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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft allgemein Verbindungen für verschiedene rohrtörmige medizinische
Geräte,
insbesondere eine faltenbalgartige Verbindung, die gegenüber ihrer
Längsachse
gebogen werden kann und so ausgebildet ist, dass sie ihre gebogene Position
beibehält.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Faltenbälge (Popoide)
sind normalerweise als Kunststoffschlauch ausgebildet, um ein Biegen des
Kunststoffschlauchs ohne dessen Knicken zu ermöglichen. Ein Faltenbalg besteht
im Allgemeinen aus mehreren sägezahnförmigen Abschnitten,
die in Umfangsrichtung als Wand des Schlauchs ausgebildet sind.
In zusammengelegtem Zustand stößt jeder sägezahnförmige Abschnitt
an den benachbarten Abschnitt an und passt ein wenig hinein, wodurch
die Länge
des Schlauchs, aus dem der Faltenbalg gebildet ist, wirksam verkürzt wird.
In ausgedehntem Zustand, kann sich der Faltenbalg in jeder Richtung
(d. h. 360 Grad) gegenüber
der Längsachse
des Schlauchs biegen, zu dem der Faltenbalg gebildet ist, und behält in freigegebenem
Zustand im Allgemeinen seinen gebogenen Zustand.
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Faltenbalgvorrichtungen
werden in vielen Anwendungen sowohl innerhalb als auch außerhalb der
Medizintechnik verwendet. Zum Beispiel sind seit vielen Jahren Kunststofftrinkhalme
erhältlich,
die in der Nähe
ihres Trinkendes einen Faltenbalgabschnitt aufweisen, um dem Halm
ein Biegen längs
des Faltenbalgabschnitts zu ermöglichen
und somit im gelösten
Zustand dessen umgebogene Gestalt aufrecht zu erhalten. In der Medizintechnik
wurden Faltenbalgvorrichtungen zur Verwendung dort entwickelt, wo
normalerweise starrere Schlauchvorrichtungen ein Biegen erfordern,
ohne dass ein Knicken des Schlauchs bewirkt wird. Zum Beispiel werden
endotracheale Rohre normalerweise aus ausreichend starrem Kunststoffmaterial
gebildet, um einen offenen Luftweg durch die Trachea eines Patienten
aufrechtzuerhalten. Das proximale Ende eines solchen endotrachealen
Rohrs wird häufig
mit anderen Schlauchabschnitten außerhalb des Patientenkörpers verbunden.
Um auf das endotracheale Rohr weniger Belastung auszuüben, wenn
es aus dem Patient austritt, und um somit die Annehmlichkeit für den Patient
zu erhöhen,
wurden Verbindungen verwendet, die einen Faltenbalgabschnitt anwenden,
um das endotracheale Rohr mit einem weiteren äußeren Schlauchabschnitt zu
verbinden. Diese Faltenbalgverbindungen gestatten ein plötzliches
Biegen des Schlauchs, der mit dem endotrachealen Rohr in der Nähe von dessen
aus dem Patient austretenden Ende verbunden ist. Dies übt die geringste
Kraft auf das proximale Ende des endotrachealen Rohrs aus. Solche
Faltenbalgverbindungen sind auch von Vorteil bei der Verwendung
in Verbindung mit anderen medizinischen Vorrichtungen, etwa solchen,
die in Verbindung mit Intubierung und auch bei verschiedenen Atemkreisen
zum Aspirieren und/oder Ventilieren angewendet werden.
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Rohrförmige Faltenbalgverbindungen
werden normalerweise aus extrudierten Abschnitten eines Kunststoffschlauchs
gebildet. Häufig
werden kurz nach dem Extrudieren die Kunststoffschlauchabschnitte
in eine Form gebracht. Da die Kunststoffschlauchabschnitte kurz
nach dem Extrudieren sich in der Form befinden, sind sie noch in
einem faltbaren Zustand und noch nicht vollständig erstarrt. Somit sind die
Schlauchabschnitte formbar. Die Formen enthalten darin ausgebildete
Ausnehmungen, die so ausgebildet sind, dass sie die Faltenbalgverbindung
bilden. Diese Formen bestehen im Allgemeinen aus zwei zusammenpassenden
Halbformen, von denen jede eine Vielzahl von halbkreisförmigen Ausnehmungen
und auch die anderen gewünschten
Merkmale der Faltenbalgverbindung bildet. In zusammengesetztem Zustand
bilden die beiden zusammenpassenden Halbformen die vollständige gewünschte Gestalt
der Faltenbalgverbindung.
