DE3222041A1 - Restdruckventil - Google Patents

Description

DiPL.-Ing. BUSCHHOFF
Dipl.-Ing. H ENNICKE . %

Dipl.-Ing. VOLLBACH

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5000 KÖLN 1

ieg.-F)r. Alctenz.:

Ee 258 KÖLN, den 25.3.19!

bitte angeben Ug /}

Anm.: Firma Carl Esser Druckgasarmaturen Zeiss-Str. 2-4, 5000 Köln 40

Titel: Restdruckventil

Die Erfindung betrifft ein Restdruckventil für unter Innendruck stehende Gasbehälter, mit einem axial durchströmten Ventilgehäuse und einem darin axial beweglichen Ventilverschlußstück, das von einem Druckmittel auf einen Ventilsitz gedrückt wird, wenn der Innendruck im Behälter einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.

Es gibt Gasbehälter, beispielsweise Gasflaschen, die zur Aufbewahrung und zum Transport von Edelgasen dienen, die nicht durch andere Gase verunreinigt werden dürfen und in die nach der normalen Entleerung kein anderes Gas, insbesondere keine Luft, von außen eindringen darf. Für derartige Behälter sind Restdruckventile erforderlich, die sich bei geöffnetem Entnahmeventil schließen, wenn der Innendruck im Gasbehälter einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Das Restdruckventil bleibt dann solange geschlossen, bis die Flasche wieder gefüllt wird oder bis das Restdruckventil von Hand geöffnet wird, um die in der Flasche noch vorhandene Gasrestmenge abzusaugen.

Die bisher bekannten Restdruckventile haben eine verhältnismäßig aufwendige Bauart und große Abmessungen, so daß sie nur mit besonderen Anschlußstücken und Vorsätzen an die genormten, seitlichen Anschlußstutzen von Gasflaschen und anderen Gasdruckbehältern befestigt werden können.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein möglichst kleines, sehr einfaches und doch zuverlässig arbeitendes Restdruckventil zu schaffen, das in einem besonderen Stutzen oder in die genormte Auslaßöffnung von vorhandenen Gasbehältern eingesetzt werden kann und das weder zum Füllen noch zum vollständigen Entleeren des Gasbehälters entfernt werden muß.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ventilsitz das Ventilverschlußstück umgibt und auf seinen beiden in Axialrichtung voneinander abgewandten Stirnseiten Ventilsitzflächen aufweist und daß das Ventilverschlußstück im Ventilsitz axial beweglich ist und einen elastisch zusammendrückbaren Dichtring trägt, mit dem sich das Ventilverschlußstück je nach seiner axialen Stellung gegen die eine Sitzfläche oder gegen die andere Sitzfläche des Ventilsitzes anlegen kann.

Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine sehr kleine, platzsparende Bauart. Das Restdruckventil nach der Erfindung schließt sich nicht nur dann, wenn der Innendruck im Behälter den vorgegebenen Wert unterschreitet, sondern auch nach der zwangsweise durchgeführten vollständigen Entleerung oder nach dem Neubefüllen des Behälters. Um zu diesem Zwecke das Restdruckventil zu öffnen, kann der Ventilverschlußkörper unter Einwirkung einer äußeren Kraft den Ventilsitz einfach überfahren und dann die Abdichtung an der der normalen Ventilsitzfläche gegenüberliegenden Ventilsitzfläche bewirken. Unter dem Gebrauchsdruck nimmt das Ventilverschlußstück dann wieder seine normale Stellung ein, in der es vom Gebrauchsdruck vom Sitz abgehoben und bei Unterschreiten des vorgegebenen Druckes von dem Druckmittel, insbesondere einem Federelement, auf seinen Sitz gezogen wird.

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- 5.

Der Ventilsitz hat zweckmäßig eine kreisförmige Öffnung, deren sie begrenzende, innere Umfangsflache des Ventilsitzes wulstartig abgerundet ist und in kegelstumpfförmige Sitzflächen an den Stirnseiten des Ventilsitzes übergeht. Der Dichtring ist mindestens an seinem Außenumfang abgerundet und hat einen größeren Außendurchmesser als die kreisförmige Öffnung. Das Ventilverschlußstück kann die Ventilöffnung dann von beiden Seiten her verschließen.

