MULTIPLE-WAY VALVE, ESPECIALLY FOR USE IN DIALYZERS

Abstract: 1. A multiple-way valve, especially for use in dialyzers, comprising a valve body having inlet and outlet passages (2, 22, 32, 42 or 3a, 3b, 23a, 23b, 33a, 33b, 43a, 43b, respectively) provided therein, and having secured thereto two diaphragms (4, 5) of equal effective surface at the outer edges thereof in such a way that, between one surface of one of the diaphragms ans one surface of the valve body, a valve chamber (6, 7) is formed, and that, on at least one of the diaphragms a valve plate (4a, 5a) is arranged, said valve plate opposing a valve seat (6a, 7a) arranged in at least one of the valve chambers, through which valve seat said valve chamber is adapted to be connected with an outlet passage, whereby both diaphragms are connected with one another through a mechanic coupling device (8, 28, 38a, 48 to 52) which is rigid in its direction of movement, tne connection being such that the diaphragms move in opposite directions relative to the valve chambers, and whereby an actuator (10) for displacing the diaphragms is provided, characterized in that the two valve chambers (6, 7) are connected with one another and with a common inlet passage (2, 22, 32, 42), that the diaphragms (4, 5) as well as the valve plate or plates (4a, 5a) are formed as closed components, that each of the valve plates (4a, 5a) is integral with the diaphragms associated therewith, and that the coupling device (8, 28, 38a, 48 to 52) is arranged externally of the valve chambers (6, 7) and of the inlet and outlet passages (2, 22, 32, 42 or 3a, 3b, 23a, 23b, 33a, 33b, 43a, 43b, respectively).

Description: Mehrwegeventil, insbesondere zur Verwendung in Dialyse-Geräten. Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil, das insbesondere zur Verwendung in Dialyse-Geräten geeignet sein soll. An ein solches Ventil werden hinsichtlich der Funktionsfähigkeit und der Sicherheit im Betrieb auEerordentlich hohe Anforderungen gestellt. Weiterhin soll ein derartiges Ventil noch folgenden Anforderungen genügen: 1. Das zu steuernde Medium soll nicht mit ferro magnetischen Werkstoffen in Berührung kommen, da diese als Magnet fallen für in dem Medium gelöste oder mitgeführte Stoffe wirken können. 2. Es sollen, soweit irgend möglich, nut hochwertige Kunststoff, beispielsweise Elastomere, den Me diumsstrom tangieren. 3. Das Ventil soll möglichst wenig ungespülte Tot räume aufweisen. 4. Die Funktionsweise des Ventils soll möglichst unabhängig vom herrschenden Mediumsdruck sein. 5. Der Schaltzustand des Ventils soll durch ein potentialfreies, elektrisch auswertbares Signal angezeigt werden können. Die Erfindung geht aus von einem Mehrwegeventil mit einem Ventilkörper, durch den Zufluss- und Abflu(3kanäle geführt sind und an dem zwei Membranen mit gleicher Wirkungsfläche so mit ihren Rändern befestigt sind, dass jeweils zwischen einer Oberfläche einer der Membranen und einer Oberfläche des Ventilkörpers eine Ventilkammer gebildet wird und an mindestens einer der Membranen ein Ventilteller angeordnet ist, der einem in mindestens einer der Ventilkammern angeordneten Ventilsitz gegen überwiegt, über welchen diese Ventilkammer mit einem Abflusskanal verbindbar ist und beide Membranen über eine in Bewegungsrichtung der Membranen starre, mechanische Kopplungsvorrichtung miteinander so verbunden sind, dass sich die Membranen in Bezug auf die Ventilkammern gegensinnig bewegen und eine Betätigungsvorrichtung zur Bewegung der Membranen vorhanden ist. Ein derartiges Ventil ist bekannt und beispielsweise in der DE-OS 2 134 272 beschrieben. Dieses bekannte Ventil hat den Nachteil, dass mit ihm nicht alle der oben erwähnten Forderungen erfüllbar sind. So ist beispielsweise die Kopplungsvorrichtung zwischen den beiden Ventiltellern, die Jeweils an den Enden von Faltenbälgen angeordnet sind, durch einen gemeinsamen Ventilsitz hindurchgeführt und liegt damit im Mediumsstrom. Es ist aber ausserordentlich schwierig, eine solche Kopplungsvorrichtung, die unter Umständen erhebliche Kräfte zu übertragen hat, aus nichtmetallischem Werkstoff oder gar aus Kunststoff herzustellen. Eine gewisse Unabhängigkeit vom Mediumsdruck wird bei dem bekannten Ventil dadurch erreicht, dass die Ventilteller als Ringe ausgebildet und die Faltenbälge offen sind. Dies hat aber den Nachteil, dass erhebliche ungespülte Toträume entstehen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, ein Ventil der oben angegebenen Bauart so auszugestalten, dass mit ihm die oben aufgestellten Forderungen verwirklichbar sind. Weiterhin sollte das Ventil ohne grössere Abänderungen der Grundkonstruktion als 3/2 Wegeventil oder als entweder im Ruhezustand geschlossenes oder im Ruhezustand offenes 2/2-Wegeventil ausgebildet werden können. Schliesslich sollten bei der Ausbildung des Ventils als Elektromagnetventil bei möglichst hohen hydraulischen Leistungen die elektrischen Werte möglichst niedrig liegen. Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäss dadurch, dass die beiden Ventilkammern miteinander und mit einem gemeinsamen Zuflusskanal verbunden sind und sowohl die Membranen als auch die Ventilteller geschlossen ausgebildet sind und jeder Ventilteller einstückig in die ihm zugeordnete Membran integriert ist und die Kopplungsvorrichtung ausserhalb der Ventilkammer und der Zufluss- und Abflusskanäle angeordnet ist. Wie weiter unten anhand von Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden wird, erfüllt das erfindungsgemässe Ventil in hervorragender Weise die oben aufgestellten Forderungen. Die Unabhängigkeit vom Systemdruck wird dadurch erreicht, dass die beiden Membranen in gleichem Masse vom Systemdruck beaufschlagt werden, der durch die starre mechanische Kopplungsvorrichtung kompensiert wird. Es ist grundsätzlich möglich, das erfindungsgemässe Ventil unter Verwendung von Flachmembranen auszubilden. Es hat sich aber als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Membranen entweder als Rollmembranen oder als Faltenbälge ausgebildet sind, da bei diesen Membrantypen bei einer Ausdehnung keinerlei Änderung der Wirkungsfläche auftritt und somit eine vollkommene Kompensierung des Systemdrucks möglich ist, so dass die erforderliche Stellkraft nur noch von den Flächendifferenzen der Ventilsitze bestimmt ist. Dies bedeutet, dass bei einem Ventil der Nennweite 3 mm in jeder Schaltstellung die Kopplungsvorrichtung mit den beiden Membranen mit einer Kraft von 0,7 N/bar in der Endlage gehalten wird. Die Wirkungsweise des Ventils ist daher als bistabil anzusehen. Verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen des erfin dungsgemässen Ventils sind möglich und weiter unten sowie in den Unteransprüchen beschrieben. Das erfindungsgemässe Ventil kann als Elektromagnetventil ausgebildet sein, wobei die Betätigungsvorrichtung eine Magnetspule mit einem gegen Federkraft bewegbaren Anker enthält. Es können aber auch andere Betätigungsvorrichtungen, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch betätigte Betätigungsvorrichtungen verwendet werden. So kann beispielsweise die Betätigungsvorrichtung auch einen bewegten zwei stabile Endlagen aufweisenden Dauermagneten enthalten, sowie eine mit Schaltimpulsen beaufschlagbare Magnetspule zur Beförderung des Dauermagneten aus der einen in die andere Endlage. Da der magnetische Kreis vollkommen vom hydraulischen Kreis getrennt ist ist der Einsatz eines derartigen Dauermagneten möglich, weil auf die Korrosionsbeständigkeit keine Rücksicht genommen werden muss. Da die aktiven Betätigungsmechanismen des erfindungsge mäusen Ventils von aussen frei zugänglich sind, ist es weiterhin in einfacher Weise möglich, diese Betätigungsmechanismen, beispielsweise die Kopplungsvorrichtung, durch entsprechende Vorrichtungen abzutasten, zur Feststellung des Schaltzustandes des Ventils. Eine derartige Abtastung kann beispielsweise durch Näherungsinitiatoren oder auch einen einfachen Mikroschalter erfolgen. Bei einer Ausbildung des erfindungsgemässen Ventils als Elektromagnetventil ist auch eine Betätigung mittels Wechselstrom ohne weiteres durchführbar, da die Differenz zwischen Kraft- und Formschluss durch das elastische Verhalten der in die Membranen integrierten Ventilteller überbrückt wird. Wie weiter unten näher erläutert, braucht die in Bewegungsrichtung der Membranen starre, mechanische Kopplungsvorrichtung nicht notwendig aus Festkörperbauteilen aufgebaut zu sein, sondern es ist möglich, hier ein hydraulisches System zu verwenden. Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnung Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Ventils näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils in einer Ausbildung als 3/2 Wegeventil; Fig. 2 eine Variante des Ventils nach Fig. 1 in einer Ausbildung als im Ruhezustand offenes 2/2 Wegeventil; Fig. 3 eine weitere Variante des Ventils nach Fig. 1 in einer Ausbildung als im Ruhezustand geschlossenes 2/2 Wegeventil; Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils in einer Ausbildung als 3/2-Wegeventil; Fig.5 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils in einer Ausbildung als 3/2-Wegeventil; Fig. 6 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils in einer Ausbildung als 3/2-Wegeventil mit einer als hydraulisches System ausgebildeten Kopplungsvorrichtung. Fig. 7 eine weitere Variante des Ventils nach Fig.l in einer Ausbildung als 3/2-Wegeventil mit sich überschneidenden Schliessstellungen; Fig. 8 eine Teilansicht einer Variante der Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 für ein bei Systemunterdruck verwendbares Ventil. In Fig. 1 ist ein 3/2-Wegeventil dargestellt, das als Elektromagnetventil ausgebildet ist. Es weist einen als beispielsweise rechteckiger Block ausgebildeten Ventilkörper 1 auf, durch den ein Zuflusskanal 2 und zwei Abflusskanäle 3a, 3b geführt sind. Der Ventilkörper 1 kann beispielsweise aus Kunststoff oder einem anderen nichtferromagnetischem Material bestehen. An der in Fig. 1 oberen Seite des Ventilkörpers 1 sind die Ränder einer Rollmembran 4 befestigt, deren Innenseite zusammen mit den entsprechenden Flächen des Ventilkörpers 1 eine erste Ventilkammer 6 bildet. An der in Fig. 1 unteren Seite des Ventilkörpers 1 ist in der gleichen Weise eine Rollmembran 5 befestigt, die mit der Oberfläche des Ventilkörpers eine zweite Ventilkammer 7 bildet. Die Ventilkammern 6 und 7 sind durch einen Verbindungskanal 2a miteinander verbunden, in den auch der Zuflusskanal 2 einmündet. Die Abflusskanäle 3a und 3b münden in Ventil sitze 6a bzw. 7a ein, die in den Ventilkammern 6 und 7 angeordnet sind. Die sich an den Abstützflächen 4b bzw. 5b abrollenden Rollmembranen 4 und 5 sind in ihrem mittleren Bereich als Ventilteller 4a bzw. 5a ausgebildet, wobei der Ventilteller 4a dem Ventilsitz 6a und der Ventilteller 5a dem Ventilsitz 7a gegenüberliegt. Die einem anderen geeigneten elastischen Material hergestellt sein. Die Ventilteller 4a und 5a sind einstückig in die Rollmembranen 4 und 5 integriert. Die mittleren Bereiche der beiden Rollmembranen 4 und 5 sind über einen rechteckigen, die Ventilkammern 6, 7 umfassenden insgesamt mit Bezugsziffer 8 bezeichneten Rahmen miteinander verbunden. Der Rahmen besteht aus zwei quer zur Längsachse L des Ventils verlaufenden Teilen 8a und zwei parallel zur Längsachse L des Ventils verlaufenden,als Führungsstangen ausgebildeten Teilen 8b. Die Teile 8a sind über Verbindungsstücke 8c mit den Membranen 4 bzw. 5 verbunden. Die Teile 8b sind in Ausnehmungen oder Bohrungen 8d geführt, die im Ventilkörper 1 angeordnet sind. Die Kopplung der beiden Membranen 4 und 5 durch den Rahmen 8 erfolgt so, dass jeweils einer der beiden Ventilteller (in Fig. 1 Ventilteller 4a) auf dem Ventilsitz (in Fig. 1 Ventilsitz 6a) aufsitzt, während der jeweils andere Ventilteller (in Fig. 1 Ventilteller 5a) vom Ventilsitz (in Fig. 1 Ventilsitz 7a) abgehoben ist. Der Ventilkörper 1 ist über einen Halterungsrahmen 9 mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden, die in der dargestellten Ausführungsform eine Magnetspule 10 auf weist, welche von einem Joch 11 umfasst ist und in der ein bewegbarer Anker 12 geführt ist, der an seinem unteren Ende mit dem Rahmen 8 verbunden ist. Im Ruhezustand des Ventils wird der Anker 12 durch die Kraft einer Feder 13 nach unten gedrückt, so dass der in Fig. 1 dargestellte Zustand des Ventils eintritt, bei dem der Ventilsitz 6a geschlossen und der Ventilsitz 7a geöffnet ist. Bei Erregung der Magnetspule 10 wird der Anker 12 gegen die Kraft der Feder 13 angezogen und dadurch der Ventilsitz 6a geöffnet und der Ventilsitz 75 geschlossen. Wie aus Fig. 1 unmittelbar abzulesen , wirkt der Systemdruck über den Zuflusskanal 12 gleichmässig auf die Innenseite der beiden Membranen 4 und 5 und dieser Druck wird durch den die beiden Membranen verbindenden Rahmen 8 kompensiert. Der Rahmen 8 durchdringt an keiner Stelle Hohlräume, die vom Mediumsstrom durchflossen sind.Das Ventil weist ausser den beiden Ventilkammern 6 und 7 sowie den Zuflusskanälen 2 und 2a und den Abflusskanälen 3a und 3b keine weiteren vom Medium beaufschlagten Hohlräume auf. Sämtliche vom Medium durchströmten Teile können aus Kunststoff hergestellt sein. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Ventilkörper 1 als geschlossener Block dargestellt. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen möglich, bei denen die Zuflusskanäle 2 und 2a und die Abflusskanäle 3a und 3b als Rohre durch einen beispielsweise als Halterungsrahmen ausgebildeten Ventilkörper geführt sind, der nur an der den Ventilkammer-6 und 7 zugewandten Seiten geschlossene Flächen aufweist. In Fig. 2 ist eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 1 dargestellt, die als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, und zwar in der Weise, dass das Ventil im Ruhezustand geöffnet ist. In Fig. 2 sind gleich ausgebildete Bauteile mit gleichen Bezugsziffern wie Fig. 1 versehen. Durch den ähnlich wie in Fig. 1 ausgebildeten Ventilkörper 1' ist ein Zuflusskanal 2' und ein Abflusskanal 3a' geführt. An den beiden voneinander abgewandten Flächen des Ventilkörpers 1' sind analog der Ausführungsform nach Fig. 1 Rollmembranen 4, 5 angeordnet, die sich an Abrollflächen 4b, 5b abstützen und in der Mitte als Ventilteller. 4a, 5a ausgebildet sind. Die Rollmembranen 4, 5 begrenzen zusammen mit dem Ventilkörper 1' die Ventilkammern 6, 7. Die Ventilkammer 6 ist durch den Ventilkörper 1' hindurch über einen Verbindungskanal 2a' mit der Ventilkammer 7 verbunden. Der Zuflusskanal 2' mündet in die Ventilkammer 6, während der Abflusskanal 3a' über den Ventilsitz 7a' in die Ventilkammer 7 mündet. In der Ventilkammer 6 ist an der Stelle des Ventilsitzes lediglich ein Aufsatz 6a' angeordnet, auf dem der Ventilteller 4a in der in Fig; 2 dargestellten Stellung aufsitzt.Die beiden Membranen 4 und 5 sind wiederum durch den aus den Teilen 8a, 8b und 8c bestehenden Rahmen 8 miteinander verbunden, wobei die Teile 8b durch die Ausnehmungen 8d im Ventilkörper 1' hindurchtreten. Der Ventilkörper 1' ist über dem Halterungsrahmen 9 mit der die Magnetspule 10, das Joch 11 und den gegen die Feder 13 bewegbaren Anker 12 enthaltenden Betätigungsvorrichtung verbunden. Der Systemdruck wirkt in beiden Schslts#el1ungen des Ventils über den Zuflusskanal 2' auf die Membran 4 und den Verbindungskanal 2a' auf die Membran 5. Im geöffneten Zustand des Ventils werden die beiden Ventilkammern 6 und 7 vom Medium durchströmt. Beim Anziehen des Ankers 12 gegen die Kraft der Feder 13 legt sich der Ventilteller 5a auf den Ventilsitz 7a auf und das Ventil schliesst. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform in einigen Einzelheiten , durch die das Ventil zu einem im Ruhezustand geschlossenen 2/2 Wegeventil wird. Der Ventilkörper 1" enthält den in die untere Ventilkammer 7 mündenden Zuflusskanal 2" sowie den in die obere Ventilkammer 6 mündenden Abflusskanal 3a". Die beiden Ventilkammern 6 und 7¯sind wiederum durch einen den Ventilkörper 1" durchdringenden Verbindungskanal 2a" miteinander verbunden. In der oberen Ventilkammer 6 befindet sich der mit dem Abflusskanal 3a verbundene Ventilsitz 6a", während in der unteren Ventilkammer 7 an der gleichen Stelle ein Aufsatz 7a" angeordnet ist, auf den sich der Ventilteller 5a bei geöffnetem Ventil aufsetzt. Die beiden Rollmembranen 4, 5 sind wiederum über den anhand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Rahmen 8 miteinander verbunden. Die über den Halterungsrahmen 9 mit dem Ventilkörper 1" verbundene Betätigungsvorrichtung weist wiederum eine- Magnetspule 10 mit Joch 11 sowie einen gegen die Wirkung der Feder 13 bewegbaren Anker 12 auf. Wie aus Fig. 3 unmittelbar abzulesen, liegt in dem in Fig. 3 dargestellten Ruhezustand der Ventilteller 4a auf dem Ventilsitz 6a" auf und das Ventil ist geschlossen. Beim Anziehen des Ankers 12 gegen die Kraft der Feder 13 öffnet das Ventil. Um einen guten Ausgleich des Systemdrucks zu erzielen, können bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 anstelle des einen Verbindungskanals 2a' und 2a" auch mehrere Verbindungskanäle vorhanden sein, die um den Ventilsitz 7a' bzw. 6a herum angeordnet sein können. In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform eines 3/2 Wegeventils dargestellt, bei der sich die Ventilkammern auf der gleichen Seite eines Ventilkörpers befinden. Um den Zusammenhang mit den vorbeschriebenen Ausführungsformen aufzuzeigen, sind auch hier Bauteile, die in ihrer Ausbildung genau Bauteilen der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der wiederum als flaches Bauteil ausgebildete Ventilkörper 21 ist von einem gemeinsamen Zuflusskanal 22 und den beiden Abflusskanälen 23a und 23b durchdrungen. An der in Fig. 4 oberen Seite des Ventilkörpers 21 sind