DE4331718A1

DE4331718A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE4331718A1
Application number: DE19934331718
Authority: DE
Inventors: Jan Willem Marinus Myers
Original assignee: FLAIG SIEGFRIED DIPL ING FH
Current assignee: Filtertek BV
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: DE4331718C2

Description

Es ist ein Rückschlagventil bekannt, das für geringe Schaltwege und Schaltdrücke gasförmige oder flüssige Medien stoppt oder frei gibt. Solche Rückschlagventile werden vorzugsweise in der Medizin technik verwendet. Das Rückschlagventil besteht aus drei Grundbau teilen, nämlich einem hohlen Einlaßteil, einem etwa scheibenförmi gen Ventilkörper und einem mit dem Einlaßteil nach außen dicht verbundenen, im Inneren kommunizierenden, hohlen Auslaßteil. Der artige Rückschlagventile schalten schon bei Druckunterschieden von 0,1 bis 0,002 bar (= 0.04 psig). Dabei sind bekannte Rückschlag ventile solcher Bauart mit flachen Membranscheiben ausgestattet, bei denen die Membranscheibe von einem ringformigen Dichtsitz ab hebt durch den Druck des Mediums und bei Ausbleiben dieses Druckes sich wieder auf den ringförmigen Dichtsitz legt. Eine sichere Ab dichtung erfolgt jedoch erst bei entsprechendem Gegendruck von der Auslaßseite her. Derartige flache Membranscheiben sind nur sehr schwierig zu lagern und parallel zur ringförmigen Dichtsitzfläche einzuspannen (DE-A1-40 39 814). Der im Gehäuse eingespannte Rand teil mit einem zentralen Dichtteil und eine diese beiden Teile miteinander verbindende, dünnere Ringwand sind nicht nur schwierig in den Dickenunterschieden herzustellen, noch ist es möglich, die Randeinspannung gleichmäßig stark zu erzielen. Derartige scheiben förmige Membranen erfordern im übrigen mehrere Öffnungen, die als Strömungskanäle dienen, die aber auch ungleichmäßige Spannungen in radialer Ebene erzeugen können. Somit fehlt es auch an der Er zeugung einer die Membran vorspannenden Schließkraft.

Es sind auch nicht perforierte flache Membranscheiben bekannt (US-A-4,996,199), die lose sind, d. h. die Membranscheibe ist am Umfang nicht eingespannt und der Mittelteil und der Rand bewegen sich axial bei entsprechenden Betriebssituationen. Daher sind auch Elemente notwendig, die die Membranscheibe zentrisch halten. In einem solchen Fall kann weder die Schließzeit oder die Öff nungszeit noch die genaue rage der Membranscheibe in den Griff be kommen werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrun de, die Nachteile der unsicheren Einspannung einer scheibenförmi gen Membranscheibe und der ungenauen Lage zu vermeiden.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ausgehend von einem hohlen Innenraum des Einlaßteils begrenzt durch eine Innen-Stirn fläche des Ventilkörpers und eine Nabe des Einlaßteils über den Umfang verteilt Auslaßkanäle gebildet sind, die sich axial an einem ersten Schaftteil der Nabe fortsetzen und an einem zweiten Schaftteil enden und daß der scheibenförmige Ventilkörper man schettenähnlich radial elastisch dichtend in Schließstellung den zweiten Schaftteil auf einer ringförmigen Dichtungsfläche bedeckt, an die sich der erste Schaftteil mit vermindertem Schaftdurch messer der Nabe anschließt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Montage automatisch eine Zentrierung des Ventil körpers stattfindet und daß danach eine sichere und genaue Lage des Ventilkörpers erhalten bleibt. Außerdem kann eine sehr genaue radiale Vorspannung des manschettenähnlich geformten Ventilkörpers herstelltechnisch und durch Wahl der Abmessungen an den einzelnen Schaftteil-Längsabschnitten der Nabe erreicht werden.

