DE19643360C1 - Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für die medizintechnische Anwendung - Google Patents
Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für die medizintechnische AnwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für
die medizintechnische Anwendung, mit zwischen einem Ventilgehäuse und der
Membranscheibe einerseits und einem Deckel und der Membranscheibe anderer
seits gebildeten Differenzdruckkammern, wobei die ventilgehäuseseitige Differenz
druckkammer mit einem ersten Zuströmanschluß, der Deckel mit einem zweiten Zu
strömanschluß und die Differenzdruckkammern mit einem Abflußanschluß versehen
sind.
Ventile in Drei-Wege-Ausführung sind bekannt (DE 82 14 927 U1). Das bekannte
Ventil weist mehrere Ventilsitze auf, denen jeweils eine Klappe zugeordnet ist, die
einseitig angelenkt durch Biegung betätigt wird. Die bekannte Lösung entspricht da
her nicht einem Membranventil.
Ein Membranventil der eingangs bezeichneten Gattung ist aus der älteren, nicht vor
veröffentlichten Anmeldung DE 196 05 217.3-35 bekannt. Derartige Membranventile
gestatten den Zufluß durch zwei oder mehrere Zuströmleitungen, wobei von zwei
jeweils eine Zuströmleitung gesperrt sein muß. So werden z. B. Drei-Wege-Ventile
bei zwei Behältern eingesetzt, von denen der eine als Mischbehälter und der andere
als Vorratsbehälter für Blutkonserven oder Flüssigmedikamente dient. In einem an
deren Fall wird die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zunächst in eine Infusions
pumpe gesaugt und danach unter Druck in einen Katheter gegeben. Der Druck in
der Infusionspumpe kann auch durch einen elektrischen Schrittmotor erzeugt
werden, wobei nicht selten der Gegendruck über 0,2 bar ansteigt und eine gefährli
che Rückströmung entsteht. Es sind schon Gegendrücke in der Größenordnung von
8 bis 10 bar gemessen worden, die in der Medizintechnik unzulässig sind. Sobald
der Infusionspumpendruck über 4 bar steigt, ist die Rücksperre im Ventil aufgeho
ben, so daß hiergegen Maßnahmen getroffen werden müssen, um diesen Zustand
nicht entstehen zu lassen.
Es ist ferner ein Mehrwegeventil, insbesondere für die medizintechnische Anwen
dung bekannt (WO 88/02 639 A1), bei dem ein erster und ein zweiter Strömungs
weg sicher und selbsttätig voneinander getrennt werden können. Bei diesem be
kannten Mehrwegeventil erfolgt die Verstellung des Ventilkörpers selbsttätig durch
den jeweils herrschenden Differenzdruck in den beiden Zuflußleitungen. Hierzu ist
jedoch ein verstellbar gelagerter Ventilkörper erforderlich, derart, daß er von einer
ersten, den ersten Strömungsweg in eine zweite, den zweiten Strömungsweg öff
nende Stellung und umgekehrt unter gleichzeitiger Unterbrechung des jeweils ande
ren Strömungswegs verstellbar ist. Die Bewegung des Ventilkörpers hängt von eini
gen Imponderabilien ab, so z. B. von den Reibungsverhältnissen in einem ihn umge
benden Gehäuse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drei-Wege-Ventil der Membranbauart
mit einer wirkungsvollen Rücksperre zu versehen, die eine Rückströmung der Flüs
sigkeit entgegen einer vorgesehenen Strömungsrichtung verhindert.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest zwei in
Strömungsrichtung nebeneinanderliegende Differenzdruckkammern angeordnet
sind, daß die ventilgehäuseseitigen Differenzdruckkammern mittels einer ersten
Verbindungsöffnung an die Zuströmleitung und mittels einer zweiten Verbindungs
öffnung über die Abflußleitung an den Abflußanschluß anschließbar sind und daß die
nebeneinanderliegenden, deckelseitigen Differenzdruckkammern ebenfalls über die
Abflußleitung an den Abflußanschluß anschließbar sind. Dadurch wird ein möglicher
Gegendruck einer Rückströmung dafür eingesetzt, den Druck in der Differenzdruck
kammer gering zu halten, wobei immer noch ein ausreichender Schließdruck in der
gegenüberliegenden Differenzdruckkammer gegeben ist. Ein derartiges Drei-Wege-Ventil
kann daher bei einer nicht intravenösen Anwendung für Mischzwecke von ei
nem Behälter in einen anderen Behälter mittels einer Infusionspumpe eingesetzt
werden sowie auch für eine intravenöse Anwendung mittels einer Infusionspumpe
und eines Katheters bei der Blutübertragung, z. B. in Fällen ungeborenen Lebens.