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Wenn
jeder Schlauchabschnitt in der Form platziert ist, wird der Schlauch
in die Ausnehmungen der Form gedrückt und bewirkt, dass er die
Innenseite der Form abformt. Diese Kraft wird für gewöhnlich durch Anwendung von
Unterdruck auf die Außenflächen des
Schlauchs ausgeübt,
um den Schlauch in die Ausnehmungen der Form zu ziehen, oder durch unter
Druck setzen der Innenseite des Schlauchabschnitts, damit sich der
Schlauch in die inneren Ausnehmungen der Form ausdehnt. Da der Schlauchabschnitt
häufig
aus einem verhältnismäßig dünnwandigen
Kunststoffmaterial besteht, kühlt
er schnell ab, um bei seinem Entfernen aus der Form die Gestalt der
Form in starrem Zustand aufrecht zu erhalten.
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1 und 2 zeigen
eine in der Technik bekannte, allgemein mit 10 bezeichnete
Faltenbalgverbindung. Die Faltenbalgverbindung 10 besteht aus
einem im Allgemeinen langen rohrförmigen Element mit einem distalen
Ende 12 und einem proximalen Ende 14. Ein erstes
Verbindungsende 16 ist am distalen Ende 12 vorgesehen
und enthält
verschiedene Merkmale 18, 20, 22 und 24 zur
Verbindung mit einer anderen Vorrichtung, etwa einem nicht gezeigten endotrachealen
Rohr. In gleicher Weise hat das proximate Ende 14 ein ähnlich ausgebildetes
zweites Verbindungsende 26 mit Merkmalen 28, 30, 32 und 34 zur
Verbindung mit einer weiteren medizinischen Vorrichtung.
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Zwischen
den ersten und zweiten Verbindungsenden 16 bzw. 26 befindet
sich ein allgemein mit 38 bezeichneter Faltenbalgabschnitt.
Der Faltenbalgabschnitt 38 besteht aus einer Mehrzahl von
Falten 40–47,
deren Gestalt bei einer Entlastung das Biegen des Faltenbalgabschnitts 38 und
das Aufrechterhalten seiner gebogenen Ausrichtung aufrechterhält. Jede
Falte 40–47 besteht
aus einem Paar von entgegengesetzt weisenden, kegelstumpfförmigen Abschnitten,
wie den kegelstumpfförmigen Abschnitten 48 und 50 der
Falte 41. Während
die größten und
kleinsten Durchmesser der kegelstumpfförmigen Abschnitte 48 und 50 gleich
groß sind,
ist die Längsabmessung
jedes kegelstumpftörmigen Abschnitts 48 und 50 unterschiedlich.
Bei diesem Beispiel haben die kegelstumpfförmigen Abschnitte 48,
die dem distalen Ende 12 jeder Falte 40–47 am nächsten gelegen
sind, eine größere Längsabmessung
als die Längsabmessung
der kegelstumpfförmigen
Abschnitte 50, die dem proximalen Ende 14 näher gelegen
sind. Wenn das distale Ende 12 entlang der Längsachse
der Verbindung 10 zum proximalen Ende 14 gedrückt wird,
behalten die kegelstumpfförmigen
Abschnitte 48 im Wesentlichen ihre Form bei, während die
kegelstumpfförmigen
Abschnitte 50 umgewendet werden, um in die zugehörigen Abschnitte 48 zu
passen. Somit fällt
der Faltenbalgabschnitt 38 in sich zusammen, um die Länge der
Verbindung 10 zu verkürzen.
Ein ähnlicher
Zustand tritt ein, wenn der Faltenbalgabschnitt 38 gegenüber der
Längsachse
der Verbindung 10 gebogen wird. Wenn der Faltenbalgabschnitt 38 gebogen
wird, werden sich die Seiten der kegelstumpfförmigen Abschnitte 48 und 50 auf
der Seite des Faltenbalgabschnitts, die sich in Richtung der Biegung
befinden, aufeinander falten, um die Länge des Faltenbalgabschnitts
auf dieser Seite zu verkürzen.
