DE102019216553B4

DE102019216553B4 - switching valve

Info

Publication number: DE102019216553B4
Application number: DE102019216553.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Pott
Original assignee: FLO MEDIZINTECHNIK GmbH
Current assignee: FLO MEDIZINTECHNIK GmbH
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: DE102019216553A1

Abstract

Umschaltventil, zum Umschalten eines druckbeaufschlagten Fluidstroms, umfassend:- ein Ventilgehäuse (5), welches einen Ventilelementraum (51) und einen Fluidraum (52) aufweist, und- ein Ventilelement (6), welches innerhalb des Ventilelementraums (51) angeordnet ist und um eine Rotationachse (65) schwenkbar ist,- wobei der Fluidraum (52) in axialer Richtung an den Ventilelementraum (51) angrenzt,- wobei das Ventilelement (6) eine L-Bohrung (62) aufweist, welche das Ventilelement (6) von einer stirnseitigen Öffnung (63) zu einer mantelseitigen Öffnung (64) durchdringt,- wobei die stirnseitige Öffnung (63) in den Fluidraum (52) mündet,- wobei das Ventilgehäuse (5) vier Fluidbohrungen (1, 2, 3, 4) aufweist,- wobei eine erste Fluidbohrung (1) in den Fluidraum (52) mündet, und- wobei eine zweite Fluidbohrung (2), eine dritte Fluidbohrung (3) und eine vierte Fluidbohrung (4) jeweils in den Ventilelementraum (51) münden, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) in eine Bypassstellung schwenkbar ist, in welcher das Ventilelement (6) eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidbohrung (1) und der dritten Fluidbohrung (3) und gleichzeitig zwischen der ersten Fluidbohrung (1) und der vierten Fluidbohrung (4) herstellt, wobei die dritte Fluidbohrung (3) und die vierte Fluidbohrung (4) so angeordnet sind, dass sich in der Bypassstellung die mantelseitige Öffnung (64) des Ventilelements (6) mit der dritten Fluidbohrung (3) und mit der vierten Fluidbohrung (4) überschneidet.Switching valve for switching a pressurized fluid flow, comprising:- a valve housing (5) which has a valve element space (51) and a fluid space (52), and- a valve element (6) which is arranged inside the valve element space (51) and around a rotation axis (65) is pivotable, - the fluid space (52) adjoins the valve element space (51) in the axial direction, - the valve element (6) having an L-bore (62) which the valve element (6) of a front opening (63) penetrates to a shell-side opening (64), - the front opening (63) opening into the fluid chamber (52), - the valve housing (5) having four fluid bores (1, 2, 3, 4), - wherein a first fluid bore (1) opens into the fluid space (52), and- wherein a second fluid bore (2), a third fluid bore (3) and a fourth fluid bore (4) each open into the valve element space (51), characterized that the valve element (6) in a bypass position pivotable, in which the valve element (6) establishes a fluid connection between the first fluid bore (1) and the third fluid bore (3) and at the same time between the first fluid bore (1) and the fourth fluid bore (4), the third fluid bore (3 ) and the fourth fluid bore (4) are arranged in such a way that in the bypass position the shell-side opening (64) of the valve element (6) intersects with the third fluid bore (3) and with the fourth fluid bore (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil zum Umschalten eines druckbeaufschlagten Fluidstroms, eine Anordnung mit einem Umschaltventil und mit einer Fördereinrichtung sowie eine In-/Exsufflationsvorrichtung mit einem derartigen Umschaltventil.The invention relates to a switchover valve for switching over a pressurized fluid flow, an arrangement with a switchover valve and with a delivery device, and an insufflation/exsufflation device with such a switchover valve.

Bei einer Regelung druckbeaufschlagter Fluide kann es erforderlich sein, eine Flussrichtung des Fluids in einer Leitung umzukehren, beispielsweise bei der Anwendung in einem medizinischen In-/Exsufflator. Ein solcher In-/Exsufflator, auch als Sekretmobilisationsgerät bekannt, ist zur Behandlung von Patienten mit einem eingeschränkten Hustenstoß vorgesehen. Mittels des In-/Exsufflators wird Luft-Volumen durch positiven Druck in die Lunge des Patienten transportiert. Ist der Zieldruck erreicht, schaltet das Gerät auf einen negativen Druck um und saugt somit das Luft-Volumen aus der Lunge wieder ab. Durch eine entsprechende Turbinenleistung und dem Zusammenspiel der Umschaltung wird ein hoher Luftstrom, von insbesondere mehr als 160 l/min erzeugt. Dieser hohe Luftstrom entspricht in etwa einem natürlichen Hustenstoß, der in der Lage ist, das Sekret in die oberen Atemwege oder den Rachenraum zu transportieren, um beispielsweise ein Absaugen des Sekrets zu ermöglichen. Das Umschalten der Flussrichtung der Luftströmung erfolgt dabei üblicherweise mit einer entsprechenden Ventilanordnung. Beispielsweise ist aus der EP 2 843 276 B1 ein Rotationsventil bekannt, welches eine Flussrichtungsumkehr erlaubt. Eine Herausforderung bei derartigen Ventilen ist es dabei, möglichst kurze Umschaltzeiten zur Flussrichtungsumkehr zu erhalten.When regulating pressurized fluids, it may be necessary to reverse a flow direction of the fluid in a line, for example when used in a medical insufflator/exsufflator. Such an insufflator/exsufflator, also known as a secretion mobilization device, is intended for the treatment of patients with a restricted cough. By means of the insufflator/exsufflator, air volume is transported into the patient's lungs by means of positive pressure. Once the target pressure has been reached, the device switches to negative pressure and thus sucks the air volume out of the lungs again. A high air flow, in particular of more than 160 l/min, is generated by a corresponding turbine output and the interaction of the switchover. This high air flow roughly corresponds to a natural cough, which is able to transport the secretion into the upper respiratory tract or the pharynx, for example to enable the secretion to be suctioned out. The flow direction of the air flow is usually switched with a corresponding valve arrangement. For example, from the EP 2 843 276 B1 a rotary valve is known, which allows a flow direction reversal. A challenge with such valves is to obtain the shortest possible switching times for reversing the direction of flow.

Weiterhin zeigt GB 864 470 A ein Umschaltventil zum Umschalten einer Fluidströmung zwischen einer Vielzahl an Schlammeinlassrohren.Furthermore shows GB 864 470A a switching valve for switching a fluid flow between a plurality of mud inlet pipes.

Aus FR 984 102 A ist ein Druckorientierer, um einen Druck einer Flüssigkeit in eine, zwei oder mehrere Richtungen zu lenken oder aufzuheben, gezeigt.Out of FR 984 102 A a pressure orienter to direct or relieve pressure of a liquid in one, two or more directions is shown.

Ferner zeigt US 2014 / 0 290 659 A1 ein Umkehrventil zum Umkehren eines Fluidstroms.Furthermore, US 2014/0 290 659 A1 shows a reversing valve for reversing a fluid flow.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Umschaltventil zu schaffen, welches ein Umschalten eines druckbeaufschlagten Fluidstroms mit kurzen Umschaltzeiten ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Anordnung mit einem Umschaltventil und einer Fördereinrichtung bereitzustellen, welche einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweisen. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung eine In-/Exsufflationsvorrichtung mit einem Umschaltventil bereitzustellen, welche eine hohe Effektivität bietet.It is therefore an object of the invention to create a changeover valve which enables a pressurized fluid flow to be changed over with short changeover times. Furthermore, it is an object of the invention to provide an arrangement with a changeover valve and a delivery device which have a simple and cost-effective design. Furthermore, it is an object of the invention to provide an insufflation/exsufflation device with a switching valve which offers a high degree of effectiveness.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Umschaltventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und eine In/Exsufflationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.This problem is solved by a switching valve with the features of claim 1, an arrangement with the features of claim 8 and an insufflation/exsufflation device with the features of claim 11. The subclaims show preferred developments of the invention.

