DE60000198T2

DE60000198T2 - Rückschlagventil für medizinische Infusionsleitungen und dergleichen

Info

Publication number: DE60000198T2
Application number: DE60000198T
Authority: DE
Inventors: Gianni Guala
Original assignee: Industrie Borla SpA
Current assignee: Industrie Borla SpA
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: ITTO990974A1; PT1099455E; ATE218383T1; EP1099455A2; ITTO990974A0; US6390130B1; IT1311348B1; DK1099455T3; ES2176164T3; DE60000198D1; SI1099455T1; EP1099455B1; EP1099455A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rückschlagventile für medizinische Infusionsleitungen und dergleichen.
Solche Rückschlag- (oder eine Rückkehr nicht zulassende) Ventile haben normalerweise ein erstes und zweites rohrförmiges Element, die jeweils einen Stromauf- und einen Stromabkanal bilden, gegenseitig zueinander koaxial sind und zwischen denen quer eine elastisch verformbare Membran angeordnet ist. Diese Membran wirkt mit dem ringförmigen Sitz des ersten rohrförmigen Elements so zusammen, dass eine Fluiddichtung gebildet wird, welche das Rückschlagventil in der normalerweise geschlossenen Position hält, wobei in dieser ein vorher festgelegter Fluiddruck in dem Stromaufkanal eine Biegung der Membran und demzufolge ein Öffnen des Rückschlagventils verursacht.
Solche Rückschlagventile müssen einer Reihe von kritischen Forderungen genügen. An erster Stelle müssen sie normalerweise geschlossen sein und dürfen nur kontinuierlich oder intermetierend öffnen, wenn der Druck in dem Stromaufkanal höher ist als ein vorgegebener Schwellenwert, normalerweise eine kleine Einheit, beispielsweise 0,01 bis 0,02 bar. Das Rückschlagventil muss auch in der Lage sein, jeden Rückfluss von dem Stromabkanal zum Stromaufkanal mit äußerster Sicherheit zu unterbinden, d. h. es muss in der Lage sein, in Fällen schnell zu schließen, in denen sich ein minimaler Überdruck in dem Stromabkanal einstellt.
Eine weitere Anforderung an die Rückschlagventile, die bei den in Frage stehenden medizinischen Einsätzen verwendet werden, besteht darin, dass sie einfach und mit geringen Kosten herstellbar sind.
Als Beispiel ist eine Lösung, die diesen Anforderungen teilweise entspricht, in der US-A-5,617,897 beschrieben und dargestellt. Die Membran hat hier einen ringförmigen Umfangsabschnitt, der axial zwischen dem ersten und zweiten rohrförmigen Element gehalten ist, einen zentralen Abschnitt, der wie ein Ventilabsperrorgan wirkt, und Öffnungen zwischen dem Umfangsabschnitt und dem zentralen Abschnitt. Bei dieser Lösung ist zu vermerken, dass der Ringsitz des Ventils einen Ringvorsprung mit einem verjüngten Rand hat, an dem der zentrale Abschnitt der Membran liegt, wenn sich das Rückschlagventil in der Schließstellung befindet. Ein vorher festgelegter Überdruck in dem Stromaufkanal verursacht ein Biegen der Membran aufgrund ihrer elastischen Dehnung und führt den sich ergebenden Durchgang von Fluid von dem Stromaufkanal zu dem Stromabkanal über die Membranöffnung herbei.
Diese Lösung hat verschiedene Nachteile. Zu allererst bedingt die Herstellung des Vorsprungs mit einem verjüngten Rand in dem ersten rohrförmigen Element zum Abstützen des zentralen Abschnitts der Membran bestimmte bauliche Komplikationen. Zudem kann der Unterschied in der Elastizität zwischen dem verjüngten Rand und dem zentralen abschnitt der Membran permanente lokale Verformungen an der Membran herbeiführen, welche die Zuverlässigkeit des dichten Abschlusses des Rückschlagventils mit der Gefahr eines unerwünschten Rückstroms von Fluid aus dem Stromabkanal zum Stromaufkanal verringert. Da die Trennung des zentralen Abschnitts der Membran von dem Ventilsitz des ersten rohrförmigen Elements, wenn das Rückschlagventil geöffnet ist, außerdem durch ein elastisches Dehnen der Membran bewirkt wird, deren Umfangsabschnitt in dem ersten und zweiten rohrförmigen Element eingekeilt ist, hängt die Eichung des Rückschlagventils von den Elastizitätseigenschaften der Membran ab. Sollte die Elastizität der Membran Änderungen bei der Herstellung unterliegen (Materialeigenschaften, Ausformungsparameter usw.) kann als Folge die Eichung beträchtlichen und deshalb kritischen Änderungen unterliegen.
