DE10245183A1

DE10245183A1 - Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckkapseln

Info

Publication number: DE10245183A1
Application number: DE2002145183
Authority: DE
Inventors: Lothar Stadermann; Jacqueline Stadermann; Beate Stadermann
Original assignee: PRAESIZIONSELEKTRONIK STADERMA; Prasizionselektronik Stadermann oHG
Current assignee: PRAESIZIONSELEKTRONIK STADERMA; Prasizionselektronik Stadermann oHG
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln. DOLLAR A Dabei werden beim Ausströmen des Gases hohe Gastemperaturen vermieden und die den Ausströmort umgebenden Gehäuseteile der Entnahmevorrichtung werden unter Entzündungstemperatur gekühlt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln.
Bekannt sind solche Entnahmeeinrichtungen für Gase vorwiegend aus dem Haushaltsbereich.
Im Haushaltsbereich ist es bekannt, kohlendioxidhaltige oder stickstoffhaltige Gase beziehungsweise sauerstoffhaltige Gase zur Anwendung in Getränkebereitern oder Sahnebereitern zu verwenden.
Für die Bereitung von Getränken werden vorzugsweise Druckgaskapseln mit einer CO²- Füllung verwendet. Die Einweg- Druckkapseln werden zur Befüllung der Siphone mittels bekannter Siphonköpfe entleert.
Dabei werden die Kapseln mittels der Form der Kapseln angepaßten Haltern, welche die Druckgaskapsel umschließen, durch Eindrehen in ein Gewinde in das Entnahmeteil eingeführt.
Hierbei wird der Hals der Druckgaskapsel in eine kelchförmig ausgeführte Dichtung gepreßt, bis die Aufstechnadel den Verschluß der Einweg- Druckgaskapsel in die Kapsel hinein drückt und damit den unter Überdruck stehenden Kapselinhalt durch eine Bohrung im Entnahmeteil in den Siphon strömen läßt.
Die mit NO² gefüllten Kapseln der bekannten Sahnebereiter werden nach dem glichen Prinzip entleert.
Nachteilig bei diesen Arten von Entnahmeeinrichtung ist, daß bei dem Entnehmen die Gase in Abhängigkeit von der Genauigkeit der Geometrie des Flaschenhalses und des Zustandes der Kelchdichtung geringe oder auch größere Gasmengen entweichen können.
Dieser Zustand ist zur Entnahme von sauerstoffhaltigen Gasen aus Sicherheitsgründen nicht zulässig, da in Folge des hohen Kapseldruckes beim Entweichen eine Erwärmung des Dichtungsmaterials und der Kapselhülse erfolgen kann. Dadurch kann es durch die Anwesenheit von Sauerstoff zu Selbstentzündungen kommen, wodurch eine erhebliche Gefährdung des Bedieners eintritt.
Insbesondere bei Kohlensäurewasserbereitern, bei Sahnebereitern und bei Sauerstoffwasserbereitern sind Entnahmeeinrichtungen für Kleinpatronen bis 50 cm³ bekannt, die mit Kunststoff- oder Gummidichtungen den Patronenhals gegen ein Entweichen der Patronenfüllung in die Umgebungsluft abdichten und eine möglichst vollständige Entleerung der Patronenfüllung in den Siphon gewährleisten sollen.
Nachteile dieser Lösungen ist es, dass bei einem Defekt oder einer Verstopfung der Einleitöffnung der volle Kapseldruck in einer Höhe bis zu 160 bar zwischen Dichtung und Patronenhals ansteht.
Dabei kann es an kleinsten Undichtheiten zu einer hohen Strömungsgeschwindigkeit des ausströmenden Gases kommen, die in Abhängigkeit von der Geometrie der Entnahmeeinrichtung, zu Schwingungserscheinungen in Resonanz (z.B. Pfeifton) führen kann.
In diesen Gasschwingungen, insbesondere in den Schwingungsknoten, können sehr hohe Gastemperaturen auftreten, die zu Entzündungen der umgebenden Dichtstoffe oder sogar des Gehäusematerials führen können.
Diese Erscheinungen sind auch insbesondere dann beobachtet worden, wenn ein Gas mit einer hohen Geschwindigkeit gegen ein Sackloch bläst.
Aufgabe der Erfindung ist es, den diese hohen Gastemperaturen erzeugenden Überdruck zu vermeiden beziehungsweise die Gastemperaturen insbesondere bei zeitlich befristeten Ausströmvorgängen zu verringern.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den in den Ansprüchen beschriebenen Merkmalen gelöst.
Nachfolgend soll der Aufbau einer solchen Entnahmeeinrichtung und die Erfindung anhand der 1 und 2 näher erläutert werden.
Gemäß 1 weist ein vorzugsweise metallisches Gehäuse 1, welches aus Gründen der Verträglichkeit mit Sauerstoff vorzugsweise aus einer Kupferlegierung oder Edelstahl besteht, einen in ihrer Längsachse parallel zur Längsachse der Befülleinrichtung angeordneten Aufnahme- und Entspannungsraum 2 für die Patrone 9 als Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln auf.
Am der der Druckgaskapsel gegenüberliegenden Seite der Aufnahmeöffnung 2 ist mittig in dieser und ebenfalls parallel zur Längsachse der Befülleinrichtung eine Aufstecknadel 3 aus vorzugsweise Edelstahl angeordnet.
Bei Einpressen der Druckgaspatrone in die Entnahmeeinrichtung wird die metallische Verschlusskappe 10 der Patrone 9 von der Aufstecknadel 3 durchstochen und das aus der Patrone entweichende Gas durchströmt die Aufstecknadel 3.
