DE19913230C2 - Ventilarmatur für einen Druckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilarmatur für einen Druckbehälter gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.

Ventilarmaturen zählen in einer Vielzahl von Ausführungs­ formen zum Stand der Technik. Durch kontinuierliche Ge­ staltungsoptimierung, Verbesserung von Fertigungsverfah­ ren sowie den Einsatz modernster Werkstoffe können Ven­ tilarmaturen immer leichter und kompakter gebaut werden. Grenzen werden durch genormte Anschlussmaße, sicherheits­ technische Aspekte sowie eine ergonomiegerechte Gestal­ tung gesetzt. Im Rahmen dieser Entwicklung ist es be­ kannt, das Manometer eines Druckregelventils in dessen Handrad zu integrieren, um einerseits das Manometer vor Stoßbelastungen zu schützen und die Ventilarmatur kompak­ ter und leichter zu gestalten.

Eine solche Ventilarmatur geht aus der EP 0 869 310 A1 hervor. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass sich das Manometer bei einer Drehung des Handrads mitdreht und die Anzeige unter Umständen für den Betrachter auf dem Kopf steht, wodurch die Lesbarkeit erschwert wird. Eine derartige Anordnung ist nicht ergonomiegerecht und auch in sicherheitstechnischer Hinsicht nicht optimal, da die Anzeige unter Umständen falsch abgelesen werden könnte, was gegebenenfalls schwerwiegende Folgen nach sich ziehen kann.

Die US-A-3,511,273 offenbart ein Manometer mit einem Ven­ tilkörper, bei welchem das Manometer in das Handrad in­ tegriert ist. Die relative Lage des Manometers ist dabei ohne Bedeutung für dessen Funktion, da es fest mit dem Ventileinsatz verbunden ist. Eine grundsätzlich gleichar­ tige Ausbildung ergibt sich aus der DE 40 01 170 C2.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Ventilarmatur für einen Druckbe­ hälter zu schaffen, die sicherheitstechnisch und in ergo­ nomischer Hinsicht verbessert ist.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung eine Ventil­ armatur nach Anspruch 1 vor.

Kernpunkt der Erfindung bildet der Sachverhalt, dass das Manometer im Handrad integriert, jedoch gegenüber diesem drehgesichert ist. Das Handrad kann folglich betätigt werden, ohne dass sich das Manometer mitdreht. Hierdurch wird immer die gleiche Ableseposition beibehalten. Dies ist in ergonomischer Hinsicht ein deutlicher Vorteil.

Ein Betrachter kann die Anzeige nunmehr bequem ablesen und braucht nicht mehr umzudenken oder sogar das Handrad zu verstellen, um eine bessere Lesbarkeit zu erreichen. Das ist eine wesentliche Verbesserung sowohl im täglichen Einsatz als auch insbesondere in Notsituationen, in denen wichtige Informationen, wie z. B. der Fülldruck eines Druckbehälters, unmittelbar bereitstehen müssen.

Die Ventilarmatur kann sowohl als Absperrventil mit einem Absperrventileinsatz wie auch als Druckregelventil ausge­ führt sein, z. B. als Membran- oder Kolbendruckregelventil mit einem entsprechenden Regelventileinsatz. Ein gegen einen Ventilsitz verlagerbares Verschluss- oder Regelele­ ment des Absperr- oder Regelventileinsatzes schließt einen Medienkanal zur Führung eines Fluids ab und bildet so innerhalb des Ventilgehäuses einen Hochdruckbereich und einen Niederdruckbereich aus.

Um den Füllgrad eines Druckbehälters, insbesondere von Hochdruck-Gasflaschen, zu überwachen, kommuniziert das Manometer mit dem Hochdruckbereich. Dies gewährleistet, dass das Manometer auch bei geschlossenem Ventilsitz mit dem Hochdruckbereich in Verbindung steht. Durch diese An­ ordnung ist es möglich, den im Druckbehälter herrschenden Druck abzulesen, ohne das Absperrventil überhaupt zu öff­ nen. Die Kommunikation mit dem Hochdruckbereich ist in jeder beliebigen Stellung des Absperr- oder Regelventil­ einsatzes gewährleistet.