Umgekehrt halten die kegelstumpfförmigen Abschnitte 48 und 50,
die sich auf der zur Richtung der Biegung entgegengesetzten Seite
befinden, ihre vorgebogene Anordnung derart aufrecht, so dass die
Länge des
Faltenbalgabschnitts 38 auf dieser Seite gleich groß bleibt.
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Damit
der Faltenbalg richtig arbeiten kann, müssen die kegelstumpfförmigen Abschnitte 50 in der
Lage sein, sich gegenüber
den kegelstumpfförmigen
Abschnitten 48 zu biegen, um in der Lage zu sein umzukehren,
wenn der Faltenbalgabschnitt 38 gebogen wird oder zusammengefallen
ist, und ihre Position bei Entlastung aufrecht zu erhalten. Somit
haben die kegelstumpfförmigen
Abschnitte 48 einen Winkel zwischen ihrer Außenfläche und
der Längsachse
der Verbindung 10, der kleiner ist als der Winkel zwischen
der Längsachse
und der Außenfläche der
kegelstumpfförmigen
Abschnitte 50. Auf diese Weise ist es für die kegelstumpfförmigen Abschnitte 48 schwieriger
zusammenzufallen als für
die kegelstumpfförmigen
Abschnitte 50.
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Die
Druckschrift GB 2 298 470 betrifft einen biegsamen Schlauch, der
gebogen wird durch selektives Bewegen eines Teils einer oder mehrerer
Falten in die zurückgezogene
Stellung, während
der gegenüberliegende
Teil der Falte im ausgedehnten Zustand bleibt.
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Ein
Problem bei derartigen bisherigen Faltenbälgen war jedoch ihre im Allgemeinen
flexible Beschaffenheit selbst in einem gebogenen Zustand. Da jeder
Teil des Faltenbalgs aus derselben Länge und mit derselben Festigkeit
eines Kunststoffrohrs gebildet ist, sind sogar die kegelstumpfförmigen Abschnitte,
die weniger zum Nachgeben neigen, wenn der Faltenbalg, wie oben
erwrähnt,
gebogen wird, ziemlich nachgiebig in sich und erzeugen somit keine so
starre Struktur, wie es sonst erwünscht wäre. Es wäre somit die Schaffung einer
Faltenbalgverbindung von Vorteil, die wesentlich starrer als die
in der Technik bekannten Faltenbalgverbindungen ist. Ebenfalls von
Vorteil wäre
die Schaffung einer solchen Faltenbalgverbindung ohne Vergrößerung der
Wanddicke des Schlauchs, aus dem die Faltenbalgverbindung gebildet
ist. Ein weiterer Vorteil wäre
die Schaffung einer Faltenbalgverbindung, die wesentlich steifer
ist als in der Technik be kannte Faltenbalgverbindungen und die,
verglichen mit Herstellungstechniken zur Herstellung der in der
Technik bekannten Faltenbalgverbindungen, einfach und verhältnismäßig preiswert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demnach
wird eine flexible Verbindung geschaffen, die für gewöhnlich als Faltenbalgverbindung
bezeichnet wird, zum Verbinden von zwei medizinischen Geräten gemäß den in
Patentanspruch 1 definierten Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Die
Faltenbalgverbindung besteht aus einem langen Schlauchabschnitt
mit distalen und proximalen Enden zum Verbinden mit anderen medizinischen
Geräten.
Der Schlauch ist in seiner Gesamtform im Allgemeinen zylindrisch
und mit einem gefalteten Abschnitt versehen, der aus einem ersten
Satz von kegelstumpftörmigen
Elementen und einem zweiten Satz von kegelstumpfförmigen Elementen
besteht. Zur Bildung von Falten im Rohr wechselt der erste Satz
von kegelstumpfförmigen
Elementen ab mit dem zweiten Satz von kegelstumpfförmigen Elementen
und ist diesem entgegengesetzt zugewandt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist jede Falte mit wenigstens einer Verstärkungsrippe versehen, die die
Falte umgibt. Die Verstärkungsrippe
ist vorzugsweise im ersten Satz von kegelstumpfförmigen Elementen ausgebildet.
