DE202016008895U1

DE202016008895U1 - Ventil für einen Gasbehälter

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Publication number: DE202016008895U1
Application number: DE202016008895.6U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2026-11-11
Also published as: EP3380764A1; DE102015015413A1; WO2017088957A1

Abstract

Ventil, das an einem Gasbehälter (25) wie eine Gasflasche oder ein Gastank befestigt ist, wobei das Ventil ein Sicherheitsventil (15) mit einem Gasaustrittskanal (16) aufweist, das eine schmelzbare Dichtungsscheibe (17) in sich enthält, die bei Erreichen einer kritischen Temperatur schmilzt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtungsscheibe (17) in einen Federhalter (18) aufgenommen ist, der von einer Schraubendruckfeder (19) in die Verschlussstellung der Dichtungsscheibe gedrückt wird, in der sie sich dicht an den Rand des Gasaustrittskanals anlegt und bei Erreichen eines vorbestimmten Gasdrucks in dem Behälter in die Öffnungsstellung bewegt wird,
dass die Dichtungsscheibe eine Dicke von 1 bis 3 mm hat, und
dass die Dichtungsscheibe (17) ganz oder teilweise aus dem Material besteht, das bei Erreichen der kritischen Temperatur schmilzt, so dass das gesamte Gas aus dem Gasbehälter austreten kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für einen Gasbehälter wie eine Gasflasche oder einen Gastank, wobei das Ventil vorzugsweise ein Gewinde aufweist, mit dem das Ventil in den Gasbehälter eingeschraubt ist. Das Ventil kann auch auf andere Weise an dem Gasbehälter befestigt sein, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben dicht an den Gasbehälter angeschraubt sein.
Bei dem Gasbehälter kann es sich beispielsweise um eine Brenngasflasche oder Treibgasflasche handeln, die es in verschiedenen Größen gibt, oder um einen Gastank, der beispielsweise in aufrechter Lage in einem Wohnmobil gehalten oder z.B. auf einem Hubstapler oder stationären Motor in waagerechter Lage angeordnet sein kann. Es kann sich um kleine Gasbehälter handeln oder um große Behälter, wobei die Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils auf keine Größe beschränkt ist.
Sehr weit verbreitete Gasflasche haben ein Füllgewicht von ca. 11 kg oder ca. 14 kg und sind mit Flüssiggas aus Propan oder Butan oder einem Propan/Butan-Gemisch gefüllt. Derartige Brenngasflaschen werden zu vielfältigen Zwecken im Haushalt oder im Gewerbe verwendet. Das Gas aus solchen Flaschen kann in gasförmiger Phase für allerlei Zwecke im Haushalt oder Gewerbe oder in seiner flüssigen Phase z.B. zum Antrieb von Motoren verwendet werden.
Die Gasbehälter der betrachteten Art bestehen häufig aus Stahl, womit sie ein beträchtliches Gewicht haben. Inzwischen sind auch Gasbehälter aus entsprechend geeigneten Aluminiumlegierungen verbreitet, die teilweise sogar korrosionsbeständig und aufgrund ihres erheblich geringeren Gewichts immer wesentlich einfacher zu handhaben sind. Auch bezüglich des Materials der Gasbehälter gibt es keine Beschränkung hinsichtlich des verwendeten Ventils.
Gasbehälter unterliegen sehr hohen Sicherheitsanforderungen, da sie im Falle des Berstens oder Explodierens verheerende Zerstörungen hervorrufen können. Bei einer Berstung reißt die Flasche „lediglich“ auf, bei einer Explosion zerlegt sie sich in mehrere umherfliegende Teile, die die Wirkung von Geschossen haben. Wenn eine Flasche in einem Wohnmobil aus welchen Gründen auch immer zur Berstung kommt, zerlegt diese Berstung das Wohnmobil in Trümmer. Eine Explosion bewirkt das Gleiche, lässt aber zusätzlich ihre Bestandteile wie Geschosse umherfliegen. Das sinngemäß Gleiche passiert, wenn eine Flasche in den geschlossenen Räumen eines Hauses birst oder explodiert. Ein Einfamilienhaus wird dem Erdboden gleich gemacht.