Weitere bekannte Lösungen sind in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 247 824, der US-A-5,727,594 und der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 934 757 beschrieben und dargestellt. In all diesen Fällen hat die Membran einen ringförmigen Umfangsabschnitt, der axial zwischen dem ersten und zweiten rohrförmigen Element angeordnet ist, einen scheibenförmigen zentralen Abschnitt, der wie ein Ventilverschlussorgan mit dem Ventilsitz wirkt, sowie Öffnungen zwischen dem Umfangsabschnitt und der zentralen Scheibe.
Diese bekannten Lösungen haben eine Reihe von gemeinsamen Elementen. Zunächst ist der ringförmige Umfangsabschnitt der Membran dicker und sitzt in einem komplementären Ringsitz, der zwischen dem ersten und zweiten rohrförmigen Element ausgebildet ist. Darüber hinaus ist der dickere ringförmige Umfangsabschnitt axial in dem Sitz verkeilt und wirkt wie eine Dichtung.
An zweiter Stelle ist die Membran, wenn sich das Ventil in der Schließstellung befindet, mehr oder weniger in Axialrichtung in dem Sinne verformt, dass der zentrale scheibenförmige Abschnitt und der Umfangsabschnitt zueinander nicht koplanar sind.
Zusätzlich zu der mehr oder weniger signifikanten Größe des von dem Ventil eingenommenen axialen Raums haben diese Ausführungen auch konstruktive Probleme, die sich aus den Schwierigkeiten ergeben, die Membran zwischen dem ersten und zweiten rohrförmigen Element zu montieren.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen, wobei dieses Ziel prinzipiell durch die Merkmale erreicht wird, die im Anspruch 1 definiert sind, d. h. durch die Tatsache, dass die Scheibe mit einer dünnen Umfangsdichtungslippe ausgeformt ist, die axial von der Seite der Scheibe vorsteht, die dem Ventilsitz zugewandt ist.
Diese Lösung ermöglicht die Beseitigung der Nachteile der vorherigen Methoden und vermeidet die Notwendigkeit, einen axialen ringförmigen Vorsprung in dem ersten rohrförmigen Element zu erzeugen, um den Ventilsitz zu entwerfen (wie im Falle des bereits zitierten Dokuments US-A-5,617,897), was den Gesamtaufbau des Rückschlagventils vereinfacht.
Die Scheibe ist zweckmäßigerweise mit einer identischen, axial vorstehenden Umfangsdichtungslippe auf der gegenüberliegenden Fläche ausgeformt, um die Membran vollständig symmetrisch zu machen, was offensichtlich die Montagearbeiten für das Rückschlagventil vereinfacht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Scheibe mit dem Umfangsabschnitt über einen Kranz von gebogenen Armen verbunden, wobei sich die vorstehend erwähnten Öffnungen zwischen den gebogenen Armen befinden. Auf diese Weise erfolgt eine Bewegung der zentralen Scheibe, welche das Verschlussorgan bildet, zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bezüglich des Ventilsitzes über die geometrische Verlängerung der gebogenen Arme in einen im Wesentlichen geraden Zustand und dadurch, dass die Arme jeweils in ihre anfängliche gebogene Form zurückkehren. Aufgrund ihrer gebogenen Form verursacht das Längerwerden der Arme keine merkliche elastische Verformung an der Membran, so dass die Bewegung der Mittelscheibe der Membran weg von dem Ventilsitz, d. h. beim Öffnen des Rückschlagventils, eine im Wesentlichen lineare Charakteristik hat. Diese über der Zeit wiederholbare Linearität macht die Eichung des Rückschlagventils gemäß der Erfindung äußerst direkt, indem einfach die Montagevorbelastung an der Membran zwischen dem ersten und zweiten rohrförmigen Element reguliert wird.
Die Tatsache, dass die Bewegung der zentralen Scheibe beim Öffnen aufgrund des Geraderichtens der gebogenen Arme oder besser aufgrund des Folgens ihrer geometrischen Verlängerung ohne wesentliche elastische Dehnung erfolgt, macht zusätzlich das Öffnen des Rückschlagventils gemäß der Erfindung weicher und bezüglich herkömmlicher Rückschlagventile mit einer vorgegebenen Vorbelastung gradueller.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung haben die gebogenen Arme zweckmäßigerweise einen konkaven Längsrand und einen konvexen Längsrand mit unterschiedlichen Krümmungsradien, wobei der erstere größer als der zweite ist. Dieses Merkmal ermöglicht es jedem Arm, dass er eine schnelle Rückkehrcharakteristik in den Ausgangskrümmungszustand und somit eine schnelle Rückkehr der zentralen Scheibe der Membran in die Ventilschließstellung hat. Es ist möglich die Ventileichung durch geeignetes Einstellen der Radienwerte für den konkaven und den konvexen Rand zum Zeitpunkt der Herstellung zu ändern. Eine Verringerung des Unterschieds zwischen diesen Radien ergibt eine weichere Ventilschließcharakteristik.
