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Druckfester Behälter mit Entnahmeventil Die Erfindung bezieht sich
auf einen druckfesten Behälter mit Entnahmeventil und einem den Innenraum unterteilenden
Kolben, der von einem dicht eingeschlossenen Druckgas einerseits beaufschlagt ist
und sich andererseits auf dem Behälterinhalt abstützt.
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Behälter der eingangs genannten Art haben sich in der Praxis in vieler
Hinsicht als nützlich und vorteilhaft erwiesen. Sie weisen jedoch einen sehr großen
Nachteil auf. Dieser Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß das im Behälterinneren
zur Entleerung bzw. zur Bewegung des Kolbens dienende Druckgas auch nach der Entleerung
des Inhalts im Behälter eingeschlossen bleibt. Leere Behälter der eingangs genannten
Art stellen auf Grund dieser Tatsache eine Gefahrenquelle dar. Durch Zerplatzen
oder Explodieren derartiger Behälter bei unsachgemäßer Behandlung können z. B. spielende
Kinder verletzt werden. Eine weitere Gefahr besteht darin wenn derartige leere Behälter
versehentlich in das Feuer geworfen werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Behälter so auszubilden,
daß die einleitend beschriebenen Nachteile vermieden werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Behälter auf der
Seite des Entnahmeventils eine in die Bewegungsbahn des - Kolbens hineinragende
Nadel aufweist, die in an sich bekannter Weise mit Gasablaßkanälen versehen ist
und deren Spitze den Kolben in seiner Endstellung durchdringt.
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Durch diese Ausführung des Behälters wird ohne besonderen Aufwand
eine zuverlässige und gegen Ende der Entleerung wirksame Sicherheitseinrichtung
zum Ablassen des Druckgases geschaffen.
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Zwar ist es an sich bekannt, bei Druckbehältern, beispielsweise Druckpatronen,
durch Axialbewegung mittels eines Stiftes deren Stirnflächen zu durchstoßen und
hierdurch eine Austrittsöffnung für das Druckmedium zu schaffen, jedoch handelt
es sich hier um die betriebsmäßige Öffnung von Druckbehältern und nicht um die Ausrüstung
eines Druckbehälters mit einer Sicherheitsvorrichtung, die das Ablassen des Druckgases
nach der betriebsmäßigen Entleerung des Druckbehälters bewirkt.
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Dadurch, daß der Behälter auf der Seite des Entnahmeventils die in
die Bewegungsbahn des Kolbens hineinragende Nadel aufweist, kommt der Kolben mit
der Nadel bzw. deren Spitze gegen Ende der Entleerung in Berührung und wird unter
der Einwirkung des Druckgases schließlich so fest gegen die Nadelspitze gedrückt,
daß diese den Kolben durchdringt und durch ihre Gasablaßkanäle das noch eingeschlossene
Druckgas ins Freie abläßt. Um die Sicherheitswirkung bei dem neuartig ausgebildeten
Behälter noch zu vergrößern, d. h. um die Voraussetzungen dafür zu schaffen, daß
der Kolbenboden auch bei geringem Gasdruck von der Nadel durchstoßen wird, ist weiterhin
vorgesehen, daß der der Nadelspitze gegenüberliegende Bereich des Kolbenbodens im
Querschnitt geschwächt ist.
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Die Kolben der Behälter sind vielfach aus Kunststoff gefertigt, so
daß die Gefahr besteht, daß die Nadel den Kolben zwar durchdringt, sich jedoch das
Material des Kolbenbodens so eng um die Nadel legt, daß ein dichtungsartiger Abschluß
gebildet wird und somit der Austritt des Druckgases verhindert wird. Um auch diese
Möglichkeit des Versagens der Sicherheitseinrichtung auszuschließen, sieht die Erfindung
weiter vor, daß die Nadel, welche zweckmäßig am Entleerungsventil befestigt oder
einstückig mit dem Ventilgehäuse hergestellt ist, in ihrem zur Spitze hin auslaufenden
Teil als Kreiskonus oder pyramidenförmig ausgebildet ist und daß der Gasablaßkänal
als eine auf dem Umfang des zur Spitze auslaufenden Teils angeordnete Ausnehmung
ausgebildet ist, die sich über die gesamte Länge des konischen oder pyramidenförmigen
Teiles erstreckt.
