DE2920882C2

DE2920882C2 - Ventilanordnung an einem Druckgasbehälter, die dessen Entleerung auf einen Druck unterhalb eines Restdruckes verhindert sowie dessen Füllung zuläßt.

Info

Publication number: DE2920882C2
Application number: DE2920882A
Authority: DE
Inventors: Johan Eric Dipl.-Ing. Lidingö Hayden Westberg
Original assignee: AGA AB
Current assignee: AGA AB
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1983-01-20
Also published as: IT1120916B; SE411793B; NL7904303A; FR2427531A1; GB2025577A; DK222379A; IT7923069A0; ES481022A1; JPS5524283A; FI791705A; BR7903390A; NO791795L; SE7806293L; GB2025577B; AR216217A1; DE2920882A1

Description

— das Restdruckventil durch eine erste Feder (19) vorgespannt ist und gegen einen ersten Anschlag (32) anliegt,

— das Restdruckventil einen axial verschieblichen und mit einer inneren Dichtung (20) gegen einen Sitz (14) an einem Ventilkörper (12) durch eine zweite Feder (18) vorgespannten Verschlußkörper(15)hat,

— der Ventilkörper (12) gegen den ersten Anschlag (32) aufgrund des Restdruckes und/ oder mit der ersten Feder (19) gedruckt wird, die zwischen dem Ventilkörper (12) und einem dem ersten Anschlag (32) zum Behälter hin gegenüberliegenden /weilen Anschlag (33) ungeordnet ist,

— der Ventilkörper (12) mit einer äußeren Dichtung (22) verschiebbar an der Innenwand des .Strömungskanals (11) anliegt,

— der Verscliiußkörpcr (<5) zusammen mit seiner inneren Dichtung (20) durch einen den Restdruck überschreitenden Druck von dem Sitz (14) am Ventilkörper (12) abgehoben wird.

— bei Verschieben des gesamten Restdruckveniiles mit Hilfe eines von außen einwirkenden Druckm tels. z. B. des Füllgases selbst, in Richtung des zweiten Anschlags (33) dieses Restdruckveniil durch die Relativbewegung von Ventilkörper (12) und Verschlußkorper (15) infolge Abhebens des Ventiischlußkörpers (15) von dem Sitz (14) geöffnet wird.

dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (15) gleitend innerhalb des Ventilkörpers (12) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Eine derartige Ventilanordnung ist aus der US-PS 09 117 bekannt. Ventilkörper und Verschlußkörper liegen dabei axial hintereinander, was einen unbefriedigend großen Raumbedarf in Längsrichtung der Ventilanordnung bed'ngt. Aufgrund der unzureichenden Führung de-. Verschlußkörpers kann es zu seiner Verkantung in dem Slrömungskanal relativ zum Ventilkörper kommen, so daß die Abdichtung beider gegeneinander nicht mit Sicherheit gewährleistet werden kann. Das Restdruckventil verliert dadurch seine zuverlässige Funktionsfähigkeit. da gerade die Abdichtung /wischen Verschltißkörper und Ventilkörper maßgeblich für die 1 rhaliung des erwünschten Rcslgasdruckes im. Die bekannte Ventilanordnung ist zwar mit Hilfe eines unter Druck stehenden Gases von außen her zu öffnen, um den Füllvorgang einzuleiten. Eine mechanische Öffnung der Ventilanordnung Von außen* die für das leichte und zuverlässige Evakuieren des mit einer solchen Ventilanordnung ausgestatteten Druckgasbehälter erforderlich ist, ist bei drr bekannten Ventilanordnung nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaflung einer Ventilanordnung der gattungsgemäßen Art mit geringer Baulänge und verkantungsfreier Funktion, die auch ein Evakuieren des Druckgasbehälters zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Merkmal des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs gelöst.