Die Membran wird normalerweise über ein flüssiges Silikonspritzgießverfahren hergestellt. In diesen Fällen kann die Formung vorteilhaft mit einem zentralen Einspritzpunkt (d. h. in Übereinstimmung mit der Mitte der Membranscheibe) ausgeführt werden, was jede Art von Unterbrechung oder Diskontinuität in jeder der Dichtungslippen der Scheibe unterbindet. Dies gewährleistet eine perfekte Dichtung während des Betriebs, wenn sich das Ventil in der Schließstellung befindet.
Gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung kann der ringförmige Umfangsabschnitt eine Dicke haben, die gleich zu der der zentralen Scheibe ist. Der ringförmige Umfangsabschnitt kann zwischen das erste und zweite rohrförmige Element ohne axiale Verkeilung eingesetzt werden und in der Ventilschließstellung kann die Membran eine planare Form haben.
Dieses Merkmal vereinfacht die Herstellung des Rückschlagventils vor allem hinsichtlich der Herstellung der Membran und ihrer Montage mit den rohrförmigen Elementen, sowie hinsichtlich einer Verbesserung der Betriebssicherheit.
Weitere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der ins Einzelne gehenden Beschreibung, die folgt und Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen nimmt, die lediglich als nicht beschränkendes Beispiel beigefügt sind, und in denen
- Fig. 1 eine schematische axiale Schnittansicht ist, die ein axiales Anschlussstück in Luer-Bauweise für medizinische Infusionsleitungen mit einem Rückschlagventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist, wie es entsprechend in den Ansprüchen 1 bis 11 definiert ist,
- Fig. 2 eine größere perspektivische Ansicht ist, die die Membran des in Fig. 1 dargestellten Rückschlagventils zeigt,
- Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht von Fig. 2 ist,
- Fig. 4 eine diametrale Schnittansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 3 ist,
- Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie die Fig. 1 ist und den Einsatz des Rückschlagventils nach der Erfindung an einem Y-Anschluss für medizinische Infusionsleitungen und dergleichen zeigt,
- Fig. 1A eine schematische Axialschnittansicht ist, die ein axiales Rohr-Zu-Rohr- Anschlussstück für medizinische Infusionsleitungen mit einem Rückschlagventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wie es entsprechend in den Ansprüchen 12 bis 22 definiert ist,
- Fig. 2A eine vergrößerte Draufsicht bezogen auf den Pfeil II in Fig. 1A ist,
- Fig. 3A eine axiale Schnittansicht längs der Linie III-III von Fig. 2A ist,
- Fig. 4A eine perspektivische Ansicht der Ventilmembran der Fig. 1A bis 3A ist,
- Fig. 5A eine Draufsicht von Fig. 4A ist,
- Fig. 6A eine Schnittansicht längs der Linie VI-VI von Fig. 5A ist,
- Fig. 7 eine erste Variante von Fig. 4A veranschaulicht,
- Fig. 8 eine Draufsicht von Fig. 7 ist,
- Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Linie IX-IX von Fig. 8 ist,
- Fig. 10 eine zweite Variante von Fig. 4A veranschaulicht,
- Fig. 11 eine Draufsicht von Fig. 10 ist,
- Fig. 12 eine Schnittansicht längs der Linie XII-XII von Fig. 11 ist,
- Fig. 13 eine dritte Variante von Fig. 4A veranschaulicht,
- Fig. 14 eine Draufsicht von Fig. 13 ist und
- Fig. 15 eine Schnittansicht längs der Linie XV-XV von Fig. 14 ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 4 bezeichnet (1') ein axiales Anschlussstück in Luer-Bauweise für medizinische Infusions- und Transfusionsleitungen und dergleichen als Ganzes. Das Anschlussstück (1') hat in insgesamt bekannter Weise einen ersten rohrförmigen Anschluss (2') und einen zweiten rohrförmigen Anschluss (3'), die beide normalerweise aus einem geeigneten ausgeformten thermoplastischen Material, wie Polycarbonat hergestellt und miteinander permanent beispielsweise durch eine Ultraschallverbindung oder Verkleben zusammengeschlossen sind.
Der erste und der zweite rohrförmige Anschluss (2', 3') bilden jeweils einen Stromaufkanal oder Einlasskanal (4') und einen Stromabkanal oder Auslasskanal (5'), die mit dem jeweiligen Schlauchabschnitt einer medizinischen Infusionsleitung verbunden werden können.