Der erste Satz der kegelstumpfförmigen
Elemente ist vorzugsweise der Satz, der im Wesentlichen die gegenseitige
Ausrichtung der Elemente aufrechterhält, wenn die Faltenbalgverbindung
gebogen wird oder in Längsrichtung zusammengefallen
ist.
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Jedes
der kegelstumpfförmigen
Elemente hat eine Neigung, die durch seine Außenfläche gebildet ist. Die Neigung
gegenüber
der Längsachse
des Schlauchs, die durch die Außenfläche des
zweiten Satzes von kegelstumpfförmigen
Elementen gebildet ist, ist vorzugsweise größer als die Neigung, die durch
die Außenfläche des
zweiten Satzes von kegelstumpftörmigen
Elementen gebildet ist. Diese Abänderung
der Neigung bestimmt, welche Teile des Faltenbalgs zusammenfallen,
wenn der Faltenbalg gebogen oder in Längsrichtung zusammengedrückt wird.
Das heißt,
die Teile, die die geringste Neigung haben, haben eine größere strukturelle
Festigkeit gegen Längskräfte, die
auf die Faltenbalgverbindung ausgeübt werden, und widerstehen
somit dem Zusammenfallen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
bilden die kegelstumpfförmigen
Elemente der Faltenbalgverbindung einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser,
wobei der Außendurchmesser
ungefähr
gleich einem Durchmesser des Schlauchs ist.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Innendurchmesser
der kegelstumpfförmigen
Elemente im Wesentlichen gleich einem Durchmesser des Schlauchs.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verstärkungsrippe
einen Ring, der integral mit einer Außenfläche eines zugehörigen kegelstumpfförmigen Elements
ausgebildet ist und diese Außenfläche umgibt.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet jedes Paar
der kegelstumpfförmigen Elemente
einen Scheitel. Die Verstärkungsrippe
ist vorzugsweise in der Nähe
des Scheitels positioniert.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Verstärkungsrippe
eine erste Verstärkungsrippe
in der Nähe
des Scheitels der kegelstumpfförmigen
Elemente und eine zweite Verstärkungsrippe
in der Nähe
der ersten Verstärkungsrippe.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte
Verstärkungsrippe
in der Nähe
der zweiten Verstärkungsrippe
positioniert.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verstärkungsrippe
integral mit dem Scheitel der kegelstumpfförmigen Elemente ausgebildet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung hat die Verstärkungsrippe eine Breite, die
im Wesentlichen größer als
ihre Höhe
ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung hat die Verstärkungsrippe eine Breite, die
im Wesentlichen gleich ihrer Höhe
ist.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verstärkungsrippe
auf der Innenseite des ersten Satzes von kegelstumpfförmigen Elementen
ausgebildet.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verstärkungsrippe
in den zweiten Satz von kegelstumpfförmigen Elementen geformt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Verstärkungsrippe
in der Nähe
einer Basis des kegelstumpfförmigen
Elements positioniert.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
die Faltenbalgverbindung eine Mehrzahl von untertassenförmigen Elementen,
die integral miteinander verbunden sind und auf einer Länge eines
rohrförmigen
Elements einen Wellen- bzw. Faltenabschnitt bilden. Jedes der untertassenförmigen Elemente
bildet wenigstens eine umlaufende Rippe, die integral hiermit ausgebildet
ist und davon absteht.
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Die
umlaufenden Rippen können
an irgendeiner äußeren oder
inneren Fläche
der untertassenförmigen
Elemente gebildet sein in Abhängigkeit von
der gewünschten
strukturellen Steifheit der resultierenden Faltenbalgverbindung.
Vorzugsweise ist jedoch ein Paar von umlaufenden Rippen auf der
Außenfläche jedes
der untertassenförmigen
Abschnitte auf der Seite des Untertassenabschnitts vorgesehen, das
dem Zusammenfallen in Längsrichtung
widersteht, wenn die Faltenbalgverbindung gebogen wird oder in Längsrichtung
zusammengefallen ist.
