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Ventil für Druckflaschen zur Aufnahme verflüssigter Gase
Die Erfindung betrifft ein Ventil für Druckflaschen zur Aufnahme verflüssigter Gase mit einem mit der Öffnung der Druckflasche dicht verbindbaren Grundkörper.
Es ist bekannt, das Füllen von Druckflaschen mit einem Gas, das einen höheren Druck aufweist als die Atmosphäre, so durchzuführen, dass das Gas durch herkömmliche Füllventil so lange in die Flasche gepumpt wird, bis der gewünschte Druck erreicht ist. Dabei ist jedoch die Erzeugung eines beachtlichen Gasdruckes erforderlich. laies ist kostspielig, da sowohl viel Energie verbraucht wird als auch aufwendige Apparaturen hiezu erforderlich sind. Wenn derartige Behälter mit Gasen gefüllt werden, die im flüssigen Zustand erzeugt oder gelagert werden, muss zusätzliche Energie aufgebracht werden, um das Gas vor dem Komprimieren zu verdampfen.
Wesentlich einfacher wäre das Füllen der Druckflasche mit einer vorbestimmten Menge flüssigen Gases, worauf die Druckflasche abgedichtet würde, so dass das flüssige Gas in der Druckflasche verdampfen könnte, wodurch ein Gas mit dem gewünschten Druck erzeugt würde.
Dieses Ziel lässt sich mit einem Ventil der eingangs genannten Art dadurch erreichen, dass erfindungsgemäss der Grundkörper einen durchgehenden, zur Aufnahme einer Füllsonde ausgebildeten Kanal aufweist sowie mit einem Füllventil zum öffnen und Schliessen dieses Kanals versehen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Füllventil mittels der in den Kanal eingeführten Füllsonde betätigt werden. Das Füllventil kann als schwenkbar an der Kanalmündung angeordnetes und mit der als Ventilsitz herangezogenen Kanalmündung zusammenwirkendes Schliesselement ausgebildet sein ; dieses kann schliesslich in seine Schliessstellung vorgespannt sein.
Das Füllen einer mit dem erfindungsgemässen Ventil versehenen Druckflasche läuft derart ab, dass die Spitze einer Füllsonde in den Kanal eingeschoben, das Ventil zum öffnen des Kanals nach unten bewegt, eine vorbestimmte Menge flüssigen Gases in die Flasche über die Füllsonde eingegeben, die Füllsonde aus dem Kanal zurückgezogen wird und das flüssige Gas unter übergang in den gasförmigen Zustand mit einem gewünschten Druck in der Flasche verdampft. Das auf diese Weise erzeugte Gas kann, wenn dies gewünscht wird, durch einen zweiten Kanal des Ventils abgegeben werden, wobei die Geschwindigkeit der Gasströmung durch diesen Kanal durch ein zweites Ventil regelbar sein kann.
Der Kanal kann als gerade Bohrung ausgebildet sein, die durch den Grundkörper des Ventils hindurchgeht. Die Länge und Anordnung dieser Bohrung wird herkömmlich derart festgelegt, dass das Gas in flüssigem Zustand in die Flasche durch diesen Kanal mittels der Füllsonde eingegeben wird.
Das Ventil ist grundsätzlich so ausgebildet, dass es zum öffnen des Kanals betätigbar ist, um die Flasche mit Hilfe der Füllsonde füllen zu können. In konsequenter Weise wird dieser Kanal daran anschliessend wieder verschlossen, um das Entweichen des Gases zu verhindern. Ein einfaches Ventil, das in dieser Weise arbeitet, ist ein Verschluss, der einen gasdichten Sitz in der Öffnung des Kanals, u. zw. an der mit der Atmosphäre verbundenen Mündung desselben bildet und zum Einführen der Füllsonde von dieser Öffnung entfernt werden muss. Die Geschwindigkeit, mit der der Kanal nach dem Füllen der Flasche mit verflüssigtem Gas geschlossen werden muss, hängt von der Verdampfungsgeschwindigkeit des verflüssigten Gases ab.