Zwischen dem Stromaufkanal (4') und dem Stromabkanal (5') ist ein Rückschlagventil angeordnet, welches den speziellen Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und gattungsgemäß als (8') bezeichnet ist.
Das Rückschlagventil (8') besteht grundsätzlich aus einer Quermembran (9'), die durch Spritzgießen von flüssigem Silikon hergestellt wird.
Die im Einzelnen größer in Fig. 2 und Fig. 4 gezeigte Membran (9') hat insgesamt eine Kreisform und einen ringförmigen Umfangsabschnitt (10'), einen kreisförmigen scheibenförmigen zentralen Abschnitt (11') und einen dazwischen liegenden Kranz von Armen (12'), die unter Bildung eines einzigen Stücks die zentrale Scheibe (11') mit dem Umfangsring (10') verbinden.
Der Umfangsring (10') hat eine axiale Dicke, die größer ist als die der zentralen Scheibe (11'), was in Fig. 4 gezeigt ist, wodurch ein verdickter Ring gebildet wird, der zweckmäßigerweise, jedoch nicht zwingend, einen rechteckigen Querschnitt mit abgeschrägten Ecken hat.
Die zentrale Scheibe (11') hat eine dünne axial vorstehende Umfangsdichtungslippe (13a', 13b') am Rand einer jeder ihrer Flächen.
Die Arme (12') sind radial und im Abstand voneinander zur Bildung eines Kranzes von Öffnung (12') angeordnet. Gemäß eines speziellen Merkmals der Erfindung hat jeder Arm (12') eine Bogenform mit einem konkaven Längsrand (12a') und einem konvexen Längsrand (12b'). Die Krümmungsradien der Längsränder (12a', 12b') eines jeden Arms (12') können im Wesentlichen gleich oder, falls erwünscht, unterschiedlich sein. Insbesondere sollte der Krümmungsradius des konvexen Randes (12b') vorzugsweise kleiner als der Krümmungsradius des konkaven Randes (12a') sein.
Gemäß Fig. 1 befindet sich der verdickte Umfangsring (10') der Membran (9') in einem inneren Sitz (15'), der von den rohrförmigen Anschlüssen (2', 3') gebildet wird, und die zentrale Scheibe (11') ist in Übereinstimmung mit dem inneren Ende des Stromaufkanals (4') angeordnet. Diese zentrale Scheibe (11') mit dem angrenzenden Dichtungsring (13a' oder 13b', indifferent) wirkt als Ventilverschlusselement mit einem ringförmigen Ventilsitz (16'), der das innere Ende des Stromaufkanals (4') umschließt. Der ringförmige Ventilsitz (16) wird einfach von einer flachen axialen Abstufung an dem rohrförmigen Anschluss (2') ohne irgendwelche vorstehenden Teile oder Vorsprünge gebildet.
Das Rückschlagventil (8') funktioniert wie folgt.
Wie bereits klargestellt wurde, ist das Rückschlagventil (8') normalerweise geschlossen. In diesem in Fig. 1 gezeigten Zustand nimmt die Membran (9') eine im Wesentlichen ebene Gestalt bezüglich der zentralen Scheibe (11') an, die an dem ringförmigen Ventilsitz (16') über die entsprechende Dichtungslippe (13a' oder 13b') anliegt. Die vollständige Abdichtung des inneren Endes des Stromaufkanals (4') wird durch den frontalen Kontakt zwischen der Lippe (13a' oder 13b') und dem Ventilsitz (16') unter Druck aufgrund der elastischen Vorbelastung der Membran (9') während der Montage zwischen den Anschlüssen (2', 3') des Anschlussstücks (1') gewährleistet. Die Vorbelastung kann zum Zeitpunkt der Herstellung kalibriert werden, indem der axiale Abstand des Ventilsitz (16') bezüglich des inneren Ende des Stromaufkanals (4') in geeigneter Weise variiert wird.
In diesem geschlossenen Zustand verhindert das Rückschlagventil (8') in wirksamer Weise jeden Rückstrom aus dem Stromabkanal (5') zum Stromaufkanal (4'), da jede Druckerhöhung innerhalb des Stromabkanals (5') eine zusätzliche Axialkraft auf die Dichtungslippe (13a' oder 13b') gegen den ringförmigen Ventilsitz (16') erzeugt. Wenn sich ein Überdruck, der eine vorgegebene Schwelle überschreitet, die natürlich mit der Montagevorbelastung der Membran (9') korreliert ist, innerhalb des Stromaufkanals (4') entwickelt, geht das Rückschlagventil (8') sofort von der Schließstellung in die Offenstellung dadurch über, dass sich die Scheibe (11') und die entsprechende Lippe (13a' oder 13b') axial von dem Ventilsitz (16') wegbewegen. Die Bewegung wird durch den Geradrichtungseffekt der Arme (12') aus dem anfänglichen gebogenen Zustand von Fig. 2 bis 4 in eine mehr oder weniger langgestreckte Position möglich gemacht. In allen Fällen ist diese Längung nahezu ausschließlich geometrisch, wobei eine sehr begrenzte elastische Dehnung der Arme (12') erfolgt.
