DE69017726T2

DE69017726T2 - Gasregulierungs-Schaltventil.

Info

Publication number: DE69017726T2
Application number: DE69017726T
Authority: DE
Inventors: Douglas D Carden; Colin G Hodge
Original assignee: BOC Group Inc
Current assignee: Messer LLC
Priority date: 1989-01-23
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2010-01-10
Also published as: CA2004711C; JPH02229971A; EP0380208B1; CA2004711A1; EP0380208A2; US4915132A; DE69017726D1; EP0380208A3; JPH0735862B2; ES2068996T3

Description

Diese Erfindung betrifft einen medizinischen Gas- oder Vakuumregler, der verwendet wird, um Gas oder Vakuum zur Verwendung am Patienten bereitzustellen, und insbesondere betrifft sie ein verbessertes Schaltventil, das eine Mehrzahl von Stellungen hat und Mittel besitzt, um das Ventil in jeder dieser Positionen zu halten und das insgesamt aus weniger Teilen, welche einen weniger aufwendigen Zusammenbau bei herkömmlichen Schaltventilen mit sich bringen, gemacht ist.
Bei medizinischen Anwendungen wird oft Vakuum für verschiedene Ansaugfunktionen, die an einem Patienten ausgeführt werden, um Fluide zu entfernen, verwendet, und in Hospitälern ist typischerweise ein zentrales Vakuumsystem vorgesehen, wo die einzelnen Teile der Ansaugausrüstung durch Einstecken in Aufnahmen mit dem System verbunden werden können.
Um die Vakuumstärke zu steuern, werden allgemein Module verwendet, die direkt mit dem Vakuumsystem verbunden werden können und die einen Druckregler, einen Unterdruckmesser zum Bestimmen der Vakuumstärke und ein Schaltventil, das es der Bedienungsperson gestattet, entweder ein nicht reguliertes Vakuum direkt von dem Zentralsystem des Hospitals oder alternativ Vakuum, das durch Verwendung des in dem Modul vorhandenen Reglers reguliert worden ist, auszuwählen, besitzen.
Aufgrund des zunehmenden Wettbewerbs bei der Herstellung solcher Module ist es von Bedeutung geworden, die Kosten solcher Module um das größtmögliche Maß zu reduzieren, um die Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten. Da eine der Hauptkomponenten solcher Module das Mehrstellungs-Schaltventil ist, ist die Verringerung seiner Kosten wichtig, und zwar sowohl hinsichtlich der Materialien als auch hinsichtlich der Zusammenbauzeit.
Gegenwärtige Schaltventile, die für den zuvor genannten Zweck verwendet werden, haben im allgemeinen eine Anzahl von Teilen und erfordern einen bestimmten aufwendigen Zusammenbau. Als ein Beispiel besitzt eine Vorrichtung, die derzeit auf dem Markt ist, ein drehbares Ventil, wo die Ventilflächen eine kritische Flachigkeit bis zu einem Maß haben, daß eine der drehenden Flächen des sich bewegenden Ventilelements ein geläppter Oberflächenstahl sein muß, so daß die Teile sehr teuer sind.
Außerdem ist es wünschenswert, daß ein Stellungsrastmittel in jeder Stellung vorgesehen ist, so daß die Bedienungsperson weiß, wann das Schaltventil sich in einer der gewählten Stellungen voll befindet; so wird ein Feder- und Rastausnehmungssystem verwendet, um dem Ventil das positive Gefühl zu geben. Der Zusammenbau der Feder und der Rastausnehmungen für den positiven Ventileingriff ist jedoch aufwendig, da der Monteur manuell die dünne Feder und das Federhalteelement ausrichten muß, uni die Einheit fertigzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gasregler-Schaltventil vorgesehen mit einem Reglerkörper, der eine Vakuumauslaßöffnung, welche mit einem Endverwendungsmittel von Vakuum verbindbar ist, und mindestens eine Einlaßöffnung besitzt, einem Schaltelement, das an dem Reglerkörper befestigt ist und dessen eine Seite die Öf fnungen überdeckt und in dem zumindest eine Ausnehmung ausgebildet ist, wobei das Schaltelement zwischen einer ersten Stellung, in der zumindest eine Ausnehmung über der Vakuumauslaßöffnung liegt und eine Verbindung zwischen dieser und der mindestens einen Einlaßöffnung erlaubt, und zumindest einer zweiten Stellung, in der die Vakuumauslaßöffnung blockiert ist, bewegbar ist, wobei in dem Schaltelement eine Mehrzahl von Rastausnehmungen ausgebildet sind und zumindest eine Rastausnehmung jeder der mindestens zwei Stellungen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß an der zumindest einen Fläche des Schaltelements ein Dichtungsmaterial befestigt ist und die Rastausnehmungen in der anderen Fläche von diesem ausgebildet sind, und daß eine Schaltplatte an dem Reglerkörper befestigt vorgesehen ist, die die andere Fläche des Schaltelements berührt, wobei der Schaltplattenkörper mindestens einen flexiblen Arm aufweist, der einen Vorsprung besitzt, welcher allgemein so geformt ist, daß er in die Mehrzahl von Rastausnehmungen paßt, wobei der Vorsprung in Richtung der anderen Fläche durch den flexiblen Arm vorgespannt wird, um zu bewirken, daß der Vorsprung in eine entsprechende Rastausnehmung in jeder der mindestens zwei Stellungen eintritt, um das Schaltelement in einer der mindestens zwei