Die Erfindung ist ferner dahingehend ausgestaltet, daß um die in der jeweiligen
Strömungsrichtung zweite Verbindungsöffnung ein in Strömungsrichtung sich öff
nender Auslaßkegel gebildet ist, auf dessen Ringsitz die Membranscheibe in
Sperrichtung aufliegt und daß in dem zweiten Zuströmanschluß ebenfalls ein sich in
Strömungsrichtung öffnender Auslaßkegel angeordnet ist, auf dessen Ringsitz bei
Oberdruck in der ersten Zuströmleitung die Membranscheibe aufliegt. Dadurch wird
eine äußerst genaue Membranbewegung, sei es beim Öffnen oder sei es beim
Schließen, erzielt, wobei schon geringste Druckdifferenzen konstruktiv eingestellt
werden können.
Diese konstruktive Einstellung wird noch weiter verbessert, indem die Ebene des
Ringsitzes an dem Auslaßkegel der ersten Zuströmleitung gegenüber der Ebene des
Ringsitzes an dem Auslaßkegel des Deckels gegeneinander derart versetzt ist, daß
eine Vorspannung in der Membranscheibe erzeugt wird. Unter dieser Vorspannung
werden öffnungs- und Schließbewegungen noch intensiver, z. B. schneller.
Bei der Herstellung ist ferner vorteilhaft, daß die Membranscheibe aus zwei zwi
schen beabstandeten Stegflächen des Ventilgehäuses und des Deckels eingespann
ten Einzelmembranscheiben oder aus einer einzigen durchgehenden Membran
scheibe besteht. Bei der einstückigen Membranscheibe besteht das gesamte Ventil
nur noch aus drei Teilen.
Biegebewegungen und Biegewege der Membranscheibe lassen sich ferner dadurch
beeinflussen, daß die Membranscheibe im Grundriß oval, elliptisch oder von der
Kreisform einseitig abweichend geformt ist und im Ventilgehäuse auf der umlaufen
den Stegfläche aufliegt, wobei im Ventilgehäuse außerhalb der Stegfläche befindli
che Durchbrüche vorgesehen sind.
Der entsprechende Gegendruck, aufgrund dessen Rückströmungsdrücke geringge
halten werden können, wird vorteilhafterweise dadurch aufgebaut, daß die Durch
brüche sich paarweise gegenüberliegend in einer Mittelebene der ersten und zwei
ten Verbindungsöffnungen angeordnet sind und daß die ventilgehäuseseitigen und
die deckelseitigen Differenzdruckkammern ebenfalls mittels eines Durchbruches an
die Abflußleitung anschließbar sind.
Menge und Strömungsgeschwindigkeit können außerdem dahingehend beeinflußt
werden, daß die Durchbrüche jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufwei
sen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine axialen Längsschnitt durch das Membranventil und
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Membranventil bei abgenommenem Deckel.
Das Membranventil besteht im Grunde genommen nur aus drei Einzelteilen, dem
Ventilgehäuse
1, dem Deckel 2 und der Membranscheibe 3. Die Drei-Wege-Ausführung
dient vornehmlich für die medizintechnische Anwendung oder für Fälle,
in denen sehr niedrige Flüssigkeitsdrücke herrschen.
Zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Membranscheibe 3 einerseits sowie dem
Deckel 2 und der Membranscheibe 3 andererseits sind eine ventilgehäuseseitige
Differenzdruckkammer 4 und eine ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer 4a
und eine deckelseitige Differenzdruckkammer 5 und eine solche 5a gebildet. Die
ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer 4 ist mit einem ersten Zuströmanschluß
6 und der Deckel 2 mit einem zweiten Zuströmanschluß 7 verbunden und die Diffe
renzdruckkammern 4 und 5 sind an einen Abflußanschluß 8 anschließbar.
Die Differenzdruckkammern 4 und 4a sowie 5 und 5a liegen in Strömungsrichtung 9
betrachtet nebeneinander. Die ventilgehäuseseitigen Differenzdruckkammer 4
ist mittels einer ersten Verbindungsöffnung 10 an eine Zuströmleitung 11 ange
schlossen. Analog hierzu ist die Differenzdruckkammer 4a mittels einer zweiten
Verbindungsöffnung 12 über eine Abflußleitung 13 an den Abflußanschluß 8 an
schließbar, wobei die nebeneinanderliegenden deckelseitigen Differenzdruckkam
mern 5 und 5a ebenfalls über die Abflußleitung 13 an den Abflußanschluß 8 an
schließbar ist.