Die Form der dünnen Lippe (13a' oder 13b') erlaubt eine unmittelbare Trennung der Scheibe (11') von dem Ventilsitz (16') ohne die Gefahr eines unerwünschten Anhaftens. Dieser Effekt wird aufgrund der Tatsache weiter verstärkt, dass die Längung der gebogenen Arme ein Drehmoment entstehen lässt, das, obwohl es gering ist, der Scheibe (11') eine kleine Drehung gibt, wenn sie sich axial von dem Ventilsitz (16') wegbewegt. In der Praxis ist deshalb die Öffnungsbewegung der Scheibe (11') leicht wendelförmig.
Der Stromaufkanal (4') steht somit in Verbindung mit dem Stromabkanal (5') über die Öffnungen (14') zwischen den Armen (12') der Membran (9').
Das Rückschlagventil (8') kehrt sofort in seine Schließstellung zurück, wenn das Druckgleichgewicht zwischen dem Stromaufkanal (4') und dem Stromabkanal (5') wieder hergestellt wird, oder im Falle eines Überdrucks in dem Stromabkanal (5') dadurch, dass die Scheibe (11') in den Auflagezustand mit der entsprechenden Lippe (13a' oder 13b') am Ventilsitz (16') zurückkehrt. In dieser Phase kehren die Arme (12') in ihre anfänglich gebogene Gestalt zurück, was zu der schnellen und sofortigen Rückkehr der Scheibe (11') in die Schließstellung beiträgt. Je größer der Krümmungsradius der konvexen Ränder (12b') bezüglich der konkaven Ränder (12a') ist, desto größer ist dieser Effekt.
Es ist zu vermerken, dass bei der oben beschriebenen Anordnung der verdickte Ring (10') der Membran (9') keine feste axiale Verkeilung in dem Sitz (15') erfordert. Tatsächlich kann eine bestimmte Größe eines axialen Freiraums zwischen den Flächen des Rings (10') und der einen und/oder der anderen axialen Fläche der Anschlüsse (2', 3') vorhanden sein, den Sitz (15') begrenzen. Dies erlaubt zusammen mit dem im Wesentlichen nicht Vorhandensein einer elastischen Dehnung an den Armen 812') ein besonders weiches Öffnung des Verschlusselements (11), ohne die Sofortigkeit oder Schnelligkeit zu beeinflussen.
Das empfindungsgemäße Rückschlagventil wird zweckmäßigerweise für ein Öffnen bei Druckpegeln geeicht, die im Bereich von 0,05 bis zu 0,2 bar liegen. Es kann auch in vorteilhafter Weise für Anwendungen, wie Anti-Syphon-Ventilen eingesetzt werden, wo es für Drucke von etwa 1 bis 2 psi kalibriert wird.
Fig. 5 zeigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Rückschlagventils (8') an einem Y-Stück (17') für medizinische Infusionsleitungen und dergleichen, das im Wesentlichen, wie allgemein bekannt ist, aus einem rohrförmigen Hauptanschluss (18') und einem Seitenanschluss (19') besteht, der einen spitzen Winkel mit dem Hauptanschluss (18') bildet. Dieser Seitenanschluss (19') wird von einem ersten rohrförmigen Element (20') gebildet, das permanent innerhalb eines zweiten rohrförmigen Elements (21') koaxial angeschlossen ist, das seinerseits einen integralen Teil des Hauptanschlusses (18') bildet. Der erste und zweite rohrförmige Abschnitt (20', 21') bilden einen Stromauf- oder Einlasskanal (4') bzw. einen Stromab- oder Auslasskanal (5') für die Immission des Fluids aus dem Seitenanschluss (12') in den Hauptanschluss (18'), beispielsweise über die Einführung einer nadelfreien Injektionsvorrichtung in das rohrförmige Element (20'). Das Rückschlagventil (8'), dessen Aufbau zu dem vorstehend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 betriebenen vollständig identisch ist, wird zwischen die rohrförmigen Elemente (20' und 21') eingesetzt, wobei seine jeweilige Funktion zu der bereits beschriebenen völlig identisch ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 5A und 6 bis 15 wird nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung offenbart.
Es wird zunächst auf die Fig. 1A bis 3A Bezug genommen, in denen mit 1 insgesamt ein axiales Rohr-Zu-Rohr-Anschlussstück für medizinische Infusions- oder Transfusionsleitungen und dergleichen bezeichnet ist. Es sollte gleich angemerkt werden, dass das Anschlussstück in herkömmlicher Weise für Anschlüsse eines Luer-Rohrs, Rohr mit Luer und Luer-Luer ausgerüstet werden kann.
Das Anschlussstück (1) hat bekannterweise einen ersten rohrförmigen Anschluss (2') und einen zweiten rohrförmigen Anschluss (3'), die beide normalerweise aus einem geeigneten, thermoplastischen Material, wie Polycarbonat oder dergleichen ausgeformt und koaxial miteinander beispielweise über eine Ultraschallbindung oder Verklebung permanent verbunden sind.