Hierzu trägt außerdem bei, daß der verminderte Schaftdurchmesser des ersten Schaftteils bis zur ringförmigen Dichtfläche konisch und in zumindest einer Stufe ansteigend ausgebildet ist. Diese Maßnahme berücksichtigt die anzuwendende Kunststoff Spritztechnik gleichermaßen wie diese geometrische Form die Dichtwirkung zwi schen Nabe und dem manschettenähnlichem Ventilkörper erhöht.

Weitere Merkmale ergänzen das Grundkonzept eines radialen Aus tritts des Mediums, so daß in dem Ventilkörper gänzlich auf mehre re Öffnungen, die über den Umfang verteilt sind, verzichtet wer den kann. Dazu ist vorgesehen, daß an dem zweiten Schaftteil mit der ringförmigen Dichtfläche ein die Medienströmung umlenkender Ringraum des Einlaßteils vorgesehen ist.

Die Ausbildung des Ventilkörpers wird sowohl herstelltechnisch als auch nach seiner Funktionswirkung dadurch verbessert, daß der Ventilkörper an die Scheibenform anschließend mit einem ring förmigen Fortsatz ausgebildet ist und daß an dem Fortsatzende Ra dialspannungen übertragende Dichtlippen vorhanden sind.

Der Ventilkörper kann jedoch noch weiter ausgebildet werden, um bei und nach Montage eine äußerst genaue und sichere Lage zu er halten: Dazu wird vorgeschlagen, daß der Ventilkörper dem Auslaß teil zugewendet mit zumindest einem Führungsfortsatz versehen ist.

Der Ventilkörper erhält ferner konstruktiv, handhabungstechnisch und herstelltechnisch weitere Vorzüge dadurch, daß er außen vom Führungsfortsatz bis zum ringförmigen Fortsatz zylindrisch und innen jeweils konisch ausgebildet ist.

Die genaue Lage des Ventilkörpers wird sodann dadurch entscheidend verbessert, daß der Ventilkörper mit seinem inneren, konischen Teil mittels eines oder mehreren, über den Umfang verteilten Vor sprüngen des Auslaßteils zentriert ist.

Die Form des Ventilkörpers kann außerdem herstelltechnisch, nach seinen Funktionen und handhabungstechnisch dadurch günstig beein flußt werden, daß der Ventilkörper an der dem Auslaßteil zugewand ten Seite eben und glatt ausgeführt ist und nur gegen eine durch Auslaß- bzw. Einlaßkanäle unterbrochene Nabe des Auslaßteils an liegt.

Die radialen Spannkräfte des manschettenähnlichen Ventilkörpers lassen sich nicht nur durch variierte Ausbildung des Querschnitts der Dichtlippe beeinflussen, sondern auch dadurch, daß der Ventil körper mittels eines ringförmigen, von einem großen Innendurch messer an seiner ringförmigen Dichtlippe zu einem kleineren Innen durchmesser an der Ventilkörperscheibe durch Variierung des Län genabstandes ein einstellbares Biegemoment in bezug auf die radia len Dichtungskräfte erhält.

Um die notwendigen Strömungsquerschnitte zu vergrößern, ist es vorteilhaft, daß die Auslaßkanaltiefe an der Nabe des Einlaß teils mit dem Abstand der Stirnfläche von der Innen-Stirnfläche des Ventilkörpers übereinstimmt und daß nur ein erster Schaft teil bis zur ringförmigen Dichtfläche an der Nabe vorgesehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des Einlaßteils an einem Rückschlag ventil,

Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch das Rückschlagventil,

Fig. 2a einen axialen Längsschnitt durch das Einlaßteil für sich,

Fig. 2b einen Ausschnitt in vergrößertem Maßstab gemäß Einzelheit "A" gemäß Fig. 2a,

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform des Rückschlagventils unter Beibehaltung des Grundprinzips und

Fig. 3a einen axialen Längsschnitt des Einlaßteils gemäß Fig. 3.

Das Rückschlagventil ist für geringe Schaltwege und Schaltdrücke des Mediums vorgesehen, wobei in der Medizin solche Ventile für Schläuche oder Rohrleitungen von Fusions-Systemen, Diagnose-Aus rüstungen, Spritzen, intravenöse Schläuche u. dgl. benötigt werden.