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Weitere
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich beim
Lesen der folgenden Detailbeschreibung und der beigefügten Patentansprüche unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht einer Faltenbalgverbindung nach dem Stand der
Technik;
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2 ist
eine Endansicht der in 1 gezeigten Faltenbalgverbindung
nach dem Stand der Technik;
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3 ist
eine Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Faltenbalgverbindung
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Endansicht der in 3 gezeigten Faltenbalgverbindung;
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5 ist
eine teilweise Seitenansicht der in 3 gezeigten
Faltenbalgverbindung;
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6 ist
ein teilweiser Längsschnitt
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
einer Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine teilweise Seitenansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform
einer Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
ein teilweiser Längsschnitt
einer vierten bevorzugten Ausführungsform
einer Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der voriegenden Erfindung;
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9 ist
ein teilweiser Längsschnitt
einer fünften
bevorzugten Ausführungsform
einer Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
ein teilweiser Längsschnitt
einer sechsten bevorzugten Ausführungsform
einer Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung;
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11A und 11B sind
teilweise Seitenansichten einer siebten bevorzugten Ausführungsform
einer Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung; und
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12 ist
eine teilweise Seitenansicht einer achten bevorzugten Ausführungsform
einer Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei gleiche Teile
durchwegs mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. 3 und 4 zeigen
eine allgemein mit 100 bezeichnete, biegsame Verbindung
oder Faltenbalgverbindung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung. Die Faltenbalgverbindung 10 ist
im Aufbau ähnlich
der Faltenbalgverbindung des Standes der Technik und besteht somit
aus einem langen Abschnitt oder Schlauchelement 102 mit
einem distalen Ende 104 und einem proximalen Ende 106.
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Vorzugsweise
ist die Faltenbalgverbindung 100 aus einem extrudierten
Kunststoffabschnitt, etwa Polypropylen, gebildet. Zum Modifizieren
der Eigenschaften des Polypropylens kann dieses mit anderen Materialien
kombiniert werden. Zum Erhöhen
seiner Elastizität
kann dem Polypropylen zugesetzt werden: ein Ethylen Alpha-Olefin
Copolymer, wie ENGAGE® Polyolefin Elastomer,
oder ein in der Technik bekanntes Äquivalent. Schließlich können dem
Polypropylen verschiedene Schmiermittel zugesetzt werden, wie ein
ungesättigtes
Fettsäureamid,
zum Beispiel KEMAMIDE® E Ultra Fatty Amide (erucamide)
oder ein Äquivalent
hiervon. Hierdurch fühlt
sich das Polypropylen schlüpfriger
an, wenn die Faltenbalgverbindung 10 an einem anderen Gerät befestigt
wird. Zum Erhöhen
oder Herabsetzen seiner Steifheit nach Wunsch können dem Propylen weitere Substanzen zugesetzt
werden.
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Ein
erstes Verbindungsende 108 der Faltenbalgverbindung 100 ist
am distalen Ende 104 vorgesehen und enthält verschiedene
Merkmale 110 und 112 zum Verbinden mit einem anderen
Gerät,
etwa einem nicht gezeigten endotrachealen Rohr. Das proximate Ende 106 hat
ein ähnlich
ausgebildetes zweites Verbindungsende 114, das Merkmale 116 und 118 zum
Befestigen an anderen medizinischen Geräten hat.
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Zwischen
den ersten und zweiten Verbindungsenden 108 bzw. 114 befindet
sich ein allgemein mit 120 bezeichneter Faltenbalgabschnitt.
Der Faltenbalgabschnitt 120 besteht aus mehreren untertassenförmigen Elementen
oder Falten 121–129,
deren Ausbildung es gestattet, dass sich der Faltenbalgabschnitt 120 biegt
und bei Entlastung seine gebogene Ausrichtung aufrechterhält. Jede
Falte 121–129 besteht
aus einem Paar von entgegengesetzt weisenden kegelstumpfförmigen Abschnitten,
etwa den kegelstumpfförmigen
Abschnitten 130 und 132 der Falte 122.
Während
die größten und
kleinsten Durchmesser jedes kegelstumpfförmigen Abschnitts 130 und 132 gleich
groß sind,
sind die Längserstreckungen
der kegelstumpfförmigen
Abschnitte 130 und 132 unterschiedlich. Bei diesem
Beispiel hat der kegelstumpfförmige
Abschnitt 132 auf der Seite des proximalen Endes 106 der
Falte 122 eine größere Längserstreckung
als die Längserstreckung
des kegelstumpfförmigen
Abschnitts 130 auf der Seite des distalen Endes 104.