Teilweise musste bisher zum Bestimmen des in einem Druck­ behälter herrschenden Drucks zuerst ein Manometer ange­ schraubt werden und anschließend das Absperrventil geöff­ net werden, wobei nach dem Entfernen des Manometers immer etwas Gas entwichen ist. Durch die erfindungsgemäße An­ ordnung ist der im Druckbehälter herrschende Druck jeder­ zeit ablesbar, ohne dass Gas in die Umgebung entweicht.

Das Handrad und das Manometer besitzen gleich gerichtete Längsachsen und hierbei insbesondere eine identische Längsachse, wodurch das Manometer im Handrad zentriert ist. Dies ist fertigungstechnisch günstig, so dass das im Handrad integrierte Manometer über ein den Absperr- oder Regelventileinsatz zentrisch durchsetzendes Kapillarrohr bzw. eine Kapillarbohrung mit dem Hochdruckbereich der Ventilarmatur kommunizieren kann.

Das Manometer ist gegenüber dem Handrad axial verlager­ bar. Es ist im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass bei einer Ventilarmatur, insbesondere einem Kolbendruck­ regler ein Handrad zum Einsatz kommt, das sowohl linear- als auch drehbeweglich ist (Anspruch 3), beispielsweise zur Einstellung und Regulierung des Niederdrucks.

Sofern die Ventilarmatur als Druckregler ausgeführt ist, insbesondere als Kolbendruckregler, wobei ein kolbenarti­ ger Regelventileinsatz durch axiale Bewegung im Ventilge­ häuse den im Niederdruckbereich herrschenden Druck re­ gelt, ist es notwendig, dass das zum Manometer führende Kapillarrohr den linearen Bewegungen des Regelventilein­ satzes folgt, ohne die Regelgenauigkeit des Regelventils zu beeinträchtigen (Anspruch 2). Zu diesem Zweck ist die Reibung zwischen dem drehgesicherten Manometer und dem drehbeweglichen Handrad und anderen Komponenten der Ven­ tilarmatur unter Eingliederung geeigneter Dichtelemente zu minimieren.

Dass das Manometer nicht nur umfangsseitig im Handrad ge­ schützt ist, sondern auch sein stirnseitiges Sichtglas, gewährleistet das Merkmal nach Anspruch 4, wonach das Ma­ nometer durch eine im Handrad fixierte Abdeckscheibe ge­ schützt ist. Die Abdeckscheibe kann fluiddicht befestigt sein und schützt das Manometer vor Umwelteinflüssen wie z. B. Spritzwasser oder beim Tauchsport vor salzhaltigem Wasser.

Vorteilhaft kann das Handrad zusammen mit der Abdeck­ scheibe als Manometergehäuse ausgebildet sein. Hierdurch wird ein zusätzliches Manometergehäuse eingespart. Die Ventilarmatur kann dadurch kostengünstiger gefertigt wer­ den und ist noch leichter.

Nach Anspruch 5 ist das Manometer im Ventilgehäuse minde­ stens mittelbar drehgesichert. Die Drehsicherung kann so­ wohl bei dem Absperr- als auch bei dem Regelventilein­ satz, insbesondere an dem Verschluss- oder Regelelement, vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Kapillarrohr in einer Kunststoffdichtung des Absperr- oder Regelventil­ einsatzes fixiert sein. Es ist aber auch möglich, das Ma­ nometer in einem mit dem Absperr- oder Regelventileinsatz gekoppelten Manometerhalter zu fixieren, der beispiels­ weise über einen Vierkant drehgesichert mit einer ledig­ lich linear verlagerbaren Ventilspindel in Verbindung steht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt eine als Absperr­ ventil ausgeführte Ventilarmatur;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Absperr­ ventileinsatzes gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 im vertikalen Längsschnitt eine als Druckreg­ ler ausgeführte Ventilarmatur mit im Handrad integriertem Hochdruckmanometer.