Der erste und der zweite rohrförmige Anschluss (2, 3) bilden einen Stromauf- oder Einlasskanal (4) bzw. einen Stromab- oder Auslasskanal (5), der mit den entsprechenden Schlauchabschnitten einer medizinischen Infusionsleitung verbunden werden können.
Zwischen den Stromaufkanal (4) und den Stromabkanal (5) ist ein Rückschlagventil angeordnet, das den speziellen Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und insgesamt mit 6 bezeichnet ist.
Das Rückschlagventil (6) besteht im Wesentlichen aus einer Quermembran (7), die zweckmäßigerweise durch Spritzgießen von flüssigem Silikon hergestellt und im Einzelnen in der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 4A bis 6 veranschaulicht ist.
Die Membran (7) hat insgesamt Kreisform sowie einen ringförmigen Umfangsabschnitt (8), einen kreis- und scheibenförmigen zentralen Abschnitt (9) sowie einen Zwischenkranz von gleich beabstandeten Armen (10), die die Scheibe (9) mit dem Umfangsring (8) zu einem Stück verbinden.
Gemäß eines ersten Merkmals der Erfindung ist die Dicke des Umfangsrings (8) zu der der Arme (10) identisch, die ihrerseits die gleiche Dicke haben wie die zentrale Scheibe (9) mit der Ausnahme, dass die Letztere mit einer dünnen axial vorstehenden Umfangsdichtungslippe (11a, 11b) am Rande einer jeder Flächen ausgeformt ist.
Bei der in Fig. 4A bis 6 gezeigten Ausführungsformen sind die Arme (10) nicht radial ausgerichtet, sondern schräg und asymmetrisch bezüglich der Metallebene der Membran (7) angeordnet. Als Folge bilden die Räume zwischen den schrägen Armen (10) einen Kranz von Öffnungen (12), die in der Draufsicht die Form eines Vierecks, im vorliegenden Falle eines Trapezes, mit abgerundeten Ecken haben.
Kommt man nun auf Fig. 3A zurück, so befindet sich der Umfangsring (8) in einem ringförmigen radialen Sitz (13) an dem zweiten rohrförmigen Anschluss (3) und ist der Stirnwand (14) des ersten rohrförmigen Anschlusses (2) zugewandt. Der Sitz (13) ist axial von der Wand (14) in einem Abstand angeordnet, der größer ist als die Dicke des Umfangsrings (8).
Die zentrale Scheibe der Membran (7) ist dem inneren Ende des Stromaufkanals (4) zugewandt, wobei die jeweilige Dichtungslippe (11a oder 11b, indifferent) an der Zone der Stirnwand (11) anliegt, die das innere Ende des Stromaufkanals (4) umgibt und den ringförmigen Ventilsitz (15) bildet, wobei die Scheibe (9) als Ventilverschlusselement wirkt.
Mit dieser Anordnung kann der Umfangsringabschnitt (8) der Membran (7) zwischen das erste und zweite rohrförmige Element (2, 3) ohne axiale Verkeilung eingesetzt werden. In dem normalerweise geschlossenen Zustand des Ventils (6), in dem die Dichtungslippe (11a oder 11b) gegen den ringförmigen Ventilsitz (15) gehalten ist, sind die Arme (10) nicht in wesentlichem Ausmaß verformt (ausgenommen von sehr kleinen elastischen Vorbelastungen während der Montage des Verschlusselements (7)). Als Folge hat im normalerweise geschlossenen Zustand des Ventils (6) die Membran (7) eine ebene Gestalt, wie sie in Fig. 3A gezeigt ist.
Das Rückschlagventil (6) funktioniert wir folgt.
Wie bereits klargestellt worden ist, ist das Rückschlagventil (6) normalerweise geschlossen. Der Druck, mit dem die jeweilige Dichtungslippe (11a oder 11b, indifferent) der Membran (7) gegen den Ringsitz (15) zur Abdichtung des Ventils gehalten wird, kann zum Zeitpunkt der Herstellung dadurch kalibriert werden, dass der axiale Abstand zwischen dem ringförmigen Ventilsitz (15) an der Stirnwand (14) des Anschlusses (2) und dem Ringsitz(15) am Anschluss (3) geeignet variiert wird.