Der Dichtring ist zweckmäßig ein O-Ring, der in einer Umfangsnute des Ventilverschlußstückes liegt.

Das Druckmittel für das Ventilverschlußstück kann eine Teleskopfeder sein, die einerseits an der Innenwand des Ventilgehäuses und andererseits am Ventilverschlußstück befestigt ist.

Um ein Verkanten des Ventilverschlußstückes zu vermeiden und eine einwandfreie Führung beim Öffnen, Schließen und Überfahren des Ventilsitzes zu gewährleisten, hat das Ventilverschlußstück zweckmäßig eine zur Ausströmöffnung hin offene, axiale Sackbohrung, mit der es an einem in das Ventilgehäuse hineinragenden axialen Führungsrohr geführt ist. Der Hubweg des Ventilverschlußstückes wird in der einen Richtung durch die innere Stirnfläche des Führungsrohres und in der anderen Richtung durch einen am Gehäuse angeordneten, inneren Abschlußring begrenzt.

Um das Ventil leiht in den Anschlußstutzen bzw. die Entnahmeöffnung eines Gasbehälters einsetzen zu können, ist das Führungsrohr zweckmäßig in einem Befestigungsring angeordnet, der mit einem Gewinde in den Anschlußstutzen des Gasbehälters einschraubbar ist und das dort abdichtend eingesetzte Ventilgehäuse und ggf. den Abschlußring in Stellung hält.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der n_achfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die durch die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert wird. Es zeigt:

Fig. 1 ein Restdruckventil nach der Erfindung, das in den Anschlußstutzen eines Gasbehälters eingebaut ist, in einer ersten Offenstellung beim Füllen des Behälters im Längsschnitt,

Fig. 2 das Restdruckventil nach Fig. 1 in einer

ersten Schließstellung nach dem Füllen und Schließen des Entnahmeventils,

Fig. 3 das Restdruckventil nach Fig. 1 in einer zweiten Offenstellung bei geöffnetem Entnahmeventil und bei Entnahme von Gas aus dem Behälter und

Fig. 4 das Restdruckventil nach der Erfindung in einer zweiten Schließstellung bei offenem Entnahmeventil, wenn der Innendruck im Behälter einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

In den Zeichnungen ist mit 10 ein Gasbehälter bezeichnet, der beispielsweise eine Druckgasflasche sein kann, welche zur Aufbewahrung von unter Druck stehendem Edelgas bestimmt ist. Von dem Gasbehälter 10 ist in der Zeichnung nur ein Teil seiner Außenwandung 11 und ein Teil der Entnahmeöffnung 12 dargestellt, die mit der Ventilspindel eines hier nicht näher dargestellten Entnahmeventils verschließbar ist. An der Außenwandung 11 befindet sich ein Anschlußstutzen 14, dessen durchgehende Bohrung 15 mit der Entnahmeöffnung 12 über einen Kanal 16 in Verbindung steht und an dem ein Entnahme- oder Füllschlauch ange-

schlossen werden kann. Die Bohrung 15 im Anschlußstutzen 14 ist abgestuft und besteht aus einem inneren Teil 15a, einem mittleren Teil 15b und einem äußeren Teil 15c. Der innere Teil 15a und der mittlere Teil 15b haben eine glatte ümfangswand, während in den äußeren Teil 15c der Bohrung 15 ein Gewinde eingeschnitten ist. Die Anschlußstutzen aller Druckgasbehälter sind genormt und bei allen Druckgasbehältern in der beschriebenen Weise gleich ausgebildet. .

In die Bohrung 15 des Anschlußstutzens 14 ist das Restdruckventil nach der Erfindung eingesetzt, das in seiner Gesamtheit mit 17 bezeichnet ist. Es besteht aus einem inneren Abschlußring 18, einem zylindrischen Ventilgehäuse 19 und einem äußeren Befestigungsring 20. Der innere Abschlußring 18 sitzt im inneren T.eil 15a der Bohrung 15 und stützt sich gegen die Schulter 21 zwischen dem inneren und mittleren Teil der Bohrung 15 ab. Er bildet das Widerlager für die Gehäusewandung 22 des Ventilgehäuses 19, das von dem Befestigungsring 20 in Stellung gehalten wird, der mit einem Außengewinde 23 in den äußeren, mit Gewinde versehenen Teil 15c der Bohrung eingeschraubt ist und von außen her auf die Gehäusewandung 22 des Ventilgehäuses drückt, so daß dieses zwischen dem inneren Abschlußring 18 und dem äußeren Befestigungsring 20 eingespannt wird.