Wenn das distale Ende 104 längs der Längsachse der Verbindung 100 zum
proximalen Ende 106 hin gedrückt wird, behält der kegelstumpfförmige Abschnitt 132 im
Wesentlichen seine Form, während
der kegelstumpfförmige
Abschnitt 130 umkehrt und in den zugehörigen kegelstumpfförmigen Abschnitt 132 passt.
Auf diese Weise fällt
der Faltenbalgabschnitt 120 auf sich selbst zusammen und
verkürzt
die Länge
der Verbindung 100. Ein ähnlicher Zustand tritt auf,
wenn der Faltenbalgabschnitt 120 in einer Richtung gegenüber der
Längsachse
der Verbindung 100 gebogen wird. Wenn der Faltenbalgabschnitt 120 gebogen
ist, falten sich die Seiten der kegelstumpfförmigen Abschnitte 130 und 132 auf
der Seite des Faltenbalgabschnitts aufeinander, die in der Richtung
der Biegung liegen, um die Länge
des Faltenbalgs 120 auf dieser Seite zu verkürzen. Umgekehrt
behalten die kegelstumpfförmigen
Abschnitte 130 und 132, die auf der zur Richtung
der Biegung gegenüberliegenden
Seite liegen, ihre vorgebogene Anordnung, sodass die Länge des
Faltenbalgabschnitts 120 auf dieser Seite des Faltenbalgabschnitts 120 ihre
Länge beibehält.
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Damit
der Faltenbalgabschnitt arbeiten kann, muss der kegelstumpfförmige Abschnitt 130 gegenüber dem
kegelstumpfförmigen
Abschnitt 132 nachgeben können, um umkehren zu können, wenn
der Faltenbalgabschnitt 122 gebogen oder zusammengefallen ist,
und um bei Entlastung diese umgekehrte Position aufrecht zu erhalten.
Da es schwierig wäre,
den Faltenbalg 120 aus einem rohrförmigen Material mit veränderlichen
Dicken für
die Schaffung von zusätzlichem
Material und somit zusätzlicher
Steifheit für die
kegelstumpfförmigen
Abschnitte 132 zu bilden, sind die kegelstumpfförmigen Abschnitte 132 mit
einer Neigung oder einem Winkel zwischen ihrer Außenfläche und
der Längsachse
der Verbindung 100 ausgebildet, der kleiner ist als der
Winkel zwischen der Längsachse
und der Außenfläche der
kegelstumpfförmigen
Abschnitte 132. Somit haben die kegelstumpfförmigen Abschnitte 132 eine
größere Festigkeit
in Längsrichtung
als die kegelstumpfförmigen Abschnitte 130.
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Gemäß 5 sind
die untertassenförmigen Elemente,
wie die Elemente 123 und 124, durch kegelstumpfförmige Elemente 134, 135, 136 bzw. 137 gebildet.
Die kegelstumpfförmigen
Elemente 134 und 136 sind zu den kegelstumpfförmigen Elementen 135 bzw. 137 entgegengesetzt
und abwechselnd hiermit ausgerichtet. Somit bilden das Paar 134 und 135 von kegelstumpfförmigen Elementen
einen Scheitel 139 und das Paar 136 und 137 von
kegelstumpfförmigen Elementen
einen Scheitel 141. Die Scheitel 139 und 141 bilden
einen Außendurchmesser
des Faltenbalgabschnitts 120, der vorzugsweise ungefähr gleich dem
Durchmesser der Enden 104 und 106 der Verbindung 100 ist.
Durch Verkleinern des Außendurchmessers
des Faltenbalgabschnitts 120 wird dieser in sich kräftiger,
da das den Faltenbalgabschnitt 120 bildende Material in
geringerem Ausmaß gedehnt
wird, als es in dem Fall wäre,
wenn der Faltenbalg ähnlich der
Faltenbalgverbindung von 1 ausgebildet wäre.