Stellungen zu halten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gasregler-Schaltventil angegeben, mit einem Gasreglerkörper, der eine Vakuumauslaßöffnung, welche mit einem Endverbrauchsmittel für Vakuum verbindbar ist und zwei Einlaßöffnungen aufweist, einem Schaltelement, das an dem Reglerkörper befestigt ist und dessen eine Fläche über den Öffnungen liegt und in dem ein Paar von allgemein nierenförmigen Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei das Schaltelement zwischen einer ersten Stellung, in der eine der nierenförmigen Ausnehmungen über der Auslaßöffnung und einer der Einlaßöffnungen liegt und eine Verbindung zwischen diesen erlaubt, und einer zweiten Stellung, in der die Auslaßöffnung blockiert ist, und einer dritten Stellung, in der die andere nierenförmige Ausnehmung über der Auslaßöffnung und der anderen der Einlaßöffnungen liegt und eine Verbindung zwischen diesen erlaubt, drehbar ist, wobei in dem Schaltelement eine Mehrzahl von Rastausnehmungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Fläche des Schaltelements ein Dichtungsmaterial befestigt ist und die Rastausnehmungen entsprechend jeder der drei Stellungen in der anderen Fläche von diesem ausgebildet sind, und daß eine Schaltplatte vorgesehen ist, die die andere Fläche des Schaltelements abdeckt, wobei die Schaltplatte an dem Reglerkörper befestigt ist und zumindest einen flexiblen Arm aufweist, der einen Vorsprung hat, welcher allgemein so geformt ist, daß er in die Mehrzahl von Rastausnehmungen paßt, wobei der Vorsprung in Richtung der anderen Fläche durch den zumindest einen flexiblen Arm vorgespannt ist, um zu bewirken, daß der Vorsprung in eine entsprechende Rastausnehmung in jeder der drei Stellungen eintritt, um das Schaltelement in einer der drei Stellungen zu halten.
In der vorliegenden Erfindung ist ein Gasregler-Schaltventil vorgesehen, das vier individuelle Teile hat und von denen alle zusammengebaut werden, ohne daß irgendwelche aufwendigen Schritte ausgeführt werden.
Insbesondere besitzt das Schaltventil nur drei gegossene Kunststoffteile, die mit einem einzigen Befestigungsmittel wie einer Schraube zusammengebaut werden, und keine zusätzlichen Dichtungen müssen ausgerichtet werden, keine kleinen Teile wie Federn, die eine besondere Aufmerksamkeit durch die Bedienungsperson erfordern, sind erforderlich und somit sind sowohl die Gesamtmaterialkosten als auch die Zusammenbaukosten relativ niedrig.
Das Schaltventil hat positive Anschläge in jeder seiner Stellungen durch eine oder mehrere Vorsprünge, die an einem der Hauptkomponenten angegossen sind und die durch den besonderen Guß in Richtung einer speziell geformten Rastausnehmung oder geformten Rastausnehmungen vorgespannt sind, die das Ventil in jeder seiner Stellungen verriegelt. Somit wird das positive Verrieglungsmerkmal durch eine spezielle gegossene Komponente erfüllt, anstatt durch den Zusammenbau von irgendeinem separaten Teil wie Federn.
Das Schaltventil macht auch irgendwelche verschiedene individuellen Dichtungen oder geläppte Flächen überflüssig, indem ein Dichtungsmaterial direkt auf einer der Ventilflächen aufgegossen wird, wodurch wiederum die Kosten des Gesamtmoduls verringert werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Figuren der beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Figur 1 eine schematische Ansicht des Strömungspfades und der Komponenten, die in einen typischen Gasreglermodul für medizinische Anwendungen verwendet wird, ist;
Figuren 1A und 1B schematische Ansichten des Schaltventilbereichs des Moduls von Figur 1 sind, die das Ventil in seinen wechselnden Positionen zeigen;
Figur 2 eine Explosionsansicht eines herkömmlichen Gasreglermoduls ist, das den Stand der Technik darstellt, auf den in den entsprechenden Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9 Bezug genommen wird, die die Komponenten von diesen zeigt;
Figur 2A eine perspektivische Ansicht einer der individuellen Komponenten des Gasreglermoduls von Figur 2 ist;
Figur 3 eine Explosionsansicht der Komponenten des Schaltventils der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht der Schaltplattenkomponente der vorliegenden Erfindung ist und das Projektionsmittel darstellt; und
Figur 5 eine perspektivische Ansicht der Schaltelementkomponente der vorliegenden Erfindung ist und deren Dichtfläche darstellt.