Das erfindungsgemäße Umschaltventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet den Vorteil einer besonders schnellen Umschaltung eines druckbeaufschlagten Fluidstroms. Insbesondere beim Umschalten einer Anschlussleitung zwischen Überdruck und Unterdruck kann dabei ein besonders schneller Übergang erreicht werden, wodurch möglichst niedrige Verluste beim Wechsel zwischen Überdruck und Unterdruck erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Umschaltventil, umfassend ein Ventilgehäuse mit einem Ventilelementraum und ein Ventilelement. Das Ventilelement ist, insbesondere vollständig, innerhalb des Ventilelementraums angeordnet. Dabei ist das Ventilelement um eine Rotationsachse schwenkbar angeordnet. Insbesondere erstreckt sich der Ventilelementraum dabei entlang der Rotationsachse.The changeover valve according to the invention with the features of claim 1 offers the advantage of particularly rapid changeover of a pressurized fluid flow. In particular when switching a connection line between positive pressure and negative pressure, a particularly rapid transition can be achieved, as a result of which the lowest possible losses are achieved when changing between positive pressure and negative pressure. According to the invention, this is achieved by a switching valve comprising a valve housing with a valve element chamber and a valve element. The valve element is arranged, in particular completely, within the valve element space. The valve element is pivotable about an axis of rotation. In particular, the valve element space extends along the axis of rotation.

Das Ventilelement weist eine L-Bohrung auf, welche das Ventilelement durchdringt. Die Bohrung ist somit zwischen einer stirnseitigen Öffnung und einer mantelseitigen Öffnung des Ventilelements angeordnet und verbindet diese. Beispielsweise kann das Ventilelement im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein.The valve element has an L-bore which penetrates the valve element. The bore is thus arranged between an end-side opening and a jacket-side opening of the valve element and connects them. For example, the valve element can be essentially cylindrical.

Das Ventilgehäuse weist weiterhin einen Fluidraum auf, welcher bezogen auf die Rotationsachse in axialer Richtung an den Ventilelementraum angrenzt. Vorzugsweise ist das Ventilelement dabei so ausgebildet und angeordnet, dass dieses den Ventilraum gegenüber dem Fluidraum fluiddicht abgedichtet, das heißt, insbesondere eine direkte Fluidverbindung von Fluidraum und Ventilelementraum verhindert. Das Ventilelement ist so im Ventilelementraum angeordnet, dass die stirnseitige Öffnung der L-Bohrung in den Ventilelementraum mündet.The valve housing also has a fluid chamber which, in relation to the axis of rotation, adjoins the valve element chamber in the axial direction. The valve element is preferably designed and arranged in such a way that it seals the valve chamber against the fluid chamber in a fluid-tight manner, that is to say in particular prevents a direct fluid connection between the fluid chamber and the valve element chamber. The valve element is arranged in the valve element space in such a way that the end opening of the L-bore opens into the valve element space.

Weiterhin weist das Ventilgehäuse vier Fluidbohrungen auf, welche insbesondere jeweils eine Wand des Ventilgehäuses durchdringen. Vorzugsweise weisen die Fluidbohrungen jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf. Dabei sei jedoch angemerkt, dass die Fluidbohrungen nicht nur als Bohrungen ausgeführt, sondern jegliche Art von Öffnungen sein können, beispielsweise mit beliebigen Querschnittsformen und/oder mit geradem oder gekrümmtem Verlauf. Eine erste Fluidbohrung mündet dabei in den Fluidraum. Eine zweite Fluidbohrung, eine dritte Fluidbohrung und eine vierte Fluidbohrung münden jeweils in den Ventilelementraum. Insbesondere liegt somit jederzeit eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidbohrung und der L-Bohrung über die stirnseitige Öffnung des Ventilelements vor. Vorzugsweise sind die zweite Fluidbohrung, die dritte Fluidbohrung, und die vierte Fluidbohrung selektiv mit der mantelseitigen Öffnung verbindbar, sodass durch das Ventilelement hindurch eine Verbindung mit der ersten Fluidbohrung hergestellt werden kann.Furthermore, the valve housing has four fluid bores, which in particular each penetrate a wall of the valve housing. The fluid bores preferably each have a circular cross section. It should be noted, however, that the fluid bores are not just designed as bores, but can be any type of openings, for example with any cross-sectional shape and/or with a straight or curved course. A first fluid bore opens into the fluid space. A second fluid bore, a third fluid bore and a fourth fluid bore each open into the valve element space. In particular, there is always a fluid connection between the first fluid hole and the L-hole over the front opening of the valve element. Preferably, the second fluid bore, the third fluid bore, and the fourth fluid bore are selectively connectable to the shell-side opening so that communication with the first fluid bore can be established through the valve member.

Das Umschaltventil bietet somit eine besonders einfache, kompakte und kostengünstige Konstruktion, welche durch Schwenken des Ventilelements ein sehr schnelles und präzises Umschalten eines druckbeaufschlagten Fluidstroms ermöglicht. Beispielsweise kann hierbei an der der dritten Fluidbohrung ein Überdruck und an der vierten Fluidbohrung ein Unterdruck anliegen. Vorzugsweise ist die zweite Fluidbohrung zudem eingerichtet für eine Verbindung mit einer Umgebung. Durch selektives Herstellen einer Fluidverbindung der mantelseitigen Öffnung des Ventilelements mit der dritten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung durch Schwenken des Ventilelements kann in diesem Fall einfach und sehr schnell ein Wechsel zwischen Überdruck und Unterdruck an der ersten Fluidbohrung vorgenommen werden. Insbesondere kann hierdurch ein Umschalten einer Strömungsrichtung an der ersten Fluidbohrung erreicht werden.The changeover valve thus offers a particularly simple, compact and cost-effective construction which, by pivoting the valve element, enables a pressurized fluid flow to be switched over very quickly and precisely. For example, an overpressure can be present at the third fluid bore and a negative pressure can be present at the fourth fluid bore. Preferably, the second fluid bore is also configured for communication with an environment. By selectively establishing a fluid connection between the shell-side opening of the valve element and the third fluid bore and the fourth fluid bore by pivoting the valve element, it is possible in this case to switch between positive pressure and negative pressure in the first fluid bore easily and very quickly. In this way, in particular, a flow direction can be switched over at the first fluid bore.

Das erfindungsgemäße Umschaltventil eignet sich somit besonders vorteilhaft für eine Anwendung in Kombination mit einer kontinuierlich in einer Drehrichtung arbeitenden Fördereinrichtung, welche eine Überdruckseite und eine Unterdruckseite aufweist, wobei vorzugsweise die dritte Fluidbohrung mit der Überdruckseite und die vierte Fluidbohrung mit der Unterdruckseite verbindbar ist. Durch Schwenken des Ventilelements kann dabei besonders einfach und sehr schnell mit optimierter Strömungscharakteristik eine Bereitstellung eines Überdrucks oder Unterdrucks an der ersten Fluidbohrung umgeschaltet werden.The changeover valve according to the invention is therefore particularly advantageously suitable for use in combination with a conveyor device which operates continuously in one direction of rotation and has an overpressure side and a vacuum side, with the third fluid borehole being able to be connected to the overpressure side and the fourth fluid borehole to the underpressure side. By pivoting the valve element, provision of an overpressure or underpressure at the first fluid bore can be switched particularly easily and very quickly with optimized flow characteristics.

