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Die Erfindung betrifft einen Ventileinsatz zur Anordnung in einer Behälteröffnung, beispielsweise in einer Öffnung eines Fasses, sowie eine Ventileinsatzanordnung, die den erfindungsgemäßen Ventileinsatz mit einer Befestigungsvorrichtung umfasst, und ferner einen entsprechenden Behälter, der mit einem solchen Ventileinsatz oder sogar mit der Ventileinsatzanordnung ausgerüstet ist.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Behälter wie Ein- oder Mehrwegfässer, auch Kegs genannt, mit einem Ventileinsatz („Fitting“) zu versehen, der Strömungswege für Medien in und aus dem Behälter bereitstellt, die jeweils mittels eines Ventils öffen- und schließbar sind.
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In
DE 101 38 365 A1 , die sich auf ein Einweg-Keg bezieht, wird ein Fitting gezeigt, das zwei koaxial zentrierte Strömungswege aufweist. Dabei ist ein federbelastetes Hohlzylinderrohr in einer Öffnung angeordnet, die sich durch das Fitting erstreckt. Durch das Hohlzylinderrohr verläuft ein erster Strömungsweg, der durch einen federbelasteten Kugelkörper verschlossen wird. Der zweite Strömungsweg verläuft koaxial um das Hohlzylinderrohr, das als Ventilkörper zum Verschließen des zweiten Strömungswegs eine ebenfalls federbelastete außenumfängliche Ringscheibe aufweist.
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Ein Ventileinsatz für einen Behälter wie ein Fass, der in
EP 1 773 709 B1 beschrieben ist, die sich eigentlich auf einen Zapfhahnadapter bezieht, weist Strömungswege auf, die jeweils mit einem federbelasteten Ventil verschlossen sind, wobei ein erster Strömungsweg für das Produkt zentriert im Ventileinsatz angeordnet ist, während der zweite und dritte Strömungsweg, die zum Gasfluss in den oder aus dem Behälter vorgesehen sind, radial davon beabstandet sind.
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Bei allen bislang bekannten Ventileinsätzen für derartige Behälter, die zur Befüllung mit einem kohlensäurehaltigen Getränk, insbesondere Bier, vorgesehen sind, besteht, sobald ein entsprechender Zapfaufsatz angeordnet und in Betrieb genommen wurde, das Problem des Nachtropfens nach einem erfolgten Zapfvorgang, wobei eine gewisse Restmenge des gezapften Getränks, resp. Biers, die im Auslaufrohr des Zapfaufsatzes nach Schließen des Zapfventils vorliegt, aus diesem langsam herauströpfelt und dadurch zu einer Verschmutzung des Zapfplatzes führt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Ventileinsatz für einen Behälter wie ein Fass bzw. Keg bereitzustellen, der ein Nachtropfen nach einem erfolgten Zapfvorgang verhindert.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ventileinsatz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine weitere Aufgabe, einen hinsichtlich des Nachtropfens verbesserten Ventileinsatz ideal in einer Öffnung eines Behälters anordnen zu können, wird durch die Ventilanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst.
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Die weitere Aufgabe, einen Behälter mit Ventileinsatz bereitzustellen, der ohne Nachtropfen beim Zapfen betrieben werden kann, wird durch den Behälter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst.
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Weiterbildungen der Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Ein erfindungsgemäßer Ventileinsatz, der zur Anordnung in der Öffnung eines Behälters, insbesondere eines Ein- oder Mehrwegfasses, wie beispielsweise eines Kegs, vorgesehen ist, weist einen Stopfenkörper mit zumindest zwei axialen Bohrungen auf. Dabei wird hierin mit „axial“ nicht nur in Bezug auf die Symmetrieachse der rotationssymmetrischen Form des Stopfenkörpers verstanden, sondern es sollen auch „axialparallele“ Bohrungen umfasst sein, in Bezug auf beliebige Längsachsen durch den Stopfenkörper, die parallel zur Symmetrieachse sind. Die axialen Bohrungen stellen, wenn der Ventileinsatz in seiner vorgesehenen Funktion in der Öffnung eines Behälters angeordnet ist, Strömungswege in den und aus dem Behälter bereit. In den Bohrungen sind betätigbare federbelastete Ventile angeordnet, mit denen jeder Strömungsweg geöffnet und verschlossen werden kann.
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Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventileinsatzes, mit dem obige Aufgabe gelöst wird, sieht vor, dass eine erste der axialen Bohrungen nicht zentrisch angeordnet ist und zwischen einem oberen Bohrungsabschnitt und einem damit fluchtenden unteren Bohrungsabschnitt einen durchmesserverengten Abschnitt aufweist. Ferner mündet der obere Bohrungsabschnitt in eine durchmesservergrößerte Aufnahmebohrung, die sich zu einer Stirnseite des Stopfenkörpers erstreckt, die bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Ventileinsatzes in der Öffnung des Behälters von dem Behälter abgewandt ist. Weiter weist der Stopfenkörper eine erste radiale Bohrung, die in die Aufnahmebohrung mündet, und axial dazu beabstandet eine zweite radiale Bohrung auf, die in den unteren Bohrungsabschnitt mündet. Hierbei weist der Ventileinsatz eine zusammenwirkende Ventilkombination aus zwei Ventilen auf: Diese umfasst ein erstes Ventil mit einem ersten Ventilsitz, der in dem oberen Bohrungsabschnitt zwischen der Aufnahmebohrung und der Einmündung der zweiten radialen Bohrung vorliegt, und ein zweites Ventil mit einem zweiten Ventilsitz, der durch den durchmesserverengten Abschnitt gebildet wird.
