DE102010022205B4

DE102010022205B4 - Verbindungselement für Komponenten in einem Atemsystem

Info

Publication number: DE102010022205B4
Application number: DE102010022205.4A
Authority: DE
Inventors: Henryk Schnaars; Dirk-Stefan Reichert
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: FR2960154A1; US9427546B2; FR2960154B1; US20110284000A1; DE102010022205A1; CN102294067A

Abstract

Verbindungselement für eine Komponente in einer Beatmungsvorrichtung mit einem Steckadapter (2) und Dichtelement (1) an dem Steckadapter (2), welches umlaufend den Steckadapter (2) an einer Aufnahmebohrung (11) abdichtet, wobei sich die Aufnahmebohrung (11) an einer Montageplatte befindet, an der die Komponente befestigt werden soll, wobei das Dichtelement (1) aus einem elastischen, deformierbaren Material besteht, einen ersten umlaufenden Befestigungswulst (4) und einen im Abstand dazu angeordneten zweiten Befestigungswulst (5) aufweist und einen Hinterschnitt (7) zwischen den Befestigungswülsten (4, 5) als Verformungszone besitzt, wobei der zweite Befestigungswulst (5) des Dichtelementes (1) eine äußere Einführschräge (6) für die Aufnahmebohrung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (1) in einer Nut (3) am Steckadapter (2) angeordnet und dauerhaft mit dem Steckadapter (2) verbunden ist und dass der Hinterschnitt (7), beginnend in einem ersten Abschnitt (8) parallel beabstandete Wandflächen hat und in einem zweiten Abschnitt (9) in einer trapezförmigen Querschnittskontur endet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für Komponenten in einem Atemsystem.
Ein Atemsystem mit Kreislauf der Atemluft ist aus der DE 102 19 286 C1 bekannt. Das bekannte Atemsystem ist schichtförmig aufgebaut und besteht aus einem Atemgasblock, einer Ventilplatte und einem Deckel. Der Atemgasblock ist mit Atemgasanschlüssen versehen, über die ein Patient mit Atemgas versorgt wird. Innerhalb des Atemgasblockes befinden sich Trennwände, durch die einzelne Atemgaskanäle innerhalb des Atemgasblockes gebildet werden. Die Ventilplatte enthält Richtungsventile, die sich an der Oberseite der Ventilplatte befinden und mit denen die Richtung des Atemgasflusses gesteuert werden kann. Über der Ventilplatte befindet sich der Deckel, der den oberen Abschluss des Atemsystems bildet und mittels eines Schnellverschlusssystems mit dem Atemgasblock verbunden wird. Bei Komponenten, die auf der metallischen Ventilplatte befestigt werden, ist es wichtig, dass einerseits an den Verbindungsstellen eine einfache Reinigung möglich ist und dass Komponenten durch den Service ohne Verwendung von Werkzeugen austauschbar sind. Andererseits muss die Befestigung der Komponenten so stabil sein, dass die Verbindungsstelle nicht versehentlich gelöst werden kann.
Die WO 2003 046 429 A1 zeigt eine Steckkupplung mit einem Grundkörper, einem Dichtelement, einem Klemmring, sowie einen mit dem Grundkörper verbindbaren Ringkörper. Mittels des Klemmringes kann ein Rohrende, an welchem das Dichtelement dichtend anliegt, in der Steckkupplung festgespannt werden. Das Dichtelement ist in einer Ringnut des Grundkörpers angeordnet und weist zwei Dichtwülste auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement für Komponenten in einem Atemsystem anzugeben, das einfach herstellbar ist und gute Gebrauchseigenschaften besitzt.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement zur Befestigung von Komponenten in einem Atemsystem besteht aus der Kombination eines Steckadapters mit einem Dichtring, wobei der Dichtring an den Steckadapter anvulkanisiert oder auf andere Weise dauerhaft mit diesem verbunden ist. Somit wird verhindert, dass sich zwischen Dichtring und Steckadapter Bakterien festsetzen können. Der Dichtring besteht aus einem elastischen, deformierbaren Material, z. B. Silikon, Gummi oder einem thermoplastischen Kunststoff, besitzt einen ersten umlaufenden Befestigungswulst und einen im Abstand dazu angeordneten zweiten Befestigungswulst, sowie einen Hinterschnitt zwischen den Befestigungswülsten als Verformungszone. Der zweite Befestigungswulst weist zusätzlich eine äußere Einführschräge auf, mit der der zweite Befestigungswulst zusammen mit dem Steckadapter in eine Aufnahmebohrung eingeschoben werden kann. Die Aufnahmebohrung befindet sich bevorzugt an einer Montageplatte, an der die Komponente befestigt werden soll. Die Montageplatte kann Teil des Atemsystems sein oder ist Teil einer Beatmungsvorrichtung. Das Verbindungselement kann universell innerhalb der Beatmungsvorrichtung verwendet werden und ist nicht beschränkt auf den Einsatz in Atemgas führenden Bereichen eines Atemsystems.
Wenn die Einführschräge beim Einsetzen des Steckadapters in die Aufnahmebohrung den Rand der Aufnahmebohrung berührt, wird der zweite Befestigungswulst in Richtung zum Hinterschnitt hin, der sich zwischen den beiden Befestigungswülsten befindet, deformiert, und der zweite Befestigungswulst wird an der Innenseite der Aufnahmebohrung entlang durch diese hindurchgeschoben, bis er am gegenüberliegenden Ende herausschnappt.
Bei vollständig eingeschobenem Steckadapter liegen die Befestigungswülste jeweils an der Oberseite und an der Unterseite der Aufnahmebohrung an und bewirken durch den Formschluss sowohl eine Haltefunktion des Steckadapters innerhalb der Aufnahmebohrung und eine Dichtfunktion, durch die das Eindringen von Flüssigkeit, Partikeln oder Bakterien in den Dichtungsbereich unterbunden wird. Somit wird eine quasi radiale Dichtung zwischen zwei Bauteilen erreicht, ohne die für Radialabdichtungen typischen schwerzugänglichen Toträume, wie O-Ring-Nuten zu haben, in denen sich Bakterien absetzen können und wo das Desinfektionsmittel nur schwer oder gar nicht hinkommt.
Der Hinterschnitt zwischen den Befestigungswülsten ist in zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass er beginnend mit einem ersten Abschnitt parallel beabstandete Wandflächen hat und in einem sich daran anschließenden zweiten Abschnitt eine trapezförmige Querschnittskontur besitzt. Als Alternative zu der trapezförmigen Querschnittskontur ist auch eine Halbkreisform, eine ovale und/oder elliptische Form möglich. Die parallel beabstandeten Wandflächen des Hinterschnittes liegen auf der Außenseite der Aufnahmebohrung auf und bewirken dort die flüssigkeits- und partikeldichte Abdichtung.
In vorteilhafter Weise weist der erste Befestigungswulst im ersten Abschnitt des Hinterschnittes eine mindestens dreifach größere Materialstärke auf als der zweite Befestigungswulst. Durch die größere Materialstärke im Bereich des ersten Befestigungswulstes wirkt dieser als ein Anschlag, damit der Steckadapter beim Einführen in die Aufnahmebohrung aus dieser nicht herausgleiten kann. Der erste Befestigungswulst kann auf der anderen Seite aber so weit deformiert werden, dass der zweite Befestigungswulst an der gegenüberliegenden Seite der Aufnahmebohrung aus dieser herausschnappen kann. Durch die Formgebung des zweiten Befestigungswulstes in Abhängigkeit von der Härte des Elastomers kann die Haltefunktion so eingestellt werden, dass sich der Steckadapter leicht, schwer oder nur durch Zerstören des Elastomers entfernt werden kann.
Eine weitere Versteifung des ersten Befestigungswulstes wird dadurch erreicht, dass dieser einen größeren Außendurchmesser als der zweite Befestigungswulst besitzt.
Das Verbindungselement eignet sich zur Befestigung von pneumatischen Elementen wie Ventilen oder Schaltelementen innerhalb eines Atemsystems, die vor Ort durch technisches Personal gewartet oder ausgetauscht werden müssen. Durch die Formgebung des Dichtringes, der zur Befestigung des Steckadapters innerhalb der Aufnahmebohrung dient, wird einerseits eine einfache Steckmontage erreicht, und die Dichtwülste des Dichtringes dichten beide Seiten der Aufnahmebohrung gegen das Eindringen von Flüssigkeit oder Bakterien ab. Da der Dichtring beidseitig der Aufnahmebohrung befestigt ist, ergibt sich eine gewisse Selbstzentrierung des Steckadapters innerhalb der Aufnahmebohrung, da dieser bei einer Auslenkung, z. B. durch äußere Kräfte, aufgrund der Elastizität des Dichtringes, in seiner Ausgangsstellung zurückspringt. Der Raum zwischen den den beiden Befestigungswülsten muss so bemessen sein, dass beim Durchschieben des zweiten Befestigungswulstes durch die Bohrung der Montageplatte das verdrängte Materialvolumen des zweiten Befestigungswulstes Platz findet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Verbindungselement,
2 eine Aufnahmebohrung für das Verbindungselement nach der 1,
3 das Verbindungselement nach der 1 in der Aufnahmebohrung.