Erfindungsgemäß ist das Ventilelement in eine Bypassstellung schwenkbar. In der Bypassstellung stellt das Ventilelement eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidbohrung und der dritten und zur gleichen Zeit zwischen der ersten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung her. Bevorzugt liegt die Bypassstellung dabei bezüglich des Schwenkens um die Rotationsachse, insbesondere mittig, zwischen der Überdruckstellung und der Unterdruckstellung. Durch das gleichzeitige Verbinden der dritten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung jeweils mit der ersten Fluidbohrung erfolgt beispielsweise eine kurzzeitige Überlagerung von Überdruck- und Unterdruckbereitstellung. Die Bypassstellung verhindert somit insbesondere, dass beim Übergang von der Überdruckstellung zur Unterdruckstellung oder umgekehrt die dritte Fluidbohrung oder die vierte Fluidbohrung vollständig verschlossen wird. Dadurch wird verhindert, dass sich an diesen Fluidbohrungen ein hoher Überdruck bzw. Unterdruck aufbauen kann. Somit wird auch ein besonders sanfter Übergang beim Umschalten zwischen einer Überdruck- zu einer Unterdruckbereitstellung und umgekehrt erreicht. Dies ermöglicht nicht nur einen besonders schnellen Wechsel zwischen Überdruck und Unterdruck an der ersten Fluidbohrung, sondern bewirkt auch, dass unerwünscht hohe Druckspitzen an den Fluidbohrungen beim Umschalten vermieden werden.According to the invention, the valve element can be pivoted into a bypass position. In the bypass position, the valve element establishes fluid communication between the first fluid bore and the third and at the same time between the first fluid bore and the fourth fluid bore. The bypass position is preferably in relation to the pivoting about the axis of rotation, in particular in the middle, between the overpressure position and the underpressure position. The simultaneous connection of the third fluid bore and the fourth fluid bore to the first fluid bore, for example, results in a brief superimposition of the provision of overpressure and underpressure. The bypass position thus prevents, in particular, the third fluid bore or the fourth fluid bore from being completely closed during the transition from the overpressure position to the underpressure position or vice versa. This prevents a high overpressure or negative pressure from building up at these fluid bores. A particularly smooth transition is thus also achieved when switching over between providing overpressure and providing underpressure and vice versa. This not only enables a particularly rapid changeover between overpressure and underpressure at the first fluid bore, but also has the effect that undesirably high pressure peaks at the fluid bores are avoided when switching over.

Weiterhin sind die dritte Fluidbohrung und die vierte Fluidbohrung so angeordnet, dass in der Bypassstellung die mantelseitige Öffnung des Ventilelements sich jeweils mit der dritten Fluidbohrung und mit der vierten Fluidbohrung überschneidet. Insbesondere sind die dritte Fluidbohrung und die vierte Fluidbohrung hierfür bezüglich einer Umfangsrichtung einer Innenwand des Ventilelementraums nahe nebeneinander angeordnet. Besonders bevorzugt ist hierfür ein minimaler Abstand zwischen der dritten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung kleiner als ein Durchmesser der mantelseitigen Öffnung des Ventilelements. Dadurch ergeben sich besonders kurze Wege beim Schwenken des Ventilelements zwischen den jeweiligen Stellungen, wodurch ein besonders schnelles Umschalten ermöglicht wird.Furthermore, the third fluid bore and the fourth fluid bore are arranged in such a way that in the bypass position the shell-side opening of the valve element intersects the third fluid bore and the fourth fluid bore respectively. Specifically, the third fluid hole and the fourth fluid hole are arranged close to each other for this purpose with respect to a circumferential direction of an inner wall of the valve element space. For this purpose, a minimum distance between the third fluid bore and the fourth fluid bore is particularly preferably smaller than a diameter of the shell-side opening of the valve element. This results in particularly short distances when pivoting the valve element between the respective positions, which enables particularly rapid switching.

Bevorzugt ist das Ventilelement in eine Überdruckstellung schwenkbar, in welcher das Ventilelement eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidbohrung und der dritten Fluidbohrung herstellt. Gleichzeitig stellt das Ventilelement in der Überdruckstellung eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung her. Insbesondere, wenn an der dritten Fluidbohrung ein Überdruck anliegt, kann somit durch das Ventilelement hindurch der Überdruck an der ersten Fluidbohrung bereitgestellt werden. Durch Verbinden der zweiten Fluidbohrung mit der vierten Fluidbohrung kann beispielsweise eine Frischfluidzufuhr an einer Unterdruckseite einer Fördereinrichtung ermöglicht werden.The valve element can preferably be pivoted into an overpressure position, in which the valve element establishes a fluid connection between the first fluid bore and the third fluid bore. At the same time, in the overpressure position, the valve element establishes a fluid connection between the second fluid bore and the fourth fluid bore. In particular, when an overpressure is present at the third fluid bore, the overpressure can thus be provided at the first fluid bore through the valve element. By connecting the second fluid bore to the fourth fluid bore, for example, fresh fluid can be supplied on a low-pressure side of a delivery device.

Besonders bevorzugt ist das Ventilelement ferner in eine Unterdruckstellung schwenkbar, in welcher das Ventilelement eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung herstellt. Zudem stellt das Ventilelement in der Unterdruckstellung eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Fluidbohrung und der dritten Fluidbohrung her. Dadurch kann insbesondere auch ein an der vierten Fluidbohrung anliegender Unterdruck an der ersten Fluidbohrung bereitgestellt werden.Particularly preferably, the valve element can also be pivoted into a negative pressure position, in which the valve element establishes a fluid connection between the first fluid bore and the fourth fluid bore. In addition, in the vacuum position, the valve element establishes a fluid connection between the second fluid bore and the third fluid bore. As a result, in particular a negative pressure present at the fourth fluid bore can also be provided at the first fluid bore.

Weiter bevorzugt ist das Ventilelement in eine Schließstellung schwenkbar. In der Schließstellung verschließt eine Wand des Ventilelementraums die mantelseitige Öffnung des Ventilelements. Das heißt, eine Strömung durch Ventilelement und somit auch durch die erste Fluidbohrung wird verhindert.More preferably, the valve element can be pivoted into a closed position. In the closing position ment closes a wall of the valve element space, the shell-side opening of the valve element. This means that flow through the valve element and thus also through the first fluid bore is prevented.

Vorzugsweise ist innerhalb des Ventilelementraums zwischen dem Ventilelement und dem Ventilgehäuse ein Fluidkanal gebildet. Der Fluidkanal erstreckt sich dabei axial und teilweise in Umfangsrichtung entlang eines Mantels des Ventilelements. Als Fluidkanal kann dabei beispielsweise ein sich parallel zur Rotationsachse erstreckender Kanal mit einem Querschnitt eines unvollständigen Kreisrings verstanden werden. Beispielsweise kann hierfür einen Außendurchmesser des, insbesondere zylindrischen, Ventilelements kleiner sein als ein Innendurchmesser des, insbesondere zylindrischen, Ventilelementraums, wobei ein hierdurch gebildeter ringförmiger Spalt bezüglich einer Umfangsrichtung durch eine radial vorstehende Rippe des Ventilelements unterbrochen ist. Somit kann das Fluid durch den Fluidkanal um das Ventilelement teilweise herum strömen, um in entsprechenden Stellungen des Ventilelements Fluidverbindungen beispielsweise zwischen zwei oder mehr Fluidbohrungen herzustellen.A fluid channel is preferably formed within the valve element space between the valve element and the valve housing. The fluid channel extends axially and partially in the circumferential direction along a jacket of the valve element. A fluid channel can be understood, for example, as a channel that extends parallel to the axis of rotation and has a cross section of an incomplete circular ring. For example, an outside diameter of the particularly cylindrical valve element can be smaller than an inside diameter of the particularly cylindrical valve element space, with an annular gap formed thereby being interrupted with respect to a circumferential direction by a radially projecting rib of the valve element. The fluid can thus flow partially around the valve element through the fluid channel in order to establish fluid connections, for example between two or more fluid bores, in corresponding positions of the valve element.