An in der Medizintechnik verwendete Rückschlagventile werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Die Rückschlagventile müssen sehr sicher schließen und die Schließzeit darf nur Bruchteile von Se kunden betragen, um jeglichen Rückfluß von mit unerwünschten Stof fen belasteten Flüssigkeiten zu vermeiden. Die Herstellung sol cher Rückschlagventile muß wirtschaftlich wegen der hohen Stück zahlen und muß auch nach den Vorschriften des Technischen Über wachungsvereins statistisch sehr genau sein.

Das Rückschlagventil besitzt einen hohlen Einlaßteil 1 mit einem für die Zuführung des gasförmigen oder flüssigen Mediums Innenraum 1a. Um diesen ist außen ein Einlaßteil-Gehäuse 1b gebildet und für das Aufschieben eines Schlauches besitzt ein Einlaßschlauchan schluß 17 einen Schlauchanschluß für einen Einlaßteil-Durchmesser 1d. Ausgehend von dem hohlen Innenraum 1a des Einlaßteils 1 be grenzen eine Innen-Stirnfläche 2a eines Ventilkörpers 2 und eine Stirnfläche 4a einer Nabe 4 des Einlaßteils 1 über den Umfang 4b verteilte Auslaßkanäle 4c. Letztere setzen sich axial an einem ersten Schaftteil 5 der Nabe 4 fort und enden an einem zweiten Schaftteil 6. Die Auslaßkanäle 4c sind rechteckigim Quer schnitt ausgeführt mit einer Auslaßkanalbreite 4d und einer Aus laßkanaltiefe 4e.

Der Ventilkörper 2 bildet neben der Innen-Stirnfläche 2a eine zylindrische Scheibenform 2b mit einem ringförmigen Fortsatz 2c und an dessen (linkem) Ende eine umlaufende Dichtlippe 2d, wobei ein innerer konischer Teil 2e auf einem Teilabschnitt des Um fangs 2f gebildet ist. Eine einem hohlen Auslaßteil 3 zugewandte Seite 2g weist den inneren konischen Teil 2e auf, der an eine Ventilkörperscheibe 2h anschließt, die weitaus dicker bemessen werden kann als dies bei einer "Membranscheibe" wäre. Der Ventil körper 2 ist daher nicht als eine "Membranscheibe" ausgeführt.

Der Ventilkörper 2 ist manschettenähnlich ausgebildet und dichtet radial elastisch in Schließstellung auf einem zweiten Schaftteil 6 und bedeckt dabei eine ringförmige Dichtungsfläche 7, an die sich der erste Schaftteil 5 mit vermindertem Schaftdurchmesser 5a der Nabe 4 anschließt.

Der verminderte Schaftdurchmesser 5a des ersten Schaftteils 5 ist bis zur ringförmigen Dichtfläche 7 konisch und in Stufen 8 anstei gend ausgebildet. An dem zweiten Schaftteil 6 mit der ringförmigen Dichtfläche 7 ist ein die Medienströmung umlenkender Ringraum 9 des Einlaßteils 1 vorgesehen. Der Ventilkörper 2 ist an die Schei benform 2b anschließend mit dem ringförmigen Fortsatz 2c ausgebil det und an einem Fortsatzende 10 sind die Radialspannungen über tragenden Dichtlippen 2d vorhanden. Dem Auslaßteil 3 zugewendet ist der Ventilkörper 2 mit zumindest einem (wie gezeichnet mit mehreren am Umfang beabstandeten) Führungsfortsätzen 11 versehen. Hierbei ist der Ventilkörper 2 außen vom Führungsfortsatz 11 bis zum ringförmigen Fortsatz 2c zylindrisch und innen jeweils konisch ausgeformt. Der Ventilkörper 2. ist außerdem mit seinem inneren, konischen Teil 2e mittels eines oder mehreren, über den Umfang 2f verteilten Vorsprüngen 3a des hohlen Auslaßteils zentriert. Der Ventilkörper 2 ist an der dem Auslaßteil 3 zugewandten Seite 2g eben und glatt ausgeführt und liegt nur gegen eine durch Auslaß- bzw. Einlaßkanäle 12 unterbrochene Nabe 13 des Auslaßteils 3 an.

