JP2023533931A - ウイングチェックバルブ - Google Patents

Abstract

少なくとも３つの三角形状のウイングを備える、医療及び下水技術用の少なくとも１つのガス状及び／又は液状の媒体のためのウイングチェックバルブ。これらのウイングは、バルブリングの角のある孔のエッジに円形配置で配置され、その数は、角のある孔が有する辺と同じ数である。バルブウイングは、それらの３つの辺のうちの少なくとも１つに、一体化されたジョイントを有する。ジョイントは布から作られてもよい。バルブウイングの他の２つの辺は、一緒に１つのジョイントのような閉鎖体を形成する。バルブは、位置とは無関係に、自動的にかつ外部エネルギーなしに、逆流若しくは媒体の戻り流れによって閉じる。【選択図】図９

Description

本発明は、特に医療用途向けの、例えば心臓弁又は静脈弁の代用としての、そして特に大流量の住宅及び上下水道の水及び下水の逆流に対する建設業におけるチェックバルブとしての、外部エネルギーなしで作動する、ガス状、液状から粘性液状の媒体用のチェックバルブに関する。

数多くのウイングチェックバルブ（Ｆｌｕｅｇｅｌ－Ｒｕｅｃｋｓｃｈｌａｇｖｅｎｔｉｌ）があり、それらには流量、設置オプション、使用できる材料の点で、とりわけ製造コストの点で利点と欠点がある。これらのバルブの多くは、偏心支持されたバルブウイングを有し、このバルブウイングが、その後ろの流れを乱流にし、それ自体が振動して不都合な騒音を発する。

ＤＥ２９４９４６９Ｂ１は、緊急時に変形したままになり、導管を閉じ続ける閉鎖体を記述している。この閉鎖体は、一回限りで繰り返すことのできない折り畳み技術を示す。説明によると、これは折り畳みエレメントであり、バルブではない。これはジョイントを有しておらず、この閉鎖体の動きは一度も繰り返せない。密封のためには、追加の突出した密封エレメントが必要である。閉鎖体を折り畳むためには、非常に大きな圧力差が必要である。その後、開くことはできなくなる。１回使用した後は、廃棄して新しい閉鎖体と交換する必要がある。

ＤＥ６９６２７５１０Ｔ２は、主に人工呼吸器用のバルブを記載し、このバルブは、多角形のポリゴンフレームの周りに配置された複数の板片からなり、これらの板片は、フレームに対して移動可能に、かつスイベル式に取り付けられている。並置された平面板片は、外側からバルブの中心に向かって延びていて同じ方向に増大する曲がったエッジを有し、これらは、バルブが閉じているとき、水平線の非常に近くで重なり合い、それによって相互の支持と密封を提供する。この原理は、理論的に机上でしか機能せず、その見通しもない。実際に適用した場合、バルブの中心において、とりわけそこでは材料が最も厚いということであるから、いくつかの重なりが空間的に一致しない。バルブウイングの下に位置するエッジは、流れる媒体の圧力に屈し、密封されないままである。ここでは板片と呼ばれるバルブ薄板には、運動学的な必然性がない。すべてのバルブ薄板が同時に動かなかったり、又はすべて同じ速度で動かなかったりすると、同時に閉位置に到達せず、薄板が閉状態でなくなる。したがって、この原理は機能しないか、又は確実には機能しない。

ＵＳ３，９３９，１９７は、それぞれ、２つの回転ジョイントによって両側でリングに取り付けられた複数の薄板からなる、人間の心臓に使用するための心臓弁の代用としてのバルブを記載する。薄板の閉位置は、取り付けリングの下側に当接する回転軸の後ろに突き出た薄板の部分によって達成される。このバルブは機械的には機能するであろうが、薄板の突出部分、及びジョイントの突出部分、ならびに取り付けリングのいくつかの部分が血流を妨げる。それによって、血液が渦を巻き、凝血や血栓が形成される危険が生じる。

ＵＳ４，３５１，３５８は、可動の薄板によって開閉される複数の台形状の貫通穴を備えた角錐形のハウジングからなるウイングチェックバルブを記載する。薄板は平らな台形状の扁平な部品からなり、これらの部品はハウジングの周りに円形配置で回転ジョイント式に配置され、それぞれトーションスプリングによって閉位置へ押される。このバルブは、多数のトーションスプリング及び回転ジョイント、ならびに大きな閉じた中央領域により小さい流れ断面を許し、かつ角やエッジが多すぎ、流れ断面が小さいことにより心臓弁又は静脈弁として医療技術において使用するのには適していない。これは乱流を発生させ、摩擦による破片を生じさせるジョイントの数が多すぎ、とりわけトーションスプリングは、材料疲労によって破断するまでの寿命が制限される。

ＵＳ４，４６５，１０２は、スリット付きの弾性ニップルからなるウイングチェックバルブを記載する。流れる媒体の圧力によってスリットが開き、媒体が流れることができる。流れる媒体の圧力は、逆方向に閉鎖力を増加させる。このバルブは簡単に製造でき、うまく機能する。このバルブはバルブを閉じるために常にバルブセグメントに閉鎖力を加えるため、流れがバルブを通るときに、バルブの後ろに乱流が生じる。そのため、このバルブ原理は一般的に言って、医療技術における使用には適していない。

ＵＳ５，６２８，７９２は、閉状態で一緒に円形面を形成する３つの薄板からなる心臓弁を記載する。各薄板は、バルブの断面積の外側で、より大きな直径上に支持された回転ジョイントを有する。このバルブは機能するが、実用には適していない。血液は小さい方の直径から、移行部なしに、ジョイントが載っている段部が設けられる大きい方の直径を通って流れる。このため、ベルヌーイ効果により血流に渦流が発生する。その一方で、開状態において、ウイングセグメントの鋭利なエッジが血流の真ん中にある。さらに、バルブが閉状態にあるとき、血液の逆流の圧力が、個々の薄板の比較的小さいジョイントへの極めて大きい曲げモーメントを発生させる。これらの理由から、このバルブも人間には使用されない。

