DE10037955A1 - Vorrichtung für die vertikale Gasabfüllung - Google Patents
Vorrichtung für die vertikale GasabfüllungInfo
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Abstract
Druckgasflaschen (9) mit vertikalem, selbstschließendem Ventil (1) werden an eine Vorrichtung zum Abfüllen und zur Entnahme von Gas vertikal angeschlossen. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Anschlußvorrichtung (26) für einen vertikalen Anschluß einer Druckgasflasche (9) mit vertikalem, selbstschließendem Ventil (1) und eine Vorrichtung (14) zum Öffnen des Ventils (1) der Druckgasflasche (9). Die Vorrichtung wird vorteilhaft automatisch betrieben.
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckgasflasche mit einem Ventil, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Abfüllen und zur Entnahme von Gasen.
Druckgasflaschen enthalten gewöhnlich Absperrventile mit seitlichem Gasausgang.
Die Befüllung von Druckgasflaschen erfolgt daher im Gasabfüllstand von der Seite
über eine am Gasausgang verschraubte Gasleitung. Die Gasabfüllung erfordert
mehrere manuelle Schritte und ist daher aufwendig. Ein solches Gasabfüllverfahren
wird beispielsweise in DE 197 04 868 C1 (interne Bezeichnung MG 2029)
beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Druckgasflaschen und eine Vorrichtung für
eine vereinfachte Gasabfüllung und Handhabung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckgasflasche mit den in Anspruch 1 und einer
Vorrichtung mit den in Anspruch 2 beschriebenen Merkmalen gelöst.
Bei Druckgasflaschen mit vertikalem, selbstschließendem Ventil ist das Ventil an der
Druckgasflaschenöffnung am Kopf der Druckgasflasche angeordnet, wobei der
Ventileingang und der Ventilausgang in der Längsachse der Druckgasflasche liegen.
Als Ventilausgang wird die von der Druckgasflasche wegweisende, äußere
Ventilöffnung bezeichnet, die unter anderem zur Gasbefüllung der Druckgasflasche
dient. Das vertikale, selbstschließende Ventil wird als sogenanntes Flaschenventil als
Absperrventil bei Druckgasflaschen eingesetzt. Das vertikale, selbstschließende
Ventil wird vorzugsweise bei Druckgasflaschen für einen Fülldruck von Mittel- oder
Hochdruck, insbesondere bei Druckgasflaschen für einen Fülldruck im Bereich von
15 bis 300 bar, vorteilhaft im Bereich von 30 bis 300 bar und besonders vorteilhaft im
Bereich von 50 bis 300 bar eingesetzt. Beispielsweise eignen sich Druckgasflaschen
mit vertikalem, selbstschließendem Ventil bei der Wiedergewinnung und dem
Recycling von feuchten Gasen bei Fülldrücken im Bereich von 15 bis 150 bar,
insbesondere 50 bis 150 bar z. B. bei der Abfüllung von Xenon-haltigen Gasen zur
Wiedergewinnung und Aufarbeitung.
Ein vertikales, selbstschließendes Ventil ist gekennzeichnet durch einen Ventilkörper,
der einen in der Regel geradlinig verlaufenden Gaseweg zwischen Ventileingang und
Ventilausgang aufweist. Im Bereich des Ventileinganges ist in der Regel ein
Außengewinde angebracht, das zur Befestigung des Ventiles an der
Druckgasflasche, insbesondere an einem Innengewinde an der
Druckgasflaschenöffnung, dient. In der durch Ventileingang und Ventilausgang
verlaufenden Achse ist in der Regel das Schließelement angeordnet. Das
Schließelement besteht zum Beispiel aus einem Schließkörper und einer Druckfeder.
Das Schließelement öffnet vorzugsweise gegen den Gasdruck der Druckgasflasche,
wobei der Schließkörper von einer Druckfeder und vom Gasdruck der
Druckgasflasche gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, der vorzugsweise im Bereich
des Ventilausganges angeordnet ist. Der Schließkörper enthält in der Regel einen
stabförmigen Fortsatz, dessen Ende gewöhnlich bis zur Außenkante des
Ventilausganges reicht. Das Ventil wird in der Regel durch Herunterdrücken des
Schließkörpers gegen den Federdruck und gegen den Gasdruck geöffnet. Dies
geschieht beispielsweise mit einem Stift (Stößel) einer Öffnungsvorrichtung.