In einer besonderen Ausgestaltung ist in Strömungsrichtung des Gases hinter dem Anstich in einer Bohrung ein Mikrofilter 4 aus porösem Sintermetall eingebaut, der das einströmende Gas von Fremdkörpern reinigt und somit die empfindlichen weiteren Funktionsteile der Entnahmeeinrichtung schützt.
Ebenfalls in Strömungsrichtung des Gases hinter dem Filter 4 ist ein Rückschlagventil angeordnet, welches aus einem Schieber 6, einer Dichtung 5 und einer Druckfeder 7 besteht.
Die das Rückschlagventil aufnehmende Bohrung im Gehäuse wird durch einen Gewindering 8 verschlossen, welcher das Gegenlager für die Feder des Rückschlagventils bildet.
Der Aufnahme- und Entspannungsraum 2 als Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln ist geometrisch so ausgebildet, dass bei einer Verstopfung der Bohrung im Anstich 3 oder einem verstopften Mikrofilter und dadurch bedingten ausströmenden Gasinhalt der Patrone in den Aufnahme- und Entspannungsraum 2 das Auftreten einer Schwingung im austretenden Gas verhindert wird.
In einer einfachen geometrischen Form des Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 als Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln, wie beispielsweise einer zylindrische Bohrung, werden diese Schwingungen im austretenden Gas dadurch verhindert, dass sich das Gas zunächst vorentspannt und dann durch den Luftspalt zwischen dem auf dem Hals der Patrone 9 angeordneten Sicherungsring 11, welcher hauptsächlich bei Patroneninhalten mit brennbaren oder brandfördernden Gasen aus Gründen der Sicherheit gefordert wird, und dem Gehäuse der Entnahmeeinrichtung entweichen kann.
Bei Einsatz von Patronen ohne Sicherungsring ist das Gehäuse der Entnahmeeinrichtung in Form und Dimensionierung dem Hals der Patrone angepasst und entweicht durch den Luftspalt zwischen dem Hals der Patrone 9 und dem Gehäuse der Entnahmeeinrichtung.
Eine solch einfache Gestaltung des Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 als Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln als zylindrische Bohrung ist nur bei kleineren Patronendrücken (bis 160 bar) und Gasmengen bis 2000 ccm anzuwenden.
Bei größeren Gasdrücken in der Patrone (ab 160 bar), bei größeren Gasmengen (> 2000 ccm) oder hohen Sicherheitsanforderungen an die Entnahmeeinrichtung, ist eine andere geometrische Form des Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 als Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln zu wählen.
In 2 ist dieser Aufnahme- und Entspannungsraum 2 so ausgebildet, dass das austretende Gas ohne auf Kanten oder Sacklöcher zu treffen ausströmen und durch zusätzliche seitliche Bohrungen 12 im Gehäuse der Entnahmeeinrichtung entweichen kann.
Durch diese Ausbildung des Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 als Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln kommt es zu einer laminaren Strömung des ausströmenden Gases, was dann sofort seitlich aus der Entnahmeeinrichtung abgeleitet wird.
Zur Unterstützung dieser Ableitung sind die Bohrungen 12 dabei so angeordnet und gestaltet, daß sie das ausströmende Gas der durch die Form des Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 als Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln vorgegebenen Strömungsrichtung folgend aus dem Aufnahme- und Entspannungsraum 2 hinausführen.
Sowie das Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln durch Änderung der Form des Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 den Gasmengen beziehungsweise Gasdrücken angepasst werden kann, so kann es ebenfalls durch Änderung des Volumens angepasst werden.
Diese Anpassung des Volumens des Mittels zur Ableitung von Überdruck wird bei Einsatz der bisher bekannten Patronen 9 und Entnahmeeinrichtungen durch Änderung der Länge der Aufstecknadel 3 oder durch andere geeignete Vorrichtungen am Kapselhalter vorgenommen.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Aufstecknadel 3 so lang gewählt ist, daß beim Aufstechen der Patrone 9 ein zur Entspannung des Gases ausreichender Raum zwischen Patronenhals und Entnahmeeinrichtung bestehen bleibt.
Eine weitere Variante zur Anpassung des Volumens des Mittels zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von aus Druckgaskapseln besteht beispielsweise darin, daß am Kapselhalter ein Bund als Anschlag beim Einschrauben der Kapsel in die Entnahmeeinrichtung angeordnet ist.
Die hier dargestellten Ausführungsformen stellen nicht die einzigen Formen eines Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 als Mittel zur Ableitung von Überdruck dar, auch alle weiteren Formen eines Aufnahme- und Entspannungsraumes 2 als Mittel zur Ableitung von Überdruck entsprechen dem Erfindungsgedanken dieser Lösung.

