V e n t i l
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Aufsetzen auf einen Behälter, insbesondere auf eine Flasche, in welcher ein Druck aufgebaut ist, mit einem Ventilgehäuse, in welchem zumindest ein Ventilsitz vorgesehen ist, wobei sich ein vom Flaschendruck unabhängiger Ventilsitz zwischen einem Kolben und dem Flascheninhalt in Verbindung mit dem Kolben befindet, wobei andererseits auf den Kolben ein in seiner Kraft veränderbarer Kraftspeicher drückt, und der Kolben in einem Zylinderraum in dem Ventilgehäuse gleitet, der durch ein Federgehäuse verschlossen ist, das eine axiale Stufenbohrung aufweist, in welcher insbesondere der in seiner Kraft veränderbare Kraftspeicher aufgenommen ist, wobei der Kraftspeicher als Schraubenfeder ein Zwischenstück umfängt und sich einerseits an einem Kopf des Zwischenstücks und andererseits an dem Kolben abstützt, wobei ein Kolbenraum vor dem
Kolben über eine Bohrung in dem Zwischenstück mit einem Auslass in Verbindung steht.
Stand der Technik
In vielen Fällen des privaten und industriellen Bereichs werden Druckflaschen aus Stahl oder Aluminium benutzt, die mit Gasen für einen bestimmten Bedarf gefüllt sind. Diese Gase stehen in der Flasche beispielsweise unter einem Gasdruck von bis zu 300 bar.
Als Beispiel wird auf die Anwendung dieser Flaschen in der Getränkeindustrie Bezug genommen. Für viele Getränke wird eine CO2-Flasche zur Zugabe von CO2 zum Getränk verwendet.
Eine weitere wesentliche Anwendung ist bei der Getränkeverpackung gegeben als Schutz des abgefüllten Getränks bis zum Verbrauch. Durch Zugabe eines Druckgases wird das Wachstum von Mikroorganismen verhindert.
Ähnliches gilt auch für medizinische Gase, beispielsweise für die zusätzliche Sauerstoffversorgung des Menschen. Auch hier wird der Sauerstoff in Gasflaschen unter sehr hohem Druck angeliefert. Im Inhalationsapparat darf das Gas aber nur einen wesentlich geringeren Druck aufweisen.
Da das Gas in den Flaschen, wie oben erwähnt, unter sehr hohem Druck steht, bedarf es für die Entnahme des Gases bis heute kostspieliger Reduzieranlagen mit Durchflussmessern und Manometer.
Ein Ventil der oben genannten Art ist aus der DE 101 12 962 A bekannt.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ventil der oben genannten Art, weiter zu verbessern, so dass es auch mit geringem Öffnungsdruck zu bedienen ist.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass der Auslass von einem Rückschlagventil besetzt ist.
Die Anordnung dieses Rückschlagventils hat den Vorteil, dass zum Öffnen des Ventils nur ein ausserordentlich geringer Öffnungsdruck von 0,05 kg und darunter notwendig ist. Es muss lediglich die Kraft der Feder, welche das Rückschlagventil in Schliesslage hält, überwunden werden. Sodann kann der Druck, unter dem der Kolben steht, bereits entweichen.
Als nächstes wird durch den Rückschlagventilkegel das Zwischenstück mit Druck beaufschlagt und damit auch der Kraftspeicher, der wiederum auf den Kolben drückt, so dass hierdurch der Ventilsitz zum Flascheninhalt hin geöffnet werden kann. Erst jetzt strömt das in der Flasche vorhandene Medium in den Kolbenraum, durch den Kolben und durch die Axialbohrung im Zwischenstück sowie durch das Rückschlagventil durch den Auslass.
Gemäss der vorliegenden Erfindung hängt der Öffnungsdruck ausschliesslich von den Drücken der Kraftspeicher ab, und nicht mehr vom Flascheninhalt. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, für das auch selbständig Schutz begehrt wird, soll die Schraubenfeder, über welche der Kolben unter Druck gesetzt wird, einstellbar sein. Dies geschieht der Einfachheithalber über ein
Bewege des Federgehäuses gegenüber dem Ventilgehäuse. Bspw. ist es
denkbar, dass das Federgehäuse in ein Gewinde des Ventilgehäuses eingeschraubt werden kann. Taucht das Federgehäuse tiefer in das Ventilgehäuse ein, wird der Druck auf die Schraubenfeder und damit auf den Kolben erhöht. Eine Festlegung der Position des Federgehäuses gegenüber dem Ventilgehäuse geschieht mittels einem Arretierbolzen.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil zum Aufsetzen auf einen Behälter.
