DE2014143A1

DE2014143A1 - Druckgasbehälter

Info

Publication number: DE2014143A1
Application number: DE19702014143
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Brian Redditch Worcestershire Longbottom (Großbritannien)
Original assignee: The Hymatic Engineering Company Ltd., Redditch, Worcestershire (Großbritannien)
Priority date: 1969-03-26
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1970-10-08
Also published as: JPS4927468B1; US3645128A; GB1300412A; FR2039858A5

Description

2OH .143

8240-70/Dr.ν.B/Ro.
Case No. HY 70
GB-PA 15790/69
Piled: 26th March, 1969

The Hymatic Engineering Company Limited,

Glover Street, Redditch, Worcestershire, England

Druckgasbehälter.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckgasbehälter mit einer Vorrichtung zum Prüfen oder Messen des Innendruckes.

Gefüllte Druckgasbehälter werden vor ihrer Verwendung häufig sehr lange aufbewahrt und es ist dann wichtig zu wissen,- ob der Druck im Behälter noch für die vorgesehene Verwendung ausreicht. Die bei Druckgasflaschen üblichen Armaturen mit Druckmesser sind für viele Zwecke zu groß und zu kompliziert.

■■ Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter mit einer einfachen und wenig Platz beanspruchenden Vorrichtung zum Prüfen oder Messen des Innendrucks anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Prüf- oder Meßvorrichtung des. Druckgasbehälters eine Membrane, die in einer Öffnung des Behälters dicht angeordnet ist, eine Sonde die eine nach innen gerichtete Bewegung der Außenseite der Membrane wahrzunehmen gestattet und eine Anordnung, durch die auf die Außenseite der Membrane mittels eines strömungsfähigen Druckmittels, z.B. einer Flüssigkeit oder einem Gas, ein Druck bekannter Größe zur Einwirkung gebracht werden kann, enthält.

Zum Prüfen, ob der Druck im Druckgasbehälter noch einen ausreichenden Wert hat, genügt es,^! auf die Außenseite der Membrane einen vorgegebenen Druck zur Einwirkung zu bringen und festzustellen, ob eine Bewegung auftritt oder nicht. Zum Messen des Gasdruckes kann man den Außendruck allmählich erhöhen und feststellen, bei welchem Druckwert die Bewegung stattfindet.

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Die Membrane kann fiir dauernd mit dem Druckgasbehälter dicht verbunden sein und die Sonde sowie die Anordnung zum Unterdrucksetzen der Außenseite der Membrane (im folgenden kurz "Abdrückvorrichtung¹*) können so ausgebildet sein, daß sie im Bedarfsfalle lösbar mit der betreffenden öffnung des Behälters verbunden werden können. Die Vorrichtung kann einen elektrischen Stromkreis durch die Membrane und die Sonde enthalten, wobei die letztere elektrisch Kontakt mit der Membrane macht, bis diese von ihr zurückweicht und dadurch den Stromkreis unterbricht.

Ein Anwendungsgebiet der Erfindung sind Druckgasflaschen, die einen Druckgasvorrat für cryogene Kühleinrichtungen, welche nach dem Prinzip des Joule-Thomson-Effektes arbeiten, enthalten. Solche Druckgasflaschen werden unter Umständen sehr lange, gegebenenfalls jahrelang, aufbewahrt und es ist sehr wichtig, feststellen zu können, ob die Druckgasflasche noch gefüllt ist, wenn sie benutzt werden soll. Für diesen Zweck kann in der Wand des Behälters eine mit einer Gewindefassung versehene Öffnung mit einer Gewindebuchse, an deren Ende eine flexible Metallmembrane angelötet ist, vorgesehen sein. Die Buchse kann, außer daß sie eingeschraubt ist, mit dem Rand der Fassung verlötet sein, so daß eine hermetische Abdichtung gewährleistet ist, die auch über Jahre dicht bleibt.

Die Druckgasflasche kann außerdem einen Auslaßröhrenanschluß aufweisen, der durch eine zerstörbare Membrane abgedichtet ist, welche in eine Öffnung des Behälters eingelötet oder eingeschweißt ist. Zum Zerstören der Membrane kann eine Gewindebuchse vorgesehen sein, die einen Sprengzünder oder eine andere Vorrichtung zum Durchstoßen oder Zerstören der Membrane enthält.