Zunächst wenden wir uns der Figur 1 zu, wo eine schematische Ansicht eines typischen Vakuumsteuermoduls gezeigt ist, das in Hospitälern verwendet wird. Wie hierin beschrieben ist, wird die Erfindung zur Bereitstellung eines Vakuums für eine Verwendung an einem patienten dargestellt werden. Es wird jedoch verstanden werden, daß das Schaltventil in gleicher Weise mit positiven Druckanwendungen verwendet werden kann. Auch ist die beschriebene bevorzugte Ausführungsform ein Dreistellungs-Schaltventil. Die Erfindung ist jedoch bei jedem Mehrstellungs-Schaltventil anwendbar. Auch wird gemäß der Konvention die Strömungsrichtung verwendet werden, um einen Auslaß und einen Einlaß zu unterscheiden, so daß, wenn das Vakuummodul beschrieben wird, seine Verbindungsöffnung zu einer Endverbrauchsvorrichtung als ein Einlaß bezeichnet werden wird, da die reale Strömung von der einzelnen Vorrichtung in das Modul hinein ist. Offensichtlich wird, wenn ein Druckmodul verwendet wird, dieselbe Verbindungsöffnung als der Auslaß des Moduls bezeichnet werden, da die Strömungsrichtung dann von dem Modul in Richtung der Endverbrauchsvorrichtung ist.
Das Vakuumsteuermodul 10 umfaßt einen Vakuummodulauslaß 12, der in den meisten Fällen mit einer Vakuumquelle verbindet, ein zentrales Vakuumsystem, das mit verschiedenen Räumen eines Hospitals durch Rohrleitungen verbunden ist. Die Vakuumstärke von einem solchen System ist, während es relativ konstant ist, vom Grundsatz her nicht reguliert und kann bei einem negativen Druck einen Normalwert von zwischen 300 und 600 mmHg haben.
Das Vakuum, das von dem Modulauslaß 12 gesehen wird, wird mittels eines Durchgangs 14 innerhalb des Vakuumsteuermoduls 10 in ein Vakuumschaltventil 16 durch einen Ventilauslaß 18 übertragen. Innerhalb des Vakuumschaltventils 16 befindet sich ein drehbares Ventilschaltelement 20, in dem zwei Durchgänge 22 und 24 ausgebildet sind.
Wie in der Position von Figur 1 gezeigt ist, verbindet der Durchgang 24 den Ventilauslaß 18 mit dem Ventileinlaß 26. Somit wird in der gezeigten Stellung Vakuum von dem Vakuummodulauslaß 12 durch das Vakuumschaltventil 16 mit dem Ventileinlaß 26 verbunden. Ein weiterer Durchgang 28 überträgt das Vakuum von dem Ventileinlaß, und ein Regler 30 mit einem außenliegenden Knauf 32 befindet sich in dem Durchgang 28, um eine gewünschte Vakuumstärke einzustellen und beizubehalten, die danach über einen Durchgang 34 zu dem Vakuummoduleinlaß 34 übertragen wird und danach für eine Endverbrauchsvorrichtung wie eine Saugleitung zum Absaugen von Fluiden von einem Patienten verfügbar ist.
Mit dem Durchgang 34 ist auch ein Unterdruckmesser 38 verbunden, wo ein Vakuum, das beispielsweise an einem Patienten wirkt, abgelesen werden kann und das eine Anzapföffnung 40 mit einem Filter 42 haben kann, um den Unterdruckmesser auf Null zurückzustellen, wenn das Vakuum nicht mehr angelegt wird. Ein T-Stück 44 verbindet den Durchgang 34 mit einem weiteren Durchgang 46, der zu dem Ventilauslaß 48 führt. Wie in der in Figur 1 dargestellten Position ersichtlich ist, ist der Ventilauslaß 48 durch das drehbare Ventilschaltelement 20 blockiert, und somit muß ein Vakuum den Regler 30 passieren, der ein geregeltes Vakuum an der Endverbrauchsvorrichtung bereitstellt.
In der in Figur 1 dargestellten Stellung des drehbaren Ventilschaltelements 20 wird daher das Linienvakuum von dem zentralen Vakuumsystem, das an dem Vakuummodulauslaß 12 vorliegt, über den Durchgang 24 in dem drehbaren Ventilschaltelement 20 übertragen und läuft über den Durchgang 28 und den Durchgang 34 zu dem Vakuummoduleinlaß 36, wo es für einen Endverbrauch an einem Patienten zur Verfügung steht. Da der Regler 30 die Vakuumstärke, die an dem Vakuummoduleinlaß 36 vorliegt, durch den Durchgang 28 steuert, ist an dem Vakuummoduleinlaß 36 eine steuerbar eingestellte Vakuumstärke vorhanden, die durch eine Bedienungsperson vorgegeben und durch Betrachtung des Unterdruckmessers 38 überwacht werden kann.
In den Figuren 1A und 1B ist eine schematische Ansicht von zwei anderen Stellungen des drehbaren Ventilschaltelements 20 gezeigt. In Figur 1A befindet sich das drehbare Ventilschaltelement 20 in seiner Aus-Stellung, so daß der Ventilauslaß 18 blockiert ist. Kein Vakuum kann von der Vakuumquelle übertragen werden, und daher befindet sich das gesamte Vakuumsteuermodul 10 in seiner voll abgeschalteten Stellung.
In Figur 1B fluchtet das Ventilschaltelement 20 mit dem Ventileinlaß 48 und dem Ventilauslaß 18, und somit wird in dieser Stellung ein nicht reguliertes Vakuum von dem Ventilauslaß 18 mit dem Ventileinlaß 48 und damit mit dem Durchgang 46 verbunden. Wie in Figur 1 ersichtlich ist, wird damit das Vakuum in den Durchgang 48 direkt zu dem Vakuummoduleinlaß 36 übertragen, wo es für eine Verwendung durch einen Endverbraucher in einer nicht gesteuerten Form verfügbar ist.
Entsprechend kann man sehen, daß das drehbare Ventilschaltelement 20 zwischen drei Stellungen bewegt werden kann, von denen eine ein nicht reguliertes Vakuum an dem Vakuummoduleinlaß 36 bereitstellt, von denen eine andere ein reguliertes Vakuum an dem Vakuummoduleinlaß 36 bereitstellt und von denen eine andere eine Aus-Stellung ist, in der kein Vakuum an dem Ventilmoduleinlaß 36 anliegt.
Somit kann die Bedienungsperson in angenehmer Weise das Vakuum an dem Patienten auswählen, indem ein reguliertes Vakuum, ein nicht reguliertes Vakuum gewählt wird oder das Modul in die Aus-Stellung gedreht wird.
