DE2020900A1

DE2020900A1 - Abgabeventil fuer Gas mit schneller Lade- und langsamer Abgabecharakteristik

Info

Publication number: DE2020900A1
Application number: DE19702020900
Authority: DE
Inventors: Ferguson Harry D
Original assignee: SAV A LIFE OXYGEN CO
Current assignee: SAV A LIFE OXYGEN CO
Priority date: 1969-04-29
Filing date: 1970-04-29
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3570714A; DE7016093U; NL7006288A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk· dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

Gu/ki 27. April 1970

SHE SAV-A-LII¹E OXYGEN 00. Suite 109, Rydal West Apts., Jenkintown, Pennsylvania, USA

Abgabeventil für Gas mit schneller Ladeuiid langsamer Abgabecharakteristik

Die Erfindung betrifft ein Abgabeventil für Gas mit schneller Lade- und langsamer Abgabecharakteristik, das mit einem Sammelbehälter für das Gas in Verbindung steht. Ein derartiges Ventil ist insbesondere für die Anwendung medizinischen Sauerstoffs nützlich.

Die Verwendung von Abgabevorrichtungen mit medizinischem Sauerstoff durch eine bestimmte Person ist wegen der Leichtigkeit, mit der Kugeln mit diesem Sauerstoff aufbewahrt werden können und anschließend in einem ITotfall schnell betriebsbereit gemacht werden können, heute weit verbreitet.

Herkömmliche Abgabevorrichtungen für Sauerstoff, die von einer Person benutzt werden können, weisen im allgemeinen einen Sammelbehälter bzw. Sammelraum, und zwar normalerweise in Gestalt einer Kugel, auf. Dieser Sammelbehälter für den Sauerstoff steht in Verbindung mit dem Sammelraum und einem Ventil, wie es auch bei fahrrädern verwendet wird, wodurch eine schnelle Abgabe des Sauerstoffs erreicht wird, ferner ist zwisohen dem Sammelraum und einem lösbaren Ventiletift de· Fahrradventiles eine kleine Öffnung zur dosierten Abgabe

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vorgesehen, damit der medizinische Sauerstoff in dosierten Mengen abgegeben werden kann. Diese kleine Öffnung besitzt einen Durchmesser von etwa 0,07 bis 0,1 mm (0,003 bis 0,004 inch),

Ist der Sauerstoff im Sammelbehälter vollständig abgegeben, so muß die Abgabevorrichtung zum Wiederauffüllen zurückgegeben werden. Herkömmlicherweise wird dabei die Vorrichtung lediglich an eine große Vorratsflasche mit Sauerstoff angeschlossen, wobei die Sperre mit der Öffnung von 0,07 bis 0,1 mm überwunden werden muß. Hierdurch wird sehr viel Zeit für das Wiederauffüllen benötigt, und zwar beispielsweise etwa 32 Minuten»

Zwar ist es möglich, die Sperre für das Wiederauffüllen zu entfernen, jedoch hat sieh herausgestellt, daß diese Verfahrensweise unpraktisch und teuer ist. Aus diesem Grunde bestehen wirtschaftliche Bedenken, die gegen das langdauernde Wiederauffüllen sprechen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung dieser Sperre mit einer Öffnung von etwa 0,07 bis 0,1 mm Durchmesser ein Ventil vorzuschlagen, welches ein sehr schnelles Wiederauffüllen gestattet, wobei die Sperre während des Wiederauffüllens auf sichere Weise und wirksam kurz geschlossen werden kann. Darüberhinaus soll mit der Erfindung eine Abgabevorrichtung für medizinischen Sauerstoff und mit einer schnellen Ladefähigkeit vorgeschlagen werden, der verhältnismäßig preiswert und auch als Massenware hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Abgabeventil der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) das Ventil ein Ventilgehäuse mit einer Bohrung sowie mit einer dem Sammelbehälter benachbarten Kammer aufweist, wobei . die Bohrung in der Abgabeseite des Ventilgehäuses von dem