Ventilkörper und Schließkörper bestehen im allgemeinen aus Metall, z. B. Messing
oder Edelstahl.
Eine Druckgasflasche mit vertikalem, selbstschließendem hat viele Vorteile. Die
Druckgasflasche mit dem weitgehend integrierten Ventil (kurzes, über die
Druckgasflasche überstehendes Teil) ist bei Sturz sehr sicher, da die Gefahr des
Abscherens des Ventiles am Flaschenkopf weitgehend eliminiert ist. Die
Druckgasflasche ist einfacher befüllbar als mit herkömmlichen Ventilen,
insbesondere ist eine Befüllung einfacher automatisierbar. Ferner sind Toträume im
Gasweg minimiert. Bei Abfüllung von feuchten Gasen vermeidet dies eine
Ansammlung von Kondensat im Ventil.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Abfüllvorrichtung zur vertikalen
Befüllung von Druckgasflaschen, insbesondere von Druckgasflaschen für einen
Fülldruck im Bereich von Mittel- oder Hochdruck. Die Abfüllvorrichtung enthält in der
Regel einen Abfüllkopf, der vorzugsweise in der Vertikalen beweglich ist. Der
Abfüllkopf besteht im allgemeinen aus einem Grundkörper, der einen Gaseingang
und einen oder mehrere Gasausgänge aufweist, mit einer Öffnungsvorrichtung für ein
vertikales, selbstschließendes Ventil, einem Ventilanschlußteil (Teil zur Kopplung der
Vorrichtung mit dem Ventil der Druckgasflasche) und vorzugsweise einem oder
mehreren Absperrelementen für Gas. Der Grundkörper ist in der Regel aus Metall
(z. B. Messing oder Edelstahl). In den Grundkörper ist vorteilhaft ein Druckregler
integriert. Am Grundkörper sind vorteilhaft auch ein oder mehrere
Druckmeßinstrumente, insbesondere Druckaufnehmer, und auch ein oder mehrere
Temperaturfühler angeordnet. Der Grundkörper trägt oder enthält vorzugsweise die
Funktionselemente wie Öffnungsvorrichtung, Absperrelemente und Meßfühler.
Öffnungsvorrichtung und Absperrelemente sind manuell oder automatisch bedienbar
(mechanisch, elektrisch, elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch
betrieben). Automatische oder steuerbare Absperrelemente sind z. B. Magnetventile
oder pneumatische Ventile.
Der Abfüllkopf wird vorteilhaft zur Befüllung, Entnahme von Gas oder zur
kombinierten Befüllung und Entnahme von Gas eingesetzt (Füll-/Entnahmekopf). Ein
solcher Abfüllkopf enthält vorteilhaft einen integrierten einstufigen, zweistufigen oder
mehrstufigen Druckminderer.
Zur Verbindung (Kopplung) von Abfüllkopf mit dem Ventil der Druckgasflasche wird
entweder der Abfüllkopf oder die Druckgasflasche bewegt (Senken oder Heben).
Vorzugsweise enthält die Abfüllvorrichtung eine Einrichtung zum Bewegen
(Absenken und Heben) des Abfüllkopfes oder eine Einrichtung zum Bewegen (Heben
und Absenken) der Druckgasflasche.
Zur Kopplung des Abfüllkopfes mit dem Flaschenventil enthält der Abfüllkopf eine
Anschlußeinrichtung, die vorzugsweise eine "greifende" oder steckbare
Anschlußeinrichtung darstellt. Die Anschlußeinrichtung enthält vorteilhaft eine
Aufnahmebuchse, genannt Zentrierring, die den Ventilkopf im Bereich des
Außengewindes am Ventilausgang aufnimmt.
Die Anschlußeinrichtung ist vorteilhaft mit beweglichen Spannbacken ausgestattet,
die vorzugsweise pneumatisch betätigt werden. Die Spannbacken sind vorteilhaft in
der Aufnahmebuchse angeordnet und greifen am Außengewinde des
Ventilausganges der Druckgasflasche an. Dies erübrigt ein Verschrauben des
Ventilausganges mit dem Abfüllkopf. Die Anschlußeinrichtung enthält vorteilhaft eine
Sicherheitsverriegelung, die gewährleistet, daß ein Befüllen nur möglich ist, wenn die
mechanische Kopplung vollständig erfolgt ist, die Verbindung mit der
Druckgasflasche dicht ist und ein Lösen der Verbindung zwischen
Anschlußeinrichtung und Ventil nur möglich ist, wenn kein Gasdruck anliegt.