In Figur 2 ist eine Explosionsansicht eines typischen herkömmlichen Vakuumsteuermoduls 50 gezeigt, zu dem als seine Hauptkomponente ein Rückkörper 52 gehört. Der Rückkörper 52 enthält verschiedene Durchgänge zur Verbindung mit den verschiedenen Merkmalen, die hierin erläutert werden sollen, jedoch sind die Durchgänge herkömmlich und sind daher nicht in der Figur gezeigt. Andere herkömmliche Merkmale umfassen ein Auslaßverbindungselement 54, das an der Rückseite des Rückkörpers 52 befestigt ist und das einen nach hinten vorstehenden Auslaß 56 zu der Verbindung mit der Zentralzufuhr für Vakuum in dem Hospital aufweist. Ein O-Ring 58 gewährleistet eine gasdichte Verbindung zwischen dem Auslaßverbindungselement 54 und dem entsprechenden Durchgang innerhalb des Rückkörpers 52. Das Auslaßverbindungselement 54 ist mit dem Rückkörper 52 durch Mittel wie Schrauben 60, von denen nur eine gezeigt ist, verbunden.
Von dem Rückkörper 52 nach vorne vorstehend befindet sich ein zylindrischer hohler Flansch 62, in den eine Regleranordnung 64 eingesetzt ist und hierin durch O-Ringe 66 abgedichtet ist.
Ein weiterer nach vorne vorstehender hohler Flansch 68 ist integral mit dem Rückkörper 52 vergossen vorgesehen, und in diesen ist eine Unterdruckmesseranordnung 70 eingesetzt, um die Stärke des Vakuums anzuzeigen. Wiederum sind 0-Ringe 72 verwendet, um die notwendige Abdichtung der Unterdruckmesseranordnung 70 innerhalb des hohlen Flansches 68 zu schaffen.
Andere Merkmale umfassen einen Anzapfauslaß 74, in den ein Filter 76 eingesetzt ist, und eine Konduktivitätsverbindung 78 ist an der Vorderseite des Rückkörpers 52 mittels einer Unterlegscheibe 80 und einer Mutter 82 verbunden.
Schließlich besteht das Schaltventil des Vakuumsteuermoduls 50 aus einer Schaltplatte 84, von der eine Fläche durch eine doppelseitig klebende Dichtung an einer nach vorne gerichteten Fläche 86 des Rückkörpers 52 abgedichtet ist. Die nach vorne gerichtete Fläche 86 hat eine Mehrzahl von Öffnungen, eine Auslaßöffnung 88 und zwei Einlaßöffnungen 90, 92, die radial gegenüber der Auslaßöffnung 88 ausgerichtet sind. Jene Öffnungen 88, 90 und 92 erstrecken sich in die Durchgänge innerhalb des Rückkörpers 52 in einer Weise, die durch die schematische Ansicht von Figur 1 gezeigt ist, d.h. die Einlaßöffnung 92 ist mit einer Quelle von nicht geregeltem Vakuum verbunden und die Einlaßöffnung 90 überträgt eine Quelle von geregeltem Vakuum. Die Schaltplatte 84 hat, wenn sie gegen die nach vorne gerichtete Fläche 86 abgedichtet ist, entsprechende Öffnungen 94, 96 und 98, die jeweils mit der Auslaßöffnung 88 und den Einlaßöffnungen 90 und 92 fluchten. Eine weitere gebohrte Öffnung 100 in der nach vorne gerichteten Fläche 86 und eine entsprechende Öffnung 102 in der Schaltplatte 84 sind vorgesehen, und bei dem Zusammenbau wird eine Feder 104 in die gebohrte Öffnung 100 eingesetzt und erstreckt sich durch die Öffnung 102. Eine kleine Kugel 106 wird dann an dem freien Ende der Feder 104 positioniert.
Ein Schaltelement 108 ist drehbar an dem Rückkörper 52 mit Mitteln wie einer Schraube 110, einer Unterlegscheibe 112, die durch eine Öffnung 114 in der Schaltplatte 84 gesteckt ist und in eine mit einem Gewinde versehene Öffnung 116 in dem Rückkörper 52 eingreift, befestigt. Somit paßt die geläppte Fläche des Schaltelements eben gegen die Außenfläche der Schaltplatte 84 und bildet eine Dichtung gegen diese.
Damit die jeweils zueinander passenden Flächen der Schaltplatte 84 und des Schaltelements 108 eine Dichtung bilden, muß die Schaltplatte 84 perfekt flach sein, und entsprechend ist sie aus Stahl hergestellt und ihre Paßfläche ist geläppt. Die Paßfläche des Schaltelements 108 ist in gleicher Weise flach und geläppt, jedoch kann das Schaltelement 108 durch Spritzguß verarbeiteter Kunststoff wie Acryl sein.
Wie in Figur 2A gezeigt ist, die eine perspektivische Ansicht der Paßfläche des Schaltelements 108 ist, sind ein Paar von nierenförmigen Ausnehmungen 118 und 120 gebildet und erlauben wahlweise die Verbindung von Vakuum zwischen den verschiedenen Öffnungen. Außerdem sind drei Rastausnehmungen 122 in der Paßfläche des Schaltelements 108 ausgebildet.
Wie jetzt in Figur 2 ersichtlich ist, kann das Schaltelement 108 im zusammengebauten Zustand zwischen jeder der drei Stellungen bewegt werden, einer beispielsweise, wenn das Schaltelement 108 im Uhrzeigersinn gedreht wird und die nierenförmige Ausnehmung 118 in eine Position bewegt, in der diese die Auslaßöffnung 88 und die Einlaßöffnung 92 überspannt, wodurch gestattet wird, daß ein nicht reguliertes Vakuum an der Auslaßöffnung 88 mit der Einlaßöffnung 92 und damit dem Benutzer verbunden wird. In einer anderen Stellung ist das Schaltelement 108 entgegen des Uhrzeigersinns gedreht, so daß die nierenförmige Ausnehmung 120 in eine Position bewegt ist, in der sie die Auslaßöffnung 88 und die Auslaßöffnung 90 überspannt, wodurch ein gesteuertes Vakuum für den Patienten bereitgestellt wird.