Fig. 1 zeigt eine als Absperrventil ausgeführte Ventil­ armatur 1 mit einem in einem Ventilgehäuse 2 angeordne­ ten, sich in der Bildebene horizontal erstreckenden Ab­ sperrventileinsatz 3. Fig. 2 zeigt den Absperrventilein­ satz 3 in einer Vergrößerung. Das Ventilgehäuse 2 weist einen sich in der Bildebene vertikal erstreckenden Me­ dienkanal 4 auf, der sich in einem Behälterstutzen 5 zur Festlegung der Ventilarmatur 1 an einen nicht näher dar­ gestellten Druckbehälter, über einen konischen Gewindeab­ schnitt 6 bis zu einem Ventilsitz 7 erstreckt. Eine Quer­ bohrung 8 verbindet einen den Ventilsitz 7 umgebenden Ventilraum 9 mit einem Anschlußstutzen 10, der die glei­ che Mittellängsachse MLA wie der Medienkanal 4 und der Behälterstutzen 5 besitzt. Der Anschlußstutzen 10 ist mit einem Innengewinde 11 versehen zur Befestigung weiterfüh­ render Komponenten.

Im rechten Winkel zur Mittellängsachse MLA des Ventilge­ häuses 2 erstreckt sich eine Drehachse DA, die zentrisch den Ventilsitz 7 durchsetzt und die Mittelachse für den Absperrventileinsatz 3 und die zu seiner Betätigung not­ wendigen Komponenten bildet. Ein zu diesem Zweck vorgese­ henes Handrad 12 ist über eine in einer Radialbohrung 13 über eine nicht näher dargestellte Schraube mit einer drehbar im Ventilgehäuse 2 gelagerten Ventiloberspindel 14 verbunden. Mit einer Überwurfmutter 15 wird der Ab­ sperrventileinsatz 3 unter Eingliederung eines Gleitrings 16 im Ventilgehäuse 2 gehalten.

Über ein an der Ventiloberspindel 14 angebrachtes Innen­ gewinde 17 wird ein über Haltenasen 18 im Ventilgehäuse 2 drehsicher gelagertes Verschlusselement 19, das als Ven­ tilunterspindel ausgebildet ist, über ein in das Innenge­ winde 17 greifendes Außengewinde 20 linear in Richtung der Drehachse DA verlagert. Ein endseitig des Verschluss­ elements 19 angeordneter Ventilteller 21 wird dabei dich­ tend gegen den Ventilsitz 7 gedrückt, wodurch die medien­ führenden Bereiche der Ventilarmatur 1 getrennt sind, in einen Hochdruckbereich 22 (Medienkanal 4) und einen unte­ ren Niederdruckbereich 23, der sich im Ventilraum 9 und dem Anschlußstutzen 10 erstreckt. Der Ventilteller 21 ist mit einem O-Ring 24 abgedichtet.

In dem Handrad 12 ist mit gleicher Orientierung ein vom Handrad 12 entkoppeltes Manometer 25 integriert, das über eine Kapillarbohrung 26 mit dem Hochdruckbereich 22 der Ventilarmatur 1 kommuniziert. Das Manometer 25 ist mit einem Gewindezapfen 27 in einen drehbar in der Ventil­ oberspindel 14 gelagerten Manometerhalter 28 einge­ schraubt. Der Manometerhalter 28 erstreckt sich drehgesi­ chert in das Verschlusselement 19, das gegenüber dem Ma­ nometerhalter 28 linear verlagerbar ist. Die Verdrehsi­ cherung zwischen dem Verschlusselement 19 und dem Manome­ terhalter 28 kann beispielsweise über eine eben ausgebil­ dete Führungsfläche 29 oder auch mehrere Führungsflächen, z. B. in Form eines Sechskants, realisiert sein. Hierbei sind selbstverständlich auch andere Arten der Verdrehsi­ cherung wie gegengleich ausgebildete Nuten und Stege oder ein oder mehrere in Aussparungen eingreifende Zapfen mög­ lich.

Die sich vom Manometer 25 bis zum Ventilteller 21 er­ streckende Kapillarbohrung 26 durchsetzt zentrisch den Gewindezapfen 27, den Manometerhalter 28, das Verschluss­ element 19 sowie den Ventilteller 21. Die Mündung 30 der Kapillarbohrung 26 liegt in der durch den Pfeil PF gekennzeichneten Ausströmrichtung des Gases aus dem Ven­ tilsitz 7, wodurch das Manometer 25 auch im geöffnetem Zustand der Ventilarmatur 1 mit dem Hochdruckbereich 22 kommuniziert. Vorteilhaft ist so auch bei geschlossenem Ventilsitz 7 der im Hochdruckbereich 22 herrschende Druck am Manometer 25 ablesbar.