Das erfindungsgemässe Ventil R weist ein Ventilgehäuse 1 auf, welches beispielsweise über ein Aussengewinde 2 in einen Flaschenhals eingeschraubt werden kann. Zur Abdichtung gegenüber dem nicht gezeigten Flaschenhals ist ein O-Ring 3 vorgesehen.
Im dem Ventilgehäuse 1 befindet sich eine Einrichtung zum Befüllen des Behälters. Diese Einrichtung weist einen Füllanschluss 4 auf, der mit einem Stopfen 5 verschlossen ist. Von dem Füllanschluss 4 führt ein Kanal 6 zu einem Rückschlagventil 7. Dieses Rückschlagventil 7 weist ein Gehäuse 8 auf, welches in das Ventilgehäuse 1 eingeschraubt ist. In dem Gehäuse 8 sitzt ein Ventilkörper 9, in dem ein O-Ring 10 vorgesehen ist. Der O-Ring 10 bildet zusammen mit einer Kante einer Ausnehmung 11 einen Ventilsitz, wobei die Ausnehmung 11 mit dem Kanal 6 in Verbindung steht.
Anderenends des O-Ringes 10 stützt sich der Ventilkörper 9 gegen eine Schraubenfeder 12 ab, welche den O-Ring 10 an die Kante der Ausnehmung 11 andrückt und so den Ventilsitz bewirkt.
In dem Ventilkörper 9 sind ferner Löcher 13 vorhanden, durch welche das Befüllmedium in die nicht näher gezeigte Flasche strömen kann, wie durch den Pfeil 14 angedeutet.
Neben dem Rückschlagventil 7 befindet sich ein Führungsgehäuse 15, welches ebenfalls in das Ventilgehäuse 1 eingesetzt ist. Dieses Führungsgehäuse 15
weist eine Stufenausnehmung 16 auf, welche Öffnungen 17 zum Inneren der Flasche hin besitzt. Diese Öffnungen 17 sind von einem Filterring 18 überdeckt.
In der Stufenausnehmung 16 befindet sich ein Stössel 19, der von einem O- Ring 20 umfangen ist. Auf dem O-Ring 20 liegt ein Ring 21 auf, gegen den sich eine Schraubenfeder 22 abstützt.
Andererseits untergreift die Schraubenfeder 22 einen Ventilkegel 23, der in einer Bohrungsöffnung 24 einer konischen Bohrung 25 sitzt. Diese konische Bohrung 25 steht mit einem Kolbenraum 26 in einem Zylinderraum 27 in Verbindung. In dem Zylinderraum 27 gleitet ein Kolben 28, umfangsseitig abgestützt durch einen O-Ring 29.
Vom Ventilkegel 23 her ragt in den Kolben 28 ein Druckstück 30 ein, welches mit dem Ventilkegel 23 über einen Stössel 31 in Verbindung steht. Dieses Druckstück 30 verschliesst eine Schrägbohrung 32, welche mit einer Entlastungsbohrung 33 kommunizieren kann. Die Entlastungsbohrung 33 befindet sich in einem Federgehäuse 34, welches in das Ventilgehäuse 1 eingeschraubt ist und den Zylinderraum 27 abschliesst.
In dem Federgehäuse 34 ist eine Stufenbohrung 35 vorgesehen, welche das Federgehäuse 34 axial durchsetzt. Durch diese Stufenbohrung 35 hindurch kann die Schrägbohrung 32 mit der Entlastungsbohrung 33 kommunizieren.
In der Stufenbohrung 35 befindet sich ein Zwischenstück 36, welches mit einem Kopf 37 einer Innenschulter 38 der Stufenbohrung 35 anliegt. Andererseits der Innenschulter 38 drückt auf den Kopf 37 eine Schraubenfeder 39, welche das Zwischenstück 36 umfängt und sich andererseits gegen den Kolben 28 abstützt. Dabei umfängt die Schraubenfeder 39 auch eine Ringwand 40, die vom Kolben 28 aufragt und einen Ringraum 41 ausbildet.