In der Mittelstellung des Schaltelements 108 ist die Auslaßöffnung 88 geschlossen, und somit wird kein Vakuum von dem Vakuumsteuermodul 50 bereitgestellt.
Die Feder 104 und die Kugel 106 wirken mit dem Schaltelement 108 in jeder der zuvor beschriebenen Stellungen zusammen, um ein positives Anhalten an jeder Stellung zu gewährleisten. Genauer gesagt fluchtet in jeder der drei Stellungen eine der drei Rastausnehmungen 122 mit der gebohrten Öffnung 100, so daß die Feder 104 die Kugel 106 in die Rastausnehmung hineinpreßt. Wie bemerkt wurde, fluchten die drei Rastausnehmungen 122 hierzu mit den drei Stellungen des Schaltelements 108, und in jeder dieser Stellungen wird die Kugel 106 in eine der entsprechenden Rastausnehmungen hineingedrängt, um das Schaltelement 108 in der gewünschten Stellung zu halten.
Entsprechend führt das Vakuumsteuermodul seinen beabsichtigten Zweck aus, aber seine Herstellung, einschließlich dem Zusammenbau, ist etwas schwierig. Die Schaltplatte 84 muß ein geläppter Stahl sein, um eine ausreichende Abdichtung gegen das Schaltelment 108 zu erfüllen. In ähnlicher Weise muß das Schaltelement eine geläppte Fläche haben. Außerdem ist eine doppelseitig klebende, nicht poröse Dichtung an der Seite der Schaltplatte 84, die der nach vorne gerichteten Fläche 86 zugewandt ist, erforderlich. Das positive Anhaltemerkmal erfordert den ziemlich aufwendigen manuellen Zusammenbau einer Feder und einer Kugel, und zwar nicht nur beim Zusammenbau, sondern auch beim Auseinanderbau zur Reinigung oder zur Reparatur.
In Figur 3 ist eine Explosionsansicht des Schaltventils gezeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Ansicht ist weggebrochen, um nur den Schaltventilbereich eines Vakuumregelmoduls darzustellen, wobei die übrigen Bereiche ähnlich wie bei der herkömmlichen Vorrichtung sind, die in den Figuren 2 und 2A dargestellt ist. Der Gasreglerkörper 124 ist eine der Komponenten, aus denen das Schaltventil besteht, und umf aßt wieder verschiedene Durchgänge und Anschlüsse, um das Vakuumsignal zu den gewünschten Öffnungen des gesamten Moduls zu übertragen.
Der Gasreglerkörper 124 hat einen nach außen vorstehenden hohlen Flansch 126 zur Aufnahme einer Unterdruckmesseranordnung (nicht gezeigt). Neben dem hohlen Flansch 126 ist eine kreisförmige flache Fläche 128 an dem Gasreglerkörper 124 ausgebildet, in der drei Öffnungen gebildet sind, nämlich eine Auslaßöffnung 130 und eine Einlaßöffnung 132. Eine zweite Einlaßöffnung ist gegenüber der Einlaßöffnung 132 von der Auslaßöffnung 130 und allgemein an derselben radialen Stelle angeordnet, aber in Figur 3 nicht dargestellt. Ein abgehobener Steg 134 von einer allgemeinen Nierenform ist an der flachen Fläche 128 ausgebildet und läßt eine abgesenkte Fläche 136 innerhalb des angehobenen Stegs 134. Außerdem umgibt ein kreisförmiger Steg 138 die Auslaßöffnung 130.
Eine zylindrische Stütze 140 hängt außen von der Mitte der kreisförmigen flachen Fläche 128 herab und hat eine Öffnung 142 in ihrer Mitte.
Im allgemeinen kann der Gasreglerkörper 124 aus einem hoch stoßfestem gegossenem Kunststoff sein, und eine geeignete Zusammensetzung ist ein ABS-Kunststoff (Acrylonitril - Butadien - Styren).
Ein Schaltelement 144 liegt über der kreisförmigen flachen Fläche 128 und hat einen äußeren kreisförmigen Flansch 146, der einen vorgegebenen Bereich des Umfangs des Schaltelements 144 umfaßt. Eine mittige Öffnung 147 ist in dem Schaltelement 144 mit einem bestimmten Durchmesser ausgebildet, so daß sie über die zylindrische Spitze 140 paßt und um diese herum mit einer vernünftig engen Toleranzpassung drehen kann. Das Schaltelement 144 hat zwei Flächen, von denen eine nach innen zeigt und eng gegen die kreisförmige flache Fläche 128 des Gasreglerkörpers 124 anliegt und im zusammengebauten Zustand eine Dichtung gegen diese bildet. An der anderen, äußeren Fläche 148 hinsichtlich des Gasreglerkörpers 124 sind eine Mehrzahl von Rastausnehmungen 150 ausgebildet. Wie gezeigt ist, sind die Rastausnehmungen 150 in Radialrichtung ausgerichtet und strahlen von der Mitte des Schaltelements 144 nach außen. Es sind auch in der äußeren Fläche 148 Rastausnehmungen 150 in der Weise ausgebildet, daß sie in der Tiefe in die äußere Fläche 148 mit zunehmender Radiuslänge weg von der Mitte des Schaltelements 144 zunehmen und in der Breite in derselben Weise mit zunehmendem Radius zunehmen. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß jede Rastausnehmung 150 entlang eines vorgegebenen Radius, der die Mitte des Schaltelements 144 als seine Mitte hat und in der Außenfläche 148 ausgebildet ist, so ausgebildet ist, daß sie sowohl in der Tiefe als auch in der Breite zunimmt, wenn die Rastausnehmung 150 in der Radiuslänge zunimmt. Ein Ansatz 152 erstreckt sich von dem kreisförmigen Flansch 146 für ein einfaches Greifen durch eine Bedienungsperson. Wie deutlich werden wird, ist das Schaltelement 144 aus einem Material spritzgegossen, das an einem Dichtungsmaterial haften kann, und typisch für die Materialien für das Schaltelement 144 sind Polyethylen und Polypropylen.