ίο Hierdurch wird et unmöglich gemacht daß Unigebungsluft in den Gasdruckbehälter eindringen kann, selbst wenn der Behälter nach Gebrauch von dem Verbraucher mit vollständig geöffnetem Ventil zurückgegeben wird. Sonst müßten nämlich derartige Gasdruckbehälter, die z. B. für die Aufnahme von Edelgasen bestimmt sind, wegen ihrer Vereunreinigung wieder gereinigt und von Feuchtigkeit befreit werden. Der Druck in der Flasche hat immer einen solch hohen Wert, daß die Urngebungsluft nicht in die Flasche eindringen kann. Der Restdruck der Flasche sollte im Bereich von 0,1 bis 0,2 Megapascal liegen. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung läßt die Einstellung auf einen solchen niedrigen Restdruck zu, so daß eine unerwünscht hohe RcMgdsrficnge m dem Gasdruckbehälter vermieden wird. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ist ferner nach einem Entleeren sofort wieder ohne besondere Handhabungen für einen neuen Füllvorgang bereit. Der Füllvorgan kann entweder aufgrund des Füllgasdruckes, welcher eine Relativverschiebung de. Ventilkorpcrs jo gegenüber dem Veischlußkörper bewirkt, oder durch ein gleichmaßen wirksames mechanisches Gasfüllanschlußelemem bewirkt werden. Die erfindungsgemäie Ventilanordnung is¹ auch einfach im Aufbau.

Die erfindungsgemäße Ventilanordnung laßt es

y, beispielsweise/u.daß in dem Restdruckventil die beiden Federn koaxial um eine Spindel, mit welcher der Verschlußkorper in dem Ventilkörper axial verschieblieh gelagert ist. angeordnet sind, wobei die eine Feder eine Federkraft hat. die dem Restdruck entspricht, und die andere Feder eine federkraft, die dem Druck entspricht, der für die Verschiebung des gesamten Restdruckventils in Richtung des e'slen Anschlages erforderlich ist. Damit können die beiden Federn vollständig unabhängig voneinander ausgewählt wer-

4S den.

Aus der US-PS Zl 92 895 ist eine Ventilanordnung an einem Druckgasbehälter bekannt, die dessen Entleerung auf einen Druck unterhalb eines Restdruckes verhindert sowie dessen Füllung zuläßt, mit einem bei einem Druck oberhalb des Rcsldruckes öffnenden Restdruckventil in einem Stromungsk.inal. wobei ein Ventilkörper des Restdruckventils durch eine erste Feder vorgespannt ist und gegen einen ersten Anschlag liegt, das Restdruck ventil einen axial verschieblichen und mit einer inneren 5ϊ D chtung gegen einen Sit/ an dem Ventilgehäuse durch eine /weite Feder vorgespannten Verschlußkorper hat. der Ventilkörper gegen den ersten Anschlag aufgrund des Restdruckes und/oder mn tier ersten Feder gedrückt wird, die /wischen dem Ventilkörper und einem dem ersten Anschlag /um Behalter hin gegenüberliegenden /weilen Anschlag angeordnet ist der Ventilkörper mit einer äußeren Dichtung verschieb bar an der Innen.wandung des VcntilgchaubCi anliegt, der Verschlußkörper zusammen mit einef inneren Dichtung durch einen den Restdruck überschreiiehderi Drück Vöri dem Sitz an dem Ventilgehäuse abgehoben wirdi und der Ventilkörper gleitend innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Bei dieser Ventilanord-

nung liegt nur ein Teil des Verschlußkorpers in dem über Eck geführten Strömungskanai. Die für das Andrücken des Verschlußkorpers an den Sitz des Ventilgehäuses maßgebliche Feder ist von der bei jedem Gasentnahmevorgang erforderlichen Justierung des die Öffnung der Ventilanordnung überhaupt erst zulassenden Ventilkorpers abhängig. Ein Füllen und Evakuieren durch diese Ventilanordnung ist nur unter besonderem Montageaufwand möglich.