Birst eine Flasche im Freien, kann auch das ebenfalls verheerende Folgen haben, vor allem, wenn Menschen in der Nähe sind. Je nachdem, wie oder an welcher Stelle die Flasche aufreißt, fliegt sie in die Luft oder seitlich weg. Explodiert eine Flasche im Freien, richtet die Druckwelle ebenfalls schon Schaden genug an, von katastrophaler Wirkung können jedoch die umherfliegenden Einzelteile sein, in die sich die Flasche zerlegt. Im Krieg können sie gar als Bomben zum Einsatz kommen.
Wenn Berstungen an Flaschen vorgenommen werden, um zu überprüfen, ob sie den gesetzlichen Anforderungen genügen, geschieht dies nicht mit Gas oder Luft, sondern mit Wasser. Die Flasche wird randvoll mit Wasser gefüllt und dann wird unter Druck weiter Wasser in die bereits gefüllte Flasche eingeleitet, wodurch sich der Innendruck immer weiter erhöht, bis es schließlich eben zur Berstung kommt.
Wenn der Gasbehälter nicht mit einem einfachen Ventil, sondern mit einem Sicherheitsventil ausgerüstet ist, öffnet dieses bei Erreichen eines vorgegebenen Innendrucks des Gasbehälters, wodurch so lange Gas ausströmen kann, bis der Druck unter diesen kritischen Druck sinkt, woraufhin das Sicherheitsventil - im allgemeinen durch Federdruck - wieder schließt. Wenn das Sicherheitsventil vorschriftsmäßig funktioniert, kann hierdurch ein Bersten des Gasbehälters allein durch Innendruck ausgeschlossen werden.
Anders liegt der Fall, wenn der Gasbehälter hohen Außentemperaturen ausgesetzt wird, wodurch der Innendruck permanent so sehr ansteigt, dass es zur Berstung des Behälters kommen kann. Noch wesentlich gefährlicher ist die Situation, wenn im Bereich des Gasbehälters ein Feuer ausgebrochen ist. In diesem Fall besteht die sehr große Gefahr, dass der Gasbehälter explodiert, wodurch in der Praxis häufig Löscharbeiten erschwert oder gar verhindert werden, um die zu Hilfe gerufenen Feuerwehrleute nicht zu gefährden. Wenn in einem solchen Fall der Gasbehälter ein einfaches Ventil hat, das keine kontrollierte Druckentlastung zulässt, kann der Gasdruck in der Flasche durch die einwirkende Hitze in kürzester Zeit so hoch ansteigen, dass die Gasflasche explodiert. Dies kann auch bei einem Gasbehälter passieren, der ein Sicherheitsventil hat, das zunächst fast das gesamte Gas ausströmen lässt, bis es unterhalb der kritischen Druckgrenze - meist 30 bar - wieder schließt. Das restliche Gas in der Flasche kann nun nicht mehr den Überdruck entwickeln, durch den sich das Sicherheitsventil wieder öffnen und die die Restmenge des Gases ausströmen könnte. Durch Einwirken der Hitze wird aber in kürzester Zeit die Druckfestigkeit des Gasbehälters so sehr verringert, dass es trotz des Sicherheitsventils zu einer Explosion kommen kann, da auch ein Innendruck unter 30 bar in diesem Fall eine verheerende Wirkung hervorrufen kann.
Die GB 504257 A offenbart ein Ventil, bei dem der Bereich des Gewindeeingriffs des Ventils in die Wand eines Gasbehälters durch eine schmelzbare Dichtungseinrichtung abgedichtet ist.
Die LU 91282 A1 offenbart ein Sicherheitsventil, bei dem der Schließkolben einen zentralen Durchgangskanal hat, der mit einem Stopfen aus schmelzbarem Material gefüllt ist. Die US 3,384,101 A1 offenbart ein ähnliches Sicherheitsventil, bei dem ein federbeaufschlagter Kolben ebenfalls einen Stopfen aus schmelzbarem Material enthält.