Das Ventilgehäuse 19 ist mit einem in eine Ringnut 24 eingelegten O-Ring 25 gegen die Wand der Bohrung 15 abgedichtet. In der Nähe der äußeren Stirnseite 26 bildet die Gehäusewandung 22 einen nach innen ragenden Ventilsitz 27, der eine kreisförmige Öffnung 28 begrenzt und an seiner diese umgebenden inneren Umfangsflache 29 wulstartig abgerundet ist. Diese abgerundete, innere Umfangsfläche geht nach außen und innen in je eine kegelstumpfförmige Ventilsitzfläche 30 bzw. 31 über, von denen die

- ir -

äußere Ventilsitzfläche 30 in die äußere Stirnseite 26 des Ventilgehäuses mündet, während die innere Ventilsitzfläche 31 in einen kurzen, zylindrischen Wandteil mündet, von dem aus sich das Gehäuse nochmals erweitert.

Der äußere Befestigungsring 20 hat eine äußere Stirnwand

33 mit einer zentrischen Bohrung 34, deren Zweck weiter unten noch erläutert werden wird, und mit mehreren, um die zentrische Bohrung 34 im Kreis angeordneten Gasaus- und -eintrittsöffnungen 35. Auf ihrer Innenseite trägt die äußere Stirnwand 33 des Befestigungsringes 20 ein axiales Führungsrohr 36, das mit der zentrischen Bohrung

34 in Verbindung steht und ins Innere des Ventilgehäuses 19 hineinragt. Auf diesem Führungsrohr 36 ist ein Ventilverschlußstück 37 axialverschieblich gelagert. Zu diesem Zweck hat das Ventilverschlußstück 37 eine axial angeordnete Sackbohrung 38, in deren geschlossenem Boden 39 zentrisch eine Kerbe oder Ansenkung 40 angeordnet ist.

Das Ventilverschlußstück 37 hat einen inneren, zylindrischen Teil 41, mit dem es in der in Fig. 1 gezeigten, offenen Füllstellung an Führungskanten 42 entlanggleitet, die von nach innen ragenden Leitwänden 43 im Abschlußring 18 gebildet werden und die gleichzeitig die Axialbewegung des Ventilverschlußstückes 37 nach innen begrenzen.

Am inneren, zylindrischen Teil 41 des Ventilverschlußstückes 37 befindet sich ferner eine flache, umlaufende Nute 44, in welche die innerste Windung 45 einer Teleskopfeder 46 eingreift, deren äußerste Windung 47 in einer Ausnehmung 48 der Gehäusewandung 22 liegt.

Der äußere Teil 49 des Ventilverschlußstückes 37 hat die Gestalt eines Doppelkegelstumpfes, dessen äußere Kegelfläche 50 etwa parallel zur inneren, kegelförmigen Ventilsitzfläche 31 und dessen innere Kegelfläche 51 etwa parallel zur äußeren, kegelförmigen Ventilsitzfläche 30

verläuft. Zwischen beiden Kegelflächen 50 und 51 ist eine Umfangsnute 52 angeordnet, in der ein elastisch zusammendrückbarer Dichtring 53 liegt, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als O-Ring ausgebildet ist.

Man erkennt aus der Zeichnung, daß der Außenumfang des äußeren, doppelkegelstumpfförmigen Teiles 49 des Ventilverschlußstückes 37 geringfügig kleiner ist als die kreisförmige Öffnung 28 des Ventilsitzes 27, daß aber der Dichtring 43 einen größeren Außendurchmesser D hat als die kreisförmige Öffnung 28. Das Ventilverschlußstück 37 kann deshalb in Richtung der Längsachse A durch die kreisförmige Öffnung 28 des Ventilsitzes 27 hindurchgeschoben, werden, wenn hierbei gleichzeitig der Dichtring 53 radial so weit zusammengedrückt wird, daß er vollständig in der Umfangsnute 52 verschwindet.