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Auf diese Weise können mit der zusammenwirkenden Ventilkombination zwei Strömungswege gemeinsam oder wechselweise verschlossen werden, wobei sich
- - ein erster Strömungsweg von der ersten radialen Bohrung durch die Aufnahmebohrung über den oberen Bohrungsabschnitt in die zweite radiale Bohrung und
- - ein zweiter Strömungsweg von dem unteren Bohrungsabschnitt durch den durchmesserverengten Abschnitt über den oberen Bohrungsabschnitt in die zweite radiale Bohrung erstrecken.
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Der zweite Strömungsweg wird durch Öffnen des zweiten Ventils („Zapfventil“) zum Zapfen eines Produkts (Getränk, Bier) aus einem Behälter eingesetzt, wobei vorgesehen sein kann, dass sich an die zweite radiale Bohrung ein Zapfauslauf anschließt, der beispielsweise ein Rohr oder eine Leitung sein kann und der Teil einer hier nicht näher beschriebenen Zapfarmatur sein kann.
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Der erste Strömungsweg durch den Ventileinsatz hingegen führt in der Gebrauchsanordnung des Ventileinsatzes in einer Behälteröffnung nicht in den oder aus dem Behälter, sondern ermöglicht, wenn das erste Ventil („Belüftungsventil“) geöffnet ist, eine Belüftung des Zapfauslaufs, der an die zweite radiale Bohrung angeschlossen wird. Die zusammenwirkende Ventilkombination verhindert, dass beide Ventile gleichzeitig geöffnet sind, so dass die zweite radiale Bohrung bzw. der Zapfauslauf nur dann belüftet werden kann, wenn nicht gezapft wird. Durch die Belüftung des Zapfauslaufs nach dem Zapfen allerdings wird erreicht, dass nach dem Zapfen im Zapfauslauf keine Produktreste verbleiben, die bei Armaturen und Fittings des Stands der Technik langsam aus dem Zapfauslauf nachtropften, da nun mit dem erfindungsgemäßen Ventileinsatz beim Schließen des Zapfventils kein Unterdruck im Zapfauslauf mehr entsteht, und dort beim Schließen des Zapfventils noch vorliegende Produktreste vollständig mit dem Produktstrom auslaufen können.
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Die erste radiale Bohrung kann im Folgenden auch als Belüftungsbohrung und die zweite radiale Bohrung als Zapfanschlussbohrung bezeichnet sein.
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Eine zusammenwirkende Ventilkombination einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventileinsatzes kann vorsehen, dass das erste Ventil (Belüftungsventil) durch einen Ventilabschnitt eines Betätigungsstifts gebildet wird, der axial bewegbar in der Aufnahmebohrung und dem oberen Bohrungsabschnitt, der den ersten Ventilsitz aufweist, angeordnet ist. Der Ventilabschnitt ist zwischen einem Betätigungskopf auf der behälterabgewandten Seite und einem Stößelabschnitt auf der anderen Seite des Betätigungsstifts angeordnet. Das zweite Ventil (Zapfventil) wird durch ein von dem Betätigungsstift separates, aber mit dem Stößelabschnitt in Wirkverbindung bringbares Zapfventilteil mit einem Dichtsitzabschnitt gebildet, der axial bewegbar in dem unteren Bohrungsabschnitt und dem durchmesserverengten Abschnitt, der den zweiten Ventilsitz bildet, angeordnet ist.
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Um diese zusammenwirkende Ventilkombination zum gemeinsamen oder wechselweisen Verschließen der zwei Strömungswege zu betätigen, kann der Betätigungsstift zwischen drei Betätigungsstellungen bewegt werden, wobei
- - in einer ersten, oberen Betätigungsstellung, die die Ausgangsstellung des unbetätigten Betätigungsstifts ist und bei der der Ventilabschnitt in der Aufnahmebohrung vorliegt und der Stößelabschnitt von dem Zapfventilteil beabstandet ist, der erste Strömungsweg (Belüftung) freigegeben und der zweite Strömungsweg (Zapfen) verschlossen ist, und
- - in einer zweiten, mittleren Betätigungsstellung, bei der der Ventilabschnitt in dem ersten Ventilsitz in dessen oberen Bereich vorliegt und der Stößelabschnitt das Zapfventilteil berührt, aber noch nicht bewegt hat, beide Strömungswege verschlossen sind, und
- - in einer dritten, unteren Betätigungsstellung, bei der der Ventilabschnitt in dem ersten Ventilsitz in dessen unteren Bereich vorliegt und das Zapfventilteil durch die Zusammenwirkung mit dem Stößelabschnitt von dem zweiten Ventilsitz beabstandet vorliegt, der erste Strömungsweg verschlossen und der zweiten Strömungsweg freigegeben ist.