ＵＳ２０１７／０１６７６１８Ａ１は、円錐台形状のバルブ薄板の複数の配置からなる心臓弁を記載し、バルブ薄板はそれぞれ、下側の円形の端の領域において、短い回転ジョイントによって丸環リングに回転可能に取り付けられている。丸リングには、バルブの中心に向かって半径方向に斜めのウェブも取り付けられ、これらのウェブは、それぞれのもう一方の端でバルブ断面の中心にある閉じたディスクに取り付けられ、ハウジングとしての開いたケージを形成する。

それぞれの薄板の動きの同期は、円錐台形から完全に円錐形までの薄板を、円錐の先端まで重ねることによって行われる。

バルブ薄板が回転ジョイントの軸を中心に回転すると、接触している２つのバルブ薄板の各接触点が、回転軸までの距離が異なることに基づいて違う円軌道を通る。それによって、薄板が互いに組み合わさるか、又は互いに離れ離れになる。２つの面が重なり合って均等にスライドすることは、運動学的に不可能である。さらに、円形であるバルブ薄板の下エッジが、薄板が開状態にあるときに媒体の流れの中に鋭く突き出し、乱流を生成し、薄板を振動させる。

円錐形のバリエーションでは、バルブ薄板がはるかに先に衝突するため、これらは円錐の先端まで重なることができない。これらは台形状にしか形成できず、したがって流れの中心にある閉鎖ディスクに頼らざるを得ないが、これは媒体の流れを著しく減少させる。

バルブ薄板がそれぞれの回転軸を中心に回転すると、隣接する２つのバルブ薄板間の角度も変化する。バルブ薄板の円錐形に形成された表面は、互いに相対回転運動させられる。それによって、運動中に２つの重なり合う面の距離が変化する。この量の変化が間にある媒体のポンピング効果を生成し、バルブの動きの速度を著しく妨げ、さらに、間にある液状媒体の分子を損傷させる。

バルブ薄板は、図示されないスプリングの助けを借りて閉じなければならない。これらのスプリングがどこにどのように取り付けられているのかについては言及されていない。開放角がどのように制限されるのかについても言及されていない。

この刊行物が過度に一般的に表現され、重要な詳細と機能が説明されていないことを別として、このバルブは上記の理由から医療技術における使用には適していない。

本発明が解決すべき課題は、確実に機能し、長寿命で振動がなく、外部エネルギーなしで機能し、位置に左右されず簡単に製造できるとともに、利用可能な設置空間から、抵抗及び乱流がないか若しくは可能な限り少ない、最大限可能な流量を可能にするチェックバルブを作製することである。

上記課題は、本発明によれば請求項１に記載の特徴によって解決される。

従属請求項は、本発明の有利なさらなる実施形態を表す。

本発明によるウイングチェックバルブは、ガス状及び／又は液状の媒体の流れによって自動的にかつ外部エネルギーなしに開閉するウイングチェックバルブとして形成されている。その場合、チェックバルブは、バルブリングのｎ角形、好適には六角形の貫通開口若しくは孔の周りに実質的に円形配置で、少なくとも一方の辺でそれぞれ、少なくとも１つの回転ジョイントによってスイベル式(schwenkbar)に収容若しくは配置されている少なくともｎ≧３個の三角形状のバルブウイングを備えている。回転ジョイントは、少なくとも１つの第１のジョイントエレメントと少なくとも１つの第２のジョイントエレメントとを含む。本発明によれば、少なくとも１つのジョイントエレメントがバルブウイングに一体化されている。

少なくとも１つのジョイントエレメントがそれぞれのバルブウイングに一体化されているとは、特に、ジョイントエレメントがバルブウイングの固定された構成要素であること、すなわち、特にバルブウイングと一体に製作されている、及び／又はバルブウイングと取り外し不可能に接続されていることを意味する。布製ジョイントでの実施形態では、一体化は、例えば、布製ジョイントが薄い材料層で覆われ、バルブウイングに埋め込まれるか、若しくはバルブウイングに一体化されることによって達成することができる。

布製ジョイントでは、第１及び第２のジョイントエレメントが、例えば一片の布により、好適には一部品の形で実現される。そして、一方の側である第１のジョイントエレメントがバルブウイングに一体化され、もう一方の側である第２のジョイントエレメントが、好適にはバルブリングに接続及び／又は一体化される。

設計に応じて、チェックバルブは、バルブの中心軸の方に向いた平らな面と、この面を画定する３つの真っすぐな辺とを好適に有する三角形状の、特に３次元に形成された、少なくともｎ≧３個のバルブウイングを備えている。３つの真っすぐな辺のうち好適には少なくとも１つの辺は、完全に、又は部分的にのみすなわち一部が、好適には生物又は合成繊維若しくは布から、あるいはプラスチックからなる回転ジョイントのエレメントとして、好適には直接バルブウイングに形成されるか若しくはバルブウイングに一体化されている。他の２つの辺は、好適には斜めに、すなわちＶ字形に面取りされ、それにより三角形状のバルブウイングが、好適には三角形のほぼ重心にその最大材料厚みを有し、各辺に向かって薄くなり、かつエッジでは先がほとんど尖っている。

最も単純なバルブの変形形態では、バルブウイングは、バルブリングのｎ角形の貫通開口、特に孔の周りに実質的に円形配置で、一方の辺で、それぞれ少なくとも１つの回転ジョイントによってスイベル式に配置されている。貫通開口は、好適には六角形に形成されている。

その場合、バルブリングは、丸いか、又は丸みをおびた横断面を有するのが好適である。しかし実施形態によっては、リングは角のある外側断面を有することもできる。バルブリング上の回転ジョイントのエレメントは、好適には孔又はボルトのいずれかとして、又はプラスチック材料を先細りにすることによってフィルムジョイントとして、好適にはそれらのエッジに一部分として作製され、それにより角のある孔のエッジがバルブウイングの回転軸及びシールエッジを形成するようになっている。布製ジョイントを有する変形形態では、バルブリングに位置する布製ジョイントの部分が、バルブリングとバルブを覆う円筒形ハウジング内の段部との間に挟み込まれるのが好適である。このハウジングは、すべてのバルブのバリエーションにおいて、任意的な保護カバーとして機能する。