Die Buchse für die Sprengladung wird im allgemeinen mit der scheibenförmigen Membrane koaxial sein und der zugehörige Anschlußkanal kann mit einem seitlichen Rohranschluß in Verbindung stehen, der zu einem Druckgasverbraucher, z.B. einer Kühleinrichtung führt, In diesem Falle kann eine Hilfsgasquelle anstelle der Sprengladung angeschlossen werden, die dann mit dem Verbraucher, z.B. der Kühleinrichtung in Verbindung steht, so daß der Druckgasverbraucher geprüft werden kann, ohne daß hierzu die Abdichtung der Druckgasflasche selbst aufgehoben werden müßte.

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Zum Füllen und Abdichten des Behälters kann eine öffnung vorgesehen sein, die ein Gewinde aufweist und mit dem Behälterinneren über einen engen Kanal in Verbindung steht. Der Behälter.wird durch den Gewindeanschluß gefüllt und dann wird ein Stopfen im Preßsitz in den engen Kanal getrieben, solange die Anordnung noch unter Druck steht. Der Druck bleibt dann erhalten, wenn der Füllanschluß entfernt und ein mit. einem Gewinde versehener Verschlußstopfen in die Öffnung eingeschraubt und am Rand verlötet wird, um eine dauernde, dichte Verbindung zu schaffen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen: ■

Fig. 1 eine Stirnansicht einer Hochdruckgasflasche gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung!

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene 2-2 der Fig* I;

Fig. j5 eine Schnittansicht in einer Ebene j5-3 der Fig. 1, die den Füllanschluß zeigt, und

Fig. 4 eine Schnittansicht In einer Ebene 4-4 der Fig. 1, die den Auslaßanschluß zeigt.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine kleine Hochdruckgasflasche, in der ein Druckgas, z.B. Stickstoff, für lange Zeiträume, gegebenenfalls Jahre aufbewahrt werden kann, um schließlich eine kleine cryogene Kühleinrichtung zu speisen, die nach dem Prinzip des Joule-Thomson-Effektes arbeitet.

Der Behälter 10 besteht vorzugsweise aus zwei Teilen, nämlich einem Hohlkörper 11 und einem Kopf 12. Diese beiden Teile können durch Reibungsschweißung miteinander verbunden sein, um eine Verunreinigung des Inhaltes des Druckgasbehälters zu vermeiden, was besonders bei cryogenen Kühleinrichtungen wichtig ist, da dort die Gefahr besteht, daß die Verunreinigungen ausfrieren und die Einrichtung verstopfen. .

Wie Fig. 1 zeigt, weist der Kopf drei Schraubanschlüsse 20, J)O und 40 auf, die zum Anschluß einer Prüf vorrichtung, eines Füllstutzens und eines Auslaßanschlusses dienen.

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Wenn der Druckgasbehälter zum Gebrauch aus dem Lager entnommen wird, muß festgestellt werden,können, ob er noch ausreichend gefüllt 1st. Hierzu dient die in Fig. 2 schematisch dargestellte Prüfvorrichtung. Der Schraubanschluß für die Prüfvorrichtung (Prüfanschluß) enthält eine Gewindebuchse 21, mit deren innerem Ende eine Membrane 22 verlötet ist. Die eine Seite der Membrane 1st also dem Druck im Inneren des Behälters ausgesetzt während auf die andere Seite der Druck wirkt, der innerhalb der Buchse 21 herrscht. Die Membrane 1st an ihrem Rand so befestigt, daß sich Ihr mittlerer Teil von der Buchse weg bewegen kann, wenn der Druck in der Buchse den im Druckgasbehälter übersteigt. Naohdem die Buchse in den Druckgasbehälter eingeschraubt worden ist, wird sie am Rand mit der Gewindebohrung für den Prüfanschluß verlötet, wie bei 25 dargestellt, so daß eine hermetische Abdichtung auch über lange Zeiträume, gegebenenfalls Jahre, gewährleistet 1st.