US 2,271 ,786 offenbart ein Ventil, das an einem Gasbehälter wie eine Gasflasche oder ein Gastank befestigt ist, wobei das Ventil ein Sicherheitsventil mit einem Gasaustrittskanal aufweist, das eine schmelzbare Dichtungsscheibe in sich enthält, die bei Erreichen einer kritischen Temperatur schmilzt. Diese Dichtungsscheibe ist in einer Ausführungsform in einem napfförmigen Element, das aus einer zylindrischen Umfangswand und einer Bodenwand besteht, angeordnet, wobei die Bodenwand an den Gasaustrittskanal des Ventils angepresst wird. Hierzu drückt eine Feder auf die Oberseite der schmelzbaren Dichtungsscheibe in dem Napf und drückt diesen mit seiner Bodenwand in die Schließstellung. Wenn das Material schmilzt, verringert sich allmählich der Federdruck auf das napfförmige Element, so dass Gas entweichen kann. Dieser Vorgang benötigt verhältnismäßig viel Zeit, so dass eine Explosion des Behälters bei plötzlicher Einwirkung großer Hitze auf den Gasbehälter nicht sicher verhindert ist. Die Druckschrift erwähnt auch, dass die Bodenwand des Napfes weggelassen sein kann. In diesem Fall drückt die Feder die Dichtungsscheibe direkt an den Rand des Gasaustrittskanals. Hierzu muss die Dichtungsscheibe eine beträchtliche Dicke haben, damit sie die erforderliche Steifigkeit und Biegefestigkeit hat, um den Gasaustrittskanal sicher gegen den Austritt von Gas abdichten zu können. Diese beträchtliche Dicke führt aber dazu, dass bei plötzlicher Einwirkung großer Hitze auf den Gasbehälter verhältnismäßig viel Zeit vergeht, die Dichtungsscheibe zu schmelzen.
Bisher sind demnach Gasbehälter sowohl mit einem einfachen Ventil als auch mit einem Sicherheitsventil nicht feuerfest, so dass im Brandfalle oder bei anderweitiger Einwirkung großer Hitze auf den Gasbehälter ein großes Sicherheitsproblem besteht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für dieses Problem anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung sieht vor, dass das Ventil mit einer Dichtungseinrichtung versehen ist, die bei Erreichen einer vorbestimmten kritischen Temperatur schmilzt, so dass das gesamte Gas aus dem Gasbehälter ausströmen kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich in dem Gasbehälter bei Einwirken von Hitze kein gefährlicher Überdruck ausbilden kann, der zu einem Bersten oder gar zur Explosion des Behälters führen könnte. Damit ist ein Gasbehälter mit dem erfindungsgemäßen Ventil feuerfest bzw. feuerbeständig. Solange ein Gasbehälter mit Sicherheitsventil dieser kritischen Temperatur nicht ausgesetzt ist, funktioniert sein Sicherheitsventil bestimmungsgemäß.
Das erfindungsgemäße Ventil weist ein Sicherheitsventil auf, das die schmelzbare Dichtungseinrichtung in sich enthält. Hierbei besteht die Dichtungseinrichtung erfindungsgemäß aus einer Dichtscheibe, die in einen Federhalter aufgenommen ist, der von einer Feder in die Schließstellung beaufschlagt ist und bei Erreichen eines vorbestimmten Gasdrucks in dem Behälter in die Öffnungsstellung bewegt wird, wie dies bei einem Sicherheitsventil üblich ist. Erfindungsgemäß besteht hierbei die Dichtscheibe aus einem schmelzbaren Material, das natürlich solche Eigenschaften haben muss, dass es auch die normalen Sicherheitsfunktionen (Öffnen und Schließen des Ventils) erfüllt. Bei einem Sicherheitsventil für die Gasflaschen kann die Dichtscheibe aus einem geeigneten und zugelassenen Werkstoff wie z.B. PT1000 bestehen, und sie weist erfindungsgemäß eine Dicke von 1 bis 3 mm, vorzugsweise etwa 2 mm auf.
Die Temperatur, bei der die Dichtungseinrichtung schmilzt, sollte zwischen 100° C und 200° C, vorzugweise zwischen 120° C und 180° C liegen, wobei eine Schmelztemperatur von ca. 150° C am meisten bevorzugt wird. Die Erfindung ist aber nicht auf die angegebenen Temperaturen beschränkt, die je nach Gasbehälter und Gefährdungssituation höher oder niedriger sein können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 einen Vertikalschnitt durch ein einfaches Ventil in vergrößerter Darstellung;
2 das Ventil im eingeschraubten Zustand;
3 einen Vertikalschnitt durch ein Sicherheitsventil in vergrößerter Darstellung;
4 das Sicherheitsventil im eingeschraubten Zustand.

