DE4304949A1 - Rückschlagventil, insbesondere für medizinische Anwendungen der Fluidtechnik - Google Patents

Rückschlagventil, insbesondere für medizinische Anwendungen der Fluidtechnik

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Description

Es ist bekannt (DE 40 39 814 A1; US-A-4,996,199), ein Rückschlag­ ventil aus einem zweiteiligen Gehäuse zu bilden, wobei ein erster Schlauchanschluß und ein zweiter Schlauchanschluß mit einer sich zwischen beiden Schlauchanschlüssen angeordneten Membranscheibe aus einem flexiblen Werkstoff vorgesehen sind. Bei Überdruck in dem ersten oder in dem zweiten Schlauchanschluß hebt die Membrane von einem Dichtsitz ab und es entsteht ein Durchflußquerschnitt. Bei entsprechendem Überdruck auf der dem Dichtsitz abgewandten Seite wird die Membranscheibe schnell und sicher auf den Dicht­ sitz gepreßt, so daß der freie Durchflußquerschnitt aufgehoben ist.
Die vorbekannte Lösung (DE 40 39 814 A1) strebt eine Verbesserung des Rückschlagventils in größerer Unabhängigkeit von Fertigungs­ toleranzen an, ein sicheres Öffnen und Schließen auch bei gering­ fügigen Druckdifferenzen. Hierzu bestehen die Lösungsmittel aus einem im Gehäuse eingespannten Randteil und aus einem zentralen Dichtteil der Membranscheibe, und eine diese beiden Teile mitein­ ander verbindende dünnere Ringwand bildet die prinzipielle Basis. Sowohl der Dichtsitz und die Dichtwirkung als auch die Öffnungs­ zeiten sind von der Einspannung der Membrane abhängig, die bei großen Fertigungstoleranzen unbestimmt wird. Eine Steigerung der Öffnungskraft durch radial äußere Beaufschlagung verbessert die Wirkungsfähigkeit der Membrane auch nicht. Bei der bekannten An­ ordnung kann die Vorspannung groß sein, was jedoch nur durch die Ausgestaltung mit einer dünneren Ringwand innerhalb der Membrane bewirkt werden kann. Der bekannte Vorschlag legt daher die Vor­ spannkraft in eine in der Dicke reduzierte Wandstelle der Mem­ brane, so daß die absolute Vorspannung nicht sehr hoch sein kann.
Die andere bekannte Lösung (US-A-4,996,199) sieht eine nicht per­ forierte Membranscheibe vor, die lose ist, d. h. die Membranscheibe ist außen nicht etwa eingespannt und der Mittelteil und der Rand bewegen sich axial bei entsprechenden Betriebssituationen. Daher sind auch Elemente vorgesehen, die die Membranscheibe zentrisch halten. Eine entgegengesetzte Strömung lenkt den Rückfluß in die Mitte der stromabwärtsliegenden Oberfläche der Membranscheibe. Der Rückfluß hebt die Membranscheibe von Stützkanten, über die sie während des Vorwärtsflusses gebogen ist und verschließt sie gegen­ über einer konkav abdichtenden Oberfläche. Diese Membranscheibe ist gegenüber hohem Druck in der Vorwärtsrichtung durch einen Flußumlenker und gegenüber starkem Rückflußdruck durch die konkave abdichtende Oberfläche geschützt. Bei Abwesenheit von vor- oder rückseitigem Fluiddruck nimmt die Membranscheibe eine neutrale Stellung ein, in der sie sich gegenüber dem Rückfluß durch Her­ stellung eines Linienkontaktes mit einer konvex gekrümmten Ober­ fläche, die sich auf der stromaufwärtigen Seite der Membranscheibe befindet, verschließt. Eine sichere und schnelle Abdichtung ist bei solchen Membranscheiben-Anordnungen nicht gewährleistet.
Derartige Rückschlagventile werden in der Medizin für Rohrleitun­ gen von Fusions-Systemen, Diagnose-Ausrüstungen, Spritzen, intra­ venösen Schläuchen u. dgl. benötigt. Die an solche Rückschlagventi­ le zu stellenden Anforderungen sind folgende:
  • a) diese Rückschlagventile müssen sehr sicher schließen und die Schließzeit darf nur Bruchteile von Sekunden betragen, um jeglichen Rückfluß von mit unerwünschten Stoffen belasteten Flüssigkeiten zu vermeiden und
  • b) die Herstellung muß nicht nur wirtschaftlich, sondern auch statistisch sehr genau sein.
Es sind strenge gesetzliche Vorschriften und Untersuchungen vor­ gesehen, um eine gleichbleibende und einheitliche Funktions­ sicherheit zu gewährleisten. Die Funktionssicherheit solcher Rückschlagventile wird z. B. durch den Technischen Überwachungs­ verein (TÜV) in Deutschland geprüft, und erst nach entsprechend positiven Ergebnissen erfolgt die Freigabe für die medizinische Anwendung.