<Desc/Clms Page number 1>
Regelventil zur Regelung des Gasaustrittes aus einem Druckgasbehälter
Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil zur Regelung des Gasaustrittes aus einem Druckgas- behälter, bestehend aus einem zur Verbindung mit einem Auslass an dem Druckgasbehälter eingerichteten
Ventilkörper sowie einem im Ventilkörper in eine Schliesslage bewegbaren Ventilglied.
Derartige, als Druckminderventile ausgebildete Regelventile, welche durch eine unter Federwirkung stehende Membrane beeinflusst werden, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Ausführungsformen, bei welchen diese Membrane im Niederdruckgasraum angeordnet ist, werden beispielsweise in den deutschen Patentschriften Nr. 363925 und Nr. 688992 beschrieben. Gebraucht werden solche Regelventile vorteilhaft an Hochdruck-Sauerstoffflaschen, wie sie in der medizinischen Praxis für die Sauerstoff- therapie Verwendung finden, z. B. zur Sauerstoffversorgung von Sauerstoffzelten und Säuglingsinku- batoren. Der Sauerstoff wird hier nach seiner Entnahme aus der Sauerstoffflasche durch ein Regelgerät geleitet, das den Sauerstoffdruck in der Flasche misst und in einer oder mehreren Stufen von einem bestimmten Betrag, z.
B. von 500 kgjcm2 auf 5 kgjcm2 oder weniger reduziert.
Die Sauerstoffflaschen oder ein anderer Gas enthaltender Druckbehälter wird meist in aufrechter
Stellung verwendet, wobei das Regelgerät an dessen oberem Ende angebracht ist. In der Praxis kommt es nun häufig vor, dass eine solche Flasche umfällt, wobei das Halsstück zwischen dem Auslassteil des Druckbehälters und dem Regelgerät abbricht.
An der Bruchstelle kann dann das unter Hochdruck stehende Gas entweichen, was bei der therapeutischen Behandlung eines Patienten verhängnisvolle Folgen haben kann. Besonders gefährlich ist es, wenn dazu noch versucht wird, das Entweichen des Gases mit der Hand aufzuhalten.
Ziel der Erfindung ist nun ein Regelgerät, welches in solchen Fällen das Entweichen des unter Hochdruck stehenden Gases automatisch unterbindet, welches demnach gleichzeitig auch als Sicherheitsventil ausgebildet ist.
Erreicht wird dies erfindungsgemäss durch ein Regelventil, dessen Ventilkörper einen röhrenförmigen Schaft mit einer Längsbohrung für den Durchgang von Gas zwischen der Eintritts- und Austrittsöffnung des Ventils aufweist, wobei am Eintrittsende der Bohrung eine mit einem Ventilsitz versehene Ventilkammer vorgesehen ist und das Ventilglied als ein sich durch die Bohrung erstreckender, im Bereich der Kammer mit einem Ventilkopf versehener Stab ausgebildet und der Ventilkopf unter dem Einfluss des ausströmenden Gases gegen den Ventilsitz in die Schliessstellung bewegbar ist und dass am andern Ende des Stabes angreifende Betätigungsorgane, z. B. eine durch eine Druckfeder beaufschlagte Membran vorgesehen ist, mit deren Hilfe bei ungebrochenem Stab der Ventilkopf entgegen den auf ihn einwirkenden Gasdruck vom Ventilsitz abhebbar ist.
Nach Merkmalen der Erfindung ist die entgegen den Gasdruck auf die Membran einwirkende Druckfeder mittels einer Einstellvorrichtung, z. B. einer handbetätigten Stellschraube, regulierbar und das bewegliche Ventilglied dadurch auf einen bestimmten Gasstrom einstellbar.
Der Einlassteil der Bohrung in dem rohrförmigen Schacht unterhalb des Ventilkörpers kann mit einem Drosselorgan für den einwirkenden Gasdruck, z. B. mit einer Düse, versehen sein.
Nach einem andern Erfindungsmerkmal kann der röhrenförmige Schaft des Regelventilkörpers sowie das Hauptöffnungs-und Schliessventil des Druckgasbehälters mit in gegenseitigen Eingriff kommenden Kupplungsmitteln, z. B. Schraubengewinden an einer Lageraussparung des Hauptöffnungs- und Schliessventils sowie dem Flansch einer Flügelschraube, versehen sein.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Einlass des röhrenförmigen Schaftes des Regelventilkörpers eine konvexe halbkugelige Fläche aufweisen, die in Arbeitsstellung des Ventils mit einer ihr genau entsprechenden konkaven halbkugeligen Fläche am Auslass des Hauptventils zusammenwirkt und einen flüssigkeitsdichten Verschluss ermöglicht.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines mit einem Gasdruckbehälter verbundenen Regelventils und Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines solchen Ventils.