バルブウイングにおけるジョイントの両側、すなわち各バルブウイングの両側に、右及び左の、好適にはそれぞれ１つの幅狭のサイドウイングが、好適にはナイロン、ペルロン、又はシルクからなる生物又は合成繊維材料によってスイベル式に配置されていることが好ましい。少なくとも１つの右サイドウイング、特にバルブウイングの各右サイドウイングが、右隣のバルブウイングの左サイドウイングと実質的に移動可能に連結(gelenkig verbunden)されている。

隣り合うバルブウイングの互いに接続された右と左のサイドウイング又は部分ウイングがそれぞれ、好適には生物又は合成繊維材料又は絹材料からなる、好適には≦１８０°に制限されたスイベル角度を有する回転ジョイントを、特に、バルブが閉じると、それらがバルブウイングの後ろで中心軸から半径方向外方に星形となるよう移動し、折り畳まれて重なり合うように形成することが特に好ましい。右と左のサイドウイングは同じ長さである。これらは、バルブの中心軸のほうに向いた側が平らな面をなすように形成されている。平らな面でバルブウイングとの回転軸を形成する側は、約３０°斜めに面取りされている。その傾斜角は、バルブが閉状態にあるときに、バルブウイングの面取りされた側とサイドウイングとが好適にはきっちり接触するように最適化されている。２つのサイドウイング間の長さ及び／又は角度は、最大開位置でのバルブウイングの位置と角度位置とを決める。

サイドウイングのジョイントは、幅狭のストリップの形で部分的にのみ、及び／又は一部にのみ存在するのが好ましい。完全なサイドウイングは三角形状であり、かつそれらの互いに重なり合う面に対して鏡像反転対称になっている。部分ウイングは、２つの重なるサイドウイングから任意に切り取られたセクションであり、それらの３つのジョイント軸は、バルブウイングの２つの回転軸とバルブリングとの交点において、任意の角度位置で交わる。この交点で、５つの回転軸が交差する。すなわち、バルブウイングの２つの回転軸がバルブリングと交差し、そしてサイドウイングの３つの回転軸がバルブウイングと交差し、それら自体互いに交差する。このように設計されたバルブは、「開」と「閉」の２つの位置の間で運動学的に問題なく動作し、閉状態で密で安定である。

本発明によるバルブの好ましい実施形態では、バルブウイングは、バルブリングに隣接する２つの辺にそれぞれ、閉鎖体(Verschluss)のポジ型及びネガ型のエレメントを有し、バルブが閉じたときに、ポジ型エレメントが、ネガ型エレメント内を連続的に移動し、その際、同時に回転するようになっている。閉過程の終わりに、すべてのバルブウイングが、中心軸から外に向いた側で互いに移動可能に結合する。この連結ジョイントは、閉状態におけるバルブウイングの数と、その傾角とに依存する回転自由度を必要とする。

このジョイント閉鎖体は、バルブウイングのエッジにおいて、好適には一部のみ、バルブリングからバルブウイング先端の直前まで円筒形になり、特に好ましくは円錐形、又は円錐台形に形成され、その際、円錐先端がバルブ先端の方向に向けられていることが有意義である。

好適には、中空に形成されたジョイントエレメントの外向きの側面には、バルブを通って流れる媒体の分子及び重要な成分が損傷せず、特に開放時にバルブウイングの動きが吸引作用によって妨げられないようにするために、孔、又は櫛のようなスリットが設けられる。

バルブウイングの第３の辺は、一部が回転ジョイントのエレメント、ボルト、又は孔として形成され、その第２のジョイントエレメントはバルブリングに配置される。この簡単に差し込めるジョイントを、布製ジョイントと置き換えることもできる。

バルブウイングのさらに好ましい変形形態は、面取りされ、かつバルブリングに隣接するバルブウイングの２つの辺が、運動学においてナイフエッジジョイント（Ｓｃｈｎｅｉｄｅｎｇｅｌｅｎｋ）と呼ばれる回転スラストジョイント（Ｄｒｅｈ－Ｓｃｈｕｂ－Ｇｅｌｅｎｋ）のエレメントとして形成されている。一方の辺、例えば右側がナイフの刃先のようにＶ字形でポジ型に面取りされているのに対して、もう一方の辺、すなわち左側は、バルブ材料から、隣接するバルブウイングの方に向いたネガ型の刃先の周りに、右側のポジ型刃先よりも大きいＶ字角を有するＶ字スリットが形成される。Ｖ字スリットの深い先端は、バルブウイングの真っすぐな側に対応する。２つの隣り合うバルブウイングの、２つのポジ型及びネガ型のＶ字形刃先は、バルブが開状態にあるとき、その平らな面がバルブリング上にほぼ垂直に立つ場合に、一緒に、２つのバルブウイングの回転軸とバルブリングとの交点に接触点を有するそれぞれ１つの角度の付いたナイフエッジジョイントを形成する。バルブの閉過程では、ナイフエッジジョイントのポジ型のＶ字エレメントが、バルブリングからバルブ先端まで連続的にネガ型のＶ字エレメント内に移動し、その際、内側で、かつバルブの軸のより近くに位置する側部からネガ型のＶ字エレメントの外側側部へ回転する。閉状態において、ナイフエッジジョイントの２つの刃先は、完全に互いに入り込み、若しくは重なり合い、それらの２つのポジ型及びネガ型の先端で密封する。バルブはこの位置で運動学的に何重も過剰決定され、したがってバルブウイングとバルブリングとの間の各回転ジョイントに追加の軸方向の運動自由度が与えられ、すなわち、ここでは、回転ジョイントから回転スラストジョイントとなり、その際、軸方向の動きが非常に小さく、製造公差を補償することができる。

好ましくは、ナイフエッジジョイントのネガ型エレメント、すなわちネガ型のＶ字スリットを形成し、かつこれを覆う材料は、円筒形、円錐形、又は角錐形に形成され、バルブウイングの先端の直前で終端する。

このように設計されたバルブは、各位置において一般的に、かつ閉状態で特に非常に安定なままである。バルブウイングは、閉状態において、何らかの制限、及びバルブハウジングによる追加の支持を必要としない。