Vorteilhaft enthält die Anschlußeinrichtung ein Mittel, das bei Erreichen der
Abfüllposition des Ventilkopfes, einen Kontakt oder ein Signal auslöst. Beispielsweise
ist das Mittel ein Näherungsschalter, der ein Signal "auf" oder "zu" an eine Steuerung
oder Steuereinheit weitergibt. Die Anschlußeinrichtung ist für einen automatischen
Betrieb der Vorrichtung vorzugsweise gesteuert, insbesondere mit einer Steuerung
oder Steuereinheit verbunden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Befüllung von
Druckgasflaschen, das mit vertikalen, selbstschließenden Ventilen und
entsprechenden Anschlußeinrichtungen arbeitet. Das Verfahren dient vorzugsweise
zur automatischen oder teilautomatischen Befüllung von Druckgasflaschen. Das
Verfahren arbeitet in der Regel mit einem vertikal bewegbaren Abfüllkopf für die
Kopplung an die Druckgasflasche. Die vertikale Bewegung des Abfüllkopfes zum
Druckgasflaschenventil und vom Druckgasflaschenventil weg erfolgt vorzugsweise
gesteuert.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung von vertikalen,
selbstschließenden Ventilen bei Druckgasflaschen und bei der Befüllung von
Druckgasflaschen, vorzugsweise der Befüllung in einem Gasabfüllstand.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schema einer Druckgasflasche mit vertikalem, selbstschließendem
Ventil.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Abfüllkopf zur vertikalen Gasabfüllung mit einer
Druckgasflasche.
Das in Fig. 1 gezeigte Ventil 1 weist einen Grundkörper 2 auf, der zwischen
Ventileingang 4 und Ventilausgang 5 einen linear verlaufenden Gaseweg enthält. In
diesem Gaseweg ist der Schließkörper 3 und die Druckfeder 6 angeordnet. Am
Grundkörper sind die Außengewinde 7 und 8 angebracht. Das Ventil wird mit Hilfe
des kantigen Kragens 10 (z. B. Sechskant) in das Gewinde der
Druckgasflaschenöffnung der Druckgasflasche 9 geschraubt. Die Befüllung der
Druckgasflasche 9 erfolgt über die Ventilöffnung am Ventilausgang 5 durch
Niederdrücken des Schließköpers 3 vom Ventilsitz 11 in Richtung des
Ventileinganges 4.
Der in Fig. 2 gezeigte Abfüllkopf 12 ist Teil einer Gasabfüllvorrichtung. Der Abfüllkopf
12 weist einen Grundkörper 13 (z. B. Messing oder Edelstahl) auf, der mehrere
Bohrungen für den Gaseweg enthält und an dem die Funktionselemente
Öffnungseinrichtung 14, Absperrelemente 15, 16, 17 und 18 (Auf/Zu-Ventile),
Druckregler 19, Druckaufnehmer 20, Temperaturfühler 21, Gaseingang 22 (ein oder
mehrere) und die Gasausgänge 23, 24, 25 aufweist. Der Abfüllkopf ist in der
Vertikalen beweglich, alternativ wird die Druckgasflasche 9 mit dem Ventil 1 zur
Anschlußeinrichtung 26 bewegt und nach der Gasbefüllung von der Druckgasflasche
9 weg bewegt. Das Ventil 1 wird durch die Öffnungseinrichtung 14 geöffnet. Die
Öffnungseinrichtung 14 enthält einen Stift (Stößel), der vorzugsweise
elektromechanisch oder pneumatisch betrieben, den Schließkörper 3 (in Fig. 1
gezeigt) zum Öffnendes Ventiles 1 niederdrückt.
Die Gasausgänge 23, 24, 25 dienen zum Beispiel zur Entnahme von Gasproben für
die Analyse (Gasausgang 25), zur Druckentlastung (Gasausgänge 23, 24) oder als
Abgaskanal (Gasausgang 23) beim Spülen der Gaswege im Abfüllkopf 12.