<Desc/Clms Page number 2>
Das in Fig. 1 gezeigte Regelventil besitzt einen Ventilkörper mit einem röhrenförmigen Stück 1, das aus einem vergrösserten Hohlzylinder mit einem oberen Teil 2 und einem unteren konischen Teil 3 besteht.
Die Teile 2 und 3 sind über ineinandergreifende Gewinde 4 miteinander fest verschraubt. Das Innere des Zylinders wird durch eine Membrane 5 in eine obere und eine untere Kammer 2 a bzw. 3 a aufgeteilt.
Die Membrane 5 ist mit ihrem äusseren Rand zwischen aufeinanderliegende Schulterteile 6 der Zylinder- stücke 2 und 3 eingeklemmt. Das röhrenförmige Stück 1 hat eine Zentralbohrung 7, die mit einem Ende in die Kammer 3 a führt und an ihrem andern Ende so erweitert ist, dass sie eine Ventilkammer 9 bildet, die ihrerseits am äussersten Ende der Bohrung in einem Loch 10 endet. In dieses Loch 10 ist eine Buchse 11 eingeschraubt, die einen Filter 12 in der vorgeschriebenen Lage hält. Das äusserste Ende des röhrenförmigen Stückes 1 umgibt das Loch 10 und ist als ein halbkugelförmiges Lagerstück 13 ausgebildetet.
Durch die Bohrung 7 führt ein Schaft 14, der an einem Ende mit der Membrane 5 verbunden ist, während das gegenüberliegende Ende in die Ventilkammer 9 hineinragt und einen vergrösserten Kopfteil 15 trägt, der ein bewegliches Ventilteil bildet. Dieses wird durch axiale Verschiebung des Schaftes 14 in Richtung einer konischen Ventillagerstelle 16 bzw. von dieser weg bewegt.
Das äusserste Ende der Bohrung 7 dient als Gaseinlass in die Ventilkammer 9. Das Gas strömt von der Ventilkammer 9 durch die Bohrung 7 in die Druckkammer 3 a, worauf es diese durch den Auslass 17 verlässt. Der Auslass 17 trägt ein Verbindungsstück, z. B. einen Nippel 18, der das Ventil mit einem Hochdruckgasverbraucher verbindet. Zur Druckregulierung des durch das Regelventil strömenden Gases ist die Membrane 5 mit einer Druckfeder 19 beaufschlagt. Die Druckfeder kann durch eine handbetätigte Stellschraube 20 eingestellt werden.
Nach der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Regelventil auf einem Hauptöffnungs- und Schliessventil 21 eines Gasdruckbehälters, z. B. einer Sauerstoffflasche 22, montiert. Zur Ermöglichung dieser Anbringung ist in dem Ventilkörper des Hauptventils 21 eine Lageraussparung 23 vorgesehen, deren inneres Ende als konkave halbkugelförmige Lagerfläche 24 ausgebildet ist. Mit dieser Fläche wirkt die Lagerfläche 13, die sich auf dem äusseren Ende des röhrenförmigen Stückes 1 befindet, zusammen.
Das Regelventil wird in der jeweiligen Lage durch Verbindungsmittel gesichert, die aus den miteinander in Eingriff stehenden Schraubgewinden 25 der Lageraussparung und einer Flügelschraube 26 bestehen.
Ein mit dem Aussenschraubgewinde versehener Flansch 27 der Flügelschraube 26 umgibt das röhrenförmige Stück 1. Nach Anziehung der Flügelschraube 26 kommt ihr äusseres Ende mit einer Schulter 28 des röhrenförmigen Stückes 1 in Eingriff. Hiedurch wird das Regelventil in der Arbeitsstellung festge- klemmt. In der Arbeitsstellung steht der Ventileinlass des Regelventiles mit dem Auslass des Hauptventils 21 in Verbindung, wobei die halbkugelförmigen Flächen 13 und 24 einen flüssigkeitsdichten Verschluss bilden.