バルブウイングの外向きの側面の裏側のいくらか高くなった箇所は、最大開状態においてバルブウイングのより高くなった箇所が、丸く、かつバルブリングの上方のバルブを覆うハウジングの壁に達することによりバルブウイングの位置を制限する。開状態において、バルブウイングは、リング面に対して最大限垂直に立つ。流れる媒体の逆流が２つの直立するバルブ側及びサイドウイングの傾角面を押し、バルブウイングを自動的に、地球の引力にも逆らって閉じる。流れる媒体中でバルブウイングが浮遊し、その自重がほとんど無視できるからである。隣り合うバルブウイングの側面が互いに係合するため、すべてのバルブ薄板が同期して動作する。

サイドウイングがなく、かつ強制的な同期がない、本発明による多数のバルブ変形形態では、バルブリングに開いた角錐形の格子形成物が設けられ、これは閉状態においてバルブウイングの支持部として用いられ、好適にはバルブウイングのより良い密封効果をもたらす。その場合、特に、バルブウイングの開放制限は、バルブ全体を取り囲む管状のハウジングにバルブウイングの裏側のこぶ状の補強リブが寄りかかることによって行われる。

本発明によるウイングチェックバルブのすべての実施形態において、バルブハウジングとして実質的にリング状の本体、又はハウジングの一部として本体が、その中空の中心にｎ角形の貫通口若しくは孔を有する。数ｎは少なくとも３であり、ｎの上限はリング状体の外径とバルブウイングの幅によって決まる。主ウイングとも呼ばれるバルブウイングは、ｎ角形の孔の一方の辺の各エッジにスイベル式に配置されている。バルブウイングは、２つの同じ長さの辺を有する三角形状であり、好適には例えば金属、プラスチック、又はこれら２つの混合物などの固体材料からなる。バルブウイングのそれぞれの第３の、かつ通常は、より短い辺は、中空リングの角のある孔のエッジに回転ジョイント式に且つスイベル式に取り付けられている。エッジはそれぞれ、回転ジョイント又は回転スラストジョイントの軸とシールエッジとを形成するのが好適である。

バルブウイングの動きを互いに同期させるために、第１の好ましい変形形態では、各バルブウイングが右と左で同じ長さの辺で、それぞれ１つの三角形状のサイドウイングと移動可能に且つスイベル式に接続されている。各サイドウイングは、他のサイドウイングの鏡像である。サイドウイングも固体材料から作製され、かつ通常は３つの異なった長さの辺を有する。最長の辺は、バルブウイングとスイベル式に接続され、最短の辺は、チェックバルブの出口を形成する。鏡像の関係をなす２つのサイドウイングの第３の辺は協働で、１８０°に制限された回転角を有する回転ジョイントを形成する。それらは、バルブが閉じるときに一緒に折り畳まれ、バルブの中心軸から星形に半径方向外方に向いて完全に重なり合う。

主ウイングは、閉状態において、三面以上の、例えば六面角錐を形成し、開状態において、入口開口がｎ角形であって出口開口が２ｎ角形である、半角錐から円筒形までの多角形の管を形成するのが好適である。

バルブの別の有利な変形形態は、バルブウイングを同期させるため、及びプラスチックから製作することにより弾性のエレメントとしてのサイドウイングの幅狭のセクションのみを使用し、自身が閉じ、それに伴いバルブも閉じようとする傾向が常にあるばねを用いない。

バルブの特に好ましい変形形態は、バルブリング上に設けられるハニカム形状の開いた角錐状の格子形成物を特徴とする。開いたとは、ここでは特に、流れに対し開かれ且つ流れを通過させるか、すなわち格子形成物が少なくとも１つの自由流れ断面を有することと解されるべきである。バルブウイングは、閉状態において、バルブハウジングの内側の角錐のような形成物の側の三角形以上の多角形の開口に設けられている。外方には、各バルブウイングの開口径が、補強リブ又はバルブウイング裏側がハウジングの内壁に寄りかかることによって個々に制限される。

格子形成物は、横断面を任意の幾何学的形状にすることができかつガス状又は液状の媒体が少ない摩擦で流れることができる、ハニカム状に並ぶ薄いチャネル及び／又はリブからなる。格子形成物の壁及びリブは、バルブウイングを真っすぐ又は斜めに支持できるようにするために、バルブリングから放射状に、好適には起立してバルブの中心軸及び先端の方向に延びる。バルブウイングを支持するリブは、ハニカムを形成することなしに設けることもできる。

上記のすべてのバルブバリエーションは、自動的に、かつ取り付け位置とは無関係に、外部エネルギーなしに媒体の流れによって開閉する。これらは、例えば、そして好ましくはプラスチックから射出成形されるか、又は一体から３Ｄ印刷プロセスで印刷することもできる。