In die Anschlußeinrichtung 26 sind vorteilhaft pneumatisch betriebene Spannzangen
integriert, die an dem Gewinde 7 (siehe Fig. 1) des Ventiles 1 angreifen. Die
Anschlußeinrichtung 26 enthält in der Regel einen Dichtring 27. Insbesondere durch
die Anschlußeinrichtung 26 läßt sich der Totraum bei der Gasabfüllung minimieren,
da Gasabfüllleitungen nicht benötigt werden. Darüberhinaus ist der Grundkörper
leicht im Totraum zu minimieren. Der Abfüllkopf 12 mit dem Grundkörper 13 gestattet
einen sehr kompakten Aufbau. Alternativ kann der Abfüllkopf bis auf die
Öffnungseinrichtung 14, einen verkleinerten Grundkörper 13 und der
Anschlußeinrichtung 26 reduziert werden, wobei die übrigen, benötigten
Funktionselemente über externe Gasleitungen je nach Bedarf angeschlossen
werden. Für einen automatischen oder teilautomatischen Betrieb werden steuerbare
Funktionselemente wie Absperrelemente 15, 16, 17, 18 und Öffnungseinrichtung 14
eingesetzt. Die Funktionselemente und die Meßwertaufnehmer 20, 21 sind vorteilhaft
mit einer Steuerung oder Steuereinheit verbunden.
Der Abfüllkopf 12 ist besonders bevorzugt Teil einer mobilen oder leicht
transportablen Vorrichtung, wird aber auch mit Vorteil in einer ortsfesten Vorrichtung
eingesetzt.
1
vertikales, selbstschließendes Ventil
2
Grundkörper
3
Schließkörper
4
Ventileingang
5
Ventilausgang
6
Druckfeder
7
Außengewinde am Grundkörper im Bereich des Ventilausganges
8
Außengewinde am Grundkörper im Bereich des Ventileinganges
9
Druckgasflasche
10
Vier- oder sechskantiger Kragen am Grundkörper zur Montage
11
Ventilsitz
12
Abfüllkopf
13
Grundkörper
14
Öffnungseinrichtung
15
,
16
,
17
,
18
Absperrelemente (Auf/Zu-Ventile)
19
Druckregler
20
Druckaufnehmer
21
Temperaturfühler
22
Gaseingang
22
(ein oder mehrere)
23
,
24
,
25
Gasausgänge
26
Anschlußeinrichtung
27
Dichtring
Claims (12)
1. Druckgasflasche (9) mit vertikalem, selbstschließendem Ventil (1).
2. Vorrichtung zum Abfüllen von Gas in eine Druckgasflasche (9) und zur Entnahme
von Gas aus einer Druckgasflasche (9), gekennzeichnet durch eine
Anschlußvorrichtung (26) für einen vertikalen Anschluß einer Druckgasflasche (9) mit
vertikalem, selbstschließendem Ventil (1) und eine Vorrichtung (14) zum Öffnen des
Ventiles (1) der Druckgasflasche (9).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen
Abfüllkopf/Entnahmekopf (12) enthält, der in vertikaler Richtung bewegbar ist, oder
die Vorrichtung eine Einrichtung zum Bewegen der Druckgasflasche (9) in vertikaler
Richtung aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anschlußvorrichtung (26) eine greifende oder steckbare Anschlußeinrichtung
aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung ein oder mehrere steuerbare Funktionselemente (14, 15, 16, 17, 18, 19)
enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung einen oder mehrere Meßumformer oder Meßsonden (20, 21) enthält.
7. Verfahren zum Abfüllen oder zur Entnahme von Gasen, dadurch gekennzeichnet,
daß Druckgasflaschen (9) nach Anspruch 1 in einer Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 2 bis 6 mit Gas befüllt werden oder Gas entnommen wird.
8. Verwendung von vertikalen, selbstschließenden Ventilen (1) bei Druckgasflaschen
(9).
9. Verwendung von vertikalen, selbstschließenden Ventilen (1) bei der Befüllung von
Druckgasflaschen (9).
10. Verwendung nach Anspruch 9 zur Befüllung von Druckgasflaschen (9) mit
feuchten Gasen.
11. Verwendung nach Anspruch 9 oder 10 zur automatischen Befüllung von
Druckgasflaschen (9) oder zur automatischen Gasentnahme aus Druckgasflaschen
(9).
12. Verwendung von vertikalen, selbstschließenden Ventilen (1) in einem
Gasabfüllstand zur Befüllung von Druckgasflaschen (9) oder zur Gasentnahme aus
Druckgasflaschen (9).
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