Aus der DE-OS 21 31 805 ist eine Ventilanordnung an '° einem Druckgasbehälter bekannt, die dessen Entleerung auf einen Druck unterhalb eines Restdruckes verhindert sowie dessen Füllung zuläßt, mit einem bei einem Druck oberhalb des Restdruckes öffnenden Restdruckventil in einem Slrömungskanal, wobei das Restdruckventil durch eine erste Feder vorgespannt ist und gegen einen ersten Dichtsitz liegt, das Restdruckventil einen in einem Ventilkörper axial verschleblichen und gegen einen zweiten Dichtsitz an dem Ventilkörper durch eine zweite Feder vorgespannten Verschlußkörper hat, der -° Ventilkörper gegen den ersten Dichtsitz mit der ersten Feder gedruckt wird, die zwischen dem Ventilkörper und einem dem ersten Dichtsitz vom Behälter weg gegenüberliegenden Anschlag angeordnet ist, der Ventilkörper verschiebbar in dem Strömungskanal liegt, der Verschlußkörper durch einen dem Fülldruck entsprechenden Druck von dem zweiten Dichtsitz an dem Ventilkörper abgehoben wird. Bei dieser Ventilanordnung ist ein Evakuieren des Druckgasbehälters ohne besondere Maßnahmen nicht möglich. Beim Entleeren J< > und beim Füllen des Gasdruckbehälters treten zwei unterschiedliche auf Druck beanspruchte Dichtungen in Funktion, die diese bekannte Ventilanordnung gegen Funktionsstörungen bei längerem Betrieb anfälliger macht. Sowohl der Ventilkörper als auch der Verschluß- r> körper unterliegen der Gefahr von Verkantungen, wodurch die Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden kann.

Aus der US-PS 39 30 517 ist eine Ventilanordnung an einem Druckgasbehälter bekannt, die dessen Entleerung ■>" auf einen Druck unterhalb eines Restdruckes verhindert sowie dessen füllung zuläßt, mit einem bei einem Druck oberhalb des Restdruckes öffnenden Restdruckventil jn einem .Strömungskanal, wobei das Residruckventil durch eine erste Feder vorgespannt ist und gegen emen ^J'· ersten Dichtsit/ liegt, das Restdruckventil einen in einem Ventilkörper axial verschiebliehen und mit einer inneren Dich.ung gegen einen Sitz an tem Ventilkörper durch eine /weite Feder vorgespannten Verschlußkörper hat. der Ventilkörper gegen den ersten Dichtsit/ mit ■" der ersten Feder gedruckt wird, die /wischen dem Ventilkörper und einem Jem ersten Dichisit/ vom Behalter weg gegenüberliegenden Anschlag angeordnet ist. der Ventilkörper verschiebbar in dem Strömungskanal liegt, der Verschlußkörper zusammen mit " seiner inneren Dichtung durch den Füllg;i«druck b/w. ein mechanisches Ciasfiillelemcni von dem Sit/ am Ventilkörper abgehoben wird. Auch für diese Verschluß anordnung sind zwei auf Druck beanspruchte Dichtungen erforderlich, welche die I unktiopsanfälligkeit "" beeinträchtigen können Der Ventilkörper ist ferner nicht mit einer Dichtung an der Innenwand des Strömungskanals geführt. Beim Entleeren des Druckgasbehälter stellt die Ventilanordnung ein relativ labiles Gebilde dan bei welchem eine exakte Rückfüh- ^b3 rung des Ventilkörpers auf seinen Dichtsitz Schwierig' keilen befeitet.
Alle diese zum weiteren Stand der Technik genannten Beeinträchtigungen sind mit dem Erfindungsgegenstand behoben.

Anhand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausrührungsbeispiel einer die Erfindung aufweisenden Ventilanordnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Gasflaschen-Ventilanordnung mit Restdruckventil,

Fig. 2 (vergrößert) die Ventilanordnung, teilweise geschnitten, in einer geschlossenen Füllstellung, und

F i g. 3 eine Darstellung entsprechend F i g. 2, bei welcher sieh die Ventilanordnung in einer geöffneten Füllstellung befindet.