Die Prüfvorrichtung enthält einen Gewindestopfen 24, der in die Buchse 21 eingeschraubt werden kann und eine Mittelbohrung 25 aufweist, durch den sich eine aus Metall bestehende Sonde 26 erstreckt, die bezüglich des Körpers des Stopfens 24 isoliert ist. Die Mittelbohrung 25 steht mit einem seitlichen Rohranschluß 27 in Verbindung, der mit einem Druckmesser 50 und über ein Ventil 51 mit einer Druckquelle, wie einer Pumpe oder einer Gasflasche verbunden werden kann. Die axiale Mittelbohrung 25 enthält hinter der Mündung des seitlichen Rohranschlusses eine Dichtung 28 und die Sonde hat im vorderen Teil einen so großen Abstand von der Wand der Bohrung, daß das Gas durch diesen Teil der Bohrung der Buchse strömen kann; Zwischen dem Stopfen 24 und der Buchse 21 ist eine Dichtung 29 vorgesehen. '

Zwischen die Sonde 26 und den Körper 57 des Stopfens 24, der seinerseits beim Prüfvorgang mit dem Druckgasbehälter 10 und der Membrane 22 in Verbindung steht, ist ein elektrischer Prüfstrorakreis geschaltet, der eine Lampe 55 und eine Batterie 56 enthält.

Zum Prüfen des Drucks im Druckgasbehälter 10 wird der Stopfen 24 in die Buchse 21 eingeschraubt und die Sonde wird soweit vorgeschoben, bis die Lampe brennt, was anzeigt, daß die Sonde die Membrane berührt. Der Außendruck wird dann allmählich gesteigert, bis die Lampe 55 wieder ausgeht, was zeigt, daß der Druck an der

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; Außenseite der Membrane gleich oder größer als der Innendruck ist und die Membrane sich dementsprechend von der*Sonde 26 abgehoben hat. Der vom Druckmesser f>0 angezeigte Druck entspricht dann also mindestens annähernd dem Druck im Inneren des Behälters.

Mit der beschriebenen Einrichtung ist also eine sehr einfache und verhältnismäßig genaue Messung des Innendrucks eines ^! Druckgasbehälters möglich, ohne daß irgendeine Auslaßöffnung vorgesehen werden müßte, durch die Insbesondere bei langer Lagerung Gas entweichen könnte. " ·

Fig. 3 zeigt eine Anordnung zum Füllen und Verschließen des Druckgasbehälter· Hierfür wird der Füll-Schraubanschluß 30 verwendet, der mit dem Inneren des Behälters 10 durch einen engen lf§ Kanal 51 in Verbindung steht. Der Druckgasbehälter wird durch den Schraubanschluß gefüllt und dann wird ein Stopfen 32 im Preßsitz in den engen Kanal hineingetrieben, solange die Anordnung noch unter Druck steht. Die Füllung kann dann nicht entweichen, wenn der Füllstutzen entfernt wird. In den Schraubanschluß wird dann ein Verschlußstopfen 33 eingeschraubt und am Rand bei 34 verlötet, um eine dauerhafte, absolut dichte Verbindung zu schaffen.

Zur Entnahme von Druckgas aus dem Behälter kann die in Fig. dargestellte Anordnung Verwendung finden. Der Auslaßanschluß 40 nimmt hierfür wieder eine Gewindebuchse 41 auf, deren Inneres mit dem Inneren des Druckgasbehälters über einen engen Kanal 42 in Verbindung steht. Am inneren Ende des Kanals 42 befindet sich j| eine zerstörbare oder durchstoßbare Membrane 43 , die in die öffnung des Behälters eingeschweißt oder eingelötet ist. Der Kanal 42 steht mit einem seitlichen Rohranschluß 44 in Verbindung, der zu einem nicht dargestellten Druckgasverbraucher, z.B. einer Kühleinrichtung feLehe z.B. DT-OS 1 601 899) führt. Die Buchse hat ein Gewinde zur Aufnahme eines Sprengsatzes 60 oder irgendeiner anderen Vorrichtung, die das offene Ende der Buchse 41 verschließt und ein Durchstoßen oder Zerstören der Membrane 43 ermöglicht.

Zur Prüfung des Druckgasverbrauchers, z.B. der Kühleinrichtung, kann an die Buchse 41 anstelle des z.B. elektrisch zündbaren Sprengsatzes 60 eine Hilfsdruckgasquelle angeschlossen

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werden, die dann mit dem Druckgasverbraucher in Verbindung steht und diesen mit Druckgas zu speisen gestattet, ohne daß die Abdichtung des Druckgasbehälters selbst hierfür aufgehoben oder die Verbindung »Fischen dem Druckgasbehälter 10 und dem Verbraucher gelöst werden müßten.