In diesem geschlossenen Zustand unterbindet das Rückschlagventil (7) in wirksamer Weise jeden Rückstrom aus dem Stromabkanal (5) zum Stromaufkanal (4), da jede Druckerhöhung innerhalb des Stromabkanals (5) eine zusätzliche Axialkraft auf die Dichtungslippe (11a oder 11b) gegen den ringförmigen Ventilsitz (15) ausübt. Wenn sich ein Überdruck, der einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und, der natürlich mit der Montagevorbelastung der Membran (7) korreliert ist, innerhalb des Stromaufkanals (4) entwickelt, geht das Rückschlagventil (6) unmittelbar aus der Schließstellung in die Offenstellung dadurch über, dass sich die Scheibe (9) und die zugehörige Lippe (11a und 11b) axial vom Ventilsitz (15) wegbewegen. Diese Bewegung wird durch die Biegung oder elastische Dehnung der Arme (10) möglich gemacht und erlaubt eine sofortige Trennung der Dichtungslippe (11a oder 11b) der Scheibe (9) von dem Ventilsitz (15) ohne die Gefahr eines unerwünschten Anhaftens. Dieser Effekt wird weiterhin durch die vorstehend beschriebene schräge Anordnung der Arme (10) unterstützt, die ein Drehmoment entstehen lassen, das, obwohl es gering ist, der Scheibe (9) eine kleine Drehung erteilt, wenn sie sich von dem Ventilsitz (15) wegbewegt. In der Praxis kann deshalb die Öffnungsbewegung der Scheibe (9) als leicht schraubenförmig angesehen werden.
Der Stromaufkanal (4) steht somit mit dem Stromabkanal (5) über die Öffnungen (12) zwischen den Armen (10) in Verbindung.
Das Rückschlagventil (6) kehrt unmittelbar in die Schließstellung zurück, wenn das Druckgleichgewicht zwischen dem Stromaufkanal (4) und dem Stromabkanal (5) wieder hergestellt wird, oder im Falle eines Überdrucks im Stromabkanal (5) dadurch, dass die Scheibe (9) in den Anliegezustand mit der entsprechenden Lippe (11a oder 11b) an den Ventilsitz (15) zurückkehrt. In dieser Phase kehren die Arme (10) in ihre unverformte Ausgangsgestaltung zurück, was zur schnellen und sofortigen Rückkehr der Scheibe (9) in die Schließstellung beiträgt.
Die homogene Dicke der Membran (7) zusammen mit dem Merkmal, dass der Umfangsabschnitt (8) axial nicht verkeilt ist, trägt dazu bei, die Öffnungs- und Schließbewegung der Scheibe (9) besonders weich zu machen, ohne die Sofortigkeit oder Schnelligkeit zu beeinflussen.
Die Membran (7) hat außerdem eine vollständig symmetrische Ausgestaltung und ist deshalb in dem Sinne umkehrbar, dass sie bei der Montage des Ventils (6) so montiert werden kann, dass entweder die eine Lippe (11a) oder die andere Lippe (11b) dem Ventilsitz (15) zugewandt ist.
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil ist zweckmäßigerweise für ein Öffnen bei Druckpegeln geeignet, die bei 0,05 bis zu 0,2 bar und mehr liegen. Es kann auch vorteilhaft für Anwendungen, beispielsweise als Anti-Syphon-Ventile verwendet werden, die in diesem Falle für Drucke um 1 bis 5 psi kalibriert werden. Zusätzlich zu axialen Anschlussstücken kann das erfindungsgemäße Rückschlagventil (6) auch vorteilhaft im Falle von Y- Stücken eingesetzt werden.
Fig. 7 bis 9, 10 bis 12 und 13 bis 15, bei denen Teile, die zu denen identisch oder ähnlich sind, die anhand von Fig. 1A bis 5A und 6 vorstehend beschrieben wurden, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen drei Varianten der Membran (7) und des erfindungsgemäßen Rückschlagventils (6).
Im Falle der Fig. 7 bis 9 hat die insgesamt mit 17 bezeichnete Membran radial ausgerichtete Arme (10), die in der Draufsicht Öffnungen (12) mit der Form eines gleichseitigen Trapezes ergeben, in diesem Fall auch mit abgerundeten Ecken. Dabei sind die Arme (10) ebenfalls asymmetrisch angeordnet,
Im Falle von Fig. 10 und 12 unterscheidet sich die Membran, die mit 27 bezeichnet ist, von der von Fig. 4A bis 6 nur dadurch, dass ihr ringförmiger Umfangsabschnitt (8) an einer Seite oder zweckmäßigerweise auf der anderen Seite mit einem Kranz von zylindrischen axialen Vorsprüngen (16) mit im Wesentlichen zylindrischer Form ausgeformt ist, die in Übereinstimmung mit dem äußeren radialen Ende der schrägem Arme (10) angeordnet sind.
Im Falle von Fig. 13 bis 15 ist schließlich die Membran, die mit 37 bezeichnet ist, identisch zu der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten, mit der Ausnahme, dass im Falle der Membran (27) von Fig. 10 bis 12 der Umfangsabschnitt (8) an beiden Flächen mit axialen Vorsprüngen (16) ausgeformt ist, die in Übereinstimmung mit dem äußeren radialen Ende der radialen Arme (10) angeordnet sind.
Das Prinzip der Erfindung, die baulichen Einzelheiten und die Ausführungsformen können natürlich bezüglich den beschriebenen und dargestellten umfassend geändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Rückschlagventil (8'; 6) für medizinische Infusionsleitungen und dergleichen mit einem ersten und einem zweiten rohrförmigen Element (2', 3'; 20', 21'; 2, 3),