Die Ventilanordnung nach F i g. 1 umfaßt ein Ventilgehäuse 1, welches auf einen z. B. als Flasche ausgebildeten Druckgasbehälter mittels Schraubgewinde 6 aufgeschraubt werden kann. In dem Ventilgehäuse 1 erstreckt sich längs ein Gaskanal 7, welcher mit dem Innenraum der Gasflasche in Strömungsverbindung steht. An den Gaskanal 7 ist ein Slrömungskanal 11 angeschlossen, welcher sich quer zu dem Gaskanal 7 erstreckt und welcher für den Anschluß an einen Gasverbraucher bestimmt ist. Der Gr :,anal 7 kann mit Hilfe eines Ventilkolbens 2 mit einei:. Abschlußglied, welches gegen einen Sitz 8 in dem Ventilgehäuse 1 verstellt werden kann, verschlossen werden. Der Ventilkolben 2 wird durch Drehung eines Handraues 4 betätigt, welches auf den Ventilkolben 2 einwirkt. Der Ventilkolben 2 ist in einer Führungshülse gelagert, gegen welche er über eine Dichtung 3 abgedichtet ist. Wenn das Handrad 4 in Öffnungsrichtung gedreht wird, wird der Ventilkolben 2 mit dem Verschlußglied aufgrund einer Ventilfeder 5 angehoben; dadurch vvird die Strömungsverbindung zwischen dem Gaskanal 7 und dem Strömungskanal 11 hergestellt.

Eine Gasreguliereinheit oder eine Schlauch- oder Leitungskupplung ist an einen Verbindungsstut/en 9 der Ventilanordnung mittels emes Schraubengewindes 10 anschließbar. Der Slrömungskanal Il verläuft in dem Verbindungsstuizen 9. In dem Strömungskanal 11 ist ein Restdruckventil. welches in den F i g. 2 und J deta Hierter dargestellt ist. angeordnet. Das Residruckventil hat einen axial verschieblichen als Gehäuse ausgebildeten Vent'körper 12. von welchem eine Hälfte in den F i g. 2 und 3 geschnitten dargestellt ist. Der Ventilkörper 12 ist gegen die Wand des Verbindungsstut/'ens 9 mit Hilfe einer als Ring ausgebildeten Dichtung 22 abgedichtet. Der Ventilkörper 12 hat die Form einer Hülse und ist mit einer Bohrung 27 ausgestaltet. Zwischen einer Anlagefläche der Bohrung 27 und einer Wand 28 des Hauptventiles ist eine Feder 19 angeordnet. Die Wand ist mit Durehgangsöffnungen 25 für den Ciasdurchlaß versehen. Auch der hülsenförmige Ventilkörper 12 hat Gasdurchtrittslöcher 13. Der Ventilkörper 12 ist mit einem Sit/ 14 ausgestattet, gegen welchen ein Verschliißkörper 15 mit einer als Ring ausgebildeten Dicntung 20 anliegt. Der Verschlußkörper 15 ist an einer Spindel 16 gehalten, die mittig in dem hüKcnfoimigen Ventilkörper 12 axial verschieblich angeordnet ist. Die Spindel 16 ist auf der dem Verschlußkörper 15 gegenüberliegenden Seite mit einem scheibenförmigen Element 17 versehe ,. Zwischen dem Element 17 und dem Boden der Bohrung 27 ist eine weitere feder 18 angeordnet. Die Federn 18 und 19 liegen ineinander und erstrecken sich koaxial zur Spindel ig In einer ringförmigen Nut 26 des Verbindungsstulzens 9 ist eine Arischlagplalle 21 für die Begrenzung der Bewegung des Ventilkorpers 12 -in Öffnungsrichtung des Rtsldruckventils vorgesehen. Die Arischlagplatte 21 hat eine

öffnung für den Durchtritt des Verschlußkörpers 15 bei dessen axialer Bewegung.

Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß das Schraubengewinde 10 des Verbindungsstiitzens 9 ein (zweifeiliges) Element bestehend aus Überwurfmutter 23 und Gasaiislaßslück trägt, welches gegen eine Stirnfläche des Verbindungsstutzens 9 über einen Dichtring 24 dichtend anliegt. In dieser Hinsicht kann das Element eine Vorrichtung zur Verbindung der Ventilanordnung mit einer Gasreguliereinrichtung oder einer Schlauchverbindung sein.

Fig. 2 veranschaulicht den Zustand beim Entleeren! des Gasbehälters. Bei Öffnung des Hauptvefitiles strömt Gas durch die Öffnungen 25 in die Bohrung 27 und durch die Löcher 13. Der Gasdruck hebt den Verschlußkörper 15 mit der Dichtung 20 von dem Sit/ 14 ab. so daß das Gas durch den Strömungskanal 11 des Verbindungsstutzens 9 austreten kann. Wenn der Gadruck in der Gasflasche auf einen Wert abgefallen ist. der dem von der Feder 18 ausgeübten Druck entspricht — das ist auch der Druck, der dem gewünschten

nicht mehr in der Lage, den Verschlußkörper 15 von dem Sitz 14 abzuheben; folglich besteht keine Gefahr, daß Luft in die Gasflasche eindringt.

Wenn die Gasflasche gefüllt werden soll, strömt das Gas durch das Restdruckventil in entgegengesetzter Richtung, d. h. in Restdruckventil-Verschlußrichtung. Da das Restdruckventil nur einen Sitz 14 und einen Verschlußkörper 15 aufweist, müssen der Sitz 14 und der Verschlußkörper 15 während des Flaschenfüllvor· ganges nur getrennt werden. Dies wird durch Verstellung des Ventilkörpers 12 zusammen mit dem Verschlußkörper 15 an der Spindel 16 in Verschlußrichtung auf die Wand 28 des Hauptventiles erreicht. Sobald das scheibenförmige Element 17 auf den Anschlag 33 der Wand 28 trifft, können Spindel 16 und Verschlußkörper 15 sich axial nicht mehr weiterbewegen, wie aus Fig.3 ersichtlich. Der hülsenförmige Ventilkörper 12 bewegt sich jedoch axial weiter, wodurch der Sitz 14 die Dichtung 20 des Verschlußkörpers 15 verläßt. Das Füllgas kann dann durch die Löcher 13, die Bohrung 27 und die Löcher 25 in die Gasflasche über das Hauptventil strömen. Damit sich der Ventilkörper 12 axial in der beschriebenen Weise bewegen kann, ist ein für die Gasfüllung bestimmtes Anschlußelement 29. welches von der Überwurfmutter 23 an dem Verbindungsstutzen 9 gehalten ist. mit einem Druckelement 31 ausgestattet, welches über die Anschlagplatte 21 den hülsenförmigen Ventilkörper 12 in axialer Richtung auf das Hauptventil zu verstellt, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Die Anschlagplatte 21 wird dabei in der Nut 26 axial verschoben. Das Anschlußelement 29 ist gegen den Verbindungsstellen 9 über eine als Ring ausgebildete Dichtung 30 abgedichtet. Das Druckelement 31 des Anschlußelementes 29 ragt dabei weiter von der Anschlagfläche des Verbindungsstutzens 9_T an welcher der Dichtungsring 30 anliegt, in den Strömungskanal 11 hinein, als der entsprechende Teil des in Fig.2 dargestellten Anschlußelementes für die Gasentnahme. Das Anschlußelement 29 hat in dem Druckelement 31 ferner eine Aufbohrung, weiche die axiale Relatiwerschiebung des Verschlußkörpers 15 zu dem Ventilkörper 12 zuläßt

Für die Verschiebung des Restdruckventils in Richtung auf das Hauptventil ist es notwendig, die von der Feder 19 ausgeübte Kraft zu übenvinden. Nach Füllung der Gasflasche mit der gewünschten Gasmenge wird das Anschlußelement 29 wieder abgenommen. Die