Diese Verdampfungsgeschwindigkeit ist oft verhältnismässig niedrig, so dass ein schnelles Verschliessen des Kanals-obwohl es erwünscht ist-nicht
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unbedingt erforderlich ist. Auf diese Weise ist ein von Hand zu betätigender Verschluss, wie er vorstehend erwähnt wurde, ohne wesentliche Gasverluste anwendbar, um die Menge des in die Flasche eingegebenen verflüssigten Gases einzustellen.
Ein derartiger einfacher, stöpselartiger Verschluss weist jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf, wie sie jedem von Hand betätigbaren Verschluss anhaften. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, dass das Ventil durch die Bewegung der Füllsonde zu öffnen und zu schliessen ist. Bei
Verwendung eines derartigen, durch eine Füllsonde betätigbaren Ventils wird das Füllen in höchst einfacher Weise durch Einschieben der Spitze der Füllsonde in den Kanal durchgeführt, wobei die
Bewegung dieser Füllsonde das Ventil öffnet, so dass die vorbestimmte Menge des verflüssigten Gases durch die Sonde in die Flasche strömen kann. Durch das anschliessende Herausziehen der Füllsonde aus dem Kanal wird das Ventil wieder verschlossen. Die Abdichtung erfolgt durch den in der Druckflasche entstehenden Gasdruck.
Als eine einfache Ausführungsform eines derartigen durch die Füllsonde betätigbaren Ventils hat sich ein schwenkbar befestigtes Schliesselement herausgestellt, das an der mit dem Innenraum der
Flasche verbundenen Kanalmündung anliegt, durch die ein entsprechender Ventilsitz gebildet wird. Die Anordnung ist hiebei derart getroffen, dass das Anstossen der in den Kanal eingeschobenen Füllsonde an dieses Schliesselement dazu führt, dass dieses um seine Befestigungsachse geschwenkt wird, wodurch die Füllsonde in die Flasche eintreten kann. In entsprechender Weise führt das Ausziehen der Füllsonde aus dem Kanal nach dem Füllen mit verflüssigtem Gas dazu, dass das Schliesselement auf seinen Sitz an der Kanalmündung zurückkehrt.
Diese Rückkehrbewegung des Schliesselementes wird durch den in der Flasche entstehenden Gasdruck unterstützt, obwohl es von Vorteil ist, wenn das Schliesselement beispielsweise durch eine Feder in seine Schliessstellung vorgespannt ist. Ein Vorteil des Ventils, das ein derartiges Schliesselement aufweist, ist darin zu erblicken, dass die Kraft, mit der das Schliesselement auf seinen Sitz an der Kanalmündung gedrückt wird, desto grösser ist, je grösser der Gasdruck in der Druckflasche ist.
Obwohl das gesamte Ventil nach der Erfindung mit jeder Druckflasche verwendet werden kann, die einen Hals zur Aufnahme dieses Ventils aufweist ; ist es von Vorteil, wenn ein inneres Gefäss in der Druckflasche zur Aufnahme des durch dieses Ventil eingegebenen verflüssigten Gases vorhanden ist, wodurch das verflüssigte Gas im wesentlichen von den Wänden der Flasche isoliert ist, so dass eine langsamere und gleichmässigere Verdampfung des verflüssigten Gases stattfindet. Das innere Gefäss ist mit einem Gasauslass versehen, durch den das Gas in den übrigen Teil des Hohlraumes der Flasche beim Verdampfen strömt. Eine derartige Druckflasche ist zur Verwendung mit dem erfindungsgemässen Ventil besonders geeignet.
Bei Anwendung des Ventils als Kältemittel-Fiillventil wird es in erster Linie zur Anpassung von Druckflaschen verwendet, so dass diese mit verflüssigtem Stickstoff, verflüssigtem Sauerstoff oder verflüssigtem Argon gefüllt werden können, und sowohl das Ventil als auch die Flasche sollten aus entsprechendem kältebeständigem Material, beispielsweise Aluminium, Messing, Kupfer oder Edelstahl, hergestellt sein. Wenn die Flaschen mit Gas für herkömmliche kommerzielle Zwecke gefüllt werden, wird die Menge des eingefüllten verflüssigten Gases normalerweise ausreichen, um einen Gasdruck von 125 kg/cm2 zu erzeugen, wobei die Menge des hinzugefügten, verflüssigten Gases 21/1400 dm3 bei Normalbedingungen beträgt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnungen, in welchen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen Fig. l eine Draufsicht auf ein Ventil nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie B-B der Fig. l, und Fig. 3 eine Ansicht auf das Ventil der Fig. 1 von unten.