Der Ventilkörper 2 ist konstruktiv mittels eines ringförmigen, von einem großen Innendurchmesser 14 an seiner ringförmigen Dicht lippe 2d zu einem kleineren Innendurchmesser 15 verlaufend gestal tet. Hierbei kann ein Längenabstand 16 variiert werden, um eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung eines Biegemomentes, das auf die Dichtlippe 2d wirkt, zu erzielen. Damit werden die radialen Dichtungskräfte im voraus eingestellt.

Am hohlen Auslaßteil 3 ist analog ein Auslaß-Schlauchanschluß 18 ausgebildet, der einen ähnlichen Hohlrauminnendurchmesser wie ein Hohlrauminnendurchmesser 1c im Einlaßteil 1 aufweist. Der Einlaß teil 1 und der Auslaßteil 3 sind mittels einer geschweißten Steck verbindung 19 miteinander dicht verbunden. Der Auslaßteil 3 kann auch durch einen Luer-Lock-Anschluß 20 für einen entsprechenden Schlauchstutzen ausgebildet sein (Fig. 2).

Wie die Fig. 3a zeigt, kann für spezielle Fälle noch eine mikro poröse Membrane 21 bei der Bauweise der alternativen Lösung einge setzt werden.

In dem Einlaßteil-Gehäuse 1b ist Raum freigelassen, um einen Schlauch auf einem Schlauchstutzendurchmesser 22 in einem Schlauchstutzenhohlraum 22a so weit wie möglich einzuschieben.

Fig. 2a zeigt ferner die Größe eines Nabendurchmessers 23 des Einlaßteils 1 und einen Einlaßöffnungsdurchmesser 24. Der Aus laßteil 3 wird in eine Einstecköffnung 25 des Einlaßteils 1 ge führt und dann verschweißt. Die Einstecköffnung 25 ist mit einem Strömungskonus 26 versehen, an den sich eine Hinterschneidung 27 für ein fachgerechtes Einführen des Auslaßteils 3 anschließt. Das Einführen wird durch eine Anschlagfläche 28 begrenzt.

Die Alternativform zeigt (Fig. 3a) einen Ringraumradius 29 und ei nen Außenradius 30 sowie einen Membrandurchmesser 31 für die er wähnte mikroporöse Membran 21.

Auch für den Fall, daß die Auslaßkanaltiefe 4e an der Nabe 4 des Einlaßteils 1 mit dem Abstand der Stirnfläche 4a von der Innen- Stirnfläche 2a des Ventilkörpers 2 übereinstimmt und daß ggfs. nur ein erster Schaftteil 5 bis zur ringförmigen Dichtfläche 7 an der Nabe 4 vorgesehen ist, ergibt sich gleichzeitig vorteil hafterweise eine gute Dichtwirkung zwischen der Innen-Stirnfläche 2a des Ventilkörpers 2 und der Stirnfläche 4a der Nabe 4.

Bezugszeichenliste

1 Einlaßteil, hohler
1a Innenraum
1b Einlaßteilgehäuse
1c Hohlrauminnendurchmesser
1d Schlauchanschluß für Einlaßteildurchmesser
2 Ventilkörper
2a Innen-Stirnfläche
2b Scheibenform, zylindrische
2c ringförmiger Fortsatz
2d Dichtlippe
2e innerer konischer Teil
2f Umfang
2g dem Auslaßteil zugewandte Seite
2h Ventilkörperscheibe
3 Auslaßteil, hohler
3a Vorsprünge
4 Nabe des Einlaßteils
4a Stirnfläche
4b Umfang
4c Auslaßkanäle
4d Auslaßkanalbreite
4e Auslaßkanaltiefe
5 erster Schaftteil
5a verminderter Schaftdurchmesser
6 zweiter Schaftteil
7 ringförmige Dichtfläche
8 Stufen
9 Ringraum
10 Fortsatzende
11 Führungsfortsatz
12 Auslaß-/Einlaßkanäle
13 Nabe des Auslaßteils
14 großer Innendurchmesser des Ventilkörpers
15 kleiner Innendurchmesser des Ventilkörpers
16 Längenabstand
17 Einlaß-Schlauchanschluß
18 Auslaß-Schlauch anschluß
19 geschweißte Steckver bindung
20 Luer-Lock-Anschluß
21 mikroporöse Membrane
22 Schlauchstutzendurch messer
22a Schlauchstutzenhohl raum
23 Nabendurchmesser des Einlaßteils
24 Einlaßöffnungsdurch messer
25 Einstecköffnung
26 Strömungskonus
27 Hinterschneidung
28 Anschlagfläche
29 Ringraumradius
30 Außenradius
31 Membrandurchmesser