1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 100, bestehend aus einem Dichtelement 1 an einem Steckadapter 2. Das Dichtelement 1 besteht aus einem Elastomer und ist in einer Nut 3 am Steckadapter 2 einvulkanisiert. Das Dichtelement 1 besitzt einen ersten umlaufenden Befestigungswulst 4 und einen im Abstand dazu angeordneten zweiten Befestigungswulst 5 mit einer äußeren Einführschräge 6 und einem Hinterschnitt 7 zwischen den Befestigungswülsten 4 und 5 als Verformungszone für den zweiten Befestigungswulst 5.
Der erste Befestigungswulst 4 weist einen größeren Außendurchmesser D₁ als der zweite Befestigungswulst 5 auf, mit dem Außendurchmesser D₂. Der Hinterschnitt 7 zwischen den Befestigungswülsten 4 und 5 beginnt in einem ersten Abschnitt 8 mit parallel beabstandeten Wandflächen und endet in einem zweiten Abschnitt 9 mit einer trapezförmigen Querschnittskontur.
Im Bereich des ersten Abschnittes 8 ist die Materialstärke m₁ des ersten Befestigungswulstes 4 mindestens dreifach größer als die Materialstärke m₂ des zweiten Befestigungswulstes 5. Der lichte Abstand zwischen den Befestigungswülsten 4, 5 im Bereich des ersten Abschnittes 8 beträgt A₁.
2 veranschaulicht in einer Schnittdarstellung eine Montageplatte 10 mit einer Aufnahmebohrung 11 zur Befestigung des Verbindungselementes 100 nach der 1. Der Innendurchmesser D₃ der Aufnahmebohrung 11 ist so bemessen, dass er etwa um 8 % kleiner als der Außendurchmesser D2 des zweiten Befestigungswulstes 5 ist, und die Materialstärke m₃ der Montageplatte 10 ist um etwa 10 % größer als der lichte Abstand A₁ im ersten Abschnitt 8 des Hinterschnittes 7.
Das Einführen des Steckadapters 2 zusammen mit dem Dichtring 1 in die Aufnahmebohrung 11 der Montageplatte 10 erfolgt längs des Pfeils 12. Hierbei kommt die Innenfläche 13 der Aufnahmebohrung 11 zunächst in Kontakt mit der Einführschräge 6, und der zweite Befestigungswulst 5 wird in Richtung des Hinterschnittes 7 verformt. Bei einer weiteren Bewegung des Steckadapters 2 in Richtung des Pfeils 12 gleitet der verformte zweite Befestigungswulst 5 an der Innenfläche 13, bis er die Unterseite 14 der Montageplatte 10 erreicht hat und aus der Aufnahmebohrung 11 herausschnappt. Danach liegt der erste Befestigungswulst 4 an der Oberseite 15 der Montageplatte 10 an, und der zweite Befestigungswulst 5 befindet sich an der Unterseite 14. Aufgrund der Elastizität des Materials des Dichtelementes 1 wird die Aufnahmebohrung 11 an der Oberseite 15 durch den ersten Befestigungswulst 4 abgedichtet, und die Abdichtung an der Unterseite 14 der Montageplatte 10 erfolgt durch den zweiten Befestigungswulst 5.
3 veranschaulicht das vollständig in die Aufnahmebohrung 11 der Montageplatte 10 eingeführte Verbindungselement 100. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der 1 und 2 bezeichnet. Die Befestigungswülste 4, 5 befinden sich beidseits der Aufnahmebohrung 11 und bewirken die Selbstzentrierung des Steckadapters 2 innerhalb der Montageplatte 10.
Bezugszeichenliste

