ISBN 978-3-8439-0662-3

978-3-8439-0662-3, Reihe Ingenieurwissenschaften

Karl-Peter Fritz
Untersuchungen zu miniaturisierten Schaltventilen mit Medientrennung und Stoßantrieb

155 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit stellt Untersuchungen zu einem neuartigen, miniaturisierten Schaltventil mit Medientrennung und Stoßantrieb vor. Das Schaltventil zeichnet sich dadurch aus, dass die Medientrennung ohne Dichtelemente erreicht wird, da der fluidbenetzte Bereich, die sog. Ventilkammer, abgesehen vom Einlass und Auslass ein abgeschlossenes Volumen darstellt. Die Ventilkammer beinhaltet ein bewegliches Element, welches den Strömungsweg durch die Kammer sperrt oder freigibt. Der Umschaltvorgang des beweglichen Elements und damit die Änderung des fluidischen Schaltzustands wird dabei durch einen Stoß von außen auf die Wand der Ventilkammer ausgelöst.

Für die Antriebseinheit zur Erzeugung des Stoßes auf die Ventilkammer stehen verschiedene Konzepte und Wirkprinzipien zur Auswahl. Als Schnittstelle zwischen der Ventilkammer und der Antriebseinheit fungiert die Wand der Ventilkammer, durch welche die Stoßenergie von der Antriebseinheit auf das bewegliche Element im Inneren der Ventilkammer weitergeleitet wird.

Zur Untersuchung und Optimierung des Ventilkonzepts wurden zunächst verschiedene Stoßantriebe mit Hilfe eines speziell entworfenen Messplatzes charakterisiert und optimiert. Darauf folgte die Konzeption der Ventilkammer nach dem Prinzip des methodischen Konstruierens. Anschließend wurde das Zusammenspiel von Ventilkammer und Antriebseinheit an zwei beispielhaften Ventilaufbauten gezeigt.

Um die Untersuchung des Ventilkonzepts zielgerichtet durchführen zu können, flossen bei der Planung der Ventilaufbauten und bei der Bewertung der Ergebnisse bereits die Anforderungen einer Pilotanwendung des miniaturisierten Schaltventils ein. Es handelt sich dabei um die Hydrozephalus-Therapie, bei der miniaturisierte Schaltventile mit Medientrennung als aktives, implantierbares Drainageventil Verwendung finden und zu völlig neuen Therapieoptionen führen könnten.