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Für das Zusammenwirken der Ventile der Ventilkombination sind die axialen Längen von Ventilabschnitt und Stößelabschnitt, die Länge des oberen Bohrungsabschnitts und die Lage des Zapfventilsitzes bzw. die Abmessungen des Zapfventilteils aufeinander abgestimmt, sodass das Zapfventilteil nur dann zum Öffnen bewegt werden kann, wenn das Belüftungsventil geschlossen ist.
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Um auch ein gegebenenfalls erforderliches Spann- bzw. Zapfgas durch den Ventileinsatz in dessen Gebrauchsanordnung in den Behälter zuführen zu können, kann der Stopfenkörper eine weitere axiale, ebenfalls nicht zentrisch angeordnete Bohrung zur Bereitstellung eines weiteren Strömungswegs aufweisen, wobei in einem unteren Bohrungsabschnitt ein federbelastetes (Rückschlag-) Ventil axial bewegbar angeordnet ist.
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Für die Rückstellfedern des ersten und zweiten Ventils der Ventilkombination ist in einer weiteren Ausführungsform des Ventileinsatzes vorgesehen, dass um den Ventilabschnitt eine Rückstellfeder angeordnet ist, die sich an einer Rückseite des Kopfabschnitts und an einem Absatz der Aufnahmebohrung abstützt, der zwischen dem oberen Bohrungsabschnitt und der durchmesservergrößerten Aufnahmebohrung ausgebildet ist. Zur Führung der Rückstellfeder ist konzentrisch um die Öffnung des oberen Bohrungsabschnitts auf dem Absatz in der Aufnahmebohrung ein Ringwall ausgebildet, der nicht nur der positionierten Anordnung der Rückstellfeder dient, sondern zudem den ersten Ventilsitz im oberen Bohrungsabschnitt verlängert. Zudem kann der Ringwall einen Anschlag für den Kopfabschnitt des Betätigungsstifts in der dritten Betätigungsstellung bereitstellen.
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Zur Abdichtung des kolbenartigen Ventilabschnitts in dem Ventilsitz des zylindrischen oberen Bohrungsabschnitts zum Schließen des Belüftungsventils kann der Ventilabschnitt des Betätigungsstifts eine Ringnut mit einem darin angeordneten Gleitdichtring aufweisen.
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Zur Sicherung der Rückstellfedern der Ventile (Zapfventil und CO2-Ventil) in den unteren Bohrungsabschnitten kann der Ventileinsatz einen behälterseitig angeordneten Stopfen mit Zapfenabschnitten aufweisen, die in die unteren Bohrungsabschnitte hineinragend angeordnet sind. An den Stirnseiten der Zapfenabschnitte stützen sich die Rückstellfedern ab, d. h., die Zapfenabschnitte stellen einen Anschlag für Rückstellfedern des Zapfventilteils und des Rückschlagventils bereit. Damit die durch die unteren Bohrungsabschnitte bereitgestellten Strömungswege in den bzw. aus dem Behälter nicht unterbrochen werden, verlaufen entsprechende Bohrungen durch den Stopfen und durch die Zapfenabschnitte, die den jeweiligen Strömungsweg fortsetzen.
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Dabei kann in einer der Bohrungen, die sich durch denjenigen Zapfenabschnitt erstreckt, der dem zum Zapfventilteil führenden unteren Bohrungsabschnitt zugeordnet ist, ein auf eine Länge des Behälters abgestimmtes Steigrohr angeordnet sein.