各図面を以下簡単に説明する。
図１ａ）、図１ｂ）、図１ｃ）は、三角形状のバルブウイングの３つの異なる実施形態を純粋に概略的に示したものである。 図２ａ）は、バルブリングに取り付けるための布製ジョイントを有する単純なバルブウイングを純粋に概略的に示したものである。図２ｂ）は、裏側にこぶを有するとともに、バルブリングに取り付けるための布製ジョイントを有する単純なバルブウイングを純粋に概略的に示したものである。図２ｃ）は、さらに２つの辺において、布製ジョイント若しくは繊維ジョイントによって２つの短いサイドウイングに取り付けられる単純なバルブウイングを純粋に概略的に示したものである。図２ｄ）は、辺に２つのサイドウイングと共に部分的にのみ設けられた布製若しくは繊維ジョイントによって取り付けられた単純なバルブウイングを純粋に概略的に示したものである。最後に図２ｅ）は、すべてのジョイントを一度に取り替える織物繊維材料によって取り付けられた短いサイドウイングを２つずつ有する６つのバルブウイングを純粋に概略的に示したものである。余分な布は切り取られる。 図３は、バルブリングとの取り付け用の辺に円筒形のジョイントエレメントと、ウイングの他の２つの辺にそれぞれ１つのポジ型及びネガ型の円筒形閉鎖エレメントとを有するバルブウイングの実施例を純粋に概略的に示したものである。 図４は、バルブリングとの取り付け用の辺に円筒形のジョイントエレメントと、ウイングの別の２つの辺にそれぞれ１つのポジ型及びネガ型のくさび形の閉鎖エレメントとを有するバルブウイングの別の実施例を純粋に概略的に示したものである。 図５は、バルブリングの内側に角錐形に設けられるハニカム形状の格子構造を有する、バルブウイングのないバルブハウジングとしての本発明によるバルブリングの変形形態を２つの図で純粋に概略的に示したものである。 図６は、バルブリングの内側に角錐形に設けられるハニカム形状の格子構造を有する、バルブウイングのないバルブハウジングとしての本発明によるバルブリングの変形形態を２つの図で純粋に概略的に示したものである。 図７は、バルブリングの内側に角錐形に設けられるハニカム形状の格子構造を有する、バルブウイングのないバルブハウジングとしての本発明によるバルブリングの変形形態を２つの図で純粋に概略的に示したものである。 図８は、２４個の回転ジョイントを有する３次元機構として、ガス状又は液状媒体が流れることによって自動的に開閉するよう、三角形状及び３次元に設計された６個のバルブウイングと１２個のサイドウイングとからなる本発明によるバルブを純粋に概略的に示したものである。 図９は、図８と同様ではあるが、最小限にまで縮小されたサイドウイングを有する本発明によるバルブを純粋に概略的に示したものである。サイドウイングのジョイントは、作製の段階で、常にバルブウイングを閉方向に押そうとする傾向を有するよう付勢することができる。 図１０は、各バルブウイングの２つの辺、特にバルブの閉状態において２つの隣り合うバルブウイングの２つの向かい合う辺の先端がポジ型及びネガ型に成形されており、これにより先端同士が、圧力閉鎖体のように、回転ジョイントのように互いに嵌り合った状態で動く、本発明によるバルブの別の変形形態を純粋に概略的に示したものである。 図１１は、各バルブウイングの２つの辺、特にバルブの閉状態において２つの隣り合うバルブウイングの２つの向かい合う辺の先端がくさび形でポジ型及びネガ型に形成されており、これにより先端同士がナイフエッジジョイントのように互いに嵌り合った状態で動く、本発明によるバルブの有利な変形形態を純粋に概略的に示したものである。 図１２は、繊維材料ジョイントを有する本発明によるバルブが、３つの部分から組み立てられる様子を純粋に概略的に示したものである。

同一部品は同じ数字を有する。文字付きの表示は、同じ要素の異なる実施形態を示す。

以下、図の説明を行う。

図１は、本発明によるチェックバルブのバルブウイングの３つのバリエーションを示す。ここでは、すべてのバルブウイング（１）がバルブの内側すなわち中心軸に向けられた三角形状の主面（２）を備えて、３次元状に形成されている。バルブウイングの側面（３、４、５）は、主面の真っすぐなエッジ（７、８、９）から斜め上方に半角錐の裏面（６）まで、又は角錐の先端まで延び、ジョイント及び閉鎖体を密封及び／又は形成するために用いられる３つの、好適には鋭利なエッジ（７、８、９）を主面とともに形成する。バルブウイングの裏側の面（３、４、５、６）は、バルブ開放を制限するため、及びサイドウイングが存在する場合にはサイドウイングの運動自由度を制限するために用いられる。バルブウイング（１ｂ）の裏面（６）は縦軸に沿って補強されている。バルブウイング（１）は、プラスチックなどの固体材料からなる。ジョイント及びシーリングエレメントがバルブウイングの構成要素であるのが好適である。これらは一体として製造されるのが好適である。ジョイントは、互いに嵌合することができる複数のエレメントからなる。バルブウイング（１ｂ）の主面（２）には突起（１０）の列がある。これらの突起は、バルブウイングがハニカム格子構造上に載っているときに、接触箇所と接触面が可能な限り小さくなるようにする。これは、バルブウイングの開放をより速くする一方で、閉鎖時の、例えば血液などの敏感な媒体の分子の圧縮を低減することに有利に働く。

図１ｃに係るバルブウイングは、そのエッジ（９）に回転ジョイントの２つの第１のジョイントエレメント（１１ａ）を有し、それらの共通の回転軸はエッジ（９）と一直線に並ぶ。ジョイントの相手エレメントはバルブリング上にあるため、これらは一緒に、追加部品なしで互いに嵌合可能な回転ジョイントをなす。

図２は、例えば３Ｄ印刷プロセスでバルブウイングを作製する場合にバルブウイングの材料に直接組み込まれるか、又はこれに後から取り付けられる、シルク、ナイロン、又はペルロンなどの生物又は合成繊維で作られたジョイントエレメント（１２ａ）を１つずつ有する２つのバルブウイング変形形態２ａ）及び２ｂ）を示す。

図２ｃでは、サイドウイング（１３Ｌ、１３Ｒ）が完全には形成されていない。バルブウイングの三角形状の主面（２）の先端には、ジョイントエレメント（１４）がないままである。サイドウイングはまた、繊維材料（１２ａ）によってバルブウイングと回転ジョイント式に取り付けられる。サイドウイングのジョイントエレメント（１４Ｌ、１４Ｒ）は、連続せず、むしろセグメントとして部分的にのみ存在するのが好ましい。

図２ｄに示すように、流れ抵抗をさらに低減するために、サイドウイングは、幅狭のセグメント（１５Ｌ、１５Ｒ）にまで縮小される。サイドウイングの幅狭のセグメント（１５Ｌ、１５Ｒ）は、バルブウイングと同様に、すべての辺から、特に全ての辺において、互いにかつバルブウイングに対して斜角で面取りされ、これにより、右と左の２つのエッジのジョイントエレメントとしての使用、ならびに上下のエッジの流れに適した形成を可能にする。