Durch die Erfindung wird also ein Druckgasbehälter geschaffen, der im gefüllten Zustand über lange Zeiträume gelagert und sogar mit einem Druckgasverbraucher verbunden sein kann, wobei sowohl der Druck im Druckgasbehälter als auch die Punktion des Druckgasverbrauchers ohne Behinderung durch die Anschlüsse und ohne Öffnen des Druckgasbehälters selbst geprüft werden können.

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Claims

Patentansprüche

!Druckgasbehälter mit einer Vorrichtung zum Prüfen oder Messen des Innendruckes, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüf- oder Meßvorrichtung eine Membrane (22), die in einer Öffnung (20) des Behälters (10) dicht angeordnet 1st, eine Sonde (26), die eine nach innen gerichtete Bewegung der Außenseite der Membrane wahrzunehmen gestattet, und eine Anordnung (Abdruckvorrichtung)27, 50, 51) durch die auf die Außenseite der Membrane mittels eines Druckmittels ein Druck bekannter Größe zur Einwirkung gebracht werden kann, enthält.

2.) Druckgasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (26) und die Abdrückvorrichtung (27* 50, 51) eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden mit der Behälteröffnung aufweisen. '

3.) Druckgasbehälter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen elektrischen Stromkreis (55* 56) durch die Membrane (22) und die Sonde (26), welche elektrischen Kontakt mit der Membrane maoht, bis diese von ihr zurückweicht und den Stromkreis unterbricht,,

4.) Druckgasbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3« gekennzeichnet durch eine Gewindebuchse (21), mit deren einem Ende eine flexible Metallmembrane (22) verlötet ist·

5·) Druckgasbeuälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (21) in die Behälteröffnung (20) eingeschraubt und außerdem zur Bildung einer dauerhaften Dichtung am Rand dieser verlötet ist.

6.) Druckgasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch einen Auslaßanschluß (40, 42, 44) der durch eine zerstörbare Membrane (43) dicht verschlossen ist, welche in eine Öffnung des Druckgasbehälters eingelötet oder eingeschweißt ist.

7.) Druckgasbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnung ein-Gewinde zur Aufnahme einer Vorrichtung, z.B. eines Sprengsatzes (60), zum Durch-

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stoßen der Membrane (43) aufweist.

8.) Druckgasbehälter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Vorrichtung (60) zu» Zerstören der Membrane eine Hilfsgasquelle anschließbar ist, die dann »it de» Druckgasverbraucher in Verbindung steht. 9·) Druckgasbehälter nach Anspruch 8, dadurch g e -kennzei c h η e t , daß der Druckgasverbraucher eine cryogenische Kühleinrichtung, die nach den Joule-Thomson-Prinzip arbeitet, 1st.

10.) Druckgasbehälter nach eine» der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (30-34) zu» Füllen und dichten Verschließen des Behälters.

11·) Druckgasbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll- und Abdichtvorrichtung eine »it einen Gewinde versehene Füllöffnung (30) aufweist, die nit den Inneren des Behälters (10) über einen engen Kanal (31) in Verbindung steht, einen in Freßsltz in den engen Kanal eingetriebenen Stopfen (32) und einen/die Füllöffnung (30) eingeschraubten Stopfen (33) enthält, dessen Rand (bei 34) unter Bildung einer dauerhaften Abdichtung verlötet 1st.

12.) Verfahren zu» Prüfen des Innendruckes eines Druckgasbehälters nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenseite der Membrane ein Druck entsprechend den Sollwert des Innendruckes zur Einwirkung gebracht wird.

13.) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendruck allmählich gesteigert wird, bis sich die Membrane (22) bewegt.

14.) Vorrichtung zum Prüfen oder Messen des Innendrucks eines Druckgasbehälters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen in eine Fassung (20) einsetzbaren Stopfen (24), der eine Sonde (26) aufweist, die eine Bewegung der Membrane (22) des Behälters in Richtung auf das Behälterinnere wahrzunehmen gestattet, und eine Abdrückvorrichtung mit der durch ein Druckmittel ein Druck bekannten Wertes auf die Außenseite der Membrane zur Einwirkung gebracht werden kann.

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