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Die Sicherheit bei besonders weichen Kolbenwerkstoffen wird nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung dadurch vergrößert, daß die Tiefe der Ausnehmung
über die Länge gesehen im Bereich der Mitte größer ist als an den Enden.
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Diese Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtung des Behälters sorgt
dafür, daß auch in den Fällen, in denen der Werkstoff des Kolbens in die Ausnehmung
an
der Spitze der Nadel eindringt, eine hinreichend große Öffnung frei bleibt, um das
Ablassen des Druckgases zu gewährleisten.
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Die Erfindung sieht noch eine weitere Ausgestaltung des Behälters
vor, indem der Gasablaßkanal in der Nadel als eine von der Spitze ausgehende Winkelbohrung
ausgebildet wird. Diese Ausgestaltung wird vorteilhaft bei sehr weichem und zähem
Kolbenwerkstoff angewandt, bei dem die Gefahr besteht, daß die auf dem Umfang der
Nadelspitze angeordnete Ausnehmung verstopft wird.
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Die Ausführung des Behälters mit der Sicherheitseinrichtung bedingt
infolge ihres sehr einfachen Aufbaues bei großer Zuverlässigkeit ihrer Wirkung keine
nennenswerten Mehrkosten und ist somit auch in großen Stückzahlen preisgünstig herzustellen.
Es können mit einfachen Maßnahmen ohne konstruktive Umgestaltung bereits vorhandene
und noch nicht gefüllte Behälter erfindungsgemäß ausgebildet werden. Eine Änderung
der Einrichtungen und Werkzeuge zur Fertigung der Behälter ist nur an der Form zur
Herstellung der Kolben erforderlich, wenn diese mit einer geschwächten Durchdringungsstelle
ausgerüstet werden sollen. Diese Änderung ist aber mit einfachen Mitteln durchführbar.
Bei bereits gefertigten Kolben läßt sich eine Schwächung des Kolbenbodens im Bereich
der Durchdringung ebenfalls ohne großen Aufwand vornehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgebildeten Behälters
ist in den Figuren dargestellt. F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Behälter
der genannten Art; F i g. 2 stellt den Behälter gemäß F i g. 1 zum Teil bei völlig
entleertem Inhalt dar; F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf das untere Ende eines
Teiles der Sicherheitsvorrichtung; F i g. 4 stellt eine Ansicht gemäß F i g. 3 bei
einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung dar; F i g. 5 zeigt eine vergrößerte
Darstellung der Sicherheitsvorrichtung und deren Zusammenwirken mit dem Kolbenboden;
F i g. 6 zeigt eine Ansicht gemäß F i g. 5 bei einer weiteren Ausgestaltung der
Vorrichtung; F i g. 7 stellt eine Ansicht gemäß den F i g. 5 und 6 bei einer anderen
möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung dar.
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In F i g. 1 ist ein Behälter 10 dargestellt. Der Behälter
10 weist einen nahtlos gefertigten Körper 11 mit einem einstöckig anschließenden
Hals 12 auf. Am oberen Ende des Halses 12 ist eine ringartige Wulst 13 vorgesehen,
die zur Befestigung eines oberen Deckels 15 dient. Das untere Ende des Behälters
10 ist mittels eines nach innen in das Behälterinnere gewölbten Bodens 16
verschlossen. Dieser Boden ist mittels eines an sich bekannten Doppelfalzes 17 befestigt.
Der Rumpf 11 wird vorzugsweise durch Extrudieren gefertigt.
