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Die Erfindung betrifft ein Ventil
zum Regeln eines Gasflußes,
umfassend ein Ventilgehäuse
mit einem Einlaß für das Gas,
das geregelt werden soll und einem Auslaß für einen geregelten Mediumfluß, einem
Ventilsitz mit einer Ventilöffnung,
einem bewegbaren Verschlußteil,
umfassend eine am Ventilgehäuse
festgespannte Membran und einer mit Hilfe von Mitteln steuerbaren
Welle, deren Endseite die Membran derart beeinflussen kann, daß das Verschlußteil die
Ventilöffnung
schließt
und öffnet
sowie den Gasfluß durch
die Ventilöffnung
regelt.
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Ein Ventil dieser Art ist in der
US-PS 5 265 594 gezeigt
und beschrieben. Es ist, in Verbindung mit Zufuhr von Gas zu einem
Patienten, der an einem Beatmungsgerät angeschlossen ist, von großer Bedeutung,
daß die
Gasmenge mit Hilfe eines solchen Ventils mit großer Genauigkeit und Wiederholbarkeit geregelt
wird. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, daß sich die
Membran beim Öffnen
vom Ventilsitz parallel zu diesem hebt und beim Schließen, mit Hilfe
des Wellenendes, das eben ist und eine Flächengröße, die etwas größer als
die Flächengröße des Ventilsitzes
aufweist, mit einer gleichmäßig verteilten
Kraft gegen den Ventilsitz drückt.
Dies kann häufig
schwer zu erreichen sein, da der Ventilsitz und die Welle nicht
immer achsfluchtend angebracht sind. Wenn sie aus ihren Lagen verückt werden,
so daß z. B.
die Welle eine im Vergleich zum Ventilsitz schräge Lage einnimmt, kann eine
solche, häufig
unkontrollierte Schräglage
der Welle teils zu einer Leckage zwischen der Membran und dem Ventilsitz
und teils zu einer verschlechterten Regelung des Gasflusses durch
das Ventil führen.
Auch kleine Winkelfehler können
die Regelung des Gasflußes
markant verschlechtern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Gasfluß mit einfachen
und dadurch billigen Mitteln mit großer Genauigkeit und Wiederholbarkeit
geregelt werden kann und das in einer verschlossenen Lage hermetisch
abdichtet.
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Diese Aufgabe wird durch eine steife,
ebene Platte gelöst,
die genau vor dem Ventilsitz angebracht ist, wobei die Platte eine
Flächengröße aufweist,
die wenigstens die Flächengröße des Ventilsitzes
aufweist, wobei die Platte so angeordnet ist, daß sie den Bewegungen der Membran
in achsialer Richtung folgt und im Verhältnis zur Zentrumachse der Welle
kippbar ist und daß der
Teil der Endseite der Welle, der die Membran beeinflußt, eine
Größe aufweist,
die kleiner als die Flächengröße des Ventilsitzes
ist. Aufgrund der Flächengröße desjenigen
Teils des Wellenendes, das die Membran bzw. die Platte beeinflußt, kann
beim Schließen
bzw. Öffnen
der Ventilöffnung
die steife Platte gegen die Welle kippen und damit eine eventuelle
Schräglage
der Welle bzw. des Ventilsitzes kompensieren, wobei eine gewünschte kontrollierbare
und wiederholbare Membranbewegung gegeben ist. Die Endseite der
Welle kann nach der Erfindung vorzugsweise abgerundet sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform
des Ventils nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Platte
ein Teil der Membran ist. Die Platte kann vorzugsweise in der Membran
integriert sein, kann aber auch an der Membran festgeklebt sein.
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In einer vorteilhaften Weiterentwicklung
des Ventils nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Platte
ein Teil einer spiralförmigen
Scheibe ist, die dicht gegen die Membran anliegt, wobei die Scheibe am
Ventilgehäuse
befestigt ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Scheibe und damit auch
die Platte ein separates Teil ist, das bei Bedarf ausgewechselt
werden kann, ohne daß auch
die Membran ausgetauscht werden muß.
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Die Platte kann nach der Erfindung
ein Teil einer Blattfeder sein, die dicht gegen die Membran anliegt,
wobei die Blattfeder am Ventilgehäuse befestigt ist. Auch diese
Platte kann bei Bedarf ausgewechselt werden.
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Die spiralförmige Scheibe bzw. die Blattfeder ist
vorzugsweise gegen die Seite des Membrans, die dem Ventilsitz abgewandt
ist, angeordnet.
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Die Platte kann nach der Erfindung
aus Metall, vorzugsweise aus Federstahl, mit einer etwaigen Stärke von
0,15 mm hergestellt sein.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand
mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze eines Ventils mit einem Verschlußteil nach der Erfindung in
einer offenen Lage,
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2 ein
Ventil nach 1 mit dem
Verschlußteil
in einer geschlossenen Lage,
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3 einen
Teilschnitt eines Ventils nach den 1 und 2 mit einer weiteren Ausführungsform des
Verschlußteils
nach der Erfindung.