Besonders bevorzugt ist der Fluidkanal so ausgebildet, um in der Überdruckstellung eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung herzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann der Fluidkanal so ausgebildet sein, um in der Unterdruckstellung eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Fluidbohrung und der dritten Fluidbohrung herzustellen. Weiterhin ist der Fluidkanal alternativ oder zusätzlich so ausgebildet, um in der Bypassstellung gleichzeitig eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Fluidbohrung, der dritten Fluidbohrung und der vierten Fluidbohrung herzustellen. Dadurch können mittels einer besonders einfachen und kostengünstigen Konstruktion des Umschaltventils die für ein schnelles Umschalten erforderlichen Fluidwege bereitgestellt werden.The fluid channel is particularly preferably designed in such a way that in the overpressure position a fluid connection is established between the second fluid bore and the fourth fluid bore. Alternatively or additionally, the fluid channel can be designed in such a way that in the low-pressure position a fluid connection is established between the second fluid bore and the third fluid bore. Furthermore, the fluid channel is alternatively or additionally designed in such a way that, in the bypass position, a fluid connection is established between the second fluid bore, the third fluid bore and the fourth fluid bore at the same time. As a result, the fluid paths required for rapid switching can be provided by means of a particularly simple and cost-effective design of the switching valve.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ventilgehäuse eine Kontrollöffnung aufweist, welche insbesondere das Ventilgehäuse durchdringt, und in den Ventilelementraum mündet. Die Kontrollöffnung ist dabei mit einem transparenten Element, z.B. einer transparenten Scheibe, fluiddicht verschlossen. Somit ermöglicht die Kontrollöffnung eine Sichtprüfung, um durch die transparente Scheibe hindurch eine momentane Stellung des Ventilelements erkennen zu können.Furthermore, it is advantageous if the valve housing has an inspection opening which in particular penetrates the valve housing and opens into the valve element space. The inspection opening is sealed in a fluid-tight manner with a transparent element, e.g. a transparent pane. The inspection opening thus enables a visual inspection in order to be able to see a current position of the valve element through the transparent pane.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung, umfassend ein erfindungsgemäßes Umschaltventil und eine Fördereinrichtung, welche eingerichtet ist zur Erzeugung eines Überdrucks und/oder eines Unterdrucks. Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung dabei mit der dritten Fluidbohrung und/oder mit der vierten Fluidbohrung des Umschaltventils verbunden. Als Fluid wird vorzugsweise Luft oder Sauerstoff gefördert.Furthermore, the invention relates to an arrangement comprising a switching valve according to the invention and a delivery device which is set up to generate an overpressure and/or an underpressure. The delivery device is preferably connected to the third fluid bore and/or to the fourth fluid bore of the changeover valve. Air or oxygen is preferably conveyed as the fluid.

Bevorzugt ist die Förderleistung ausgebildet zur kontinuierlichen Bereitstellung einer, insbesondere konstanten, Fluidströmung ausschließlich in genau eine Richtung. Beispielsweise kann die Fördereinrichtung ein Radialverdichter, oder ein ähnlich kontinuierlich arbeitender Turboverdichter sein. Dabei ist die dritte Fluidbohrung mit einer Überdruckseite der Fördereinrichtung verbunden, und die vierte Fluidbohrung ist mit einer Unterdruckseite der Fördereinrichtung verbunden. Vorzugsweise ist ferner die zweite Fluidbohrung in Fluidverbindung mit einer Umgebung der Anordnung, beispielsweise zur Frischfluidbereitstellung für die Fördereinrichtung in der Überdruckstellung, oder zum Ablassen des Überdrucks in der Unterdruckstellung. Das heißt, mit der entsprechenden, oben beschriebenen Schaltcharakteristik des Umschaltventils kann eine besonders einfache und kostengünstige Anordnung bereitgestellt werden, welche ein besonders schnelles Umschalten der Fluidströmung erlaubt. Durch das Umschaltventil kann dabei an einem einzigen Anschluss, nämlich der ersten Fluidbohrung, selektiv ein Überdruck oder ein Unterdruck, das heißt ein Ausblasen bzw. ein Ansaugen des Fluids, bereitgestellt werden. Zur Erzeugung des Überdrucks und Unterdrucks kann dabei eine sehr einfache und kostengünstige kontinuierlich fördernde Fördereinrichtung verwendet werden kann.The conveying capacity is preferably designed to continuously provide a, in particular constant, fluid flow exclusively in exactly one direction. For example, the conveying device can be a radial compressor or a similar continuously operating turbo compressor. In this case, the third fluid bore is connected to an overpressure side of the delivery device, and the fourth fluid bore is connected to a negative pressure side of the delivery device. Furthermore, the second fluid bore is preferably in fluid connection with an environment of the arrangement, for example for the provision of fresh fluid for the delivery device in the overpressure position, or for releasing the overpressure in the underpressure position. This means that with the corresponding switching characteristics of the switchover valve described above, a particularly simple and cost-effective arrangement can be provided which allows the fluid flow to be switched over particularly quickly. The changeover valve can selectively provide an overpressure or an underpressure, ie a blowing out or sucking in of the fluid, at a single connection, namely the first fluid bore. A very simple and inexpensive continuously conveying conveying device can be used to generate the overpressure and underpressure.

Vorzugsweise umfasst die Anordnung ferner einen Stellmotor, welcher eingerichtet ist, das Ventilelement des Umschaltventils zu schwenken. Der Stellmotor kann beispielsweise ein elektrisch betriebener Servomotor sein, wodurch das Schwenken des Ventilelements besonders einfach und präzise möglich ist. Bevorzugt kann ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, um den Stellmotor anzusteuern. Besonders bevorzugt wird der Stellmotor dabei periodisch angesteuert, insbesondere mit einer Frequenz von bis zu 600 Hz.Preferably, the arrangement also includes a servomotor which is set up to pivot the valve element of the changeover valve. The servomotor can, for example, be an electrically operated servomotor, as a result of which the valve element can be pivoted in a particularly simple and precise manner. Furthermore, a control device can preferably be provided in order to activate the servomotor. The servomotor is particularly preferably activated periodically, in particular with a frequency of up to 600 Hz.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine In-/Exsufflationsvorrichtung, welche eine oben beschriebene Anordnung umfasst. Die In-/Exsufflationsvorrichtung umfasst zudem einen Patientenanschluss, der zur Verbindung mit einer Lunge eines Patienten, und zur Bereitstellung eines Überdrucks und/oder eines Unterdrucks am Patienten vorgesehen ist. Beispielsweise kann der Patientenanschluss zur Verbindung mit einer Mund-Nasenmaske und/oder einem Tracheostoma ausgebildet sein. Die erste Fluidbohrung des Umschaltventils der Anordnung ist dabei mit dem Patientenanschluss verbunden. Durch das erfindungsgemäße Umschaltventil kann dabei eine In-/Exsufflationsvorrichtung mit besonders hoher Effektivität bereitgestellt werden, da ein besonders schnelles Umschalten zwischen Überdruck und Unterdruck am Patientenanschluss ermöglicht wird. Durch einen kontinuierlichen Übergang bei einem solchen Umschalten ist zudem eine Vermeidung von unerwünschten Druckspitzen und somit eine besonders schonende Behandlung des Patienten möglich.Furthermore, the invention relates to an insufflation/exsufflation device which comprises an arrangement as described above. The insufflation/exsufflation device also includes a patient connection, which is provided for connection to a patient's lungs and for providing an overpressure and/or an underpressure to the patient. For example, the patient connection can be designed for connection to a mouth-nose mask and/or a tracheostoma. The first fluid bore of the switching valve of the arrangement is connected to the patient connection. The switching valve according to the invention can in this case an insufflation/exsufflation device with particular be provided with high effectiveness, since a particularly fast switching between positive pressure and negative pressure at the patient connection is made possible. A continuous transition during such a switching also makes it possible to avoid undesired pressure peaks and thus to treat the patient in a particularly gentle manner.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer In-/Exsufflationsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine perspektivische Ansicht eines Umschaltventils der In-/Exsufflationsvorrichtung der 1,
3 eine perspektivische Ansicht eines Ventilelements des Umschaltventils der 2,
4 eine Schnittansicht des Ventilelements der 3,
5 eine Schnittansicht des Umschaltventils der 2 in einer Überdruckstellung,
6 eine alternative Schnittansicht des Umschaltventils der 2 in der Überdruckstellung,
7 eine weitere Schnittansicht des Umschaltventils analog der 6 in einer Bypassstellung, und
8 eine weitere Schnittansicht des Umschaltventils analog der 6 in einer Unterdruckstellung.