Die Wirkungsweise des Restdruckventiles ist folgende:

Wenn der Gasbehälter 10 gefüllt werden soll, wird an den Anschlußstutzen 14 der hier nicht näher dargestellte Füllschlauch der Füllanlage angeschlossen und das Entnahmeventil geöffnet, wobei die Ventilspindel 13 die in Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt. Der auf die äußere Kegelfläche 50 des Ventilverschlußstückes 37 einwirkende Gasdruck verschiebt das Ventilverschlußstück in Axialrichtung entgegen der Wirkung der Teleskopfeder 46 nach links, so daß das Ventilverschlußstück an den Leitwänden 4 3 des inneren Abschlußringes 18 anschlägt und die in Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt. Das Gas kann nun durch den von der äußeren Kegelfläche 50 und der inneren Ventilsitzfläche 31 gebildeten Ringspalt und zwischen den Windungen der Teleskopfeder 46 und zwischen den Leitwänden43 des Abschlußringes 18 hindurch in den Kanal 16 und durch die Entnahmeöffnung 12 ins Innere des Gasbehälters 10 gelangen.

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Wenn der Gasbehälter 10 gefüllt ist, wird die Ventilspindel 13 des Entnahmeventiles niedergeschraubt und hierdurch die Entnahmeöffnung 12 abgesperrt. Nach dem Abnehmen des Füllschlauches vom Anschlußstutzen 14 herrscht dort nur Atmosphärendruck, so daß die Teleskopfeder 46 das Ventilverschlußstück 37 in Richtung der Längsachse A so weit nach rechts verschiebt, bis der Dichtring 53 an der inneren Ventilsitzfläche 31 anliegt (Fig. 2).

Soll aus dem Gasbehälter 10 Gas entnommen werden, so wird das Entnahmeventil durch Hochschrauben der Ventilspindel V^ 13 geöffnet. Das unter Druck stehende Gas strömt dann durch die Entnahmeöffnung 12 und den Kanal 16 in das Restdruckventil 17 und drückt von innen her gegen die innere Kegelfläche 51 des Ventilverschlußstückes 37. Da der Gasdruck im Behälter 10 sehr viel größer ist als die Kraft der Teleskopfeder 46, wird das Ventilverschlußstück 37 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung so weit nach rechts geschoben, daß der doppelkegelstumpfförmige äußere Teil 49 des Ventilverschlußstückes über die abgerundete, innere Umfangsflache 29 des Ventilsitzes 27 hinweggleitet, wobei gleichzeitig der Dihtring 53 radial zusammengedrückt wird. Hierbei gleitet das Ventilverschlußstück 37 mit seiner Sackbohrung 38 auf dem Führungsrohr 36, bis der vordere Rand 54 des Ventilverschlußstückes 37 gegen die Innenseite der Stirnwand 33 stößt (Fig. 3).

Wenn das Entnahmeventil geschlossen wird, zieht die Teleskopfeder 46 das Ventilverschlußstück 37 wieder zurück nach links. In gleicher Weise wird das Ventilverschlußstück von der Teleskopfeder bei offenem Entnahmeventil auch dann zurückgezogen, wenn der Druck im Behälter 10 einen vorgegebenen Restdruckwert unterschreitet, der kleiner ist als die Kraft der Teleskopfeder 46. Das Ventilverschlußstück 37 nimmt dann die in Fig. 4 gezeigte Lage ein, in der der Dichtring 53 an der äußeren Ventil-

sitzfläche 30 des Ventilsitzes 27 anliegt. Das Ventilverschlußstück 37 kann nicht durch die kreisförmige Öffnung 28 des Ventilsitzes 27 hindurchgleiten, da die Kraft der Teleskopfeder 46 nicht ausreicht, um einen so hohen Zug auf das Ventxlverschlußstuck 37 auszuüben, daß der Dichtring 53 beim Durchgang durch die Öffnung 28 weit genug zusammengequetscht wird. Die Zugkraft der Teleskopfeder 46 reicht jedoch aus, um das Ventilverschlußstück 37 mit seinem Dichtring 5 3 so fest gegen die äußere Ventilsitzfläche 30 zu pressen, daß ein sicherer Abschluß gewährleistet ist.