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Sammelbehälter entfernt angeordnet ist;

b) daß sich die Bohrung durch das Gehäuse und in die Kammer ■ erstreckt, die mit dem Sammelbehälter in Verbindung steht, wobei in der Kammer ein fester Ventilsitz ausgebildet istj

c) daß der Ventilsitz eine geneigte Innenfläche aufweist, die sich von der Abgabeseite der Bohrung weg öffnet, wobei in der Kammer zwischen dem Ventilsitz und dem Sammelraum.ein frei beweglicher Ventilkörper vorgesehen ist;

d) daß der Ventilkörper eine sehr kleine Abgabeöffnung besitzt, J durch die normalerweise Gas aus dem. Sammelbehälter langsam ab- ^ gegeben wird, wenn sich der Ventilkörper in seiner Normallage befindet, in der er am Ventilsitz anliegt, wobei der Ventilkörper eine Außenfläche aufweist, die der Innenfläche des Ventilsitzes entspricht und in dieser Nbrmallage abdichtet;

e) daß der Ventilkörper während des Ladens in eine zurückgezogene lage weg vom Ventilsitz bewegbar ist; und

f) daß der Ventilkörper ferner einen vergrößerten Schlitz aufweist, der in der Norraallage abgedeckt ist und der in der zurückgezogenen Lage mit der Kammer und mit dem Sammelbehälter in Verbindung steht, wobei der Ventilkörper sich durch

den Druck des Gases im Sammelbehälter normalerweise in der λ

Normallage und während der Sohnelladung unter einem höheren Gasdruck in der zurückgezogenen Lage, in der Gas dem Sammelbehälter zugeführt wird, befindet.

Beim. Aufladen passiert dabei also das Gas durch den Schlitz und /Strömt

^direkt in den Sammelraum bzw» Sammelbehälter und muß nicht mehr die sehr kleine Abgabeöffnung passieren. Befindet sich jedoch für die Abgabe der Ventilkörper in seiner normalen Stellung, so wird das Gas gezwungen, durch diese sehr kleine Abgabeöffnung zu strömen, so daß die Abgabe wiederum sehr langsam vor sich geht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeisplels näher erläutert. Dabei gehen weitere Vorteile aus der folgenden

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beispielsweisen Beschreibung hervor.
Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ventils nach der Erfindung;

Pig. 2 einen vergößerten Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Pig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Pig. 2;

Pig. 4 eine perspektivische Ansicht des Ventilkörpers; und

Pig. 5 einen Teilschnitt durch das Abgabeventil, das mit einem Teile einer Abgabevorrichtung für medizinischen Sauerstoff verbunden ist, -wobei die Vorrichtung aufgefüllt wird.

Die Position 10 in Pig. 5 zeigt eine Spendevorrichtung für medizinischen Sauerstoff. Diese Spendevorrichtung enthält im wesentlichen eine Kugel 12 und ein Ventil 14. Die Kugel 12 schließt einen Sammelraum 15 für medizinischen Sauerstoff oder ein anderes Gas ein. Ihre Wände sind verhältnismäßig dick, so daß das Gas dort unter Druck aufbewahrt werden kann.

Von der Kugel 12 erstreckt sich ein Ansatz 16, der bei 17 teilweise ein Gewinde aufweist. Das Gewinde 17 gestattet die Aufnahme einer Auffüllkupplung, wie sie in Pig. 5 dargestellt und weiter unten näher erläutert wird.

Das Ventil 14 besitzt einen Ansatz 16 (vgl. Pig. 2 und 5), von dem sich ein Ventilgehäuse 20 mit einer im allgemeinen in der Mitte verlaufenden Bohrung 22 erstreckt, die sich von einem Abgabeende 24 aus zurück zu einer Kammer erstreckt, die ein vergrößertes Gebiet 26 sein kann, das durch einen Bohrungsansatz 28 mit dem Sammelraum bzw. Sammelbehälter 15 in Verbindung steht. Ein Sicherheitsstopfen 30 steht über eine Leitung 32 mit der Bohrung 28 in Verbindung. Er dient als Sicherheitsöffnung, falls der normale Gasstrom vom Samrnel-

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•behälter 15 zum Abgabeende 24 behindert fst.·

Das Ventilgehäuse 20 besitzt einen Gewindeansatz 16, der mit dem Ansatz verschraubt ist (vgl. Pig. 2 und 5). Hierdurch sind der Ventilkörper 44 aowie andere innere Bauelemente des Ventils leicht zugänglich.