Further details, advantages and features of the present invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows:

1 a highly simplified schematic view of an insufflation/exsufflation device according to a preferred embodiment of the invention,
2 a perspective view of a switching valve of the insufflation/exsufflation device of FIG 1 ,
3 a perspective view of a valve element of the switching valve of FIG 2 ,
4 a sectional view of the valve element of FIG 3 ,
5 a sectional view of the switching valve of FIG 2 in an overpressure position,
6 an alternative sectional view of the switching valve 2 in the overpressure position,
7 another sectional view of the switching valve analogous to that 6 in a bypass position, and
8th another sectional view of the switching valve analogous to that 6 in a low pressure position.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 eine In-/Exsufflationsvorrichtung 100 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind stets mit denselben Bezugszeichen versehen.In the following, with reference to the 1 until 8th an insufflation/exsufflation device 100 according to a preferred exemplary embodiment of the invention is described. Identical or functionally identical components are always provided with the same reference symbols.

Die In-/Exsufflationsvorrichtung 100 umfasst eine Anordnung 50, welche eingerichtet ist, eine wechselnde druckbeaufschlagte Fluidströmung C an einem Patientenanschluss 1b bereitzustellen. Der Patientenanschluss 1b ist dabei eingerichtet zur Verbindung mit einer Lunge eines Patienten, um durch die wechselnde Fluidströmung eine Sekretmobilisation bei Patienten mit eingeschränktem Hustenstoß zu ermöglichen.The insufflation/exsufflation device 100 comprises an arrangement 50 which is set up to provide an alternating pressurized fluid flow C at a patient connection 1b. The patient connection 1b is set up for connection to a patient's lungs in order to enable secretion mobilization in patients with restricted coughing through the changing fluid flow.

Zum Erzeugen der wechselnden druckbeaufschlagten Fluidströmung C umfasst die Anordnung 50 eine Fördereinrichtung 20, welche ausgebildet ist zur kontinuierlichen Bereitstellung einer Fluidströmung ausschließlich in genau eine Richtung. Im Detail fördert die Fördereinrichtung 20 das Fluid mit einem Überdruck in Druckrichtung A in eine Überdruckleitung 3a. Eine Ansaugung erfolgt über eine Unterdruckleitung 4a in Saugrichtung B zur Fördereinrichtung 20. In der Unterdruckleitung 4a liegt somit ein Unterdruck vor.In order to generate the alternating pressurized fluid flow C, the arrangement 50 comprises a conveying device 20 which is designed to continuously provide a fluid flow exclusively in exactly one direction. In detail, the conveying device 20 conveys the fluid with an overpressure in the pressure direction A into an overpressure line 3a. Suction takes place via a vacuum line 4a in the suction direction B to the conveying device 20. A vacuum is therefore present in the vacuum line 4a.

Um aus der kontinuierlichen Fluidströmung in den Richtungen A und B die wechselnde Fluidströmung C zu erzeugen, umfasst die Anordnung 50 ein Umschaltventil 10. Dabei ist die Überdruckleitung 3a mit einer dritten Fluidbohrung 3 eines Ventilgehäuses 5 des Umschaltventils 10 verbunden. Die Unterdruckleitung 4a ist mit einer vierten Fluidbohrung 4 des Ventilgehäuses 5 des Umschaltventil 10 verbunden.In order to generate the alternating fluid flow C from the continuous fluid flow in directions A and B, the arrangement 50 includes a switchover valve 10. The overpressure line 3a is connected to a third fluid bore 3 of a valve housing 5 of the switchover valve 10. The vacuum line 4a is connected to a fourth fluid bore 4 of the valve housing 5 of the changeover valve 10 .

Das Umschaltventil 10 ist über eine Patientenleitung 1a mit dem Patientenanschluss 1b verbunden. Die Patientenleitung 1a ist dabei mit einer ersten Fluidbohrung 1 des Ventilgehäuses 5 verbunden. Das Umschaltventil 10 ist dabei eingerichtet, selektiv zwischen einer Fluidverbindung der ersten Fluidbohrung 1 mit der dritten Fluidbohrung 3 und einer Fluidverbindung der ersten Fluidbohrung 1 mit der vierten Fluidbohrung 4 umzuschalten, um damit die wechselnde Fluidströmung C am Patientenanschluss 1b zu erhalten.The switching valve 10 is connected to the patient connection 1b via a patient line 1a. The patient line 1a is connected to a first fluid bore 1 of the valve housing 5 . The switching valve 10 is set up to selectively switch between a fluid connection between the first fluid bore 1 and the third fluid bore 3 and a fluid connection between the first fluid bore 1 and the fourth fluid bore 4 in order to obtain the alternating fluid flow C at the patient connection 1b.

Weiterhin weist das Ventilgehäuse 5 eine zweite Fluidbohrung 2 auf, welche über eine Ausgleichsleitung 2a mit einer Umgebung U in Fluidverbindung steht. Über die zweite Fluidbohrung 2 und die Ausgleichsleitung 2a kann somit je nach Schaltzustand des Umschaltventils 10 entweder Frischfluid angesaugt werden, oder Fluid ausgeblasen werden.Furthermore, the valve housing 5 has a second fluid bore 2 which is in fluid connection with an environment U via a compensating line 2a. Depending on the switching state of the switching valve 10, either fresh fluid can be sucked in or fluid can be blown out via the second fluid bore 2 and the compensating line 2a.

Zum Umschalten der Fluidströmung weist das Umschaltventil 10 ein innerhalb des Ventilgehäuses 5 angeordnetes (in der 1 nicht erkennbares) Ventilelement 6 auf, welches um eine Rotationsachse 65 schwenkbar ist. Um ein solches Schwenken zu ermöglichen, umfasst die Anordnung 50 ferner einen Stellmotor 30, welcher mit dem Ventilelement 6 verbunden ist.To switch the fluid flow, the switching valve 10 has a valve arranged inside the valve housing 5 (in the 1 not recognizable) valve element 6, which is pivotable about a rotation axis 65. In order to enable such pivoting, the arrangement 50 further comprises a servomotor 30 which is connected to the valve element 6 .

Die konstruktive Ausgestaltung des Umschaltventils 10 wird nachfolgend im Detail anhand der 2 bis 8 beschrieben.The structural design of the switching valve 10 is described in detail below with reference to the 2 until 8th described.

Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Umschaltventils 10 der In-/Exsufflationsvorrichtung 100 der 1. Das Umschaltventil 10 umfasst ein würfelförmiges Ventilgehäuse 5, welches einen im Wesentlichen zylindrischen Ventilelementraum 51 aufweist. Der Ventilelementraum 51 ist dabei sacklochartig und entlang einer Rotationsachse 65 ausgehend von einer vorderen Wand 5a des Ventilgehäuses 5 ausgebildet. Innerhalb des Ventilelementraums 51 ist das Ventilelement 6 angeordnet, welches um die Rotationsachse 65 schwenkbar ist. In einer oberen Wand 5c des Ventilgehäuses 5 ist eine Kontrollöffnung 57 ausgebildet, welche das Ventilgehäuse 5 bis zum Ventilelementraum 51 durchdringt und mit einer transparenten Scheibe 58 fluiddicht verschlossen ist. Dadurch kann eine Sichtkontrolle einer momentanen Stellung des Ventilelements 6 erfolgen.the 2 shows a perspective view of the switching valve 10 of the insufflation/exsufflation device 100 of FIG 1 . The changeover valve 10 comprises a cube-shaped valve housing 5 which has an essentially cylindrical valve element space 51 . The valve element space 51 is in the form of a blind hole and along an axis of rotation 65 starting from a front wall 5a of the valve housing 5 formed. The valve element 6 , which can be pivoted about the axis of rotation 65 , is arranged inside the valve element space 51 . A control opening 57 is formed in an upper wall 5c of the valve housing 5 and penetrates the valve housing 5 up to the valve element chamber 51 and is sealed in a fluid-tight manner with a transparent disk 58 . As a result, a visual check of a current position of the valve element 6 can be carried out.

In dem Ventilgehäuse 5 sind die insgesamt vier Fluidbohrungen 1, 2, 3, 4 ausgebildet. Die zweite Fluidbohrung 2 und die vierte Fluidbohrung 4 sind dabei ausgehend von der vorderen Wand 5a, die erste Fluidbohrung 2 ausgehend von einer ersten Seitenwand 5b, und die (in der 2 nicht sichtbare) dritte Fluidbohrung 3 ausgehend von einer der ersten Seitenwand 5b gegenüberliegenden (in der 2 nicht sichtbaren) zweiten Seitenwand 5d, ausgebildet. Die zweite Fluidbohrung 2, die dritte Fluidbohrung 3, und die vierte Fluidbohrung 4 münden jeweils in den Ventilelementraum 51.A total of four fluid bores 1 , 2 , 3 , 4 are formed in the valve housing 5 . The second fluid bore 2 and the fourth fluid bore 4 are starting from the front wall 5a, the first fluid bore 2 starting from a first side wall 5b, and (in FIG 2 not visible) third fluid bore 3 starting from one of the first side wall 5b opposite (in the 2 not visible) second side wall 5d formed. The second fluid bore 2, the third fluid bore 3, and the fourth fluid bore 4 each open into the valve element chamber 51.

Das Ventilelement 6 ist im Detail in den 3 und 4 dargestellt. 3 zeigt dabei eine perspektivische Ansicht, und 4 zeigt eine Längs-Schnittansicht des Ventilelements 6. Das Ventilelement 6 weist einen zylindrischen Teil 6a, der sich entlang der Rotationsachse 65 erstreckt auf. Zudem weist das Ventilelement 6 einen Rippenbereich 6b auf, der von dem zylindrischen Bereich 6a in radialer Richtung vorsteht und sich in Umfangsrichtung über einen Viertelkreis erstreckt, auf. An einer Außenseite des zylindrischen Teils 6a ist dabei ein Mantel 66 des Ventilelements 6 definiert. Durch die Anordnung des Ventilelements 6 innerhalb des Ventilelementraums 51 (vgl. 2) ist somit ein Fluidkanal 7 zwischen einer Wand 51 a des Ventilelementraums 51 und dem Mantel 66 gebildet. In Umfangsrichtung ist der Fluidkanal 7 dabei durch den Rippenbereich 6b unterbrochen.The valve element 6 is in detail in the 3 and 4 shown. 3 shows a perspective view, and 4 shows a longitudinal sectional view of the valve element 6. The valve element 6 has a cylindrical part 6a which extends along the axis of rotation 65. FIG. In addition, the valve element 6 has a rib portion 6b protruding from the cylindrical portion 6a in the radial direction and extending in a quarter circle in the circumferential direction. A jacket 66 of the valve element 6 is defined on an outside of the cylindrical part 6a. Due to the arrangement of the valve element 6 within the valve element space 51 (cf. 2 ) A fluid channel 7 is thus formed between a wall 51a of the valve element chamber 51 and the jacket 66. In the circumferential direction, the fluid channel 7 is interrupted by the rib area 6b.

Zum Zentrieren weist das Ventilelements 6 einen in axialer Richtung vorstehenden ersten Absatz 6c und eine zentrisch im ersten Absatz 6c und entlang der Rotationsachse 65 ausgebildete Bohrung 6d auf.For centering purposes, the valve element 6 has a first step 6c projecting in the axial direction and a bore 6d formed centrally in the first step 6c and along the axis of rotation 65 .

Wie in der 4 zu erkennen, weist das Ventilelement 6 eine L-Bohrung 62 auf, welche das Ventilelement 6 vollständig durchdringt. Durch die L-Bohrung 62 ist ein Fluiddurchtritt durch das Ventilelement 6 von einer stirnseitigen Öffnung 63 zu einer mantelseitigen Öffnung 64 und umgekehrt möglich. Die mantelseitige Öffnung 64 ist in dem Rippenbereich 6b ausgebildet. An dem Mantel 66 ist dabei eine kreisringförmige, die mantelseitige Öffnung 64 umschließende Erhebung 64a gebildet. Vorzugsweise kann die Erhebung 64a aus einem elastischen, reibungsarmen Material gebildet sein, um eine gute Abdichtung zu einer inneren Wand 51 a des Ventilelementraums 51 zu ermöglichen.Like in the 4 to recognize, the valve element 6 has an L-bore 62, which penetrates the valve element 6 completely. The L-bore 62 allows fluid to pass through the valve element 6 from an opening 63 on the face side to an opening 64 on the shell side and vice versa. The shell-side opening 64 is formed in the rib portion 6b. An annular elevation 64a surrounding the opening 64 on the side of the shell is formed on the shell 66 in this case. The elevation 64a can preferably be formed from an elastic, low-friction material in order to enable a good seal with an inner wall 51a of the valve element space 51 .

Mittels der L-Bohrung 62 ermöglicht das Ventilelement 6 somit durch Schwenken um die Rotationsachse 65 eine selektive Verbindung der Fluidbohrungen 1, 2, 3, 4, wie nachfolgend näher beschrieben.By means of the L-bore 62, the valve element 6 thus enables a selective connection of the fluid bores 1, 2, 3, 4 by pivoting about the axis of rotation 65, as described in more detail below.

Die 5 zeigt eine Schnittansicht des Schaltventils 10 der 2. Die Schnittebene ist dabei parallel zur Rotationsachse 65 und senkrecht zur oberen Wand 5c. Das Ventilgehäuse 5 weist einen in axialer Richtung an den Ventilelementraum 51 angrenzenden Fluidraum 52 auf. Die (in der 5 nicht erkennbare) erste Fluidbohrung 1 mündet direkt in den Fluidraum 52. Das Ventilelement 6 ist dabei so in dem Ventilelementraum 51 angeordnet, dass die stirnseitige Öffnung 63 in den Fluidraum 52 mündet.the 5 shows a sectional view of the switching valve 10 of FIG 2 . The sectional plane is parallel to the axis of rotation 65 and perpendicular to the top wall 5c. The valve housing 5 has a fluid space 52 adjoining the valve element space 51 in the axial direction. The (in the 5 (not visible) first fluid bore 1 opens directly into the fluid chamber 52. The valve element 6 is arranged in the valve element chamber 51 in such a way that the opening 63 on the end opens into the fluid chamber 52.