図３は、主面（２）及び斜めに面取りされた３つの側面（３、４、５）、ならびに３つの真っすぐなエッジ（７、８、９）を有する３次元に形成されたバルブウイング（１ｄ）を３つの図で示す。エッジ（９）は、一部が回転ジョイントのエレメント（１１ａ）として形成され、その第２のジョイントエレメントはバルブリングに配置されている。この容易に差し込み可能なジョイントを、図２に示すような布製ジョイントと置き換えることもできる。バルブウイング（１ｄ）の他の２つのエッジ（７、８）は、好適には上ａと下ｂの２つの部分領域に分けられる。上はバルブ先端に近い領域、下はバルブリングに近い領域と解される。

短い上領域において、バルブウイング（１ｄ）のエッジ（７ａ、８ａ）は約３０°の鋭角で面取りされた状態であり、真っすぐである。下の、そしてはるかに長い領域（７ｂ、８ｂ）において、エッジは仮想上のものである。これらのエッジの周りには、一方の辺、ここでは図の左側に、開いた、好適には円筒形又は円錐形の中空体（１６）と、もう一方の辺、ここでは図の右側に、第１の辺にぴったり合う、ここでは好適には円筒又は円錐体（１７）が形成される。バルブが閉状態にあるとき、ネガ型とポジ型に成形された２つの本体（１６、１７）の軸（Ａ７、Ａ８）は、一緒に一直線に並び、バルブウイングの主面（２）の仮想上のエッジ（７ｂ、８ｂ）を形成する。したがって、バルブが閉状態にあるとき、バルブウイングの右エッジと隣接する右のバルブウイングの左エッジとから閉鎖体が形成される。

バルブを通って流れる媒体の分子及び重要な成分が損傷されないようにするため、及びバルブウイングの動きが、特に開放時に吸引効果によって妨げられないようにするために、中空に成形されたエッジ（１６）の外向きの側面（１６ａ）に孔（１８）又は櫛のようなスリットを設けるのが好適である。エッジ（７ｂ、８ｂ）は、図４にも示されるように、円錐形又は円錐台形でポジ型とネガ型に形成することができる。この場合、円錐先端がバルブの先端の方向に向けられることが有意義である。

図４は、回転ジョイントの２つのジョイントエレメント（１１ａ）を有する主面（２）のエッジ（９）と、くさび形又はＶ字形の、約３０°の傾斜で形成された右エッジ（８）と、２つのセクション（７ａ、７ｂ）からなる左エッジ（７）とを備えた、３次元に形成されたバルブウイング（１ｅ）を示す。短い上側セクション（７ａ）は、約３０°の斜角でＶ字形に形成されている。長いほうの下側セクション（７ｂ）は、中空でＶ字形に形成されたスリット（１９）の２つの平面のカッティングエッジを形成する。中空のくさび若しくはＶ字形のスリットは、エッジ（８）の斜角よりも約１０°大きいＶ字角を有するのが好ましい。その開口部は、バルブが開状態にあるとき、エッジ（８）の内側に位置する外面（２）が、Ｖ字スリットの内側に接触又は接近し、閉状態にあるとき、各バルブウイング（１ｅ）のエッジ（８）が隣接するバルブウイングのエッジ（７ａ、７ｂ）に、そしてエッジ（８）の外側に位置する面（４）がＶ字スリットの外側の面に接触又は接近するように、隣接するバルブウイングの方に向けられている。したがって、１つのバルブウイングのポジ型のくさびと隣接するバルブウイングのネガ型のくさびとの間に、２つのバルブウイングを尖った刃先で密封するナイフエッジジョイントがそれぞれ形成される。

バルブウイング（１ｅ）を有するバルブでは、回転ジョイント（１１ａ）に、図に象徴的に示されるように、その回転の自由度に加えて、非常に限られた範囲内で第２の押動（Ｓｃｈｉｅｂｕｎｇ）自由度が与えられる。したがって、バルブウイングはどれもが、閉状態において、周方向に互いに押し合うことができ、またナイフエッジジョイントで互いにセンタリング及び、非常によく密封することができる。

図５、図６及び図７は、六角形の貫通孔を有するバルブリング（２１）の２つの変形形態（２１ａ、２１ｂ）を示す。六角形の内側のエッジは、回転ジョイントのエレメントとして、かつ密封するために用いられる。これらのエッジは、一体化されたフィルムジョイント（２１ａ）、又は繊維材料ジョイント（１２ｂ）、あるいはバルブリング（２１ｂ）に一体成形された回転ジョイント（１１ｂ）のエレメントとして使用される。

バルブリング（２１ａ、２１ｂ）の内側には、ａ）からｌ）の異なった幾何学的形状を有することができる格子形成物（２２）がある。格子形成物はほぼ、バルブリングから半径方向で中心軸（Ａ）の方向に、かつバルブの先端に向かって角錐形に上昇する薄いリブからなる。格子形成物は、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、ならびに図２ａ及び図２ｂによる単純なバルブウイングを支持するために用いられる。

図５ａ及び図５ｂによる単純な形態では、放射状に延びるリブ（２２ａ、２２ｂ）は、流れをバルブの長軸方向に通過させる、ハニカム形状の開いた、角のあるチャネルを形成する。図５ｃ、図５ｄ、図６ｅ、及び図６ｆによるハニカム状の格子構造（２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ）は、小さい抵抗でより良く流れるようにするためにバルブの中心を空いた状態にする。図６ｅによる構造（２２ｅ）で、抵抗が最も小さい。図６ｇ、図６ｈ、及び図７ｉによる放射状リブ（２２ｇ、２２ｈ、２２ｉ）の漏斗状の形態は、さらなる利点とより大きな通過流量をもたらす。

図７ｉ及び図７ｌでは、放射状リブ（２２ｉ、２２ｌ）は鋸歯状の凹部（２３）を有する。これによって、バルブウイングがリブ上に載るときの接触面と、バルブウイングの開放時の抵抗とが小さくなる。図７ｉ及び図７ｌによる歯付きリブ（２２ｉ、２２ｌ）と、図１ｂによる突起を有するバルブウイング（１ｂ）との組み合わせは、流れる媒体の敏感な分子の損傷と開放時の粘着効果を著しく低減する。

図７ｌでは、差込み可能な回転ジョイントの第２のジョイントエレメント（１１ｂ）がバルブリングにすでに一体成形されている。これらのエレメントは、フィルムジョイントとして、バルブウイング、リブ、及び格子形成物と直接一体成形することもできる。