Fig. 3 zeigt eine als Druckregelventil ausgeführte Ven­ tilarmatur 1a, die über einen mit einem Gewindeabschnitt 6a versehenen Behälterstutzen 5a in einen nicht näher dargestellten länderspezifischen Adapter zum Anschluß an ein Druckbehälterventil versehen ist. In dem Behälter­ stutzen 5a ist ein napfförmiger Filtereinsatz 31 einge­ gliedert, um Verunreinigungen der Ventilarmatur 1a zu vermeiden.

Die Ventilarmatur 1a ist zylinderförmig ausgebildet mit in Bildebene vertikal verlaufender Mittellängsachse MLA1 des Ventilgehäuses 2a. In Richtung der Mittellängsachse MLA1 erstrecken sich zum einen der Behälterstutzen 5a so­ wie ein ihn durchsetzender Medienkanal 4a, der sich bis zu einem Ventilsitz 7a fortsetzt. Den Ventilsitz 7a kon­ taktiert ein linear in Richtung der Mittellängsachse MLA1 verschieblicher Regelventileinsatz 3a, der ein im Ventil­ gehäuse 2a geführtes kolbenförmiges Regelelement 19a mit einer Schraubendruckfeder 32 umfasst. Die Schraubendruck­ feder 32 ist einerseits im Ventilgehäuse 2a und anderer­ seits im Regelelement 19a widergelagert. Wenn das Regel­ element 19a auf dem Ventilsitz 7a aufliegt, bestimmt die sich ergebende Federkraft den im Niederdruckbereich 23a herrschenden Druck.

Quer zur Mittellängsachse MLA1 sind im Ventilgehäuse 2a verschiedene Abgänge zum Anschluss von weiterführenden Installationen vorgesehen. Ein Hochdruckabgang 33 ist hierbei mit dem Medienkanal 4a verbunden und bildet den Hochdruckbereich 22a der Ventilarmatur 1a aus. Diametral zum Hochdruckabgang 33 sind zwei Niederdruckabgänge 34, 35 in das Ventilgehäuse 2a eingelassen. Der untere Nie­ derdruckabgang 34 mündet hierbei in den Ventilraum 9a. Der obere Niederdruckabgang 35 steht über eine in einen Selektierscheibenhalter 36 eingelassene Nut 37 und eine Bohrung 38 mit dem Niederdruckbereich 23a der Ventilarma­ tur 1a in Verbindung. Der Selektierscheibenhalter 36 ist im Ventilgehäuse 2a drehbar gelagert und wird über ein definierte Raststellungen einnehmendes Handrad 12a betätigt. Eine Selektierscheibe 39 ist zwischen dem Selek­ tierscheibenhalter 36 und dem Ventilgehäuse 2a angeordnet und gegenüber dem Selektierscheibenhalter 36 verdrehgesi­ chert. Die Selektierscheibe 39 ist mit Bohrungen unter­ schiedlichen Durchmessers versehen, wodurch die Durch­ flußmenge am Niederdruckabgang 35 steuerbar ist. Über die Selektierscheibe 39 kann der Niederdruckabgang 35 auch verschlossen werden. Die Selektierscheibe 39 stützt sich gegen Gleitringe 40 im Ventilgehäuse 2a ab, die einer­ seits den Niederdruckbereich 23a abdichten und anderer­ seits als Gleitlager fungieren.

Wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Absperrventil ist auch bei dieser Ausführungsform ein Manometer 25a im Handrad 12a integriert und kommuniziert über ein sich zentrisch entlang der Mittellängsachse MLA1 erstreckendes Kapillarrohr 26a mit dem Hochdruckbereich 22a. Eine im Handrad 12a fixierte Abdeckscheibe 41 schützt das Manome­ ter 25a zusätzlich vor äußeren Einflüssen.