Währenddem der Differenzdruckkammer 4 nur eine einfache erste Verbindungsöff
nung 10 zugeordnet ist, ist um die in der jeweiligen Strömungsrichtung 9 zweite
Verbindungsöffnung 12 ein in Strömungsrichtung sich öffnender Auslaßkegel 14
gebildet, auf dessen der Differenzdruckkammer zugewandtem Ringsitz 14a die
Membranscheibe 3 in Sperrichtung 15 aufliegt und bei höherem Druck den Durch
fluß in die Zuströmleitung 11 sperrt. In dem zweiten Zuströmanschluß 7 ist ebenfalls
ein sich in Strömungsrichtung 9 öffnender Auslaßkegel 16 angeordnet, auf dessen
Ringsitz 16a bei Überdruck in der ersten Zuströmleitung 11 bzw. der Differenzdruck
kammer 4 die Membranscheibe 3 aufliegt.
Eine Ebene 17 des Ringsitzes 14a an dem Auslaßkegel 14 der ersten Zuströmlei
tung 11 ist gegenüber einer Ebene 18 des Ringsitzes 16a an dem Auslaßkegel 16
des Deckels 2 gegeneinander versetzt, d. h. in verschiedenen Ebenen angeordnet,
so daß sich eine Vorspannung in der Membranscheibe 3 einstellt. Diese Vorspan
nung wird durch die Abmessungen des Ventilgehäuses 1 und des Deckels 2 be
stimmt.
Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist eine durchgehende ovale Membranscheibe
3 (Fig. 2) dargestellt, die jedoch auch durch zwei Einzelmembranen gleichen Umris
ses ersetzt werden könnte. Die einstückige Membranscheibe 3 besteht aus Gummi
oder Silikon und besitzt eine Dicke von ca. 0, 2 bis 0, 4 mm. Die Membranscheibe 3
liegt im Ventilgehäuse 1 auf einer umlaufenden Stegfläche 1a auf, gegen die eine
gleiche Stegfläche des Deckels 2 anliegt, wobei eine enge Verbindung des Ventil
gehäuses 1 und des Deckels 2 durch in der Kunststofftechnik übliche Schweißver
fahren erfolgt.
Im Ventilgehäuse 1 sind nunmehr außerhalb der Stegfläche 1a in umlaufende Kanä
le 24 mündend Durchbrüche 19 paarweise sich gegenüberliegend angeordnet, wo
bei diese Durchbrüche 19 sich bis in die Differenzdruckkammern 4, 4a bzw. 5, 5a er
strecken. Die Durchbrüche 19 liegen in Mittelebenen 20, in denen auch die zweite
Verbindungsöffnung 12 bzw. der Auslaßkegel 14 und die erste Verbindungsöffnung
10 liegen. Die ventilgehäuseseitige und die deckelseitigen Differenzdruckkammern
4, 4a; 5, 5a sind ebenfalls mittels eines Durchbruches 21 an die Abflußleitung 13 an
schließbar. Sämtliche Durchbrüche 19, 21 weisen jeweils einen halbkreisförmigen
Querschnitt 22 auf.
Das Membranventil kann in mehreren Funktionen eingesetzt werden.
Eine erste Anwendung ergibt sich als Drei-Wege-Ventil in einem Misch-System für
den nicht intravenösen Einsatz. Ein Mischbehälter ist an den Abflußanschluß 8 und
ein Flüssigmedikamentbehälter ist an den zweiten Zuströmanschluß 7 und eine In
fusionspumpe ist mit dem ersten Zuströmanschluß 6 verbunden. Durch Ansaugen
von Flüssigmedikament seitens der Infusionspumpe aus dem Flüssigmedikament
behälter und nachfolgendem Drücken der Ansaugmenge durch das Drei-Wege-Ventil
wird die Membranscheibe gegen den Ringsitz 16a gedrückt, die zweite Ver
bindungsöffnung 12 wird hierbei geöffnet und die Flüssigkeit strömt durch den Ab
flußanschluß 8 in den Mischbehälter.
Eine zweite Anwendung erfolgt intravenös, z. B. an zu früh geborenem Leben, wobei
die Infusionspumpe (oder eine Kolbenspritze) an dem ersten Zuströmanschluß 6
liegt, der zweite Zuströmanschluß 7 mit einem Blutbeutel oder Flüssigmedikamente
behälter verbunden ist und der Abflußanschluß 8 an den Katheter des Patienten an
geschlossen ist.