図８は、本発明による第１のバルブ（Ｖ１）をａ）開状態とｂ）閉状態の２つの図で示す。バルブは、六角形の貫通孔を有するバルブリング（２１ｃ）からなる。バルブウイング（１）がそのエッジ（９）で、図２に従いフィルムジョイント又は繊維材料からなるジョイントを介して部分的にのみ設けられたサイドウイング（１３Ｌ、１３Ｒ）とともに、六角形の孔の各辺に取り付けられている。サイドウイング（１３Ｌ、１３Ｒ）もまた、互いに移動可能に接続されている。サイドウイング間のジョイントは、バルブが閉状態にあるとき、サイドウイングが、バルブ裏側でかつバルブウイング間で完全に重なり合い、開状態において、２つのサイドウイング間で角度が最大限の１８０°になることができるように設計されている。サイドウイングは、その制限的に形成される角度でバルブウイングの最大開口径を制限する。このバルブは、格子形成物（２２）や放射状リブなしで、バルブリングの断面全体を完全に開閉する。バルブウイングの主面（２）の辺とサイドウイング（１３）の上側エッジとに位置する斜角面（３、４）が、媒体の逆流によって、バルブ軸（Ａ）に対して半径方向に向いた閉鎖力を生成する。このバルブは、どの位置でも完全に自律的及び確実に動作する。図７ｊ、図７ｋ又は図７ｌによる非常に薄いリブを備えたバルブリングは、人体で使用するためにこのバルブの安全性を著しく高める。

図９は、サイドウイングが最小にまで縮小された本発明による第２のバルブ（Ｖ２）を、ａ）開とｂ）閉の２つの図で示す。サイドウイングの幅狭のセグメント（１５Ｒ、１５Ｌ）は、バルブが閉状態にあるとき、バルブウイング（１）の後ろで重なり合う平らな面を１つずつ有している。これらはバルブウイングの動きを同期させるとともに、それらの開口径を制限する。それらが有する３つの回転軸は、バルブリング（２１ｃ）でのバルブウイングの回転軸（９）と、バルブリング上のバルブウイングの下エッジの接触点である一点で交わる。

図１０は、本発明による第３のバルブ（Ｖ３）をａ）開とｂ）閉の２つの図で示す。このバルブでは、図３によるバルブウイングが、少なくとも部分的に閉鎖エレメントとして形成された両側のエッジ（１６、１７）と共に使用される。バルブウイングのエッジ（９）及びバルブリングのエッジにおける回転ジョイント（１１）のエレメントは、フィルムジョイント又は繊維材料ジョイントとして、あるいはここに図示されるようにそれら２つの部分に直接作製することができる。これらの部分図はそれぞれ、閉鎖体のネガ型（１６）及びポジ型（１７）エレメントをバルブウイングのａ）開とｂ）閉で示す。バルブリング（２１ｃ）は、リブのないバルブリング（２１ｂ）に相当する。

図１１は、本発明による第４のバルブ（Ｖ４）をａ）開とｂ）閉の２つの図で示す。このバルブでは、両側にくさび形エレメント（８、１９）を有する図（４）によるバルブウイングが使用される。バルブの閉状態において、各バルブウイングのポジ型でくさび形のエッジ（８）が、右隣のバルブウイングのネガ型でくさび形に形成されたエッジ（７ｂ）とともに、角柱ジョイントとも呼ばれるナイフエッジジョイントを形成する。バルブウイングのエッジ（９）及びバルブリングのエッジにおける回転ジョイント（１１）のエレメントは、フィルムジョイント又は繊維材料ジョイントとして、あるいはここに図示されるようにそれら２つの部分に直接作製することができる。これらの部分図は、右エッジすなわち刃先（８）が、バルブの開状態から閉状態まで、バルブウイング（１ｅ）の左エッジのＶ字形スリット（１９）において２つのくさびの先端（７ｂ、８）を中心にどのように回転するのかを示す。バルブウイングとバルブリングとの回転ジョイントには、バルブが閉状態にあるときに、くさびが互いに押し合うようにするために、わずかに軸方向運動自由度が与えられるのが好適である。バルブリング（２１ｃ）は、リブのないバルブリング（２１ｂ）に相当する。

図１２は、布によって互いに、かつバルブリング（２１ａ）と移動可能に接続された複数のバルブウイングを有するバルブがどのように組み立てられるのかを示す。最初に、繊維材料ジョイント（１２ａ）がバルブリング（２１ａ）上に設けられる。続いて、六角形の段部（２５）が内設された管状の保護カバー（２４）が、バルブリング（２１ａ）の適切な位置に接着又は圧着される。

バルブウイングの様々な形状を異なったジョイントバリエーションと、格子形成物又は保護管が有るか、又は無いハウジングの多くの形状とを組み合わせることによって、本発明によるウイングチェックバルブの多様なバリエーションが得られる。

このチェックバルブ（１、２、３）のすべてのバリエーションは、プラスチック単体から、又はプラスチック粉末と金属粉末との混合物から３次元印刷プロセスによって製造することができるのが好適である。

明細書、図面、及び特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、単独でも、任意の組み合わせでも本発明の実施のために重要であり得る。特に、異なる実施例からの特徴の組み合わせは、本発明によるさらなる実施形態を達成するために有利である。