1: Dichtelement
2: Steckadapter
3: Nut
4: erster Befestigungswulst
5: zweiter Befestigungswulst
6: Einführschräge
7: Hinterschnitt
8: erster Abschnitt
9: zweiter Abschnitt
10: Montageplatte
11: Aufnahmebohrung
12: Pfeil
13: Innenfläche
14: Unterseite
15: Oberseite
100: Verbindungselement

Claims

Verbindungselement für eine Komponente in einer Beatmungsvorrichtung mit einem Steckadapter (2) und Dichtelement (1) an dem Steckadapter (2), welches umlaufend den Steckadapter (2) an einer Aufnahmebohrung (11) abdichtet, wobei sich die Aufnahmebohrung (11) an einer Montageplatte befindet, an der die Komponente befestigt werden soll, wobei das Dichtelement (1) aus einem elastischen, deformierbaren Material besteht, einen ersten umlaufenden Befestigungswulst (4) und einen im Abstand dazu angeordneten zweiten Befestigungswulst (5) aufweist und einen Hinterschnitt (7) zwischen den Befestigungswülsten (4, 5) als Verformungszone besitzt, wobei der zweite Befestigungswulst (5) des Dichtelementes (1) eine äußere Einführschräge (6) für die Aufnahmebohrung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (1) in einer Nut (3) am Steckadapter (2) angeordnet und dauerhaft mit dem Steckadapter (2) verbunden ist und dass der Hinterschnitt (7), beginnend in einem ersten Abschnitt (8) parallel beabstandete Wandflächen hat und in einem zweiten Abschnitt (9) in einer trapezförmigen Querschnittskontur endet.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungswulst (4) im ersten Abschnitt (8) eine mindestens dreifach größere Materialstärke (m1) als der zweite Befestigungswulst (5) mit der Materialstärke (m2) aufweist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungswulst (4) einen größeren Außendurchmesser (D1) als der zweite Befestigungswulst (5) besitzt, mit Außendurchmesser (D2).
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Abstand (A1) der Befestigungswülste (4, 5) im ersten Abschnitt (8) kleiner ist als die Materialstärke (m3) der Aufnahmebohrung (11).