die Rollmembranen 4 und 5 angeordnet, die jeweils zusammen mit dem entsprechenden Teil dieser Oberfläche des Ventilkörpers 21 die Ventilkammern 6 und 7 bilden. Die Ventilkammern 6 und 7 sind durch einen Verbindungskanal 22a verbunden, in den der gemeinsame Zuflusskanal 22 einmündet. In die Ventilkammer 6 mündet der Abflusskanal 23a über den Ventilsitz 6a und in die Ventilkammer 7 mündet der Abflusskanal 23b über den Ventilsitz 7a. Die sich an den Widerlagern 4b bzw. 5b abstützenden Rollmembranen 4, 5 weisen in ihrem mittleren Bereich die integrierten Ventilteller 4a und 5a auf, die den Ventilsitzen 6a und 7a gegenüberliegen. Die Aussenseiten der Rollmembranen 4 und 5 sind in ihrer Mitte über eine Koppelungsvorrichtung 28 verbunden, die in diesem Falle als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist,der sich mit seinem Drehpunkt 28d am Ventilkörper 21 abstützt und dessen einer Hebelarm 28a über ein Verbindungsstück 28c mit der Rollmembran 4 und dessen anderer Hebelarm 28b über ein Verbindungsstück 28c mit der Rollmembran 5 verbunden ist. Durch diese Art der Koppelung ist, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen sichergestellt, dass die Bewegung der beiden Rollmembranen 4 und 5 in Bezug auf die Ventilkammern 6 und 7 gegensinnig erfolgt. Oberhalb des Ventilkörpers 21 ist über eine Halterungsrahmen 29 eine Betätigungsvorrichtung angeordnet, die eine Magnet spule 10 mit Joch 11 enthält, in der ein Anker 12' gegen die Kraftwirkung einer Feder 13' geführt ist. Das äussere Ende des Ankers 12' ist über ein Verbindungselement 27 mit dem Verbindungsstück 28c am Hebelarm 28a verbunden. Beim Anziehen des Ankers 12' hebt der Ventilteller 4a vom Ventilsitz 6a ab und der Ventilteller 5a setzt auf den Ventilsitz 7a auf. Die Funktionsweise des in Fig. 4 dargestellten Ventils ist grundsätzlich die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Der Systemdruck wirkt über den Zuflusskanal 22 und den Verbindungskanal 22a auf die Innenseite beider Rollmembranen 4, 5 und wird durch den Hebel 28 kompensiert. Auch die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform lässt sich als 2/2-Wegeventil ausbilden, in dem einer der beiden Abflusskanäle geschlossen wird und dafür in die Ventilkammer, in der der Abfluss geschlossen ist, der Zufluss direkt hineingeführt wird, während der Verbin dungskanal erhalten bleibt. In Fig. 5 ist eine als 3/2-Wegeventil ausgebildete Ausführungsform dargestellt, bei der die Betätigungsvorrichtung zwischen beiden Ventilkammern angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform sind die der Ausführungsform nach Fig. 1 genau entsprechenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Ventilkörper 31 ist bei dieser Ausführungsform Uförmig ausgebildet mit den beiden Schenkeln 31 a und 31b.An den einander zugewandten Flächen der beiden Schenkel 31a und 31b sind die Rollmembranen 4 und 5 angeordnet, die mit Teilen dieser Innenflächen die Ventilkammern 6 und 7 bilden. Diese sind über einen durch den Ventilkörper 1 hindurchlaufenden Verbindungskanal 32a, in den auch der Zuflusskanal 32 einmündet, miteinander verbunden. In die Ventilkammer 6 mündet ein durch das Bauteil 31a geführter Abflusskanal 33a, während in die Ventilkammer 7 ein durch das Bauteil 31b hindurchgeführter Abflusskanal 33b einmündet. Die Rollmembran 4 weist, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen einen dem Ventilsitz 6a gegenüberliegenden Ventilteller 4a auf, während die Rollmembran 5 den dem Ventilsitz 7a gegenüberliegenden Ventilteller 5a aufweist. Die beiden Rollmembranen 4 und 5 sind über eine Kopplungsvorrichtung miteinander verbunden, welche durch die zwischen den beiden Schenkeln 31a und 31b angeordnete Betätigungsvorrichtung hindurchgeführt ist. Diese Betätigungsvorrichtung besitzt, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen,eine über eine Halterung 39 mit dem Ventilkörper 31 verbundene magnetspule 10 mit Joch 11, in der ein Anker 12" gegen die Kraft einer Feder 13" bewegbar geführt ist. Das eine Ende des Ankers 12" ist über eine in einer Führung 38b geführte Verbindungsstange 38a und ein Verbindungsstück 38c mit der Membran 4 verbunden, während das andere Ende des Ankers direkt mit der Membran 5 verbunden ist. In dem in Fig. 5 dargestellten Schaltzustand des Ventils, der dem Ruhezustand der Betätigungsvorrichtung entspricht, sitzt der Ventilteller 5a auf dem Ventilsitz 7a auf. Beim Anziehen des Ankers 12" hebt der