Ein Paar von flexiblen Armen 156 hängt nach außen von der mittigen Nabe 158 der Schaltplatte 154 herab und eine mittige Öffnung 160 ist in dieser ausgebildet. Eine Vertiefung 162 ist in dem Außenumfang der Schaltplatte 154 ausgebildet, und in diese paßt ein hohler Flansch 126, wodurch die Schaltplatte 154 gegen eine Drehbewegung durch das Schaltelement 144 gehalten wird, wenn die Einheit zusammengebaut ist. Die Anordnung wird mittels einer selbstschneidenden Schraube 164, die die mittige Öffnung 160 durchläuft und in die Öffnung 142 eingeschraubt ist, vervollständigt.
In Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht der mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Schaltplatte 154 gezeigt und stellt die nach innen gerichtete Fläche 156 von dieser dar, die zu der Außenfläche 148 des Schaltelements 144 paßt. Wie ersichtlich ist, ist die Schaltplatte 154 ein einstückiges gegossenes Kunststoffteil, das die Mehrzahl von flexiblen Armen 156 aufweist, und an jedem flexiblen Arm 156 ist ein Vorsprung 168 ausgebildet. Wie gesehen werden kann, sind die Vorsprünge 168 die Spiegelbilder der Rastausnehmungen 150 des Schaltelements 144 (Figur 3).
Vorsprünge 168 sind in der Form von Keilen ausgebildet, die auf Radien von der Mitte der mittigen Öffnung 160 ausgerichtet sind und sowohl in der Breite als auch in der Dicke zunehmen, wenn der Abstand von der Mitte entlang des Radius zunimmt. Wenn somit die Schaltplatte 154 auf dem Schaltelement 144 gemäß Figur 3 zusammengebaut wird, passen die Vorsprünge 168 in die Rastausnehmungen 150, um die Position des Schaltelements 144 in einer gewählten Position zu halten. Die Vorsprünge 168 werden in jene Rastausnehmungen 150 durch die Geometrie und das Material der Schaltplatte 154 mit deren flexiblen Armen 156 vorgespannt, so daß die Stellungen positiv ohne Federn oder andere kleine Teile, die eine aufwendige Montage erfordern, gehalten werden.
In Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht des mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Schaltelements 144 gezeigt und stellt die nach innen gerichtete Fläche 170 von diesem dar. Auf die nach innen gerichtete Fläche 170 ist ein Dichtungsmaterial wie ein thermoplastischer elastomerischer Styren-Ethylen/Butylen-Styren Kopolymer aufgegossen, wobei es wichtig ist zu bemerken, daß ein solches Material direkt auf Materialien wie Polyethylen oder Polypropylen aufgegossen werden kann, was der Grund dafür ist, daß jene Materialien zum Gießen des Schaltelements 144 bevorzugt sind. Andere Materialien können jedoch auch verwendet werden.
Ein Paar von nierenförmigen Ausnehmungen 172 und 174 sind in der nach innen gerichteten Fläche 170 des Schaltelements 144 ausgebildet und dienen dazu, wie auf einfache Weise in Figur 3 erkennbar ist, Vakuum von der Vakuumauslaßöffnung 130 einer der beiden Einlaßöffnungen 132 durch einen Kanal zuzuführen. Das Schaltelement 144 ist somit zwischen jeder der drei Stellungen in derselben Weise wie bezüglich der bekannten Vorrichtung von Figur 2 und den schematischen Darstellungen von den Figuren 1, 1A und 1B beschrieben bewegbar.
In der vorliegenden Erfindung wirkt jedoch das Dichtungsmaterial, das auf der nach innen gerichteten Fläche 170 des Schaltelements 144 ausgebildet ist, gegen die nach außen gerichtete flache Fläche 128 des Gasreglerkörpers 124 und bildet eine Dichtung gegen diese, ohne daß passende geläppte Flächen aus Stahl oder Kunststoff erforderlich wären. Außerdem unterstützt die Verwendung des angehobenen Steges 134 und des kreisförmigen Steges 138 die Schaffung einer Dichtung und erlaubt es dennoch, das Schaltelement 144 leicht zu bewegen, da der aktuelle Kontakt zwischen jenen Stegen 134 und 138 mit dem Dichtungsmaterial an der nach innen gerichteten Fläche 170 ist, so daß die Reibung relativ niedrig ist und nur wenig Widerstand vorhanden ist, der einer Drehung des Schaltelements 144 entgegensteht, wodurch die Dichtung effektiv ist.
Wie auch aus den Figuren 3 bis 5 erkennbar sein kann, ist das Schaltelement 144 lediglich ein einstückiges gegossenes Teil, das über dem Gasreglerkörper 124 liegt und sowohl die Ventilfunktion erfüllt als auch in Zusammenwirkung mit der einstückig gegossenen Schaltplatte 144 positive Positionsanschläge bereitstellt. Die gesamte Einheit wird auf leichte Weise durch eine Schraube 164 zusammengebaut.
Daher gibt es eine minimale Anzahl von relativ preiswerten gegossenen Teilen, die ohne aufwendige Schritte durch den Monteur zusammengebaut werden und entsprechend weniger kostenaufwendig sowohl hinsichtlich der Komponentenkosten als auch der Zusammenbaukosten zu erzeugen sind.