Man erkennt aus der Zeichnung, daß das Restdruckventil weder unbeabsichtigt noch von Unbefugten ohne weiteres geöffnet werden kann, da es durch den Befestigungsring abgedeckt im Inneren des Anschlußstutzens 14 liegt. Trotzdem kann das Restdruckventil leicht von außen geöffnet werden, beispielsweise um eine noch im Behälter 10 befindliche Restgasmenge zu entnehmen. In diesem Fall ist es lediglich notwendig, durch die zentrische Bohrung 34 von außen her einen Stift oder Bolzen in das Führungsrohr 36 und in die sich anschließende Sackbohrung 38 einzuführen und auf den Boden 39 des Ventilverschlußstückes 37 zu drücken, um das Ventxlverschlußstuck 37 durch die kreisförmige Öffnung 28 des Ventilsitzes 27 zu stoßen und das Ventxlverschlußstuck zwangsweise in die in Fig. 1 gezeigte Lage zu bringen und hierdurch das Restdruckventil zu öffnen. Ein solcher Stift oder Stößel kann auch an einem Absaugschlauch angeordnet sein, der zur Entleerung des Behälters am Anschlußstutzen 14 befestigt wird. Damit der Stift oder Bolzen am Boden 39 der Sackbohrung 38 festen Halt gewinnt, ist dort die Kerbe 40 vorgesehen.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt , sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist es auch möglich, den Dichtring als flache Ringscheibe auszubilden, welche Gasdurchströmöffnungen im Ventilsitz abdeckt, die dort im Kreis angeordnet sind und den Sitzring durchdringen. Anstelle einer Teleskopfeder könnte auch eine Kegelfeder oder eine Schraubenfeder oder auch ein pneumatisches Federkissen für das Ventilverschlußstück vorgesehen sein. Ferner ist es auch möglich, das Restdruckventil auf andere Weise im Anschlußstutzen eines Gasbehälters zu befestigen, beispielsweise mit Hilfe eines Bajonettringes oder mit Klemmschrauben, die von außen her in die Wandung des Ventilgehäuses eingedreht werden.

—ft.

Leerseite

Claims (7)

ft · · * -H-Ansprüche:

1.J Restdruckventil für unter Innendruck stehende Gasbehälter, mit einem axial durchströmten Ventilgehäuse und einem darin axial beweglichen Ventilverschlußstück, das von einem Druckmittel auf einen Ventilsitz gedrückt wird, wenn der Innendruck im Behälter einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (27) das Ventilverschlußstück (37) umgibt und auf seinen beiden in Axialrichtung voneinander abgewandten Stirnseiten Ventilsitzflachen (30 und 31) aufweist und daß das Ventilverschlußstück (37) im Ventilsitz (27) axial beweglich ist und einen elastisch zusammendrückbaren Dichtring (53) trägt, mit dem sich das Ventilverschlußstück (37) je nach seiner axialen Stellung gegen die eine Sitzfläche (30) oder gegen die andere Sitzfläche (31) des Ventilsitzes (27) anlegen kann.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (27) eine kreisförmige Öffnung (28) aufweist, deren sie begrenzende innere Umfangsflache (29) des Ventilsitzes (27) wulstartig abgerundet ist und in kegelstumpfförmige Sitzflächen (30 und 31) an den Stirnseiten des Ventilsitzes (27) übergeht , und daß der Dichtring (53) mindestens an seinem Außenumfang abgerundet ist und einen größeren Außendurchmesser (D) hat als die kreisförmige Öffnung (28).

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (53) ein O-Ring ist, der in einer Umfangsnute (52) des Ventilverschlußstückes (37) liegt.

- ye -

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel für das Ventilverschlußstück (37) eine Teleskopfeder (46) ist, die einerseits an der Innenwand (22) des Ventilgehäuses (19) und andererseits am Ventilverschlußstück (37) befestigt ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (37) eine zur Ausströmöffnung hin offene, axiale Sackbohrung (38) aufweist, mit der es an einem in das Ventilgehäuse (19) hineinragenden axialen Führungsrohr (36) geführt ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubweg des Ventilverschlußstückes (37) in der einen Richtung durch die innere Stirnfläche des Führungsrohres (36) und in der anderen Richtung durch einen am Gehäuse (19) angeordneten, inneren Abschlußring (18) begrenzt wird.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (36) in einem Befestigungsring (20) angeordnet ist, der mit einem Gewinde (23) in den Anschlußstutzen (14) des Gasbehälters (10) einschraubbar ist und das dort abdichtend eingesetzte Ventilgehäuse (19) und ggf. den Abschlußring (18) in Stellung hält.