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, ein schnell und sicher schließendes Rückschlagventil durch Aufbringen einer radialen Zugspannung in der Membranscheibe zu schaffen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere da­ rin, daß bei günstiger Einstellung der Zugspannung ein noch schnelleres und gleich sicheres Ansprechen des Rückschlagventils stattfindet. Außerdem kann über die Einstellung der Zugspannung durch geänderte geometrische Gestaltung die Ansprechzeit und der Öffnungsdruck beeinflußt werden. Weiterhin ist die Herstellung der Einzelteile äußerst wirtschaftlich und statistisch sicher. Die Übertragung der höheren Vorspannung wird vorteilhafterweise bei ungeschwächter Membranscheibendicke in der Mitte und durch die leicht spritzbare Verdickung am Rand ermöglicht. Das eine ist für die Übertragung hoher Zugkräfte günstig und das andere für ein sicheres Einspannen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Diese Weiterbildung sieht vor, daß die beiden Naben­ teile mittels eines innen- und eines außenliegenden Ringvorsprungs ineinandergreifend verbindbar sind. Der Vorteil liegt in der Er­ zeugung einer Klemmkraft auf die Verdickung der Membranscheibe. Die Übertragung der Klemm- und Zugspannkräfte in radialer Rich­ tung wird außerdem dadurch unterstützt, daß die Verdickung und die jeweiligen Wandflächen in den Nabenteilen mit etwa gleichen ringförmigen Schrägflächen versehen sind. Beim gegenseitigen Verschieben werden die Kräfte auf die Verdickung spielfrei über­ tragen.
Aus herstelltechnischen sowie funktionstechnischen Gründen ist es außerdem vorteilhaft, daß die Verdickung mit den Querschnitt begrenzenden Radien versehen ist.
Weitere Vorteile ergeben sich ferner daraus, daß an dem ersten Nabenteil des ersten Schlauchanschlusses eine ringförmige Dicht­ lippe gebildet ist und daß an dem zweiten Nabenteil axial gegen­ überliegend über den Umfang verteilt mehrere Hubbegrenzungsnoppen vorgesehen sind, wobei die Dichtlippe radial weiter innen zu Öffnungen liegt, die in der Membranscheibe angebracht sind.
Die Herstellung und die Funktionssicherung der zu montierenden Teile wird zusätzlich dadurch verbessert, daß jeweils die radial nach außen weisenden Wandflächen des Hohlraums einen im Quer­ schnitt halbrund und ringförmigen Vorsprung an dem betreffenden Nabenteil bilden.
Die radiale Zugspannung wird ferner dadurch unterstützt, daß der ringförmige Vorsprung in radialer Ebene betrachtet gegenüber der Dichtlippe zurücksteht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil im montierten Zustand und
Fig. 2 eine Einzelheit "X" aus Fig. 1 in einem stark ver­ größerten Maßstab.
Das Rückschlagventil ist insbesondere für medizinische Anwen­ dungen der Fluidtechnik geschaffen. Es eignet sich insbesondere für Druckunterschiede von 0,1 bis 0,002 bar (0.04 psig).
Es ist grundsätzlich aus einem ersten Schlauchanschluß 1 und aus einem zweiten Schlauchanschluß 2 zusammengesetzt. Zwischen den beiden Schlauchanschlüssen 1 und 2 ist eine Membranscheibe 3 aus einem flexiblen Werkstoff, wie z. B. Silikon, eingespannt. Die Membranscheibe 3 ist in ihrem Mittelteil 3a im wesentlichen gleichdick, so daß erhebliche Zugkräfte radial von innen nach außen und umgekehrt übertragen werden können. In ihrem äußeren Umfangsbereich 3b ist eine Verdickung 3c angespritzt, die ring­ förmig über den gesamten Umfang oder wenigstens in Umfangs ab­ schnitten verläuft. Ein erstes Nabenteil 4a des ersten Schlauch­ anschlusses 1 und ein zweites Nabenteil 4b des zweiten Schlauch­ anschlusses 2 bilden einen Hohlraum 5 nach erfolgter Montage. Eine jeweils radial nach außen weisende Wandfläche 6 liegt der­ art gegen die Verdickung 3c an, daß bei Montage der beiden Naben­ teile 4a und 4b in der Membranscheibe 3 radial gerichtete Zug­ kräfte übertragbar sind.
Hierbei sind die beiden Nabenteile 4a und 4b mittels eines innen­ liegenden Ringvorsprungs 7 an dem ersten Schlauchanschluß 1 und mittels eines außenliegenden Ringvorsprungs 8 an dem zweiten Schlauchanschluß 2 ineinandergreifend verbindbar. Die Verbindung kann z. B. durch Ultraschallschweißen erfolgen. Die Verdickung 3c und die jeweilige Wandfläche 6 (von dieser braucht nur eine vor­ handen zu sein) in den Nabenteilen 4a und 4b sind mit etwa glei­ chen Schrägflächen 9 versehen. Die Verdickung 3c weist außerdem den Querschnitt 10 begrenzende Radien 11 auf.
In dem ersten Nabenteil 4a des ersten Schlauchanschlusses 1 ist eine ringförmige Dichtlippe 12 gebildet und an dem zweiten Na­ benteil 4b, der als Luer-Lock-Anschluß 13 ausgebildet ist, sind, der Dichtlippe 12 axial gegenüberliegend, über den Umfang ver­ teilt, mehrere Hubbegrenzungsnoppen 14 angeformt, wobei die Stirnfläche der Dichtlippe 12 radial weiter innen zu Öffnungen 15 liegen, die in der Membranscheibe 3 angebracht sind. Die jeweils radial nach außen weisenden Wandflächen 6 des Hohlraums 5 bilden einen im Querschnitt 16 halbrunden und gleichzeitig ringförmig verlaufenden Vorsprung 17 an dem betreffenden Nabenteil 4a oder 4b. Der ringförmige Vorsprung 17 steht in radialer Ebene 18 be­ trachtet gegenüber der Dichtlippe 12 zurück.
Bezugszeichenliste
1 erster Schlauchanschluß
2 zweiter Schlauchanschluß
3 Membranscheibe
3a Mittelteil
3b äußerer Umfangsbereich
3c Verdickung
4a erstes Nabenteil
4b zweites Nabenteil
4c Durchlaß
5 Hohlraum
6 Wandfläche
7 Ringvorsprung
8 Ringvorsprung
9 Schrägfläche
10 Querschnitt
11 Radien
12 Dichtlippe
13 Luer-Lock-Anschluß
14 Hubbegrenzungsnoppen
15 Öffnungen
16 Querschnitt
17 Vorsprung
18 Ebene