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Jedes
kegelstumpfförmige
Element 134, 135, 136 und 137 bildet
eine Basis, die ferner den kleinsten Durchmesser des Faltenbalgabschnitts 120 bildet.
Nach dem Verständnis
der Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird der Fachmann erkennen, dass
der Faltenbalgabschnitt 120 ähnlich demjenigen von 1 ausgebildet
sein kann, sodass der durch diese Basis der kegelstumpfförmigen Abschnitte 134, 135, 136 und 137 und
auch andere gebildete Innendurchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser der
Enden 104 und 106 der Faltenbalgverbindung ist.
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Jedes
der kegelstumpftörmigen
Elemente 135 und 137, das dem Umklappen widersteht,
wenn der Faltenbalgabschnitt 120 in Längsrichtung zusammengefallen
ist, ist mit umlaufenden Verstärkungsrippen 140 und 142 versehen,
die hiermit integral ausgebildet sind. Bezüglich des Scheitels 139 ist
die Rippe 140 so ausgebildet, dass sie eine Breite hat,
die ähnlich
ihrer Höhe
ist und angrenzend an den Scheitel 139 positioniert ist.
Die zweite Rippe 142 hat je nach ihrem Ort einen kleineren
Durchmesser und ist im Abstand von der ersten Rippe 140 jedoch
in der Nähe
von dieser angeordnet. Die Rippen 140 und 142 bilden
eine strukturelle Halterung für
den kegelstumpfförmigen
Abschnitt 135, sodass der Faltenbalgabschnitt 120 seine
Position starrer einhält,
wenn er in eine Position gebogen wird, die das Umklappen von einem
oder mehreren kegelstumpfförmigen
Abschnitten, etwa dem Abschnitt 134, bewirkt. Somit hindern
die Rippen 140 und 142 das Zusammendrücken des
kegelstumpfförmigen
Abschnitts 135 senkrecht zur Längsachse der Faltenbalgverbindung.
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Wie
in 6 gezeigt, können
der Untertassenabschnitte 150 und 151 bei Bedarf
eine unterschiedliche Anzahl von Rippen 152, 154 und 156 enthalten.
Unter speziellem Hinweis auf den Untertassenabschnitt 150 ist
wegen seines verkürzten
kegelstumpfförmigen
Abschnitts 158 nur eine Verstärkungsrippe 152 vorgesehen.
Vorzugsweise ist jedoch jeder der anderen Untertassenabschnitte,
wie der Untertassenabschnitt 152, mit einer gleichgroßen Anzahl
von Rippen längs
eines wesentlichen Teils der Länge
des Faltenbalgabschnitts versehen, um durchwegs eine gleiche Starrheit
vorzusehen.
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7 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
eines bei 200 angegebenen Teils eines Faltenbalgabschnitts
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung. Wie bei anderen hier beschriebenen Ausführungsformen
besteht der Abschnitt 200 aus einer Mehrzahl von entgegengesetzt
weisenden kegelstumpfförmigen
Abschnitten 201–204.
Jeder der kegelstumpfförmigen
Abschnitte 202 und 204 enthält drei Umfangsrippen 205, 206 und 207,
die eine Außenfläche umgeben
und mit der Außenfläche der
kegelstumpfförmigen
Abschnitte 202 und 204 integral ausgebildet sind.
Die Rippen 205, 206 und 207 sind vorzugsweise
in die Außenfläche des
Faltenbalgabschnitts 200 eingeformt und aus dem gleichen Material
wie der Rest der Faltenbalgverbindung geformt. Somit fügen die
Rippen 205, 206 und 207 der Faltenbalgverbindung
keinerlei zusätzliches
Material hinzu, während
sie die Festigkeit der kegelstumpftörmigen Abschnitte 202 und 204 erhöhen.