Die Bohrung 22 ist nächst dem Abgabeende 24 etwas vergrößert, so daß ein lösbarer,unter Federdruck stehender Ventilstift 34 aufgenommen werden kann, der ähnlich wie ein Fahrradventil ausgebildet ist. Wird dieser Ventilstift nach innen gedrückt, so wird das Fahrradiiren til 36 geöffnet. Sobald jedoch der Druck vom Ventilstift 34 fortgenommen wird, kehrt der Stift 34 in seine normale Ausgangslage zurück und das Ventil 36 schließt, so daß kein weiterer Sauerstoff abgegeben werden kann. Das Ventilgehäuse ist außen herkömmlich ausgebildet.

Das vergrößerte Gebiet 26 in Fig. 2 wird durch einen sich verjüngenden Abschnitt 38 gebildet, der so geformt ist, daß er sich von der Abgabeseite des Ventils weg öffnet. Das vergrößerte Gebiet 26 wird ferner durch einen geraden Abschnitt gebildet, der sich vom verjüngenden Abschnitt 38 zur Hilfsbohrung 28 hin erstreckt. Der Ventilsitz 42 ist im verjüngenden Abschnitt 38 ausgebildet, wobei der Ventilsitz ebenfalls eine sich neigende Innenfläche aufweist, die so ausgebildet ist, daß sie sich von der Abgabeseite 24 der Bohrung 22 weg erstreckt .

Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß ein Ventilkörper 44 im Gebiet 26 zwischen dem Ventilsitz 42 und der Hilfsbohrung 28 frei beweglich ist.

Die Einzelheiten des Ventilkörpers 44 sind aus den Fig. 2 und ersichtlich. Der Ventilkörper schließt eine sehr kleine, in der Mitte angeordnete Abgabeöffnung 46 ein, die einen Durch- ■teeer von 0,07 bis 0*1 mm (0,003 bis 0,004 inch) besitzt. Wird der Ventilkörper 44 durch CJaedruck aus der Kugel 12 in eine SehlieBlmge gegen den Ventileitβ 42 gedrückt, so kenn

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sich der Sauerstoff von der Kugel 12 in die Bohrung 22 lediglich durch diese sehr kleine Abgabeöffnung 46 ergießen.

Aus ]?ig. 2 ist ferner ersichtlich, daß die Abgabeöffnung 46 in einer Wand 48 ausgebildet ist, die sich ganz nahe der Bohrung 22 befindet. Die Abgabeöffnung 46 steht mit einer Kammer 50 in Verbindung, die durch eine geneigte konische Wand 52 des Ventilkörpers 44 definiert wird. Diese konische Wand 52 entspricht im allgemeinen der Innenfläche des sich rik- verjüngenden Abschnittes 38 des Ventilsitzes 42. Wird daher der Ventilkörper 44 gegen den Ventilsitz 42 bewegt, so bildet sich zwischen dem Ventilkörper 44 und dem Ventilsitz 42 eine Dichtung aus.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Ventilsitz aus Messing, weil er im Ventilgehäuse 22 vorgesehen ist, das ebenfalls vorzugsweise aus Messing besteht. Auch der 'Ventilkörper 44 ist aus Messing hergestellt, da gefunden wurde, daß zwischen dem Ventilsitz 42 und dem Ventilkörper 44 eine zufriedenstellende Gasdichtung ausgebildet werden kann. Es können aber auch entweder der Ventilsitz 42 oder der Ventil-, körper 44 oder auch beide Teile aus anderen Materialien, wie W anderem Metall oder Kunststoff, etwa Polytetrafluoräthylen, hergestellt sein.