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Für ein zuverlässiges und geführtes Zusammenwirken der beiden Ventile kann der Stößelabschnitt an seinem dem Zapfventilteil zugewandten Ende als durchmesserreduzierter Zapfenabschnitt ausgebildet sein, der in eine dazu korrespondierende Aufnahmebohrung im Dichtsitzabschnitt des Zapfventilteils aufgenommen wird. Der Abstand zwischen dem Ende des Zapfenabschnitts und dem Zapfventilteil bzw. dem Boden der Aufnahmebohrung kann so gewählt sein, dass das Ende des Zapfenabschnitts auch schon in der ersten, oberen Stellung des Betätigungsstifts in die Aufnahmebohrung in dem Dichtsitzabschnitt hineinragt, so dass bei der weiteren Betätigung in die zweite oder dritte Stellung des Betätigungsstifts ein sicherer Eingriff gewährleistet ist und ein axialer Versatz zuverlässig verhindert wird. In der zweiten Stellung kontaktiert dann der Zapfenabschnitt mit seinem Ende den Boden der Aufnahmebohrung im Dichtsitzabschnitt, so dass bei der weiteren Betätigung des Betätigungsstifts in die dritte Stellung das Zapfventilteil aus seinem Ventilsitz gedrückt wird.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Ventileinsatzanordnung, die den erfindungsgemäßen Ventileinsatz zur Anordnung in einer Öffnung eines Behälters und eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Ventileinsatzes in der Öffnung des Behälters aufweist. Die Befestigungsvorrichtung ermöglicht die sichere, nicht zerstörungsfrei lösbare und abgedichtete Befestigung des erfindungsgemäßen Ventileinsatzes in der Öffnung des Behälters. Dabei ist vorgesehen, dass sich der Durchmesser des Stopfenkörpers des Ventileinsatzes von einem oberen, behälterabgewandten Abschnitt unter Ausbildung einer radialen Stufe unterhalb der radialen Bohrung zu einem unteren behälterzugewandten Abschnitt verringert. In diesen unteren behälterzugewandten Abschnitt ist zudem eine außenumfängliche Nut eingebracht. Die Befestigungsvorrichtung weist einen Ringflansch mit einer Hülse auf, die sich axial von einem Flanschkragen erstreckt und eine umfängliche nach innen weisende Wölbung aufweist, und einen Rastring, bei dem sich von einer Ringscheibe in axialer Richtung vom Innenumfang radial nach innen weisende Rastringhaken und im Bereich des Außenumfangs in gleicher axialer Richtung ein Ringwall erstrecken. Zur Befestigung ist die Hülse um den unteren behälterzugewandten Abschnitt des Stopfenkörpers angeordnet und die Ringscheibe des Rastrings ist zwischen dem Flanschkragen und der radialen Stufe des Stopfenkörpers angeordnet, sodass der Ringwall den Flanschkragen einfasst und die Rastringhaken durch die Wölbung der Hülse in die außenumfängliche Nut gepresst werden, bzw. der Ventileinsatz die Rastringhaken gegen die Wölbung der Hülse spreizt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Behälter, der in einer Öffnung einen erfindungsgemäßen Ventileinsatz aufweist. Der Ventileinsatz stellt zumindest zwei mittels eines betätigbaren federbelasteten Ventils öffen- und verschließbare Strömungswege in den und aus dem Behälter bereit.
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Bevorzugt ist der Ventileinsatz, der in dem erfindungsgemäßen Behälter angeordnet ist, ein solcher erfindungsgemäßer Ventileinsatz, der Bestandteil einer Ventileinsatzanordnung ist, die neben dem Ventileinsatz zur Anordnung in einer Öffnung eines Behälters eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Ventileinsatzes in dieser Öffnung aufweist. Der Ventileinsatz ist dabei mittels eines Ringflansches mit umfänglicher, nach innen gewölbter Hülse und mittels eines Rastrings abgedichtet in der Behälteröffnung angeordnet, wobei der Ventileinsatz die Rastringhaken des Rastrings gegen die Wölbung der Hülse spreizt.
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Weitere Ausführungsformen der Vorrichtungen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Seitenschnittansicht des Ventileinsatzes,
- 2 eine Seitenschnittansicht des in einer Behälteröffnung abgedichtet angeordneten Ventileinsatzes mit montierter Schutzkappe,
- 3 eine Seitenschnittansicht entsprechend 2 mit abgehobener Schutzkappe und mit dem Betätigungsstift in der oberen, ersten Betätigungsstellung,
- 4 eine Seitenschnittansicht entsprechend 2 mit geöffnetem CO2-Rückschlagventil,
- 5 eine Seitenschnittansicht entsprechend 2 mit dem Betätigungsstift in der mittleren, zweiten Betätigungsstellung,
- 6 eine Seitenschnittansicht entsprechend 2 mit dem Betätigungsstift in der unteren, dritten Betätigungsstellung,
- 7 a bis c Seitenschnittansichten des Ventileinsatzes in den drei Betätigungsstellungen mit Strömungswegen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf einen Ventileinsatz 1, wie er beispielhaft in den 1 bis 7a,b,c zum Einsatz in der Öffnung 2' eines Behälters bzw. Fasses 2 dargestellt ist. Das Fass 2 ist nicht im Ganzen gezeigt, sondern lediglich der Abschnitt, der die Öffnung 2' umfasst.
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1 zeigt einen Ventileinsatz
1, der mittels einer Befestigungsvorrichtung aus einem Ringflansch
4 und einem Rastring
3 abgedichtet in der Öffnung 2' eines Behälters
2 angeordnet ist. Eine vom Prinzip her ähnliche abgedichtete Verschlussanordnung, allerdings mit einem Verschlussstopfen anstelle eines Ventileinsatzes, ist in
DE 10 2012 007 642 B4 offenbart, auf die hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Zur Befestigung des Ventileinsatzes 1 in der Öffnung 2' des Behälters 2 mit der Befestigungsvorrichtung ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Stopfenkörpers 10 in dem unteren behälterzugewandten Abschnitt 10a, der durch die Behälteröffnung 2' in den Behälter 2 hineinragt, geringer ist als der des oberen, behälterabgewandten Abschnitts 10b, in dem die Aufnahmebohrungen 11, 13 sowie die radialen Bohrungen 14, 16 vorliegen. Zwischen beiden Stopfenkörperabschnitten 10a, 10b ist eine umfängliche Stufe ausgebildet. Weiter weist der untere behälterzugewandte Abschnitt 10a eine außenumfängliche Nut 10c auf. In diese Nut 10c greifen Rastringhaken 3a eines Rastrings 3 ein, der zwischen dem Stopfenkörper 10 und dem Ringflansch 4 angeordnet ist. Der Ringflansch 4 presst dabei mit der Hülse 4b, die sich axial von einem Flanschkragen 4a erstreckt und eine umfängliche nach innen weisende Wölbung aufweist und den unteren Abschnitt 10a umgibt, die Rastringhaken 3a des Rastrings 3 in die Nut 10c des Stopfenkörpers 10. Genauer gesagt wird diese Pressung durch eine radial nach innen gerichtete Wölbung der Hülse 4b erreicht, wenn diese in die Behälteröffnung 2' gepresst ist. Der Rastring 3, bei dem sich die Rastringhaken 3a von der Ringscheibe 3b vom Innenumfang aus in axialer Richtung radial nach innen weisend erstrecken, weist im Bereich des Außenumfangs zudem einen Ringwall 3c auf, der den Flanschkragen 4a einfasst, während die Ringscheibe 3b zwischen dem Flanschkragen 4a und der radialen Stufe des Stopfenkörpers 10 angeordnet ist.