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Der Behälter 10 ist mit einem bekannten Entleerungs- oder Entnahmeventil
18 ausgerüstet, welches auf dem Deckel 15 befestigt ist und mit seinem unteren
Ende in das Behälterinnere hineinragt. Im Inneren des Behälters 10 ist ein Kolben
9 angeordnet, welcher einen zylindrischen Teil 20 aufweist, der sich dicht abschließend
gegen die Innenwand des Rumpfes 11 legt. Der Kolben 19 ist mit einem Boden ausgerüstet,
der der Kontur des Halses angepaßt ist. In der Mitte des Kolbenbodens befindet sich
eine Vertiefung 21, in welche das untere Ende des Entnahmeventils 18 im Verlauf
der Entleerung des Inhalts allmählich eintaucht.
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Normalerweise ist der obere Teil des Behälterinnenraumes, d. h. jener
Teil, der sich oberhalb des Kolbens 19 befindet, mit dem zum Verbrauch bestimmten
Inhalt gefüllt. Der untere Teil des Behälters, also jener, der unterhalb des Kolbens
19 liegt, ist mit einem Druckgas gefüllt, welches einen Druck auf den Kolben 19
ausübt und diesen ständig nach oben, d. h. in Richtung auf den Deckel 15, zu drücken
sucht. Dabei wird ein Druck auf den Behälterinhalt ausgeübt, der so groß ist, daß
die Entleerung unter Einwirkung des Druckes möglich ist. Das Druckgas wird in den
unteren Teil des Behälters 10 durch eine Öffnung 22, die sich in dem Boden 16 befindet,
eingebracht. Nach dem Füllen wird die Öffnung 22 mittels eines Pfropfens 23 verschlossen.
Das Druckgas im unteren Teil des Behälters übt auch einen nach außen, d. h. in radialer
Richtung wirkenden Druck auf den zylindrischen Teil 20 des Kolbens 19 aus und trägt
dadurch zur Schaffung des gewünschten dichten Abschlusses bei. Der Kolben 19 und
sein zylindrischer Teil 20 sind aus einem Kunststoff od. dgl. gefertigt, obgleich
auch andere Werkstoffe erfolgreich verwendet werden können.
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Eine mit einer scharfen Spitze ausgerüstete Nadel 24 ist am Entleerungs-
oder Entnahmeventil 18 befestigt, so daß die Spitze der Nadel 24 in Verlängerung
des Ventils 18 nach unten in den Behälter weist. Die Nadel dient zum Durchstoßen
des Kolbens. Sie ist entweder an dem in das Behälterinnere ragenden Teil des Entnahmeventils
befestigt oder einstöckig mit dem Gehäuse des Entnahmeventils 18 ausgebildet.
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In der F i g. 2 läßt sich der Zustand des Behälters 10 besonders deutlich
erkennen, der sich ergibt, wenn dieser völlig entleert ist. Der Kolben 19 befindet
sich in seiner Endstellung und ist von der Nadel 24 durchstoßen worden. Auf diese
Weise kann das Druckgas aus dem Raum unterhalb des Kolbens 19 durch den Kolbenboden
hindurchtreten und durch das Entnahmeventil 18 entweichen.
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Um das Durchstoßen des Kolbens 19 zu erleichtern, ist die Vertiefung
21 des Kolbens 19, wie die Figuren im einzelnen zeigen, im Querschnitt
geschwächt. Dadurch wird die dünne Stelle 25 im Kolbenboden geschaffen.
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Bei Betrachtung der F i g. 3 und 5 ist erkennbar, daß die Nadel 24
an ihrer Spitze eine Anzahl flacher seitlicher Begrenzungsflächen 26 aufweist, die
sich in der scharfen Spitze 27 treffen. Jede der flachen Begrenzungsflächen
26 ist mit einem Ablaßkanal 28
versehen, der von der Spitze 27 ausgeht
und über die nahezu volle Höhe der jeweiligen ebenen Fläche 26 verläuft. Dieser
Zustand ist am deutlichsten in F i g. 5 erkennbar. Wenn der Kolben 19 seine äußerste
obere Stellung erreicht hat und von der Nadel 24 durchstoßen ist, dann verbleibt
die Nadel 24 in dem Loch, das sie in den Kolbenboden gestochen hat. Dabei könnte
ein dichter Abschluß entstehen und das Druckgas weiterhin im Behälter verbleiben.