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4 eine
Draufsicht eines Teils des Verschlußteils nach 3 und
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5 eine
weitere Ausführungsform
des Teils nach 4 In
der 1 ist, teils im
Schnitt, eine mögliche
Ausführungsform
eines Ventils nach der Erfindung dargestellt. Das Ventil ist hier
in einer offenen Lage gezeigt. Das Ventil weist eine Ventilumhüllung 1,
in dem ein Ventilgehäuse 2 abnehmbar
angeordnet ist und ein Solenoid 3, das mit der Ventilumhüllung 1 fest
verbunden ist, auf. Das Ventilgehäuse 2 ist mit einem
durchgehenden Kanal für
einen Gasfluß, der
geregelt werden soll, versehen, wobei der Kanal in einem Einlaß 4,
einem Auslaß 5 und
einer dazwischen angeordneten Ventilöffnung 6 unterteilt
ist. Genau gegenüber
der Ventilöffnung 6 ist
eine Membran 7 angebracht, die am Ventilgehäuse 2 festgespannt ist
und die dazu dient, den Gasfluß,
z. B. ein Gas zu einem Patienten in Verbindung mit einem hier nicht gezeigten
Ventilator, zu regeln. Gegen die Seite der Membran 7, die
dem Ventilsitz 8 der Ventilöffnung 6 abgewandt
ist, ist eine steife, ebene Platte 9 befestigt. Die Platte 9 weist
eine Flächengröße auf,
die etwas größer als
die Flächengröße des Ventilsitzes 8 ist.
In der FIG ist gezeigt, daß das
Ende 13 der Welle 10 des Solenoids 3 gegen
die Platte 9 anliegt, wobei das Wellenende 13 vorzugsweise
abgerundet ausgebildet ist.
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Um eine offene Ventillage, so wie
es in der 1 gezeigt
ist, zu erreichen, wird dem Solenoid 3 mehr oder weniger
Strom über
Kabel 11 zugeführt. Die
Welle 10 wird hierdurch in das Solenoidengehäuse hineingezogen,
d. h. nach unten in dieser 1, wobei
die Membran 7 durch die Federkraft des Materials und durch
den Gasdruck auf der Einlaßseite,
auf gewünschte
Weise von dem Ventilsitz 8 abhebt, so daß Gas über die
Ventilöffnung 6 und über den
Auslaß 5 weiter
zum Patienten strömen
kann. Wenn der Stromzufuhr zum Solenoid 3 ausgeschaltet
wird, wird dessen Welle 10 kraftlos, wobei die Welle 10 mit
Hilfe einer Druckfeder 12 gegen die steife Platte 9 und auch
gegen die Membran 7 mit einer ausreichenden Kraft gegen
den Ventilsitz 8 drückt,
so daß die
Ventilöffnung 6 wie
es in der 2 gezeigt
ist, verschlossen wird. Hierdurch wird ein angestrebter Sicherheitsaspekt
erzielt, daß nämlich bei
einem Stromausfall das Ventil schließt und eine unkontrollierte
Gasabgabe an den Patienten verhindert wird. Eine Genauigkeit und
Wiederholbarkeit der Bewegungen der Membran 7 bzw. der
Flußregelung
und ein Schließen der
Ventilöffnung 6 ist
in der Regel ohne Probleme gegeben, wenn die Zentrumachse der Welle 10 mit der
fiktiven Zentrumachse desjenigen Abschnitts des Einlaßkanals 4,
der in die Ventilöffnung 6 mündet, achsfluchtend
liegt. Dies wird in der FIG mit der strichpunktierten Linie 17 dargestellt.
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Wenn nun das Solenoid 3 und
dadurch die Welle 10 aus ihrer Lage geraten sind und eine
im Verhältnis
zum Ventilsitz 8 und zur Membran 7 verschobene
Position eingenommen haben und die Membran 7 vom Ventilsitz 8 abheben
soll, wird die Membran 7 mit Hilfe der Platte 9 und
mit Hilfe der eigenen Federkraft der Membran 7 gegen das
abgerundete Wellenende 13 immer in eine Lage gekippt, in
der die Membran 7 während
des Öffnens
im Vergleich zum Ventilsitz 8 parallel verläuft. Wenn
die Membran 7 beim Verschließen der Ventilöffnung 6 auf
beschriebene Weise durch die Welle 10 in Richtung des Ventilsitzes 8 gedrückt wird,
erfolgt dies, indem die Platte 9 und die Membran 7 gegen
das Wellenende 13 derart kippt, daß die Membran 7 in
alle Lagen mit dem Ventilsitz 8 parallel verläuft. Bei
einem geschlossenen Ventil drückt
die Membran 7 mit einer gleichmäßig verteilten Kraft gegen
den Ventilsitz 8. Auf dieselbe oben beschriebene Weise
ist auch bei einer gegenüber
der Welle 10 schrägen
Lage des Ventilsitzes 8 immer eine genaue und wiederholbare
Membranbewegung und ein optimales Verschließen der Ventilöffnung 6 gegeben.