Das Ventilelement 6 weist zudem einen zweiten Absatz 6d auf, welcher in den Fluidraum 52 so eingeschoben ist, dass eine direkte Fluidverbindung zwischen Fluidraum 52 und Ventilelementraum 51 verhindert ist. Die spezielle Anordnung von Ventilelement 6 und Ventilgehäuse 5 bewirkt somit, dass in jeder Stellung des Ventilelements 6 jederzeit eine Fluidverbindung zwischen der L-Bohrung 62 und der ersten Fluidbohrung 1 vorliegt. Je nach Stellung des Ventilelements 6 kann dabei eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidbohrung 1 mit den weiteren Fluidbohrungen 2, 3, 4 hergestellt werden, wie nachfolgend für drei mögliche Stellungen anhand der 6 bis 8 beschrieben.The valve element 6 also has a second step 6d, which is pushed into the fluid chamber 52 in such a way that a direct fluid connection between the fluid chamber 52 and the valve element chamber 51 is prevented. The special arrangement of the valve element 6 and the valve housing 5 has the effect that there is always a fluid connection between the L-bore 62 and the first fluid bore 1 in any position of the valve element 6 . Depending on the position of the valve element 6, a fluid connection can be established between the first fluid bore 1 and the other fluid bores 2, 3, 4, as shown below for three possible positions using FIG 6 until 8th described.

Die 6 zeigt dabei eine weitere Schnittansicht des Umschaltventils 10 der 2. Die Schnittebene liegt senkrecht zur Rotationsachse 65. Das Ventilelement 6 befindet sich in der 6 in einer Überdruckstellung. In der Überdruckstellung stellt das Ventilelement 6 eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidbohrung 1 und der dritten Fluidbohrung 3 her. Die Fluidverbindung erfolgt dabei ausgehend von der ersten Fluidbohrung 1 über den Fluidraum 52, die stirnseitige Öffnung 63, die L-Bohrung 62 und die mantelseitige Öffnung 64 zur dritten Fluidbohrung 3. Hierfür ist die mantelseitige Öffnung 64 des Ventilelements 6 vollständig fluchtend mit der dritten Fluidbohrung 3 ausgerichtet. Somit kann in Druckrichtung A in die dritte Fluidbohrung 3 einströmendes Fluid durch das Ventilelement 6 zur ersten Fluidbohrung 1 geleitet werden und von dieser in Einblaserichtung D in Richtung des Patientenanschlusses 1b ausströmen. Der Fluidkanal 7 stellt dabei eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Fluidbohrung 2 und der vierten Fluidbohrung 4 her. Das heißt, der Fluidkanal bewirkt, dass in der Überdruckstellung Frischfluid durch die zweite Fluidbohrung 2 eingesaugt werden kann und durch die vierte Fluidbohrung 4 in Saugrichtung B zur Fördereinrichtung 20 gesaugt werden kann.the 6 shows a further sectional view of the switching valve 10 of FIG 2 . The sectional plane is perpendicular to the axis of rotation 65. The valve element 6 is located in the 6 in an overpressure position. In the overpressure position, the valve element 6 establishes a fluid connection between the first fluid bore 1 and the third fluid bore 3 . The fluid connection is established from the first fluid bore 1 via the fluid space 52, the front opening 63, the L-bore 62 and the shell-side opening 64 to the third fluid bore 3. For this purpose, the shell-side opening 64 of the valve element 6 is completely flush with the third fluid bore 3 aligned. Fluid flowing into the third fluid bore 3 in the pressure direction A can thus be conducted through the valve element 6 to the first fluid bore 1 and flow out from there in the blowing-in direction D in the direction of the patient connection 1b. The fluid channel 7 establishes a fluid connection between the second fluid bore 2 and the fourth fluid bore 4 . This means that the fluid channel causes fresh fluid to enter through the second fluid bore 2 in the overpressure position can be sucked and can be sucked through the fourth fluid bore 4 in the suction direction B to the conveying device 20 .

Wurde ausreichend Fluid zum Patientenanschluss 1b gefördert, so kann durch das Umschaltventil 10 sehr schnell ein Umschalten zu einem Saugen vom Patientenanschluss 1b erfolgen. Hierfür wird das Ventilelement 6 im Uhrzeigersinn um die Rotationsachse 65 geschwenkt, zuerst in eine Bypassstellung (vgl. 7) und schließlich weiter zu einer Unterdruckstellung (vgl. 8).If sufficient fluid has been conveyed to the patient connection 1b, the switching valve 10 can very quickly switch over to suction from the patient connection 1b. For this purpose, the valve element 6 is pivoted clockwise about the axis of rotation 65, first into a bypass position (cf. 7 ) and finally further to a negative pressure position (cf. 8th ).

Die 7 zeigt dabei eine weitere Schnittansicht des Umschaltventils 10 analog der 6, wobei sich das Ventilelement 6 in der Bypassstellung befindet. In dieser Bypassstellung ist die mantelseitige Öffnung 64 mittig zwischen der dritten Fluidbohrung 3 und der vierten Fluidbohrung 4 angeordnet. Die dritte Fluidbohrung 3 und die vierte Fluidbohrung 4 sind dabei sehr nahe beieinander angeordnet, sodass sich in der Bypassstellung die mantelseitige Öffnung 64 gleichzeitig mit der dritten Fluidbohrung 3 und mit der vierten Fluidbohrung 4 überschneidet. Somit liegt in der Bypassstellung gleichzeitig eine Fluidverbindung der ersten Fluidbohrung 1 über den Fluidraum 52, die stirnseitige Öffnung 63, die L-Bohrung 62 und die mantelseitige Öffnung 64 mit der dritten Fluidbohrung 3 und mit der vierten Fluidbohrung 4 vor. Durch den Fluidkanal 7 stehen in der Bypassstellung zudem die zweite Fluidbohrung 2, die dritte Fluidbohrung 3 und die vierte Fluidbohrung 4 in Fluidverbindung miteinander.the 7 shows a further sectional view of the switching valve 10 analogous to FIG 6 , wherein the valve element 6 is in the bypass position. In this bypass position, the shell-side opening 64 is arranged centrally between the third fluid bore 3 and the fourth fluid bore 4 . The third fluid bore 3 and the fourth fluid bore 4 are arranged very close to one another, so that in the bypass position the shell-side opening 64 overlaps with the third fluid bore 3 and with the fourth fluid bore 4 at the same time. Thus, in the bypass position, there is simultaneously a fluid connection between the first fluid bore 1 and the third fluid bore 3 and with the fourth fluid bore 4 via the fluid space 52 , the front opening 63 , the L bore 62 and the shell-side opening 64 . In the bypass position, the second fluid bore 2, the third fluid bore 3 and the fourth fluid bore 4 are also in fluid communication with one another through the fluid channel 7 .

Die 8 zeigt eine weitere Schnittansicht des Umschaltventils 10 analog der 6, wobei sich das Ventilelement 6 in der Unterdruckstellung befindet. Die Unterdruckstellung wird durch weiteres Schwenken des Ventilelements 6 ausgehend von der Bypassstellung der 7 im Uhrzeigersinn erreicht. In der Unterdruckstellung ist die mantelseitige Öffnung 64 vollständig fluchtend mit der vierten Fluidbohrung 4 angeordnet, sodass eine Fluidverbindung der ersten Fluidbohrung 1 über den Fluidraum 52, die stirnseitige Öffnung 63, die L-Bohrung 62 und die mantelseitige Öffnung 64 mit der vierten Fluidbohrung 4 vorliegt. Dadurch erfolgt an der ersten Fluidbohrung 1 ein Ansaugen in Ansaugrichtung E. Der Fluidkanal 7 stellt dabei in der Unterdruckstellung eine Fluidverbindung der dritten Fluidbohrung 3 mit der zweiten Fluidbohrung 2 her, sodass ein Ausblasen an die Umgebung U ermöglicht wird.the 8th shows a further sectional view of the switching valve 10 analogous to FIG 6 , wherein the valve element 6 is in the vacuum position. The vacuum position is by further pivoting of the valve element 6, starting from the bypass position 7 reached clockwise. In the negative pressure position, opening 64 on the shell side is arranged completely flush with fourth fluid bore 4, so that there is a fluid connection between first fluid bore 1 and fourth fluid bore 4 via fluid chamber 52, opening 63 on the end face, L-bore 62 and opening 64 on the shell side . As a result, suction takes place at the first fluid bore 1 in the suction direction E. In the vacuum position, the fluid channel 7 establishes a fluid connection between the third fluid bore 3 and the second fluid bore 2, so that blowing out to the environment U is made possible.