Claims

1. Ein Gasregler-Schaltventil mit einem Reglerkörper (124), der eine Vakuumauslaßöffnung (130), welche mit einem Endverwendungsmittel von Vakuum verbindbar ist, und mindestens eine Einlaßöffnung (132) besitzt, einem Schaltelement (144), das an dem Reglerkörper (124) befestigt ist und dessen eine Seite die Öffnungen (130, 132) überdeckt und in dem zumindest eine Ausnehmung (172, 174) ausgebildet ist, wobei das Schaltelement (144) zwischen einer ersten Stellung, in der zumindest eine Ausnehmung (172, 174) über der Vakuumauslaßöffnung (130) liegt und eine Verbindung zwischen dieser und der mindestens einen Einlaßöffnung (132) erlaubt, und zumindest einer zweiten Stellung, in der die Vakuumauslaßöffnung (130) blockiert ist, bewegbar ist, wobei in dem Schaltelement (144) eine Mehrzahl von Rastausnehmungen (150) ausgebildet sind und zumindest eine Rastausnehmung (150) jeder der mindestens zwei Stellungen entspricht, dadurch gekennzeichnet daß an der zumindest einen Fläche des Schaltelements (144) ein Dichtungsmaterial befestigt ist und die Rastausnehmungen (150) in der anderen Fläche von diesem ausgebildet sind, und daß eine Schaltplatte (154) an dem Reglerkörper (124) befestigt vorgesehen ist, die die andere Fläche des Schaltelements (144) berührt, wobei der Schaltplattenkörper mindestens einen flexiblen Arm (156) aufweist, der einen Vorsprung (168) besitzt, welcher allgemein so geformt ist, daß er in die Mehrzahl von Rastausnehmungen (150) paßt, wobei der Vorsprung (161) in Richtung der anderen Fläche durch den flexiblen Arm (156) vorgespannt wird, um zu bewirken, daß der Vorsprung (168) in eine entsprechende Rastausnehmung (150) in jeder der mindestens zwei Stellungen eintritt, um das Schaltelement (144) in einer der mindestens zwei Stellungen zu halten.