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Wie
in 8 gezeigt, können
zusätzlich
zu Rippen 228 und 230 an kegelstumpfförmigen Abschnitten 224 und 226 Verstärkungsringe 220 bzw. 222 hinzugefügt werden, ähnlich solchen
wie oben beschrieben. Somit dienen die Verstärkungsringe 220 und 222 als
struktureller Halt für
die kegelstumpfförmigen
Abschnitte 224 und 226, die umklappen, wenn der
Faltenbalg bis zu einem gewissen Grad gebogen wird. Wie ferner gezeigt,
sind die Ringe 220 und 222 in der Nähe der Basis 232 und 234 der
kegelstumpfförmi gen
Abschnitte 224 bzw. 226 angeordnet, um an dieser
Stelle den kegelstumpfförmigen Abschnitten 224 und 226 eine
strukturelle Abstützung
hinzuzufügen,
um das Halten der kegelstumpfförmigen
Abschnitte 224 und 226 in einer umgeklappten Stellung
zu unterstützen.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung gemäß 9 sind
an der Innenfläche 254 des
Faltenbalgabschnitts Verstärkungsrippen 250 und 252 vorgesehen,
was allgemein bei 260 angegeben ist. Die Rippen 250 und 252 sind
durch Vertiefungen oder Ausnehmungen in der Außenfläche 253 des Faltenbalgs 260 gebildet.
So können
zur Bildung der inneren Rippen 250 und 252 Vorsprünge statt
Ausnehmungen in einer nicht gezeigten Faltenbalgform vorgesehen
sein. Ferner ist gezeigt, dass die Rippen 250 und 252 in
der Nähe
der Basis 262 jedes Untertassenabschnitts 264, 266 angeordnet
sind, um eine minimale Störung
des Zusammenfallvorgangs zu bewirken, wenn sich die Untertassenabschnitte 264 und 266 gegeneinander
falten. Nach dem Verstehen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung
ist dem Fachmann ersichtlich, dass irgendein anderer der hier beschriebenen
Faltenbälge
mit inneren Versteifungsrippen oder einer Kombination aus inneren
und äußeren Versteifungsrippen
versehen werden kann.
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Gemäß 10 enthält ein insgesamt
bei 300 angegebenes, untertassenförmiges Element, von dem eine
Mehrzahl einen Faltenbalg bilden könnte, einen ersten Verstärkungswulst
oder -ring 203, der das untertassenförmige Element 300 unmittelbar
angrenzend an den Scheitel des Elements 300 umgibt. Der
Ring 302 kann auf jeder Seite 308 und 310 des untertassenförmigen Elements 300 angeordnet
sein. Eine zusätzliche
umlaufende Verstärkungsrippe 312 ist
in der Nähe
des Rings 304 um die Seite 308 des untertassenförmigen Elements 300 angeordnet.
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Wie
in 11A und 11B gezeigt,
ist die Breite W der Verstärkungsrippen 400 und 402 größer als
deren Höhe
H. Bei Verständnis
der Prinzipien der vorliegenden Erfindung haben somit die Verstärkungsrippen
gemäß der vorliegenden
Erfindungen unterschiedliche Größen und
Formen. Zusätzlich können gemäß 12 die
verschiedenen Verstärkungsrippen,
wie die Rippen 500 und 502, die oben erläutert und
beschrieben sind, in einem bei 504 angegebenen, einzigen
Faltenbalgabschnitt kombiniert werden, je nach den gewünschten
Eigenschaften des Faltenbalgabschnitts 504.
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Es
sei hervorgehoben, dass die verschiedenen, im Einzelnen beschriebenen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Ausführungsformen
aus geführt
werden können,
von denen nur wenige oben erläutert
und beschrieben sind. Die Erfindung kann in anderen Formen verwirklicht
werden, ohne von ihrem Geist oder den wesentlichen Merkmalen abzuweichen.
Zum Beispiel sind die in Verbindung mit den dargestellten Ausführungsformen
beschriebenen Verstärkungs-
oder Versteifungsrippen allgemein mit halbkreisförmigem oder abgerundetem Querschnitt
gezeigt. Es ist jedoch ersichtlich, dass die geometrische Querschnittsform solcher,
entweder äußeren oder
inneren Rippen rechteckig, quadratisch, dreieckig, spitz und/oder jegliche
Kombination hiervon umfassen kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Derartige Rippenformen sollen im Bereich der beigefügten Patentansprüche liegen.
Somit sind die beschriebenen Ausführungsformen in jeder Hinsicht
als erläuternd
und nicht beschränkend
zu betrachten, wobei der Bereich der Erfindung daher eher durch
die beigefügten
Patentansprüche
als durch die obige Beschreibung angegeben ist.