Die Ablaßkanäle 28 aber erstrecken sich nunmehr von dem unterhalb des Kolbens befindlichen
Raum bis zum oberhalb des Kolbens befindlichen Raum, so daß das Druckgas entweichen
kann.
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Die Nadel 24 bewirkt lediglich, daß das Druckgas durch die durchgestoßene
Öffnung im Kolben 19
hindurchtreten kann und daß die wirkliche Entleerung
des Behälters, d. h. das Ablassen des Druckgases, nur durch die Betätigung des Entnahme-
oder Entleerungsventils 18 herbeigeführt werden kann, welches dazu vorübergehend
in seiner Offenstellung gehalten werden muß.
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In den F i g. 4 und 6 ist eine abgewandelte Ausgestaltungsform einer
Nadel 29 dargestellt. Bei ihr ist an Stelle der flachen Begrenzungsflächen
26 der vorbeschriebenen Ausgestaltung der Nadel 24 die Spitze konisch ausgebildet.
Die Nadel 29 endet bei dieser Ausgestaltung in einer verhältnismäßig scharfen
Spitze 30. Auf der Oberfläche der konischen Begrenzungsfläche ist ein Ablaßkanal31
vorgesehen, der sich von der Spitze aus zum oberen Ende des konisch verlaufenden
Bereiches erstreckt und dessen größte Tiefe sich auf der Länge und nicht im Bereich
der Enden befindet. Diese Ausgestaltung ist am besten in F i g. 6 erkennbar. Wenn
diese Nadel 29 in die Einstechlage, wie sie in F i g. 6 dargestellt ist, eintritt,
dann kann, obgleich ein dichter Abschluß zwischen dem Kolben und der konischen Fläche
auftritt, unter allen Umständen Gas aus dem Raum unterhalb des Kolbens durch den
Ablaßkana131 strömen und ein Ablassen des Druckgases bewirkt werden.
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Eine dritte Ausführungsform einer Nadel 32 ist in F i g. 7 dargestellt.
Die Nadel weist bei dieser Ausgestaltungsform einen konischen unteren Teil 33 auf,
der in eine scharfe Spitze 34 übergeht. Die Nadel ist mit einem Ablaßkanal35 versehen,
der sich als Bohrung zunächst durch den konischen Teil 33 in axialer Richtung
hindurch erstreckt und sich nach unten durch die Spitze 34 öffnet. Ein quer verlaufender
Kanal 36 trifft den axial verlaufenden Kanal 35
und schafft eine Verbindung
nach außen. Dieser Kanal 36 befindet sich in einer äußerst hohen Stelle des konischen
Bereiches 33 der Nadel 32. Diese Ausgestaltung ist in F i g. 7 im Schnitt dargestellt.
Es ist erkennbar, daß das unterhalb des Kolbens 19 eingeschlossene Gas durch die
Kanäle 35 und 36 entweichen kann, wenn die Nadel den geschwächten Teil 21 durchstochen
hat.
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Im allgemeinen hängt die Ausgestaltung des Behälters bzw. seiner Sicherheitseinrichtung
von den Werkstoff- und konstruktiven Eigenschaften des Behälters, insbesondere des
Kolbens, ab. So wird z. B. bei Kolben mit metallischen Böden eine verhältnismäßig
stumpfe, widerstandsfähige Spitze vorteilhafter sein als eine schlanke Spitze, die
aber für zähe und elastische Werkstoffe vorzuziehen ist. Bei den beschriebenen Ausgestaltungen
läßt sich in allen Fällen das im Behälter eingeschlossene und nach Entleerung des
Behälterinhalts eingeschlossene Druckgas in den Raum überführen, in welchem sich
vorher der Behälterinhalt befand, so daß durch Betätigung des Entnahmeventils dann
ohne weiteres das Druckgas entweichen kann.