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Der Stopfenkörper 10 des Ventileinsatzes 1 weist an der Stirnseite 10', die von dem Behälter 2 abgewandt ist, zwei nicht zentrische Aufnahmebohrungen 11, 13 auf. In der in der Darstellung linken Aufnahmebohrung 11 ist zum Anschluss einer nicht dargestellten CO2-Anschlussleitung oder eines Anschlussrohrs ein Haltering 24 für einen nicht dargestellten Dichtungsring angeordnet. Dieser wird vor Anordnung des Halterings 24 in die unter dem Haltering 24 gebildete Ringnut der Aufnahmebohrung 11 eingelegt. Die Aufnahmebohrung 11 verjüngt sich stufenweise zu einem abgeschrägten Boden, wo sich nach einem verengten Übergang ein zylindrischer axialer, nicht zentrischer unterer Bohrungsabschnitt 12 anschließt. Die Form des Übergangs von der Aufnahmebohrung 11 zu dem unteren Bohrungsabschnitt 12 mit dem abgeschrägten Boden sorgt bei Anordnung einer Gasanschlussvorrichtung (z. B. eines Kohlensäuredegens) in der Aufnahmebohrung 11 dafür, dass der am Rand des Bodens der Aufnahmebohrung 11 liegende Übergang nicht verschlossen wird. Eine schräg geführte Aufnahmebohrung von der Stirnfläche 10' zu dem unteren Bohrungsabschnitt 12 ist zwar denkbar, werkzeugtechnisch aber deutlich komplizierter zu realisieren. Der Durchmesser des Stopfenkörpers 10 im unteren Abschnitt 10a hängt von der Größe der unteren Bohrungsabschnitte 12, 17 ab, die sich dort erstrecken. Aus Platzgründen sind im gezeigten Beispiel die Achsen der Aufnahmebohrung 11 und des unteren Bohrungsabschnitts 12 so versetzt, dass der Übergang dazwischen am Rand des Bodens der Aufnahmebohrung 11 vorliegt - bei abweichender Dimensionierung des Stopfenkörpers 10 ist aber auch möglich, dass die Aufnahmebohrung 11 und der untere Bohrungsabschnitt 12 miteinander fluchten.
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In diesem unteren Bohrungsabschnitt 12 ist ein Rückschlagventil 18 angeordnet, das von einer Feder 21 gegen einen Absatz gedrückt wird, der an dem Übergang des unteren Bohrungsabschnitts 12 zum verengten Übergang ausgebildet ist. Zum Halten der Feder 21 weist das Rückschlagventil 18 auf der behälterzugewandten Seite einen durchmesserverringerten Zapfenabschnitt 18a auf, der in die Feder 21 hineinragt, die so auf den so gebildeten Absatz zwischen Zapfenabschnitt 18a und Kolbenabschnitt 18b einwirkt. Der Kolbenabschnitt 18b des als Spritzgussteil fertigbaren Rückschlagventils weist im vorliegenden Beispiel materialsparend eine Ausnehmung auf, um Einfallstellen beim Spritzgießen des Kunststoffteils zu vermeiden. Am anderen Ende stützt sich die Feder auf der ringförmigen Stirnfläche 25c eines Zapfenabschnitts 25 b des Stopfens 25 ab, der mit dem Zapfenabschnitt 25b in dem unteren Bohrungsabschnitt 12 angeordnet ist, wobei die Bohrung 25a, die sich durch den Stopfen 25 und durch den Zapfenabschnitt 25b erstreckt, den durch die Aufnahmebohrung 11 und den unteren Bohrungsabschnitt 12 verlaufenden Strömungsweg für CO2 in den Behälter 2 fortsetzt. Die mit dem unteren Bohrungsabschnitt 12 kommunizierende Bohrung 25a weitet sich im gezeigten Beispiel von oben nach unten auf, da sich so der Stopfen 15 bei seiner Herstellung leichter entformen lässt.