Das gesamte Ventil -1--, das auch als Kältemittel-Füllventil bezeichnet werden kann, besteht
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untere Abschnitt ist mit einem Aussengewinde zum Einschrauben in das Innengewinde des Halses der Gasflasche versehen, wobei eine Schulter an der Verbindung der beiden Abschnitte-3 und 4-vorgesehen ist, die eine Ringnut --5-- zur Aufnahme einer O-Ringdichtung-6-aufweist. Diese O-Ringdichtung stellt einen gasdichten Sitz zwischen der Schulter und dem Rand des Halses der Druckflasche sicher. Der Grundkörper ist ausserdem mit einer Ringnut --5'-- versehen, die am Umfang des Abschnittes-3--unmittelbar unterhalb des Gewindes verläuft.
Ein Kanal-7-, der auch als Füllkanal zu bezeichnen ist, wird durch eine Bohrung einheitlichen Durchmessers gebildet, die durch den Grundkörper-2-mit einer geringen Neigung zur axialen Richtung verläuft. Der Kanal7 ist an seinem unteren Ende normalerweise durch ein
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--18-- verschlossen,Diese Ringnut --20-- ist schwalbenschwanzförmig ausgebildet und mit einer O-Ringdichtung --21- versehen. Eine am Umfang des Schliesselementes verlaufende Ringnut --22-- dient zur Aufnahme eines Drahtbügels einer leichten Drahtfeder-23-. Diese Feder ist am Grundkörper --2-- durch ein Paar Schrauben --24-- befestigt, die in entsprechende Bohrungen eingeschraubt sind.
Die Anordnung ist hiebei derart getroffen, dass die Feder --23-- nicht nur das Schliesselement --18-- in die Stellung vorspannt, in der die O-Ringdichtung --21-- an der unteren Fläche des Körperabschnittes --3-- anliegt und dadurch den Kanal --7-- verschliesst, sondern ausserdem eine Schwenkbefestigung zwischen den Schrauben --24-- bildet, um die das Schliesselement bewegbar ist. Das Anstossen einer Füllsonde, die durch den Kanal--7--von oben eingeführt wird, an die Erhöhung --19-- schwenkt das Schliesselement-18-gegen die Wirkung der Feder nach unten, wodurch der Kanal-7-geöffnet wird und die Spitze der Füllsonde über den Grundkörper-2-vorsteht.
Zum Füllen einer Druckflasche mit eingeschraubtem Ventil --1-- wird eine mit einer Quelle für verflüssigtes Gas verbundene Füllsonde in den Kanal-7-von oben eingeschoben. Die Spitze der Füllsonde stösst an die Erhöhung --19-- des Schliesselementes --18-- an, wodurch dieses gegen die Federspannung zum öffnen des Füllkanals verschwenkt wird, und die Füllsondenspitze in die Druckflasche eintritt. Verflüssigtes Gas wird dann durch die Füllsonde in die Flasche eingegeben, und die Füllsonde wird wieder zurückgezogen, nachdem eine vorherbestimmte Menge verflüssigten Gases eingefüllt wurde. Durch das Zurückziehen der Füllsonde kehrt das Schliesselement unter der Federspannung auf seinen Sitz zurück, d. h. die O-Ringdichtung --21-- gelangt an dem Grundkörper - zur Anlage, wodurch der Füllkanal verschlossen wird.
Durch die Verdampfung des verfkween
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Obwohl die Betätigung des für ein Kältemittel vorgesehenen Ventils in bezug auf die Füllung und Entnahme einer einzigen Druckflasche beschrieben wurde, kann das Ventil selbstverständlich auch für in Reihe geschaltete Druckflaschen verwendet werden. Wenn dies der Fall ist, wird die erste Druckflasche mit verflüssigtem Gas gefüllt, und anschliessend die Verbindung mit mindestens einer zweiten Druckflasche hergestellt, so dass das in der ersten Druckflasche erzeugte Gas in die zweite Druckflasche strömen kann, der noch weitere Druckflaschen nachgeschaltet sein können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ventil für Druckflaschen zur Aufnahme verflüssigter Gase, mit einem mit der Öffnung der
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