Claims (7)

1. Rückschlagventil, insbesondere für medizinische Anwendungen der Fluidtechnik, und für Druckunterschiede im Größenbereich von 0,1-0,002 bar (0.04 psig) mit einem ersten Schlauch­ anschluß und einem zweiten Schlauchanschluß und mit einer zwischen beiden Schlauchanschlüssen angeordneten Membran­ scheibe aus einem flexiblen Werkstoff, die bei Überdruck im Eingangsdurchlaß von einem Dichtsitz abhebbar ist, wobei ein Durchflußquerschnitt entsteht und die bei Überdruck im Ausgangsdurchlaß sicher und in Minimalzeiten auf einen Dichtsitz andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Mittelteil (3a) im wesentlichen gleichmäßig dicke Membranscheibe (3) in ihrem äußeren Umfangsbe­ reich (3b) mit einer ringförmigen Verdickung (3c) versehen ist, daß ein erstes Nabenteil (4a) des ersten Schlauch­ anschlusses (1) und ein zweites Nabenteil (4b) des zweiten Schlauchanschlusses (2) einen die Verdickung (3c) allseitig, ausgenommen einen Durchlaß (4c) für die Membrandicke, auf­ nehmenden Hohlraum (5) bilden, und daß eine radial innere, nach außen weisende Wandfläche (6) des Hohlraums (5) derart gegen die Verdickung (3c) anliegt, daß bei Montage der bei­ den Nabenteile (4a, 4b) in der Membranscheibe (3c) radial gerichtete Zugkräfte übertragbar sind.
2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nabenteile (4a, 4b) mittels eines innen- und eines außenliegenden Ringvorsprungs (7; 8) ineinandergreifend verbindbar sind.
3. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (3c) und die jeweiligen Wandflächen (6) in den Nabenteilen (4a, 4b) mit etwa gleichen ring­ förmigen Schrägflächen (9) versehen sind.
4. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (3c) mit den Querschnitt (10) be­ grenzenden Radien (11) versehen ist.
5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Nabenteil (4a) des ersten Schlauch­ anschlusses (1) eine ringförmige Dichtlippe (12) gebildet ist und daß an dem zweiten Nabenteil (4b) eines Luer-Lock- Anschlusses (13), der Dichtlippe (12) axial gegenüberlie­ gend, über den Umfang verteilt mehrere Hubbegrenzungsnoppen (14) vorgesehen sind, wobei die Dichtlippe (12) radial weiter innen zu Öffnungen (15) liegt, die in der Membran­ scheibe (3) angebracht sind.
6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die radial nach außen weisenden Wandflächen (6) des Hohlraums (5) einen im Querschnitt (16) halbrund und ringförmigen Vorsprung (17) an dem betreffenden Nabenteil (4a oder 4b) bilden.
7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Vorsprung (17) in radialer Ebene (18) betrachtet gegenüber der Dichtlippe (12) zurücksteht.
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