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Auch die Rückstellfeder 21 des Zapfventilteils 20 stützt sich an dem entsprechenden Zapfenabschnitt 25b des Stopfens 25 ab, allerdings ist hierbei im gezeigten Beispiel im Zapfenabschnitt 25b eine von der Durchtrittsbohrung 25 abgesetzte Aufnahmebohrung vorgesehen, so dass sich die Feder 21 auf dem Absatz 25c abstützt.
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Entsprechend den Durchmesserunterschieden der beiden unteren Bohrungsabschnitte 12, 17 sind auch die Zapfenabschnitte 25b des Stopfens 25 mit korrespondierenden unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet, so dass eine versehentliche falsche Montage nicht möglich ist. Zudem ist zum Zapfen in der Durchgangsbohrung 25a, die durch den Zapfabschnitt 25b verläuft, der in dem zum Zapfventil 20 führenden unteren Bohrungsabschnitt 17 hineinragend angeordnet ist, ein Steigrohr 26 angeordnet, das sich in der Gebrauchsanordnung des Ventils 1 entsprechend der Länge des Behälters 2 bis knapp oberhalb des Bodens des Behälters 2 erstreckt.
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Das Zapfventilteil 20 wird von der Feder 21, die in einer durch den Buchsenabschnitt 20b bereitgestellten behälterzugewandten Ausnehmung aufgenommen ist, gegen den Absatz 17b, der den Zapfventilsitz bildet, und den durchmesserverjüngten Abschnitt 17a zwischen dem oberen Bohrungsabschnitt 15 und dem unteren Bohrungsabschnitt 17 gedrückt. Im dargestellten Beispiel verjüngt sich der durchmesserreduzierte Abschnitt 17a von unten nach oben, so dass auch der Dichtsitzabschnitt 20a des Zapfventilteils 20 eine entsprechende konische Form aufweist. Die konische Form gestattet beim Öffnen des Zapfventils eine bessere Durchflussregelung.
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Wird das Zapfventilteil 20 gegen die Federkraft aus dem Ventilsitz 17b gedrückt, kann das mit Gas (z. B. CO2) bespannte Produkt aus dem Behälter 2 durch die Steigleitung 26, den unteren Bohrungsabschnitt 17, den durchmesserreduzierten Abschnitt 17a in den oberen Bohrungsabschnitt 15 und von dort in die radiale Bohrung 16 (Zapfanschlussbohrung) gelangen, an die zum Zapfen eine entsprechende Auslaufleitung oder Rohr (nicht dargestellt) angeschlossen sein wird.
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Für das Zusammenwirken mit dem Betätigungsstift 19 weist das Zapfventilteil 20 im Dichtsitzabschnitt 20a eine Ausnehmung auf, die korrespondierend zu einem Zapfenabschnitt 19d am Ende des Stößelabschnitts 19c des Betätigungsstifts 19 ausgebildet ist.
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Der Betätigungsstift 19 erstreckt sich ausgehend von dem Betätigungskopf 19a, dessen Oberfläche in der ersten, oberen Stellung bzw. Ausgangsstellung, die in 1 dargestellt ist, in der Ebene der Stirnfläche 10' des Stopfenkörpers 10 liegt, mit dem sich an den Betätigungskopf 19a anschließenden kolbenartigen Ventilabschnitt 19b in der in Bezug auf den oberen Bohrungsabschnitt 15 durchmesservergrößerten Aufnahmebohrung 13. Der sich an den Ventilabschnitt 19b anschließende Stößelabschnitt 19c erstreckt sich durch den oberen Bohrungsabschnitt 15, wobei der Zapfenabschnitt 19d in die Ausnehmung im Dichtsitzabschnitt 20a des Zapfventilteils 20 hineinragt. Der obere Teil des oberen Bohrungsabschnitts, der sich axial zwischen der radialen Zapfanschlussbohrung 16 und der Aufnahmebohrung 13 erstreckt, stellt den Ventilsitz 15a für den Ventilabschnitt 19b des Betätigungsstifts 19 zum Schließen des Belüftungsventils bereit. In der in 1 gezeigten Ausgangsstellung findet eine Belüftung der radialen Zapfanschlussbohrung 16 (und der daran angeschlossenen Auslaufleitung/rohr) durch die obere radiale Belüftungsbohrung 14 über die Aufnahmebohrung 13 und den oberen Bohrungsabschnitt 15 statt (Strömungsweg a, vgl. 7), wodurch erfindundungsgemäß das Nachtropfen beim Zapfen verhindert wird. Beim Zapfen (Strömungsweg b in 7) mit dem Betätigungsstift 19 in der dritten Stellung, sodass das Zapfventilteil 20 infolge des Zusammenwirkens mit dem Betätigungsstift 19 aus dem Ventilsitz 17a gedrückt ist, ist durch dieses Zusammenwirken sichergestellt, dass das Belüftungsventil geschlossen ist, da hierbei der Ventilabschnitt 19b des Betätigungsstifts 19 im unteren Bereich des Ventilsitzes 15a liegt. Die zweite, mittlere Stellung des Betätigungsstifts 19 mit dem Ventilabschnitt 19b im oberen Bereich des Ventilsitzes 15a, in der beide Strömungswege a, b verschlossen sind, stellt sicher, dass das Belüftungsventil geschlossen ist, ehe das Zapfventil geöffnet wird.