- die jeweils einen Stromaufkanal (4'; 4) und einen Stromabkanal (5'; 5) bilden,

- die zueinander koaxial sind und zwischen denen eine Membran (9'; 7) aus elastisch verformbarem Material quer angeordnet ist, die als Fluiddichtung in Kombination mit einem ringförmigen Ventilsitz (16'; 15) des ersten rohrförmigen Elements (2', 20; 2) wirkt, um das Rückschlagventil (8'; 6) normalerweise geschlossen zu halten und

- in denen ein vorher festgelegter Fluiddruck in dem Stromaufkanal (4; 4) eine Biegung der Membran (9'; 7) und daraus folgend das Öffnen des Rückschlagventils (8'; 6) verursacht, und

- in denen die Membran (9'; 7) einen ringförmigen Umfangsabschnitt (10'; 8), einen eine Scheibe bildenden zentralen Abschnitt (11'; 9), der als ein Ventilverschluss wirkt, und Öffnungen (14'; 12) zwischen dem Umfangsabschnitt (10'; 8) und dem eine Scheibe bildenden zentralen Abschnitt (11'; 9) hat,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Scheibe (11'; 9) ein Paar von dünnen am Umfang befindlichen Dichtungslippen (13a'; 11a'; 13b', 11b) hat, die axial von beiden Seiten der Scheibe (11'; 9) vorstehen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Umfang befindlichen Dichtungslippen (13a'; 11a; 13b', 11b) zueinander identisch sind, wodurch die Membran (9'; 7) eine symmetrische Anordnung hat.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (11) mit dem Umfangsabschnitt (10) über einen Kranz von gebogenen Armen (12) verbunden ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (14) von den gebogenen Armen (12) begrenzt sind.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gebogenen Arme (12) einen konkaven Längsrand (12a) und einen konvexen Längsrand (12b) mit unterschiedlichen Krümmungsradien haben.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der konvexe Rand (12b) einen Krümmungsradius hat, der größer ist als der des konkaven Randes (12a).

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Umfangsabschnitt (10) zwischen dem ersten und zweiten rohrförmigen Element (2, 3; 20, 21) axial gehalten ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Umfangsabschnitt aus einem Ring (10) mit einer Dicke zusammengesetzt ist, die größer ist als die der zentralen Scheibe (11).

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) zwischen das erste und zweite rohrförmige Element (2, 3; 20, 21) ohne axiales Blockieren eingesetzt ist.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) einen viereckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken hat.

11. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9) von einem Körper aus spritzgegossenem flüssigen Silikon mit einer zentralen Einspritzstelle gebildet ist.

12. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Umfangsabschnitt (8) die gleiche Dicke wie die zentrale Scheibe (9) hat, dass der ringförmige Umfangsabschnitt (8) zwischen das erste und das zweite rohrförmige Element (2, 3) ohne axiales Blockieren eingesetzt ist und dass die Membran (7) eine ebene Form hat, wenn sich das Ventil (6) in der Schließstellung befindet.

13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Scheibe (9) mit dem Umfangsabschnitt (8) über einen Kranz von Armen (10) verbunden ist.

14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (10) bezüglich der Diametralebenen der Membran (7) asymmetrisch angeordnet sind.

15. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (10) radial ausgerichtet sind.

16. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (10) schräg ausgerichtet sind.

17. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) von den Armen (10) begrenzt sind.

18. Ventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) in der Draufsicht Trapezform haben.

19. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (10) die gleiche Dicke wie der ringförmige Umfangsabschnitt (8) der Membran (7) haben.

20. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Umfangsabschnitt (8) einen Kranz aus axialen Vorsprüngen (16) an wenigstens einer seiner Flächen hat.

21. Ventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Vorsprünge (16) auf beiden Flächen des ringförmigen Umfangsabschnitts (8) vorhanden sind.

22. Ventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (16) in einer winkelbezogenen Übereinstimmung zu den äußeren radialen Enden der Arme (10) angeordnet sind.