Ventilteller 5a vom Ventilsitz 7a ab und der Ventilteller 4a setzt sich auf den Ventilsitz 6a auf. Auch bei dieser Ausführungsform sind alle der eingangs aufgestellten Forderungen erfüllt. Weiterhin kann auch diese Ausführungsform durch kleinere Umbauten in ein 2/2-Wegeventil umgewandelt werden. In Fig. 6 ist eine als 3/2-Wegeventil ausgebildete Ausführungsform dargestellt, die bezüglich der Anordnung der Ventilkammern am Ventilkörper im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1 entspricht. Die Kopplung der beiden Rollmembranen 4 und 5 erfolgt bei dieser Ausführungsform nicht über ein mit festen Bauteilen aufgebautes mechanisches System, sondern über ein hydraulisches System. Durch den Ventilkörper 41 sind der in den Verbindungskanal 42a der beiden Ventilkammern 6 und 7 einmündende Zuflusskanal 42, sowie die über die Ventilsitze 6a, 7a in die Ventilkammern 6 und 7 einmündenden Abflusskanäle 43a und 43b geführt. Die beiden Rollmembranen 4 und 5 sind an ihrer Aussenseite mit Hydraulikzylindern verbunden, und zwar der Gestalt, dass die Widerlager der Rollmembranen 4 und 5 gleichzeitig als Zylinder 44 und 45 ausgebildet sind, in denen jeweils ein mit der Rollmembran verbundener Kolben 46 bzw. 47 geführt ist. Die Hydraulikflüssigkeit wird demnach direkt auf die Aussenseite der Rollmembranen 4, 5 und auf die Flächen der mit ihnen verbundenen Kolben 46, 47. Die Hydraulikzylinder 44, 45 sind über eine aus den Zweigen 48 und 49 bestehende Hydraulikleitung direkt miteinander verbunden. Die beiden Hydraulikleitungen 48, 49 münden an beiden Enden in einen Steuerzylinder 50 ein, in dem ein Steuerkolben 52 gegen die Kraft einer Feder 53 verschiebbar geführt ist. Sowohl die beiden Hydraulikzylinder 44 und 45 als auch die Hydraulikleitungen 48 und 49 und die an die Stirnflächen des Steuerkolbens 52 angrenzenden Steuerräume 51a und 51b sind ganz mit der Hydraulik flüssigkeit gefüllt.Der Steuerkolben 52 ist gleichzeitig als Anker einer Magnetspule 10 mit Joch 11 ausgebildet. An der einen Stirnfläche des Steuerkolbens 52 ist ein Ventilteller 54a angeordnet, der einem Ventilsitz 55a gegenüberliegt, während an der anderen Stirnfläche des Steuerkolbens 52 ein Ventilteller 54b angeordnet ist, der einem Ventilsitz 55b gegenüberliegt. Gegen die Wand des Steuerzylinders 50 ist der Steuerkolben 52 durch eine Ringdichtung 56 abgedichtet, welche einen Durchtrittsschlitz 56a aufweist. In dem in Fig. 6 dargestellten Zustand, der dem Ruhezustand der Betätigungsvorrichtung entspricht, sitzt der Ventilteller 4a auf dem Ventilsitz 6a auf, während der Ventilteller 5a vom Ventilsitz 7a abgehoben ist. Beim Anziehen des den Steuerkolben 52 bildenden Ankers gegen die Kraft der Federn 53 wird die hydraulische Flüssigkeit über die Leitung 49 in den Hydraulikzylinder 45 gedrückt und aus dem Hydraulikzylinder 44 über die Leitung 48 abgezogen. Wegen der Inkompressibilität der Hydraulikflüssigkeit und dem völlig gefüllten Zustand des Systems entsteht eine in Bewegungsrichtung der Rollmembranen 4 und 5 starre Verbindung zwischen den beiden Rollmembranen und der Ventilteller 4a hebt ab, während der Ventilteller 5a aufsetzt. In den beiden Endstellungen des Steuerkolbens 52 ist der hydraulische Kreis durch die Ventile 54a-55a bzw. 54b55b ges#perrt, wodurch die festen Endlagen der Ventiltel ler 4a und 5a sichergestellt sind. Ein statischer Druckausgleich zwischen den beiden Leitungen 48, 49 erfolgt über einen Durchtrittsschlitz 56a im Dichtungsring 56. Die in Fig.6 dargestellte Ausführungsform hat den grossen Vorteil, dass Ventil und Betätigungsvorrichtung räumlich getrennt angeordnet werden können. In Fig. 7 ist eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 1 dargestellt, die als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und die sich von der Ausführungsform nach Fin. 1 dadurch unterscheidet, dass an jedem der beiden Ventilteller 4a und 5a an der jeweils dem Ventilsitz 6a und 7a zugewandten Seite ein Verschlussstopfen 4c und 5c angeordnet ist, dessen Durchmesser mindestens annähernd dem Innendurchmesser der Ventilsitze 6a und 7a entspricht. Die Länge dieser Verschlussstopfen 4c und 5c ist derart bemessen, dass in einer in Fig. 7 dargestellten mittleren Stellung des Ventils beide Verschlussstopfen 4c und 5c in den jeweiligen Ventilsitz 6a und 7a eintauchen und diesen dadurch verschliessen. Auf diese Weise wird erreicht, dass in einer mittleren Stellung des Ventils die beiden Abflusskanäle 3a und 3b verschlossen sind. Der Gesamthub der Ventilteller muss so bemessen sein, dass in den beiden Endstellungen jeweils einer der beiden Ventilsitze 6a oder 7a geöffnet ist. Dies bedeutet, dass der Gesamthub grösser sein muss als beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. 