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Für das dichte Verschließen des zylinderkolbenförmigen Ventilabschnitts 19b in dem zylindrisch geformten Ventilsitz 15a des oberen Bohrungsabschnitts 15 ist eine umfängliche Ringnut im Ventilabschnitt 19b vorgesehen, in der ein Gleitdichtring 22 aufgenommen ist, der die axiale Bewegung im Ventilsitz 15a zulässt, aber dennoch zuverlässig abdichtet. Mittels Rückstellfeder 21 wird der Betätigungsstift 19 in der ersten, oberen Betätigungsstellung, bzw. Ausgangsstellung gehalten, in der das Belüftungsventil geöffnet ist. Die Rückstellfeder 21, die um den Ventilabschnitt 19b angeordnet ist, stützt sich dazu an der Rückseite des Betätigungskopfes 19a und am Boden der Aufnahmebohrung 13, und zwar um den dort ausgebildeten Ringwall 13b ab, um ein Ausweichen der Feder 21 bei Belastung zu vermeiden. An der stirnseitigen Öffnung der Aufnahmebohrung 13 liegt ein aufgeweiteter Absatz 13a vor, in dem ein radial einkragender Haltering 23 angeordnet ist, der den Betätigungskopf 19a und damit den Betätigungsstift 19 in der Aufnahmebohrung 13 hält.
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In 2 ist der erfindungsgemäße in die Öffnung 2' eines Behälters 2 eingesetzte Ventileinsatz 1 im Auslieferungszustand dargestellt, in dem eine Schutzkappe 5 zum Schutz vor Staub und Verschmutzung des Ventileinsatzes 1 sowie als Originalitätssicherung angeordnet ist. Die Schutzkappe 5 kann, um für den Kunden sicherzustellen, dass kein vorheriges Öffnen erfolgt ist, gegebenenfalls so ausgebildet sein, dass sie nicht zerstörungsfrei entfernt werden kann. Hierfür kann beispielsweise eine mittels Perforierungen an der Mantelwand der Kappe vorliegende Lasche vorgesehen sein, die zum Öffnen der Kappe abgerissen/aufgerissen werden muss.
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In 3 ist die Schutzkappe 5 von dem Ventileinsatz 1 entfernt dargestellt, so dass auf dem Ventileinsatz 1 eine nicht dargestellte Zapfarmatur angeschlossen werden kann. Eine für den Ventileinsatz geeignete Zapfarmatur weist entsprechend angeordnete Elemente wie Gas- bzw. CO2-Anschluss, Auslaufrohr und Betätigungselement auf und ist so gestaltet, dass die Belüftungsbohrung 14 mit der Umgebungsluft kommunizieren kann. Die Elemente der Zapfarmatur sind so ausgebildet, dass sie mit den jeweiligen Aufnahmebohrungen 11, 13 verbunden werden können und mit dem Betätigungsstift 19 in Wirkverbindung treten können, der in 3 noch in der Ausgangsstellung, der ersten, oberen Betätigungsstellung, angeordnet ist, in der das Belüftungsventil geöffnet ist und Strömungsweg a durch die Belüftungsbohrung 4, Aufnahmebohrung 13, oberen Bohrungsabschnitt 15 und die Zapfanschlussbohrung 16 in ein nicht dargestelltes Auslaufrohr einer Zapfarmatur freigegeben ist. Zapfventil und CO2-Rückschlagventil sind geschlossen.
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Mit dem Anschluss des Ventileinsatzes 1 an eine Druckgas- bzw. CO2-Quelle über die Anschlussbohrung 11 und dem gegebenenfalls erforderlichen Öffnen eines Verschlusses der Druckgas- bzw. CO2-Quelle strömt unter Druck stehendes Gas durch die Anschlussbohrung 11 ein und sorgt für das Öffnen des Rückschlagventils 18, wie in 4 dargestellt ist, sodass das Druckgas (CO2) in den Behälter 2 einströmt, bis dort der gewünschte, vorbestimmte Druck erreicht ist und sich das Rückschlagventil 18 wieder schließt. Währenddessen ist der Betätigungsstift 19 nach wie vor in seiner Ausgangsstellung, in der Strömungsweg a (Belüftung des - nicht dargestellten - Auslaufrohrs) freigegeben und Strömungsweg b (Zapfen) verschlossen ist.
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Nachdem der Behälter 2 bespannt worden ist und das Rückschlagventil 18 geschlossen ist, wird, wie in 5 zu sehen, der Betätigungsstift 19 betätigt, so dass er die mittlere, zweite Betätigungsstellung einnimmt, in der sowohl das Belüftungsventil als auch das Zapfventil geschlossen sind. Hierbei wird der Betätigungsstift 19 nur soweit nach unten bewegt, dass der Ventilabschnitt 19b mit dem Gleitdichtring 22 im Ventilsitz 15a, d. h. in einem oberen Bereich des Ventilsitzes 15a angeordnet ist, und der Stößelabschnitt 19c des Betätigungsstifts 19 mit dem Zapfenabschnitt 19d vollständig in die Ausnehmung im Dichtsitzabschnitt 20a des Zapfventilteils 20 eingetaucht ist, aber noch nicht darauf einwirkt.