Aus Pig. 4 ist ferner ersichtlich, daß der Ventilkörper 44 ebenfalls eine Wand 54 aufweist, die von der Wand 48 entfernt angeordnet ist. Diese Wand 54 besitzt einen sich quer erstreckenden Schlitz 56, der in dieser Wand ausgebildet ist. Der Schlitz 56 dient zum schnellen Auffüllen der Kugel 12, da durch ihn das Gas die sehr kleine Abgabeöffnung 46 kurzschließen kann. Der Schlitz 56 wird jedoch abgeschlossen, wenn der Ventilkörper 44 gegen den Ventilsitz 42 gepreßt wird. Dies ist die normale Lage des frei beweglichen Ventilkörpers 44· Weil der Schlitz in dieser Normallage verschlossen ist, kann das das aus der Kugel 12 lediglich duroh die !deine Abgabeöffnung 46 but Bohrung 22 gelangen.

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Pur ein schnelles Auffüllen wird ein höherer G-asdruck durch die Bohrung 22 und gegen den Ventilkörper 44 geleitet, so daß der Ventilkörper 44 in eine zurückgezogene Lage gerät, die in Pig, 2 dargestellt ist. Es ist somit ersichtlich, daß das Auffüllgas zwischen dem Ventilsitz 42 und dem Ventilkörper 44 passieren und dann zum Schlitz 56 gelangen kann.. Anschließend strömt es durch eine Öffnung 58 im Sitz 60 aus Tetrafluoräthylen. Das Auffüllgas strömt dann durch die Bohrung 28 und schließlich in den Sammelraum 15 in der Kugel 12.

Der Sitz 60 schließt eine Seitenwand 62 ein, wobei der Sitz 60 unter axialem Druck mittels, der abdichtenden Gewinde 17 und 66 axial gehalten wird.

Das schnelle Auffüllen des Behälters ist in Pig. 5 dargestellt. Dabei wird ein Kuppelteil 64 um das Ventilgehäuse 20 gelegt. Dieses Kuppelteil 64 besitzt ein Gewinde 66, das das Gewinde 17 des Ventilgehäuses aufnimmt. Das Kuppelteil 64 wird so als Ummantelung mit einer Seitenwand 68 und einem offenen Ende 70, das durch eine federnde Kappe 72 mit einem Druckpunkt 74 abgeschlossen wird. Fern«.iÄt ein Ansatz 76 vorgesehen, der eine.iEinlaßöffnung 78 einschließt, die mit einem Ladezylinder 80 in Verbindung steht. Der Ansatz 76 wird von einem 'Füllstutzen 82 des Zylinders 80 aufgenommen worden.

Soll nun Gas vom Ladezylinder 80 in den Sammelraum 15 in der Kugel 12 abgegeben werden , so wird das Kuppelteil 64 mit dem Gewinde 17 fest verschraubt, so daß der Druckpunkt 74 nach unten drückt oder derart betätigt werden kann, daß der Ventilstift 34 heruntergedrückt wird, so daß das Gas in die Bohrung 22 gelangen kann. Der Gasdruck des Ladegases drückt daher gegen den Ventilkörper 44 und bewegt diesen in die in Fig. 2 dargestellte zurückgezogene Position. Anschließend strömt das Ladegas zwischen dem Ventilkörper 44 und dem Ventil-sitz 42 in einen Raum 84 zum Schlitz 56 und schließlich zur Bohrung 28, die mit dem Sammelraum 15 in Verbindung steht.

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Sobald der Gasdruck im Sammelraum den gewünschten Wert erreicht hat, wird das Kuppelteil 64 weggenommen, so daß der Stift 34 in seine normalerweise geschlossene Lage .z"ärückkehren kann. Ist das Kuppelteil 34 entfernt, so kann der Yentilstift 34 von Hand betätigt werden, so daß eine bestimmte Gasmenge aus dem Sammelraum 15 abgelassen wird. Hierbei wird der Druck des Gases im Sammelraum 15 gegen den Yentilkörper 44 gerichtet, so daß dieser sich an den Yentilsitz 42 anlegt. Das Gas kann daher aus dem Sammelraum 15 nur noch durch die kleine Abgabeöffnung 46 entweichen, und zwar dies auch nur dann, wenn der Ventilstift 34 nach unten gedrückt ist.