参照符号一覧：
１ バルブウイングの複数のバリエーション
２ バルブの内側すなわちバルブ軸の方に向いたバルブウイングの主面
３ バルブウイングの左の傾斜側面
４ バルブウイングの右の傾斜側面
５ バルブリングの方に向いたバルブウイングの側面
６ 外に向いたバルブウイングの裏面
７ 主面の左辺すなわちエッジ
８ 主面の右辺すなわちエッジ
９ バルブリングの方に向いた主面のエッジ
１０ 主面上にある突起
１１ 回転ジョイントのエレメント
１２ フィルムジョイントの形態のプラスチック製の、又は生物又は合成繊維からなる布製のジョイント。
１３ サイドウイング
１４ サイドウイングのジョイントエレメント
１５ サイドウイングのセグメント
１６ 開いた中空体として、すなわちネガ型に成形されたバルブウイングのエッジ
１７ 中実すなわちポジ型として成形されたバルブウイングのエッジ
１８ 開いた中空体の外側にある穴
１９ 円錐形又は角錐形に覆われたカバーにおけるくさび形のスリット
２０ くさび形中空のスリットの円錐形又は角錐形のカバー
２１ 六角形の貫通孔を有するバルブリング
２２ ハニカムに形成された放射状のリブ形成物、及びハニカムに形成されていない放射状のリブ形成物
２３ 斜めリブの鋸歯状凹部
２４ バルブの管状保護カバー
２５ バルブの保護管における、角のある、特に六角形の段部
Ａ バルブ及びバルブハウジングの中心軸
Ａ７ エッジ７ｂの周りに中空円筒形に延びる本体の軸
Ａ８ エッジ８ｂの周りに中実円柱形に延びる本体の軸
Ａ９ ジョイントエレメント１１ａの回転軸
ｎ バルブリングの角のある孔の辺の数＝バルブウイングの数

Claims (16)

1. 少なくとも１つのガス状及び／又は液状の媒体の流れによって、自動的にかつ外部エネルギーなしに開閉するウイングチェックバルブ（Ｖ１～Ｖ５）であって、
   前記チェックバルブ（Ｖ１～Ｖ５）は、バルブリング（２１）のｎ角形、好適には六角形の貫通口若しくは孔の周りに実質的に円形配置で、少なくとも一つの辺でそれぞれ、少なくとも１つの回転ジョイント（１１、１２）によってスイベル式に収容若しくは配置されている三角形状の少なくともｎ≧３個のバルブウイング（１）を備え、前記回転ジョイント（１１、１２）は、少なくとも１つの第１のジョイントエレメント（１１ａ、１２ａ）と少なくとも１つの第２のジョイントエレメント（１１ｂ、１２ｂ）とを含み、
   少なくとも１つのジョイントエレメント（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）が前記バルブウイング（１）に一体化されていることを特徴とする、ウイングチェックバルブ。
2. 前記ジョイントエレメント（１１ａ、１１ｂ）が、（容易に）差込み可能及び再び取外し可能なエレメントであることを特徴とする、請求項１に記載のウイングチェックバルブ。
3. 前記ジョイントエレメント（１２ａ、１２ｂ）は、フィルムジョイント又は布製ジョイントの構成要素であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
4. 前記ジョイントエレメント（１２ａ、１２ｂ）が一体として作製されているか、もしくは一部品によって提供されることを特徴とする、先行する１つの請求項に記載のウイングチェックバルブ。
5. 前記ジョイント（１１又は１２）の両側で前記バルブウイング（１）に、若しくは前記バルブウイング（１）の両側（７、８）に、それぞれ１つの右及び左サイドウイング（１３Ｒ、１３Ｌ）がスイベル式に配置されていること、および、バルブウイング（１）の各右サイドウイングが右隣のバルブウイング（１）の左サイドウイングと実質的に移動可能に連結されていること、を特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
6. 前記サイドウイング（１３Ｒ、１３Ｌ）にジョイント（１４Ｒ、１４Ｌ）が設けられ、前記サイドウイング（１３Ｒ、１３Ｌ）の前記ジョイント（１４Ｒ、１４Ｌ）が部分的にのみ、若しくは一部のみに存在することを特徴とする、請求項５に記載のウイングチェックバルブ。
7. 隣り合うバルブウイング（１）の前記互いに接続された右及び左サイドウイング（１３Ｒ、１３Ｌ）には、それぞれ１つの小セグメント（１５Ｒ、１５Ｌ）が存在し、１８０°に制限されたスイベル角度を有する回転ジョイントを形成し、これにより前記バルブが閉じると、前記小セグメントが前記バルブウイングの後ろで中心軸（Ａ）から半径方向外方に星形となるよう移動し、折り畳まれて重なり合うようになっていることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のウイングチェックバルブ。
8. 前記バルブウイングの動きを互いに同期させ、かつ閉状態で前記バルブウイングを密封する、圧力閉鎖体のポジ型エレメント（８ｂ）及びネガ型エレメント（７ｂ）が、前記バルブウイング（１ｄ）のエッジ（７、８）に形成されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
9. 前記バルブウイングの動きを互いに同期させ、かつ閉状態で前記バルブウイングをくさび先端（７ｂ、８）で密封する、くさび閉鎖体もしくはナイフエッジジョイントのポジ型エレメント（８）及びネガ型エレメント（１９）が、前記バルブウイング（１ｅ）の前記エッジ（７及び８）に形成されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
10. 前記バルブリング（２１）の内側に、中心が中空の格子構造（２２）があり、前記格子構造は、前記バルブウイングの閉位置を支持し、かつ制限するために用いられることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
11. 前記バルブリング（２１）の内側に放射状リブ（２２ａ～２２ｌ）が存在し、前記リブは、前記バルブウイング（１）の前記閉位置を支持し、かつ制限するために用いられることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
12. 前記放射状リブは、漏斗状若しくは放物線状にバルブ先端に向かって斜めに上昇することを特徴とする、請求項１１に記載のウイングチェックバルブ。
13. 前記バルブウイング側に、前記放射状リブ（２２ａ～２２ｌ）又は格子ウェブの材料が歯（２３）のように部分的にのみ存在することを特徴とする、請求項１０、１１又は１２のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
14. 前記バルブウイング（１ｂ）の内側、すなわち閉鎖側（２）に、前記バルブウイングの前記閉位置を支持し、かつ制限するために、接触面を少なくする目的でスペーサとして用いられるネップ（１０）が設けられていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
15. 前記バルブウイング（１ｂ）の裏側に、同時に開放の制限をするために用いられるこぶ状の補強リブがあることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。
16. 前記チェックバルブ（Ｖ１～Ｖ５）の周りに、少なくとも１つの段部（２５）を有する管状のエレメント（２４）があり、前記エレメントは、バルブ保護をするとともに、前記バルブウイング（１）の開放を制限するために用いられることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載のウイングチェックバルブ。

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