1, und zwar um eine Strecke, die der Länge der Verschlussstopfen 4c bzw. 5c entspricht. Der gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 etwas grössere erforderliche Hub ist bei der Ausführungsform nach Fig. 7 konstruktiv berücksichtigt, in dem das in Querrichtung verlaufende Teil 8a' des Rahmens 8, wie aus der Fig. ersichtlich, gekröpft ausgebildet ist. Die Ausführungsform nach Fig. 7 ist dann von besonderer Bedeutung, wenn im Betrieb des Ventils vermieden werden soll, dass beim Umschalten in einer Mittelstellung für einen kurzen Augenblick die beiden Abflusskanäle 3a und 3b geöffnet sind, was zu Fehlern bei der Dosierung der gesteuerten Flüssigkeitsmenge führen kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 tritt. also eine Oberschnei- dung der Schliessphasen auf. Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen des Ventils sind die Rollmembranen 4 bzw. 5 so angeordnet, dass ihre Falten jeweils nach aussen weisen. In dieser Ausführungsform ist das Ventil für eine Verwendung bei Systemüberdruck gedacht. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Ventile bei innerem Systemunterdruck zu verwenden. In diesem Falle muss allerdings bei der Verwendung von Rollmembranen die Einbaulage der Rollmembranen umgekehrt werden. Wie dies zu geschehen hat, ist in Fig. 8 dargestellt. Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt eines Ventils einer Ausführungsform, wie sie den Fig. 1 bis 5 entsprechen kann, im Bereich einer Rollmembran. Die Rollmembran 4' ist am Ventilkörper 1 in der Weise befestigt, dass ihre abrollende Aussenseite sich an mit dem Ventilkörper 1 verbundenen Abstützflächen 4b' abstützt. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist die Rollmembran 4' in ihrem mittleren Bereich als Ventilteller 4a' ausgebildet, der dem Ventilsitz 6a gegenüberliegt.

Claims: Patentansprüche 1. Mehrwegeventil, insbesondere zur Verwendung in Dia lyse-Geräten, mit einem Ventilkörper, durch den Zufluss und Abflusskanäle geführt sind, und an dem zwei Mebranen mit gleicher Wirkungsfläche so mit ihren Rändern befe stigt sind, dass jeweils zwischen einer Oberfläche einer der Membranen und einer Oberfläche des Ventilkörpers eine Ventilkammer gebildet wird und an mindestens einer der Membranen ein Ventilteller angeordnet ist, der einem in mindestens einer der Ventilkammern angeordneten Ventilsitz gegenüberliegt, über welchen diese Ventil kammer mit einem Abflusskanal verbindbar ist und beide Membranen über eine in Bewegungsrichtung der Membranen starre mechanische Kopplungsvorrichtung miteinander so verbunden sind, dass sich die Membranen in Bezug auf die Ventilkammern gegensinnig bewegen und eine Betätigungs vorrichtung zur Bewegung der Membranen vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventilkammern (6, 7) miteinander und mit einem gemeinsamen Zuflusskanal (2,22,32, 42) verbunden sind und sowohl die Membranen (4, 5) als auch die Ventilteller (4a, 5a) geschlossen ausgebildet sind und jeder Ventilteller (4a, 5a) ein stückig in die ihm zugeordnete Membran integriert ist und die Kopplungsvorrichtung (8, 28, 38a,48 bis 52) ausserhalb der Ventilkammern (6, 7) und der Zufluss- und Abflusskanäle (2, 22, 32, 42 bzw. 3a, 3b, 23a, 23b, 33a, 33b, 43a, 43b) angeordnet ist. 2. Mehrwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Membranen als Rollmembranen (4,5) ausgebil det sind. 3. Mehrwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Membranen als Faltenbälge ausgebildet sind. 4. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (4, 5) an zwei voneinander abgewandten Seiten des Ventilkörpers (1, 1', 12") angeordnet sind,und die Kopplungsvorrichtung als rechteckiger, die Ventilkammern (6, 7) umfassender Rahmen (8) ausgebildet ist, wobei die quer zur Bewe gungsrichtung verlaufenden Teile (8a) des Rahmens je weils mit den Aussenseiten der Membranen (4, 5) verbunden sind und die in Bewegungsrichtung verlaufenden Teile (8b) des Rahmens durch seitliche Ausnehmungen oder Bohrungen (8d) des Ventilkörpers (1, 1', 12") geführt sind. 5. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (4, 5) an der gleichen Seite des Ventilkörpers (21) angeordnet sind und die Kopplungsvorrichtung als zweiarmiger Hebel (28) ausgebildet dessen Drehpunkt (28d) am Ventilkörper (21) gelagert ist und dessen Hebelarme (28a, 28b) je weils mit den Aussenseiten der Membranen (4, 5) verbunden sind und einer der Hebelarme (28a) mit der Betätigungs vorrichtung (13' verbunden ist. 6. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (31) U förmig ausgebildet ist und die Membranen (4, 5)jeweils an der Innenseite der beiden Schenkel (31a, 31b) des Ventilkörpers (31) einander gegenüberliegend ange ordnet sind,und die Kopplungsvorrichtung (38) zwischen den beiden Schenkeln(31a, 31b) des Ventilkörpers (31) angeordnet ist. 7. Mehrwegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Kopplungsvorrichtung als durchlaufende Verbindungsstange ausgebildet ist, an der die Betäti gungsvorrichtung angreift. 8. Mehrwegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Betätigungsvorrichtung (10) zwischen den Schenkeln (31a, 31b) des Ventilkörpers (31) angeordnet ist und die Kopplungsvorrichtung (38) durch die Betäti gungsvorrichtung (10) hindurchgeführt ist. 9. Mehrwegeventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass die Betätigungsvorrichtung eine Magnetspule (10) mit in Bewegungsrichtung der Membranen (4, 5) bewegbaren Anker (12") ist und der Anker (12") mit beiden Membranen (4, 5) verbunden ist. 10. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung ein hydraulisches System ist und jede der Membranen (4, 5) mit einem Hydraulikzylinder (44, 45) verbunden ist, wobei die beiden Hydraulikzylinder (44, 45) über eine Flüssigkeitsleitung (48, 49) miteinander verbunden sind und in die Flüssigkeitsleitung (48, 49) ein von aussen betätigbarer, an seinen beiden Endflächen an die hydrau lische Flüssigkeit angrenzender Steuerkolben (52) einge schaltet ist. 11. Mehrwegeventil nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Steuerkolben (52) als Anker einer Magnetspule (10) ausgebildet ist. 12. Mehrwegeventil nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder (44, 45) direkt am Ventilkörper (41) angeordnet sind und so ausgebildet sind, dass der Zylinder (44, 45) jeweils eine der Membranen (4, 5) an ihrer Aussenseite umfasst und der Zylinderkolben (46, 47) direkt an der Aussenseite der Membran (4, 5) angeordnet ist. 13. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventilkammern über mehrere Verbindungskanäle miteinander verbunden sind, die um den Ventilsitz herum angeordnet sind. 14. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, wobei in jeder der Ventilkammern (6, 7)ein mit einem Abflusskanal verbundener Ventilsitz (6a, 7a) angeordnet ist. 15. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, wobei beide Membranen (4, -5) einen Ventilteller (4a, 5a) besitzen und in einer der Ventilkammern (6, 7) ein mit einem Abflusskanal verbundener Ventilsitz (7a', 65kl) angeordnet ist, während in der anderen Ventilkammer (6, 7) ein entsprechend dem Ventilsitz ausgebildeter geschlossener Aufsatz (6a', 7a") angeordnet ist. 16. Mehrwegeventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuflusskanal (2', 2") jeweils direkt mit der den geschlossenen Aufsatz (6a', 7a") aufweisenden Ventilkammer verbunden ist. 17. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung eine Magnetspule (leu) mit einem gegen Federkraft beweg baren Anker (12, 12', 12", 52) aufweist. 18. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung einen bewegbaren, zwei stabile Endlagen aufweisenden Dauermagneten enthält, sowie eine mit Schaltimpulsen beaufschlagbare Magnetspule zur Beförderung des Dauer magneten aus der einen in die andere Endlage. 19. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ventilteller (4a, 5a) an seiner dem Ventilsitz (6a, 7a) zugewandten Seite einen beim Schliessen dieses Ventiltellers in den Ventil sitz (6a, 7a) eintauchenden Verschlussstopfen (4c, 5c) aufweist, dessen Durchmesser mindestens annähernd dem Innendurchmesser des Ventilsitzes (6a, 7a) entspricht, wobei die Länge dieser Verschlussstopfen und der Hub der Ventilteller (4a, 5a) so bemessen ist, dass in den beiden Endstellungen je ein Ventilsitz (6a, 7a) geöffnet ist, während in einer Mittelstellung beide Ventilsitze (6a, 7a) mindestens teilweise verschlossen sind.

Inventors: MOLDENHAUER, HERMANN, MULLER, KURT, Müller, Kurt
Applicants: A. UND K. MULLER GMBH & CO. KG
Application year: 1983
Main classification: F16K11
IPC codes: B01D61, A61M1, F16K31, F16K11, A61M39