2. Ein Gasregler-Schaltventil wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (144) um einen Mittelpunkt drehbar ist und daß die Vakuumauslaßöffnung (130) und die mindestens eine Einlaßöffnung (132) ihre Mittelpunkte auf denselben Radien von dem Mittelpunkt haben.

3. Ein Gasregler-Schaltventil wie in Anspruch 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Ausnehmung (172, 174) nierenförmig ist und einen Bogen mit einer Mittellinie, die mit den Mittelpunkten der Vakuumauslaßöffnung (130) und der mindestens einen Einlaßöffnung (132) fluchtet, hat.

4. Ein Gasregler-Schaltventil wie in Anspruch 2 oder 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastausnehmungen (150) entlang eines vorgegebenen Radius von dem Mittelpunkt gebildet sind und in der Breite mit zunehmender Länge des Radius von dem Mittelpunkt zunehmen.

5. Ein Gasregler-Schaltventil wie in Anspruch 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastausnehmungen (150) in der Tiefe mit zunehmender Länge des Radius von dem Mittelpunkt zunehmen.

6. Ein Gasregler-Schaltventil wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (168) mit der Schaltplatte (154) gegossen ist und als ein Spiegelbild der Rastausnehmungen (150) geformt ist.

7. Ein Gasregler-Schaltventil wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial an dem Schaltelement (144) spritzgegossen ist.

8. Ein Gasregler-Schaltventil wie in Anspruch 7 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial ein thermoplastischer elastomerer Styren-Ethylen/Butylen-Styren-Kopolymer und das Schaltelement (144) Polyethylen oder Polypropylen ist.

9. Ein Gasregler-Schaltventil mit einem Gasreglerkörper (124), der eine Vakuumauslaßöffnung (130), welche mit einem Endverbrauchsmittel für Vakuum verbindbar ist und zwei Einlaßöffnungen (132) aufweist, einem Schaltelement (144), das an dem Reglerkörper (124) befestigt ist und dessen eine Fläche über den Öffnungen (130, 132) liegt und in dem ein Paar von allgemein nierenförmigen Ausnehmungen (172, 174) ausgebildet sind, wobei das Schaltelement (144) zwischen einer ersten Stellung, in der eine der nierenförmigen Ausnehmungen über der Auslaßöffnung (130) und einer der Einlaßöffnungen (132) liegt und eine Verbindung zwischen diesen erlaubt, und einer zweiten Stellung, in der die Auslaßöffnung (130) blockiert ist, und einer dritten Stellung, in der die andere nierenförmige Ausnehmung über der Auslaßöffnung (130) und der anderen der Einlaßöffnungen (132) liegt und eine Verbindung zwischen diesen erlaubt, drehbar ist, wobei in dem Schaltelement (144) eine Mehrzahl von Rastausnehmungen (150) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Fläche des Schaltelements (144) ein Dichtungsmaterial befestigt ist und die Rastausnehmungen (150) entsprechend jeder der drei Stellungen in der anderen Fläche von diesem ausgebildet sind, und daß eine Schaltplatte (154) vorgesehen ist, die die andere Fläche des Schaltelements (144) abdeckt, wobei die Schaltplatte (154) an dem Reglerkörper (124) befestigt ist und zumindest einen flexiblen Arm (156) aufweist, der einen Vorsprung (168) hat, welcher allgemein so geformt ist, daß er in die Mehrzahl von Rastausnehmungen (150) paßt, wobei der Vorsprung (168) in Richtung der anderen Fläche durch den zumindest einen flexiblen Arm (156) vorgespannt ist, um zu bewirken, daß der Vorsprung (168) in eine entsprechende Rastausnehmung (150) in jeder der drei Stellungen eintritt, um das Schaltelement (144) in einer der drei Stellungen zu halten.

10. Ein Gasreglerventil wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (130) etwa in der Mitte zwischen den Einlaßöffnungen (132) angeordnet ist, und daß das Paar von nierenförmigen Ausnehmungen (172, 174) Bögen mit Mittellinien, die allgemein mit den Mittelpunkten der Einlaßöffnungen (132) und der Auslaßöffnung (130) fluchten und etwa auf demselben Radius von dem Mittelpunkt des Schaltelements (144) angeordnet sind, besitzen.