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Dieselben vorteilhaften Effekte,
die in Verbindung mit den 1 und 2 beschrieben worden sind, werden
erhalten, indem die Platte 9 in der Membran 7 integriert
ist, wie es in den
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1 und 2 mit den strichpunktierten
Konturen gezeigt worden ist. Die Platte 9 ist vorzugsweise aus
Federstahl mit einer etwaigen Stärke
von 0,15 mm hergestellt. Die Platte 9 kann selbstverständlich aus
einem anderen für
diesen Zweck geeignetem Material hergestellt sein.
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In der 3 ist
dargestellt, daß die
Platte 9 ein Teil einer spiralförmigen Scheibe 14 sein
kann, die dicht gegen die Seite der Membran 7, die dem Ventilsitz 8 abgewandt
ist, anliegt. Die Scheibe 14 ist, wie die Membran 7,
am Ventilgehäuse 2 befestigt.
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In der 4 ist
in einer Draufsicht lediglich die Scheibe 14 dargestellt.
In der 5 ist gezeigt, daß die Platte 9 auch
ein Teil einer Blattfeder 15 sein kann. Die Platte 9 und
die Blattfeder 15 sind aus einer Scheibe gestanzt, was
mitsichbringt, daß sie
fest am Ventilgehäuse 2 angebracht
werden können.
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Im Rahmen der Erfindung kann als
ein Ausführungsbeispiel
die Platte 9 mit dem Wellenende 13 gelenkig verbunden
sein. In einem weiteren denkbaren Ausführungsbeispiel kann die Scheibe 14 und
die Blattfeder 15 zwischen der Membran 7 und dem
Ventilsitz 8 angebracht werden. In noch einer weiteren Ausführungsform
kann die Platte 9 auf der Seite der Membran 7,
die gegen den Ventilsitz 8 gerichtet ist, festgeklebt sein.
In den beiden zuletzt genannten Beispielen ist entweder die Platte 9 oder
der Ventilsitz 8 mit einer weichen Schicht versehen, so
daß diese bei
verschlossener Lage abdichten. Bei einer solchen Ausführungsform
dient die Membran 7 lediglich als Schutz gegen Gas, das
sonst in die umgehende Atmosphäre
herausströmt.
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Zusammenfassung
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Ventil
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Die Erfindung betrifft ein Ventil
zum Regeln eines Gasflußes,
umfassend ein Ventilgehäuse
mit einem Einlaß für das Gas,
das geregelt werden soll und einem Auslaß für einen geregelten Gasfluß, einem
Ventilsitz mit einer Ventilöffnung,
einem bewegbaren Verschlußteil,
umfassend eine am Ventilgehäuse
festgespannte Membran und einer mit Hilfe von Mitteln steuerbaren
Welle, deren Endseite die Membran derart beeinflussen kann, daß das Verschlußteil die
Ventilöffnung
schließt
und öffnet
sowie den Gasfluß durch
die Ventilöffnung
regelt. Um ein Ventil dieser Art zu erhalten, bei dem der Gasfluß mit einfachen
und dadurch billigen Mitteln mit großer Genauigkeit und Wiederholbarkeit
geregelt werden kann und in einer verschlossenen Lage hermetisch abdichtet,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine steife,
ebene Platte (9) vorgesehen ist, die genau vor dem Ventilsitz
(8) angebracht ist, wobei die Platte (9) eine
Flächengröße aufweist,
die wenigstens die Flächengröße des Ventilsitzes
(8) aufweist, wobei die Platte (9) so angeordnet
ist, daß sie
den Bewegungen der Membran (7) in achsialer Richtung folgt
und im Verhältnis
zur Zentrumachse der Welle (10) und daß der Teil der Endseite (13)
der Welle (10), der die Membran (7) beeinflußt eine
Größe aufweist,
die kleiner als die Flächengröße des Ventilsitzes
(8) ist.
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1
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- 1
- Ventilumhüllung
- 2
- Ventilgehäuse
- 3
- Solenoid
- 4
- Einlaß
- 5
- Auslaß
- 6
- Ventilöffnung
- 7
- Membran
- 8
- Ventilsitz
- 9
- Platte
- 10
- Welle
- 11
- Kabel
- 12
- Druckfeder
- 13
- Wellenende
- 14,
16
- Scheibe
- 15
- Blattfeder
- 17
- strichpunktierte
Linie