Das in den 1 und 2 dargestellte Ventil 1 enthält einen Ventilkörper 2, dessen unterer, leicht konisch sich verengender Ansatz 3 mit einem Außengewinde 4 versehen ist, mit dem das Ventil 1 in eine Muffe 24 eines Gasbehälters 25 einschraubbar ist. Der Gaseintrittskanal 5 ist an seinem oberen Ende durch einen Stopfen 6 verschließbar, der in eine Aussparung eines Kolbens 7 aufgenommen ist, der von einem Handrad 8 aufwärts und abwärts bewegbar ist, um einen Gasaustrittskanal 9 in einem seitlichen Ansatz 10 des Ventils 1 zu öffnen oder zu schließen. Das Handrad 8 steht hierzu im Gewindeeingriff mit einem Innengewinde 11 am oberen Endbereich des Ventils 1. Der Kolben 7 ist durch zwei O-Ringe 12 in dem Ventilkörper 2 abgedichtet. Mit dem Bezugszeichen 13 sind zwei hintereinander liegende Stifte bezeichnet, die als oberen Anschlag für das Handrad 8 und den von diesem gehaltenen Kolben 7 dienen.
Der seitliche Ansatz 10 enthält ein Außengewinde 14 zur Befestigung eines Schlauchs, durch den das Gas seinem Bestimmungsort zugeführt wird, wenn das Handrad 8 und damit der Kolben 7 mit dem Stopfen 6 die Verbindung des Gaseintrittskanals 5 mit dem Gasaustrittskanal 9 frei gegeben hat.
Das Ventil 1 ist - wie oben gesagt - mit seinem Außengewinde 4 in ein Innengewinde der Muffe 24 eines Gasbehälters 25 eingeschraubt. Dieser Gewindeeingriff ist durch eine Dichtungseinrichtung 26 abgedichtet, die bei Erreichen einer kritischen Temperatur schmilzt, die zwischen 100 und 200 °C, vorzugsweise etwa bei 150°C liegt. Die Dichtungseinrichtung besteht aus einem schmelzbaren Dichtungsring oder einem schmelzbaren Dichtungsband oder aus einer schmelzbaren Dichtungspaste, die unterhalb der kritischen Schmelztemperatur den Gewindeeingriff sicher abdichtet.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Stopfen 6 ganz oder teilweise aus einem bei Erreichen einer kritischen Temperatur schmelzbaren Material besteht. Als Material hierfür kommen geeignete Kunststoffe, geeignete Metalle oder Verbundwerkstoffe in Betracht. Ein geeigneter Kunststoff ist z.B. PT1000.
Das in den 3 und 4 dargestellte Sicherheitsventil 15 hat einen weiteren Gasauslasskanal 16, der von einer Dichtungsscheibe 17 geschlossen ist, bis ein vorbestimmter kritischer Gasdruck auftritt. Die Dichtungsscheibe 17 ist in einen Federhalter 18 aufgenommen, der von einer Schraubendruckfeder 19 in die Verschlussstellung der Dichtungsscheibe 17 gedrückt wird, indem sich die Schraubendruckfeder 19 an einer in den Endbereich des zugehörigen seitlichen Ansatzes 20 eingeschraubte Kappe 21 abstützt. Öffnungen 22 in der Kappe 21 sind durch einen Staubschutzstopfen 23 verschlossen.
Wenn die Dichtungsscheibe 17 in die Öffnungsstellung gedrückt wird, strömt Gas aus dem Ansatz 20 aus, bis der kritische Druck unterschritten wird, woraufhin sich die Dichtungsscheibe 17 wieder dicht an den Rand des Gasaustrittskanals 16 anlegt.
Die Dichtungsscheibe 17 und/oder der Federhalter 18 kann erfindungsgemäß ganz oder teilweise aus einem Material bestehen, das bei Erreichen einer vorgegebenen kritischen Temperatur schmilzt, so dass das gesamte Gas aus dem Gasbehälter austreten kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Gewinde 4 in seinem Gewindeeingriff in die Muffe 24 des Gasbehälters 25 durch eine schmelzbare Dichtungseinrichtung 26 in Form eines Dichtungsrings, eines Dichtungsbandes oder einer Dichtungspaste abgedichtet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 504257 A [0010]
LU 91282 A1 [0011]
US 3384101 A1 [0011]
US 2271786 [0012]

Claims

Ventil, das an einem Gasbehälter (25) wie eine Gasflasche oder ein Gastank befestigt ist, wobei das Ventil ein Sicherheitsventil (15) mit einem Gasaustrittskanal (16) aufweist, das eine schmelzbare Dichtungsscheibe (17) in sich enthält, die bei Erreichen einer kritischen Temperatur schmilzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (17) in einen Federhalter (18) aufgenommen ist, der von einer Schraubendruckfeder (19) in die Verschlussstellung der Dichtungsscheibe gedrückt wird, in der sie sich dicht an den Rand des Gasaustrittskanals anlegt und bei Erreichen eines vorbestimmten Gasdrucks in dem Behälter in die Öffnungsstellung bewegt wird, dass die Dichtungsscheibe eine Dicke von 1 bis 3 mm hat, und dass die Dichtungsscheibe (17) ganz oder teilweise aus dem Material besteht, das bei Erreichen der kritischen Temperatur schmilzt, so dass das gesamte Gas aus dem Gasbehälter austreten kann.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (17) bei einer Temperatur schmilzt, die zwischen 100° C und 200° C, vorzugsweise 120° C und 180° C, weiter bevorzugt bei ca. 150° C liegt.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe eine Dicke von 2 mm hat.