In dem Ringraum 41 gleitet das Zwischenstück 36, wobei von dem Ringraum 41 aus eine Axialbohrung 42 durch das Zwischenstück 36 zu einem Rückschlagventil 43 führt. Hierzu befindet sich in einem Ventilraum 44 ein Rückschlagventilkegel 45, der sich zum Zwischenstück 36 hin über eine Druckfeder 46 abstützt. Gegenüber einem Auslass 51 ist er über einen O-Ring 52 abgestützt.
Der Ringraum 41 steht im übrigen durch eine weitere Schrägbohrung 49 mit dem Kolbenraum 26 in Verbindung.
Die Funktionsweise des vorliegenden erfindungsgemässen Ventils ist folgende:
Im Normalzustand wird eine Flasche über den Füllanschluss 4 und das Rückschlagventil 7 mit einem Medium befüllt, welches in der Flasche unter einem vorbestimmten Druck steht. Ein über die Schraubenfeder 39 vorgegebener Hinterdruck soll über den gesamten Bereich des Flaschendrucks konstant abgegeben werden. Allerdings kann dieser Druck verstellt werden, indem das Federgehäuse 34 in dem Gewinde 55 in dem Ventilgehäuse 1 gedreht wird. Ist der Gewünschte Druck auf den Feder 39 erreicht, wird das Federgehäuse mittels eines nur gestrichelt angedeutetem Antriebsbolzen 56 festgelegt.
Der Ventilkegel 23 steht unter dem Druck der Schraubenfeder 22, so dass sich hier der Flaschendruck nicht auswirkt und das Regelsystem hinterdruckstabil ist. Dabei besitzt der O-Ring 20 die gleiche Grosse wie der Ventilsitz 24/23, so dass die Kraft, die durch den Vordruck auf den Ventilsitz wirkt, kompensiert wird.
Soll der Auslass 51 geöffnet werden, so wird das Rückschlagventil 43 betätigt, wozu nur ein sehr geringer Druck von 0,05 kg und darunter notwendig ist, da in dem System nur derjenige Druck herrscht, der in dem Kolbenraum 26
aufgebaut ist. Dieser kann durch Öffnungen 53 in dem Ventilkegel 45 und den Auslass 51 entweichen.
Der Ventilkegel 45 drückt nun auf das Zwischenstück 36 und spannt die Schraubenfeder 39, die auf den Kolben 28 wirkt. Der Kolben 28 drückt über das Druckstück 30 und den Stössel 31 auf den Ventilkegel 23, so dass Gas durch die Öffnungen 17 über den Ventilsitz 23/24 und die Bohrung 25 in den Kolbenraum 26 einströmen kann.
Das Gas strömt weiter durch die Schrägbohrung 49 in den Ringraum 41 , durch die Axialbohrung 42 und von dort durch das Rückschlagventil 43 aus dem Auslass 51.
Ist der Innendruck zu hoch, wird unter dem Kolben 28 genügend Druck aufgebaut, welcher der Kraft der vorgespannten Feder 39 entgegenwirkt, so dass die Öffnung am Ventilsitz 23/24 verkleinert wird. Hierdurch lässt der Druck auf den Kolben 28 wieder nach, so dass die Kraft der Schraubenfeder 39 wieder überwiegt und es wieder zu einem weiteren Öffnen des Ventilsitzes 23/24 kommt. Dadurch ist das Regelsystem ausgewogen. Erst wenn das Rückschlagventil 43 wieder den Auslass 51 verschliesst, wird auch der Ventilsitz 23/24 entgültig geschlossen.
Wichtig ist im vorliegenden Fall auch der Sicherheitsventilsitz, welcher durch das Druckstück 30 und die Schrägbohrung 32 gebildet wird. Ist beispielsweise der Ventilkegel 23 und bzw. der Ventilsitz 23/24 undicht, strömt das Gas unter den Kolben 28, der sich gegen die Schraubenfeder 39 bewegt. Dadurch wird das Druckstück 30 vom Stössel 31 abgehoben, so dass Leckgas durch eine Bohrung 54 in dem Druckstück 30 und die Schrägbohrung 32 in die Stufenbohrung 35 des Federgehäuses 34 und über die Entlastungsbohrung 33 nach aussen strömen kann.