Claims

1. Rückschlagventil mit geringen Schaltwegen und Schaltdrücken für gasförmige oder flüssige Medien, insbesondere für die Me dizintechnik, bestehend aus einem hohlen Einlaßteil, einem etwa scheibenförmigen Ventilkörper und einem mit dem Einlaß teil dicht verbundenen hohlen Auslaßteil, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem hohlen Innenraum (1a) des Einlaßteils (1) begrenzt durch eine Innen-Stirnfläche (2a) des Ventil körpers (2) und eine Nabe (4) des Einlaßteils (1) über den Umfang (4b) verteilt Auslaßkanäle (4c) gebildet sind, die sich axial an einem ersten Schaftteil (5) der Nabe (4) fort setzen und an einem zweiten Schaftteil (6) enden und daß der scheibenförmige Ventilkörper (2) manschettenähnlich radial elastisch dichtend in Schließstellung den zweiten Schaftteil (6) auf einer ringförmigen Dichtungsfläche (7) bedeckt, an die sich der erste Schaftteil (5) mit vermindertem Schaft durchmesser (5a) der Nabe (4) anschließt.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verminderte- Schaftdurchmesser (5a) des ersten Schaftteils (5) bis zur ringförmigen Dichtfläche (7) konisch und in zumindest einer Stufe (8) ansteigend ausge bildet ist.

3. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Schaftteil (6) mit der ringförmigen Dichtfläche (7) ein die Medienströmung umlenkender Ring raum (9) des Einlaßteils (1) vorgesehen ist.

4. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) an die Scheibenform (2b) an schließend mit einem ringförmigen Fortsatz (2c) ausgebildet ist und daß an dem Fortsatzende (10) Radialspannungen übertragende Dichtlippen (2d) vorhanden sind.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) dem Auslaßteil (3) zugewendet mit zumindest einem Führungsfortsatz (11) versehen ist.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) außen vom Führungsfortsatz (11) bis zum ringförmigen Fortsatz (2c) zylindrisch und innen jeweils konisch ausgebildet ist.

7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) mit seinem inneren, konischen Teil (2e) mittels eines oder mehreren, über den Umfang (2f) verteilten Vorsprüngen (3a) des Auslaßteils (3) zentriert ist.

8. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) an der dem Auslaßteil (3) zu gewandten Seite (2g) eben und glatt ausgeführt ist und nur gegen eine durch Auslaß- bzw. Einlaßkanäle (12) unterbrochene Nabe (13) des Auslaßteils (3) anliegt.

9. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) mittels eines ringförmigen, von einem großen Innendurchmesser (14) an seiner ringförmigen Dichtlippe (2d) zu einem kleineren Innendurchmesser (15) an der Ventilkörperscheibe (2h) durch Variierung des Längenabstandes (16) ein einstellbares Biegemoment in bezug auf die radialen Dichtungskräfte erhält.

10. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanaltiefe (4e) an der Nabe (4) des Einlaß teils (1) mit dem Abstand der Stirnfläche (4a) von der Innen- Stirnfläche (2a) des Ventilkörpers (2) übereinstimmt und daß nur ein erster Schaftteil (5) bis zur ringförmigen Dichtflä che (7) an der Nabe (4) vorgesehen ist.