Das Regelventil arbeitet in folgender Weise :
Wird das Ventil auf die Auslassöffnung eines Gasdruckbehälters in der oben beschriebenen Weise auf- geschraubt, so legt sich die Fläche 13 auf die Fläche des Hauptventils des Behälters. Sobald das Haupt- ventil mittels eines Ventilschlüssels oder Spanngliedes geöffnet wird, ist das unter Hochdruck befindliche
Gas bestrebt, den dünnen Schaft in der Zentralbohrung 7 im Oberteil des Regelventils entgegen dem
Druck der federbeaufschlagten Membrane nach oben zu bewegen, so dass der Ventilkopf an dem unteren
Ende des dünnen Schaftes bestrebt ist, auf die entsprechende Lagerfläche aufzutreffen und damit das Ventil zu schliessen.
Die von dem Ventilkopf eingenommene Lage und damit der Druck des in den unter der Membrane befindlichen Teil der Membranekammer eintretenden Niederdruckgases hängt von der Einstellung der Membrane durch die handbetätigte Federregelung ab. So wie der Gasdruck abfällt, ist die Membrane bestrebt, das Regelventil zu öffnen, u. zw. sowohl entgegen dem Druck des Niederdruckgases unterhalb der Membrane als auch entgegen dem Druck des Hochdruckgasstromes unterhalb des Ventilkopfes. Die durch die Membrane verursachte Öfhungbewegung des Ventils erhöht nun den Gasdruck, der wiederum die Membrane anhebt, so dass schliesslich ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Dieser kann von vornherein für einen bestimmten Strömungsdurchsatz durch die Niederdruck-Auslassröhre festgelegt werden.
Im Falle einer Beschädigung des über dem Hauptventil befindlichen Teiles des Regelventils schliesst der Ventilkopf das Ventil automatisch unter dem Einfluss des erhöhten Gasdruckes.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Regelventils ist in Fig. 2 dargestellt. Der Aufbau dieses Ventils entspricht im wesentlichen dem der in Fig. l dargestellten Ausführungsform.
Die entsprechenden Teile sind daher mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der zuvor beschriebenen durch höhere Empfindlichkeit.
Nach dieser Ausführungsform trägt der auf die Membrane 5 wirkende Niedergasdruck zur Öffnungsbewegung des Ventils bei. Gleichzeitig wird der auf das Ventilglied während seiner Öffnungsbewegung einwirkende Gasdruck herabgesetzt. Dies wird dadurch erreicht, dass das Einlassteil der Bohrung 7 in dem
EMI2.1
Buchse in der erforderlichen Lage gehalten. Am oberen Ende steht die Bohrung 7 über eine Bohrung 31 mit einer Kammer 2 a in Verbindung, die hier als Druckkammer dient, so dass Niederdruckgas durch die Wand der Kammer tritt.
Der Verbindungsschaft des Ventilkopfes mit der Membrane ist durch eine Stopfbuchse 32 im oberen Ende der Hauptröhre geführt. Eine Druckfeder 33 ist in dem unteren Teil 3 a der Membranekammer zwischen der Membrane 5 und der Stopfbuchse 32 vorgesehen. Weiterhin ist eine in der Fig. 2 nicht dargestellte Stellschraube in dem oberen Teil der Membranekammer angebracht, mittels der die Membrane 5
<Desc/Clms Page number 3>
in der oben beschriebenen Weise vorgespannt werden kann. Ein derartiges Regelventil kann in einem hochempfindlichen Gasdruckregelgerät Anwendung finden, das einen bekannten Strömungsmesser er- setzt. Zu diesem Zwecke wird das Ventil auf einen bestimmten Wert voreingestellt.
Wie oben beschrieben, geschieht dies unter Zuhilfenahme eines geeichten Anzeigegerätes. Hierauf wird die Membranekammer in ein leichtes Metallgehäuse mit einer runden Glasstirnseite eingebaut. Die
Auslassröhre im unteren Teil der Membranekammer ist mit einem in dem Metallgehäuse angebrachten
Feineinstellungsregelventil verbunden, wobei das letztere seinerseits mit einer Auslassröhre des Gehäuses verbunden ist. Hiedurch wird das Gas mit dem gewünschten Durchsatz an die gewünschte Stelle ge- liefert.