Das Manometer 25a ist über das Kapillarrohr 26a in dem Regelventileinsatz 3a gegen Verdrehen gesichert. Hierzu ist das untere Ende des Kapillarrohrs 26a in einem den Ventilsitz 7a abdichtenden Dichtelement 42 festgelegt und zusätzlich durch einen in dem Dichtelement 42 aufgenomme­ nen O-Ring 43 abgedichtet. Das Dichtelement 42 ist in einer axialen Aufnahme 44 des Regelelements 19a gehalten, wobei die Seitenwände 45 der axialen Aufnahme 44 radial nach innen gepresst sind und so das Dichtelement 42 und das Kapillarrohr 26a fixieren. Das Kapillarrohr 26a und das Manometer 25a folgend somit der linearen Bewegung des Regelventileinsatzes 3a.

Um axiale Reibung zu minimieren, ist das Kapillarrohr 26a im mittleren Bereich mit einer leichtgängigen Abdichtung 46 z. B. in Form eines O-Rings abgedichtet.

Bezugszeichenaufstellung

1

Ventilarmatur

1

a Ventilarmatur

2

Ventilgehäuse

2

a Ventilgehäuse

3

Absperrventileinsatz

3

a Regelventileinsatz

4

Medienkanal

4

a Medienkanal

5

Behälterstutzen

5

a Behälterstutzen

6

Gewindeabschnitt

6

a Gewindeabschnitt

7

Ventilsitz

7

a Ventilsitz

8

Querbohrung

9

Ventilraum

9

a Ventilraum

10

Anschlußstutzen

11

Innengewinde v.

10

12

Handrad

12

a Handrad

13

Radialbohrung

14

Ventiloberspindel

15

Überwurfmutter

16

Gleitring

17

Innengewinde v.

14

18

Haltenasen

19

Verschlusselement

19

a Regelelement

20

Außengewinde v.

19

21

Ventilteller

22

Hochdruckbereich

22

a Hochdruckbereich

23

Niederdruckbereich

23

a Niederdruckbereich

24

O-Ring

25

Manometer

25

a Manometer

26

Kapillarbohrung

26

a Kapillarrohr

27

Gewindezapfen

28

Manometerhalter

29

Führungsfläche

30

Mündung v.

26

31

Filtereinsatz

32

Schraubendruckfeder

33

Hochdruckabgang

34

Niederdruckabgang

35

Niederdruckabgang

36

Selektierscheibenhalter

37

Nut

38

Bohrung

39

Selektierscheibe

40

Gleitring

41

Abdeckscheibe

42

Dichtelement

43

O-Ring

44

axiale Aufnahme in

19

a

45

Seitenwand v.

44

46

Abdichtung
DA Drehachse
MLA Mittellängsachse v.

2

MLA1 Mittellängsachse v.

2

a
PF Pfeil

Claims (5)

1. Ventilarmatur für einen Druckbehälter mit einem in einem Ventilgehäuse (2, 2a) angeordneten Absperr- oder Regelventileinsatz (3, 3a), wobei das Ventilgehäuse (2, 2a) einen mit einem Medienkanal (4, 4a) verbundenen Behälterstutzen (5, 5a) aufweist und der Medienkanal (4, 4a) zur Trennung eines Hochdruckbereichs (22, 22a) und eines Niederdruckbereichs (23, 23a) durch ein gegen einen Ventilsitz (7, 7a) verlagerbares Verschluss- oder Regelelement (19, 19a) sperrbar ist, mit einem in einem Handrad (12, 12a) integrierten Manometer (25, 25a), das auch bei geschlossenem Ventilsitz (7, 7a) mit dem Hochdruckbereich (22, 22a) kommuniziert, wobei das Handrad (12, 12a) bei drehgesichertem Manometer (25, 25a) gegenüber diesem drehbeweglich gelagert ist, eine mit dem Manometer (25, 25a) gleichgerichtete Längsachse (MLA, MLA1) besitzt und wobei das Manometer (25a) gegenüber dem Handrad (12a) axial verlagerbar ist.

2. Ventilarmatur nach Anspruch 1, bei welcher ein zum Manometer (25a) führendes Kapillarrohr (26a) den linearen Bewegungen des Regelventileinsatzes (3a) folgt.

3. Ventilarmatur nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Handrad sowohl drehbeweglich als auch linearbeweglich ist.

4. Ventilarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das Manometer (25a) durch eine im Handrad (12a) fixierte Abdeckscheibe (41) geschützt ist.

5. Ventilarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Manometer (25, 25a) im Ventilgehäuse (2, 2a) mindestens mittelbar drehgesichert ist.