rippe unterstützt und praktisch über deren Gesamtlänge gegen die Kappe angedrückt wird, um das Rückschlagventil zu schließen, wobei die ümfangsränder der Membran zum öffnen des Rückschlagventils von der Kappe hinweg auslenkbar sind, wenn der öffnungsdruck mehr als 0 mm Hg und weniger als 762 mm Hg beträgt, während sich die Membran schließt, wenn der Schließ-Gegendruck unter Strömungsbedingungen weniger als 381 mm Hg beträgt.

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13. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß und Auslaß jeweils einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen, daß die Vertiefung im Körperteil im wesentlichen halbkugelig ist, daß die Rippe materialeinheitlich mit dem Körperteil ausgebildet ist und daß die Membran die Form einer Scheibe besitzt, deren Durchmesser im wesentlichen der Länge der Rippe und dem Durchmesser der Vertiefung im Körperteil entspricht und deren Dicke weniger als 20 % ihres Durchmessers beträgt und kleiner ist als die Breite der Rippe.

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