Das empfindliche Regelgerät umfasst vorzugsweise ein konisches Ventilglied, das in einer entsprechend ausgebildeten Bohrung in einem ringförmigen Lagerglied drehbar gelagert ist. Das ringförmige Lagerglied hat dicht beieinanderliegende Ein- und Auslassmundstücke, die von der Aussenseite des Lagers zu dem Ventilglied führen. Die inneren Enden der beiden Mundstücke sind durch einen in dem konischen Ventil- glied vorgesehenen Kanal miteinander verbunden. Der Kanal besteht vorzugsweise aus einer an der
Peripherie des Ventilgliedes angebrachten Vertiefung, die sich nahezu um das gesamte Ventilglied erstreckt und einen ständig ansteigenden Durchmesser hat, u. zw. vom Wert 0 am einen Ende bis zu einem bestimmten Maximalwert am andern Ende der Vertiefung. Die Ein- und Auslassmundstücke liegen in derselben Querebene wie die Vertiefung in dem Ventilglied.
Infolgedessen dann der Gasstrom durch die Mundstücke dadurch kontrolliert werden, dass das Ventilglied vermittels eines an der Aussenseite der Glasstirnseite des Gehäuses angebrachten Betätigungsknopfes verdreht wird. Durch die Drehung des Betätigungsknopfes wird gleichzeitig ein Zeiger betätigt, der auf einer hinter der Glasscheibe angebrachten Skala den Glasdurchsatz angibt. Die Skala kann in dem Oberteil der Gehäusestirnseite angebracht werden.
Ferner können Anzeigemittel vorgesehen werden, die den Hochdruckwert in dem Gasdruckbehälter angeben. Zu diesem Zwecke ist die Hauptröhre des Ventils mit einer Längsbohrung versehen. Diese liegt parallel zu der oben beschriebenen zentralen Bohrung und führt durch die Buchse an dem unteren Ende der zentralen Bohrung. Die Längsbohrung führt zu einer in der Buchse vorgesehenen Leitschraube und führt an ihrem oberen Ende zu dem Anzeigegerät in dem Gehäuse, das durch den an der Leitschraube vorbeifliessenden Gasstrom betätigt wird und in bekannter Weise den Druck in dem Gasbehälter mittels eines Zeigers angibt. Der Zeiger arbeitet dabei mit einer zweiten Skala zusammen, die in dem Unterteil des Gehäusestirnteiles angebracht und mit Gashochdruckwerten geeicht ist.
In jeder der beschriebenen beiden Ausführungsformen kann die halbkugelförmige Lagerfläche 13 auf dem röhrenförmigen Stück 1 aus einer zylinrischen Buchse bestehen. Die Buchse kann aus Nylon oder einem andern synthetischen plastischen Material hergestellt werden. Sie hat eine zentrale Bohrung und kann so an dem unteren Ende des röhrenförmigen Stückes 1 angebracht werden, das einen geringeren Durchmesser hat. Die Buchse stützt sich dabei gegen einen Flansch mit einem vergrösserten Durchmesser auf dem röhrenförmigen Stück 1 ab. Die Membrane 5 kann z. B. aus einer dünnen Kupferfolie, aus Gummi oder einem andern geeigneten Material bestehen.
Im Rahmen der Erfindung können weitere Ventilmittel vorgesehen sein, die unabhängig von dem beweglichen Ventilglied sind. Diese weiteren Ventilmittel dienen dazu, den geregelten Gasstrom aufrechtzuerhalten. Sie arbeiten mit einer Membrane oder andern druckempfindlichen Mitteln zusammen, die auf den Gasstrom aus dem Gasdruckbehälter derart reagieren, dass die weiteren Ventilmittel hiedurch betätigt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regelventil zur Regelung des Gasaustrittes aus einem Druckgasbehälter, bestehend aus einem zur Verbindung mit einem Auslass an dem Druckgasbehälter eingerichteten Ventilkörper sowie einem im Ventilkörper in eine Schliesslage bewegbaren Ventilglied, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen röhrenförmigen Schaft (1) mit einer Längsbohrung (7) für den Durchgang von Gas zwischen der Eintritts- und Austrittsöffnung des Ventils aufweist, wobei am Eintrittsende der Bohrung (7) eine mit
EMI3.1
in die Schliessstellung bewegbar ist und dass am andern Ende des Stabes (14) angreifende Betätigungsorgane, z.
B. eine durch eine Druckfeder (19) beaufschlagte Membrane (5), vorgesehen sind, mit deren Hilfe bei ungebrochenem Stab (14) der Ventilkopf (15) entgegen den auf ihn einwirkenden Gasdruck vom Ventilsitz (16) abhebbar ist.