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Feder 19 drückt das Restdruckventil in seine Ausgangsstellung, in welcher die Anschlngplaltc 21 gegen den äußeren Anschlag 32 der Nut 26 anliegt. Der Hauptzweck der Feder 19 ist es, sicherzustellen, daß die Reibungskraft zwischen Dichtung 22 und der Wand des Verbindungsstutzens 9 überwunden wird. Bei einem genügend hohen Gasdruck in dem Druckgasbehälter kann jedoch die Feder 19 entfallen. Nachdem Füllender Gasflasche bewegl sich unter dem darin herrschenden Druck der Veriülkörper 12 in die Enlleerungsstellung des Restdruckventils.

Anstelle der mechanischen Einwirkung des Druckelenic'htös 31 auf das Restdruckventil ist es auch möglich, bei genügend hohem Druck des Füllgases den Ventilkörper 12 direkt unter dessen Wirkung in axialer Richtung in die Öffnungsstellung des Restdruckventils zu verschieben.

Die mechanisch bewirkte Öffnung des Restdruckventils mit Hilfe des Druckelementes 31 ist notwendig, wenn die Gasflasche vor dem Füllen evakuiert werden -«π jj. iliese.'v. Fall is! es auch notwendig, die Rückstellfeder 19 einzusetzen.

Bei der zuvor beschriebenen Ventilanordnung ist eine konstruktion vorgesehen, die mit einem einzigen Sitz 14 und einem einzigen Verschlußkörper 15 auskommt, die bei der Füll- und Entleerungsfunklion der Ventilanordnung gemeinsam wirksam werden. Bei Füllen des Druckgasbehälters mit einem Druckmittel kann die Ventilanordnung sowohl mechanisch als auch mittels des ν, ϊ dem Druckmittel ausgeübten Überdruckes in Füllrichtung betätigt werden. Die Rückkehr des Restdruckventils in die Ausgangsposition nach dem Füllen kann mit Hilfe des Dri-ckes der Gasfüllung in Ausströmrichtung des Restdruckventils oder durch den Einsatz einer Federkraft bewirkt werden. Die Feder 19, die diese Rückstellung des Restdruckventils bewirkt, ist koaxial zu der Spindel 16 des Verschlußkörpsrs 15 und der Feder 18, dessen Federkraft dem Restdruck entspricht, angeordnet; auf diese Weise benötigt das Restdruckventil nur geringen Raum in Längsrichtung.

Das beschriebene Restdruckventil besteht nur aus -wenigen Teilen, die ein zusammengefügt werden können und zuverlässig arbeiten.

Die Funktion der Ventilanordnung kann beispiesweise umgekehrt werden, wenn man das Restdruckventil in umgekehrter Richtung in den Strömungskanal 11 einsetzt.

Bezugszeichenliste

1 Ventilgehäuse

2 Ventilkolben

3 Dichtung

4 Handrad

5 Ventilfeder

6 Gewinde

7 Gaskanal

8 Sitz

9 Verbindungsstutzen

10 Gewinde

11 Strömungskanal

12 Ventilkörper

13 Gasdurchtrittslöcher

14 Sitz

15 Verschlußkörper

16 Spindel

17 Element

18 Feder

19 Feder

20 Dichtung

21 Anschlagplatte

22 Dichtung

23 Überwurfmutter

24 Dichtungsring

25 Durchgangsöffnungen

26 Nut

27 Bohrung'

28 Wand

29 Ahschlußelcmcht

30 Dichtung

31 Druckelement

32 Anschlag

33 Anschlag

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patenanspruch:

Ventilanordnung an einem Druckgasbehälter, die dessen Entleerung auf einen Druck unterhalb eines Restdruckes verhindert sowie dessen Füllung zuläßt, mit einem bei einem Druck oberhalb des Restdrukkes öffnenden Restdruckventil in einem Strömungskanal(il), wobei