Gerade für solche Fälle, wenn die Infusionspumpe mit einem elektrischen Schrittmo
tor arbeitet, kann es leicht zu höheren Drücken bei der Rückströmung kommen, so
daß hier durch das beschriebene Drei-Wege-Ventil ein höherer Druck im Rückstrom-System
verhindert wird.
1
Ventilgehäuse
1
a Stegfläche
2
Deckel
3
Membranscheibe
4
ventilgehäuseseitige
Differenzdruckkammer
4
a nebeneinanderliegende
Differenzdruckkammer
5
deckelseitige Differenzdruckkammer
5
a nebeneinanderliegende
Differenzdruckkammer
6
erster Zuströmanschluß
7
zweiter Zuströmanschluß
8
Abflußanschluß
9
Strömungsrichtung
9
a Strömungsrichtung
10
erste Verbindungsöffnung
11
Zuströmleitung
12
zweite Verbindungsöffnung
13
Abflußleitung
14
Auslaßkegel
14
a Ringsitz
15
Sperrichtung
16
Auslaßkegel
16
a Ringsitz
17
Ebene
18
Ebene
19
Durchbruch
20
Mittelebene
21
Durchbruch
22
halbkreisförmiger Querschnitt
23
Luer-Lock-Mutter
24
umlaufende Kanäle
Claims (7)
1. Membranventil in Drei-Wege-Ausführung, insbesondere für die medizintechni
sche Anwendung, mit zwischen einem Ventilgehäuse und der Membranscheibe
einerseits und einem Deckel und der Membranscheibe andererseits gebildeten
Differenzdruckkammern, wobei die ventilgehäuseseitige Differenzdruckkammer
mit einem ersten Zuströmanschluß, der Deckel mit einem zweiten Zuströman
schluß und die Differenzdruckkammern mit einem Abflußanschluß versehen
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei in Strömungsrichtung (9) nebeneinanderliegende Diffe
renzdruckkammern (4, 4a; 5, 5a) angeordnet sind, daß die ventilgehäuseseitigen
Differenzdruckkammern (4, 4a) mittels einer ersten Verbindungsöffnung (10) an
die Zuströmleitung (11) und mittels einer zweiten Verbindungsöffnung (12) über
die Abflußleitung (13) an den Abflußanschluß (8) anschließbar sind und daß
die nebeneinanderliegenden deckelseitigen Differenzdruckkammern (5, 5a)
ebenfalls über die Abflußleitung (13) an den Abflußanschluß (8) anschließbar
sind.
2. Membranventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet
daß um die in der jeweiligen Strömungsrichtung (9) zweite Verbindungsöffnung
(12) ein in Strömungsrichtung sich öffnender Auslaßkegel (14) gebildet ist, auf
dessen Ringsitz (14a) die Membranscheibe (3) in Sperrichtung (15) aufliegt
und daß in dem zweiten Zuströmanschluß (7) ebenfalls ein sich in Strömungs
richtung (9) öffnender Auslaßkegel (16) angeordnet ist, auf dessen Ringsitz
(16a) bei Überdruck in der ersten Zuströmleitung (11) die Membranscheibe (3)
aufliegt.
3. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ebene (17) des Ringsitzes (14a) an dem Auslaßkegel (14) der ersten
Zuströmleitung (11) gegenüber der Ebene (18) des Ringsitzes (16a) an dem
Auslaßkegel (16) des Deckels (2) gegeneinander derart versetzt ist, daß eine
Vorspannung in der Membranscheibe (3) erzeugt wird.
4. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membranscheibe (3) aus zwei zwischen beabstandeten Stegflächen
(1a) des Ventilgehäuses (1) und des Deckels (2) eingespannten Einzelmem
branscheiben oder aus einer einzigen durchgehenden Membranscheibe (3)
besteht.
5. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membranscheibe (3) im Grundriß oval, elliptisch oder von der Kreis
form einseitig abweichend geformt ist und im Ventilgehäuse (1) auf der umlau
fenden Stegfläche (1a) aufliegt, wobei im Ventilgehäuse (1) außerhalb der
Stegfläche (1a) befindliche Durchbrüche (19) vorgesehen sind.
6. Membranventil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchbrüche (19) sich paarweise gegenüberliegend in einer Mittelebe
ne (20) der ersten und zweiten Verbindungsöffnungen (10; 12) angeordnet sind
und daß die ventilgehäuseseitigen und die deckelseitigen Differenzdruckkam
mern (4, 4a; 5, 5a) ebenfalls mittels eines Durchbruches (21) an die Abflußlei
tung (13) anschließbar sind.
7. Membranventil nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchbrüche (19; 21) jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt (22)
aufweisen.
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