Claims

Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln mit und ohne Sicherungsring, welche eine Aufnahme für Druckgaskapseln mit einer das Gas abführenden Aufstecknadel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausströmen des Gases hohe Gastemperaturen verhindert und die den Ausströmort umgebenden Gehäuseteile der Entnahmevorrichtung unter Entzündungstemperatur gekühlt werden.
Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln mit und ohne Sicherungsring, welche eine Aufnahme für Druckgaskapseln mit einer das Gas abführenden Aufstecknadel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Raum zur Aufnahme der Druckgaskapsel (9) ist, welcher als Gasentspannungsraum (2) ausgebildet ist, und die Aufnahme der Form des Halses der aufzunehmenden Patrone (9) so angepasst ist, daß zwischen dem Sicherungsring (11) und der Wand des Raumes zur Aufnahme der Druckgaskapsel (2) ein Luftspalt besteht.
Mittel zur Vermeidung von Überwärmung beim Ausströmen von Gasen aus Druckgaskapseln mit und ohne Sicherungsring, welche eine Aufnahme für Druckgaskapseln mit einer das Gas abführenden Aufstecknadel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Raum zur Aufnahme der Druckgaskapsel ist, welcher als Gasentspannungsraum (2) ausgebildet ist, und die Aufnahme der Form des Sicherungsringes der aufzunehmenden Patrone (9) so angepasst ist, daß zwischen Patrone (9) und der Wand des Raumes zur Aufnahme der Druckgaskapsel (2) ein Luftspalt besteht.
Mittel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gestaltung des Aufnahme- und Entspannungsraumes (2) das Auftreten einer Schwingung im austretenden Gas verhindert wird.
Mittel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufnahme- und Entspannungsraumes (2) mindestens eine Austrittsöffnung (12) so angeordnet und gestaltet ist, daß sie das ausströmende Gas der durch die Form des dem Aufnahme- und Entspannungsraum (2) vorgegebenen Strömungsrichtung folgend aus dem Aufnahme- und Entspannungsraum (2) hinausführt.
Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstecknadel (3) in ihrer Länge so gestaltet ist, daß bei Aufstechen der Patrone (9) im Aufnahme- und Entspannungsraumes (2) ein zur Entspannung des Gases ausreichender Raum zwischen Patronenhals und Entnahmeeinrichtung bestehen bleibt.