Das Umschaltventil 10 ermöglicht somit ein besonders schnelles Umschalten von Überdruck zu Unterdruck und umgekehrt. Die Bypassstellung bewirkt dabei einen kontinuierlichen Übergang zwischen Überdruckstellung und Überdruckstellung. Insbesondere kann durch die Bypassstellung ein vollständiges Verschließen der dritten Fluidbohrung 3 und der vierten Fluidbohrung 4 beim Umschalten weitgehend vermieden werden. Dadurch kann ein sich durch die kontinuierlich fördernde Fördereinrichtung 20 aufbauender starker Überdruck bzw. Unterdruck und damit einhergehende günstige Strömungsverhältnisse innerhalb der Anordnung 50 vermieden werden, sodass in jedem Betriebszustand der In-/Exsufflationsvorrichtung 100 eine optimierte, besonders gezielte Fluidströmung erreicht werden kann.The changeover valve 10 thus enables a particularly rapid changeover from positive pressure to negative pressure and vice versa. The bypass position causes a continuous transition between the overpressure position and the overpressure position. In particular, the bypass position can largely prevent the third fluid bore 3 and the fourth fluid bore 4 from being completely closed when switching over. As a result, a strong overpressure or negative pressure building up due to the continuously conveying conveying device 20 and the associated favorable flow conditions within the arrangement 50 can be avoided, so that an optimized, particularly targeted fluid flow can be achieved in every operating state of the insufflation/exsufflation device 100.

BezugszeichenlisteReference List

11: erste Fluidbohrungfirst fluid well
1a1a: Patientenleitungpatient line
1b1b: Patientenanschlusspatient connection
22: zweite Fluidbohrungsecond fluid well
2a2a: Ausgleichsleitungcompensation line
33: dritte Fluidbohrungthird fluid well
3a3a: Überdruckleitungoverpressure line
44: vierte Fluidbohrungfourth fluid well
4a4a: Unterdruckleitungvacuum line
55: Ventilgehäusevalve body
5a5a: vordere Wandfront wall
5b5b: erste Seitenwandfirst side wall
5c5c: obere Wandtop wall
5d5d: zweite Seitenwandsecond side wall
66: Ventilelementvalve element
6a6a: zylindrischer Teilcylindrical part
6b6b: Rippenbereichrib area
6c6c: erster Absatzfirst paragraph
6d6d: zweiter Absatzsecond paragraph
77: Fluidkanalfluid channel
1010: Umschaltventilswitching valve
2020: Fördereinrichtungconveyor
3030: Stellmotoractuator
5050: Anordnungarrangement
5151: Ventilelementraumvalve element space
51a51a: WandWall
5252: Fluidraumfluid space
5757: Kontrollöffnunginspection port
5858: transparente Scheibetransparent pane
6262: L-BohrungL bore
6363: stirnseitige Öffnungfrontal opening
6464: mantelseitige Öffnungshell-side opening
64a64a: Erhebungelevation
6565: Rotationsachseaxis of rotation
6666: Mantela coat
100100: In-/ Exsufflationsvorrichtunginsufflation/exsufflation device
AA: Druckrichtungpressure direction
BB: Saugrichtungsuction direction
CC: wechselnde Fluidströmungchanging fluid flow
DD: Einblaserichtungblowing direction
EE: Ansaugrichtungsuction direction
Uu: Umgebungvicinity

Claims

Switching valve for switching a pressurized fluid flow, comprising: - a valve housing (5) which has a valve element space (51) and a fluid space (52), and - a valve element (6) which is arranged inside the valve element space (51) and around a rotation axis (65), - the fluid space (52) adjoining the valve element space (51) in the axial direction, - the valve element (6) having an L-bore (62) which the valve element (6) of a front opening (63) to an opening (64) on the jacket side, - the front opening (63) opening into the fluid space (52), - the valve housing (5) having four fluid bores (1, 2, 3, 4), - wherein a first fluid bore (1) opens into the fluid space (52), and - wherein a second fluid bore (2), a third fluid bore (3) and a fourth fluid bore (4) each open into the valve element space (51), characterized that the valve element (6) in a bypass position, in which the valve element (6) establishes a fluid connection between the first fluid bore (1) and the third fluid bore (3) and at the same time between the first fluid bore (1) and the fourth fluid bore (4), the third fluid bore ( 3) and the fourth fluid bore (4) are arranged such that in the bypass position the shell-side opening (64) of the valve element (6) intersects with the third fluid bore (3) and with the fourth fluid bore (4).

switching valve after claim 1 , wherein the valve element (6) can be pivoted into an overpressure position, in which the valve element (6) establishes a fluid connection between the first fluid bore (1) and the third fluid bore (3), and in which the valve element (6) establishes a fluid connection between the second fluid bore (2) and the fourth fluid bore (4).

switching valve after claim 1 or 2 , wherein the valve element (6) can be pivoted into a vacuum position, in which the valve element (6) establishes a fluid connection between the first fluid bore (1) and the fourth fluid bore (4), and in which the valve element (6) establishes a fluid connection between the second fluid bore (2) and the third fluid bore (3).

Reversing valve according to one of the preceding claims, wherein the valve element (6) can be pivoted into a closed position in which a wall (51a) of the valve element chamber (51) closes the shell-side opening (64) of the valve element (6).

Reversing valve according to one of the preceding claims, wherein a fluid channel (7) is formed within the valve element space (51) between the valve element (6) and valve housing (5) and extends along a casing (66) of the valve element (6).

switching valve after claim 5 wherein the fluid channel (7) is designed in such a way that: - in the overpressure position, a fluid connection is established between the second fluid bore (2) and the fourth fluid bore (4), and/or - in the negative pressure position, a fluid connection is established between the second fluid bore (2) and to establish the third fluid bore (3), and/or - to establish a fluid connection between the second fluid bore (2) and the third fluid bore (3) and the fourth fluid bore (4) in the bypass position.

Changeover valve according to one of the preceding claims, wherein the valve housing (5) has a control opening (57) which opens into the valve element space (51), and wherein the control opening (57) is sealed fluid-tight with a transparent element (58).

Arrangement comprising: - A switching valve (10) according to any one of the preceding claims, and - A conveyor (20) which is set up to generate an overpressure and a negative pressure.

arrangement according to claim 8 , - the delivery device (20) being set up to continuously provide a fluid flow exclusively in exactly one direction (A, B), - the third fluid bore (3) being connected to an overpressure side of the delivery device (20), - the fourth fluid bore (4) with a sub is connected to the pressure side of the conveying device (20), and - in particular wherein the second fluid bore (2) is in fluid connection with an environment (U) of the arrangement (50).

arrangement according to claim 8 or 9 , further comprising a servomotor (30) which is set up to pivot the valve element (6) of the switching valve (10).

In-/exsufflation device, comprising - an arrangement (50) according to one of Claims 8 until 10 , and - a patient connection (1b) for connection to a patient's lungs and for providing an overpressure and/or a negative pressure, the first fluid bore (1) being connected to the patient connection (1b).