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Hierdurch wird sichergestellt, dass, wenn der Betätigungsstift 19, wie in 6 dargestellt, in die dritte, untere Betätigungsstellung überführt wird, das Zapfventil zu öffnen, das Belüftungsventil bzw. Strömungsweg a sicher verschlossen ist: Der Ventilabschnitt 19b liegt mit dem Gleitdichtring 22 in einem unteren Bereich des Ventilsitzes 15a vor, wenn das Zapfventilteil 20 durch die Einwirkung des Betätigungsstifts 19, der mit seinem Zapfenabschnitt 19d in die Ausnehmung im Dichtsitzabschnitt 20a eingreift, aus seinem Ventilsitz 17a gedrückt wird, und so Strömungsweg b aus dem Behälter 2 durch das Steigrohr 26, den unteren Bohrungsabschnitt 17, den verengten Abschnitt des Ventilsitzes 17a, durch den unteren Abschnitt des oberen Bohrungsabschnitts 15 in die radiale Zapfanschlussbohrung 16 und das dort angeschlossene Auslaufrohr (nicht dargestellt). Das in 6 geschlossen dargestellte Rückschlagventil 18 öffnet bei Bedarf, um bei Druckabfall im Behälter 2, der beim Zapfen entsteht, weiteres Druckgas (CO2) in den Behälter 2 strömen zu lassen.
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Wenn der Zapfvorgang beendet ist, wird die Betätigung des Betätigungsstifts 19 gelöst, so dass dieser über die mittlere Stellung, in der Strömungsweg b wieder verschlossen wird, indem das Zapfventilteil 20 infolge der Rückstellkraft der darauf wirkenden Feder 21 wieder in den Ventilsitz 17a gedrückt wird, in die obere Ausgangsstellung durch die Rückstellkraft der auf den Betätigungsstift 19 wirkenden Feder 21 zurückkehrt, sodass Strömungsweg a zur Belüftung der radialen Zapfanschlussbohrung 16 und des daran anschließenden Auslaufrohrs geöffnet wird, wodurch die Produktreste im Auslaufrohr unmittelbar im Anschluss an den Zapfvorgang auslaufen können und nicht langsam aus dem Auslaufrohr nachtropfen.
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Der erfindungsgemäße Ventileinsatz und der damit ausgerüstete Behälter sind nicht auf die beispielhaft in Bezug auf die Figuren dargestellte Ausführungsform beschränkt - Modifikationen und Abwandlungen der dargestellten Ausführungsform im Rahmen des durch die Ansprüche definierten Schutzumfangs sind für den Fachmann naheliegend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventileinsatz
- 10
- Stopfenkörper
- 10a
- unterer Abschnitt
- 10b
- oberer Abschnitt
- 10c
- außenumfängliche Nut
- 10'
- behälterabgewandte Stirnseite
- 11
- Aufnahmebohrung für CO2-Anschlussleitung/-rohr
- 12
- Zylinderbohrung für CO2-Ventil
- 12a
- Ventilsitz CO2-Ventil
- 13
- Aufnahmebohrung für Betätigungsstift
- 13a
- aufgeweiteter Absatz für Rastring
- 13b
- Ringwall
- 14
- Belüftungsbohrung
- 15
- oberer Bohrungsabschnitt für Betätigungsstift
- 15a
- Belüftungsventilsitz
- 16
- Zapfanschlussbohrung für Auslaufleitung/-rohr
- 17
- unterer Bohrungsabschnitt für Zapfventil
- 17a
- durchmesserverjüngter Abschnitt
- 17b
- Absatz, Zapfventilsitz
- 18
- Rückschlagventil CO2
- 18a
- Zapfenabschnitt
- 18b
- Kolbenabschnitt
- 19
- Betätigungsstift - Belüftungsventilteil
- 19a
- Betätigungskopf/Rückseite Federanlage
- 19b
- Belüftungsventilabschnitt
- 19c
- Stößelabschnitt
- 19d
- Zapfenabschnitt
- 20
- Zapfventilteil
- 20a
- Dichtsitzabschnitt
- 20b
- Buchsenabschnitt für Feder
- 21
- (Schrauben-)Feder
- 22
- Gleit-Dichtring
- 23
- Haltering
- 24
- Haltering
- 25
- behälterseitiger Stopfen
- 25a
- Bohrung
- 25b
- Zapfenabschnitt
- 25c
- Federanschlag
- 26
- Steigrohr
- 2
- Behälter
- 3
- Rastring für Deckelverbindung
- 3a
- Rastringhaken
- 3b
- Ringscheibe
- 3c
- Ringwall
- 4
- Ringflansch
- 4a
- Flanschkragen
- 4b
- gewölbte Hülse
- 5
- Schutzkappe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10138365 A1 [0003]
- EP 1773709 B1 [0004]
- DE 102012007642 B4 [0032]