Es ist daher ersichtlich, daß der Sammelraum sehr schnell aufgefüllt ist. Das Gas wird jädoch aus diesem Sammelraum nur durch die sehr kleine Öffnung 46 abgegeben.

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Claims

20209"QQ ■ Dr. W. Schalk, DipL-ing. P. Wirft

Gu/Kt S^ipt^!r'^,^C^^D^^nenberf THESAV-A-LIFEOXYGENCO.

Dr. V. Schmied-Kov/arzik

27·4.1970 Dr. P. Wainhold, Dr. D. Gudel

d Frankfurt/M., Gr, Eschenheimer Sfr. 39 ■

. Pa te nt a η s ρ r ü c h e :

Abgabeventil für Gas mit schneller Lade- und langsamer Abgabecharakteristik, das mit einem Sammelbehälter für das Gas in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Ventil ein Ventilgehäuse (20) mit einer Bohrung (22) sowie mit einer dem Sammelbehälter (15) benachbarten Kammer (26) aufweist, wobei die Bohrung (22) in der Abgabeseite (24) des Ventilgehäuses (20) von dem Sammelbehälter (15) entfernt angeordnet ist;

b) sich die Bohrung (22) durch das Gehäuse (20) und in die Kammer (26) erstreckt, die mit dem Sammelbehälter (15) in Verbindung steht, wobei in der Kammer (26) ein fester Ventilsitz (42) ausgebildet ist;

c) der Ventilsitz (42) eine geneigte Innenfläche (38) aufweist, die sich von der Abgabeseite (24) der Bohrung (22, 28) weg öffnet, wobei in der Kammer (26) zwischen dem Ventilsitz (42) und dem Sammelraum (15) ein frei beweglicher Ventilkörper (44) vorgesehen ist;

d) der Ventilkörper (44) eine sehr kleine Abgabeöffnung (46) besitzt, durch die normalerweise Gas aus dem Sammelbehälter (15) langsam abgegeben wird, wenn sich der Ventilkörper (44) in seiner Normallage befindet, in der er am Ventilsitz (42) anliegt, wobei der Ventilkörper (44) eine Außenfläche (52) aufweist, die der Innenfläche (38) des Ventilsitzes (42) entspricht und in dieser Normallage abdichtet;

β) der Ventilkörper (44) während des Ladens in eine · zurückgezogene Lage weg vom Ventilsitz (42) bewegbar

Λ» λ λ r\ r 4

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ist, und

f) der Ventilkörper (44) ferner einen vergrößerten Schlitz (56) aufweist, der in der Normallage abgedeckt ist und der in der zurückgezogenen Lage mit der Kammer (26) und mit dem Sammelbehälter (15) in Verbindung steht, wobei der Ventilkörper (44) sich durch den Druck des Gases im Sammelbehälter (15) normalerweise in der Normallage und während der Schnelladung unter einem höheren Gasdruck in der zurückgezogenen Lage (Fig.2), in der Gas dem Sammelbehälter (15) zugeführt wird, befindet.

2. Abgabeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas medizinischer Sauerstoff ist.

3. Abgabeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (26) ein vergrößertes Gebiet im Gehäuse (20) ist.

4. Abgabeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (15) einen Ansatz

(16) aufweist, der wenigstens teilweise ein Außengewinde

(17) besitzt.

5. Abgabeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (20) mit dem Ansatz (16) verschraubt ist.

6. Abgabeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeöffnung (46) einen Durchmesser von etwa 0,07 - 0,1 mm besitzt.

- Anspruch 7 -

ίλ

7* Abgabeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (44) eine im wesentlichen kegelstumpf förmige Außenfläche (52) besitzt.

8. Abgabeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung zwischen dem Ansatz (16) und dem Gehäuse (20))vorgesehen ist.

9. Abgabeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein federbelasteter Ventilstift (34) vorgesehen ist, der in betätigter Stellung die Bohrung (22). mit der Atmosphäre verbindet.

Der Patentanwalt :

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