DE2429071A1

DE2429071A1 - Verfahren und vorrichtung zum herabsetzen von druckstoessen beim oeffnen eines sauerstoffflaschenventils

Info

Publication number: DE2429071A1
Application number: DE2429071A
Authority: DE
Inventors: Byron Hillen Acomb
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1973-06-19
Filing date: 1974-06-18
Publication date: 1975-01-16
Also published as: GB1471470A; FR2234502B1; US3841353A; CA998379A; BR7404949A; ES427370A1; FR2234502A1; JPS5037020A

Description

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PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

BÜRO: 8000 MÜNCHEN 83 - ELFENSTRASSE 32 4Of

1 o. Juni wi

L-9189-G

UNION CARBIDE CORPORATION 27o Park Avenue, New York, N.Y. 1oo17, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Herabsetzen von Druckstößen beim Öffnen eines Sauerstoffflaschenventils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum wesentlichen Herabsetzen von Sciuerstoffdruckstößen beim Öffnen eines Sauerstoffflaschenventils. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung, die es erlaubt, daß der Sauerstoffdruck am Sauerstoffregler langsam und sicher einen vorbestimmten Wert erreicht.

Brände von Sauerstoffreglern stellen seit langem ein Problem in der Gasindustrie dar. Eine Untersuchung der Berichte über Reglerbrände zeigt, daß der Schaden in fast jedem Falle unmittelbar nach Öffnen des Ventils auf einer vollen oder nahezu vollen Sauerstoffflasche eintrat. Die Ursache der Brände ist nicht mit Sicherheit bekannt. Es wird angenommen, daß die Reglerbrände dadurch veranlaßt werden können, daß sich der Sauerstoff an den Sitzflächen aufgrund der raschen Rekompression des Sauer-

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FERNSPRECHER: 0811/6012039 · KABEL: ELECTRICPÄTENT MÜNCHEN

Stoffs in der Reglereinlasskammer erhitzt. Untersuchungen zeigen, daß praktisch jedem Reglerbrand ein rasches stoßartiges Einströmen von unter hohem Druck stehendem Sauerstoff in den Sauerstoffregler unmittelbar vorhergeht. Die meisten Brände treten in den heißen Sommermonaten auf, wenn sowohl die Gastemperatur als auch der Druck in den Flaschen höher sind. Der Wärmeaufbau nimmt bei höherem Druck und höherer Temperatur tatsächlich zu. Ausgehend von dieser Theorie ist anzunehmen, daß die Häufigkeit von Reglerbränden dadurch herabgesetzt werden kann, daß die Geschwindigkeit des Druckaufbaus an den Sitzflächen der Regler vermindert wird, ,

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herabsetzen von Sauerstoffdruckstößen beim Öffnen eines Sauerstoffflaschenventils zu schaffen, um auf diese Weise der Auslösung von Sauerstoffreglerbränden zu begegnen. Es soll für ein druckstoßminderndes Sauerstof ff laschenventil gesorgt werden, das vor dem vollen Öffnen den Druck am Sauerstoffregler langsam auf einen vorbestimmten Wert ansteigen läßt und das einfach und wirtschaftlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in das voU geschlossene Flaschenventil unter Druck stehendes Gas aus der Sauerstoffflasche eingeleitet und der Gasdruck im Ventil langsam erhöht wird, bis eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß erreicht ist, und daß dann das Ventil voll geöffnet wird.

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Das zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Ventil ist mit einem Gehäuse mit einer einen Einlaß- und einen Auslaßkanal aufweisenden Kammer sowie mit einer durch eine Gehäusebohrung hindurch- und in die Kammer hineinreichenden Ventilspindel versehen und erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in einer Bohrung am fEnde der Ventilspindel ein mit dieser Bohrung in Gleiteingriff stehender Kolben sitzt, der mit einem in Längsrichtung durchgehenden Mittelkanal versehen ist und zusammen mit der Ventilspindel in der Schließstellung des. Ventils den Einlaßkanal abdichtet, daß in der Kammer zwischen dem Gehäuse und dem Kolben ein nachgiebiges Organ angeordnet ist, das den Kolben von dem Einlaß Wegzudrücken sucht, und daß Mittel vorgesehen sind, über die zwecks langsamen Druckaufbaus in der Kammer Gas von dem Einlaßkanal aus durch die Ventilspindel - Kolben - Anordnung hindurch ablaßbar ist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt■des Ventils,

Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Kolbens

des Ventils nach Figur 1, und

Figuren 3A, 3B, 3C schematische Darstellungen, die die Arbeitsweise des Ventils erkennen lassen.

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-A-

Das insgesamt mit V bezeichnete Ventil weist ein Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist eine Kammer 3 ausgebildet. Ein Einlaßkanal 5 führt in die Kammer 3 hinein, während ein Auslaßkanal 7 die Kammer 3 mit dem Außenraum oder dem Reglereinlaß verbindet. Das Ventil V ist mit einem Handrad 9 und einer' Ventilspindel 11 versehen, die durch eine Bohrung 13 im Gehäuse 1 hindurchreicht. Am Ende der Ventilspindel 11 befindet sich eine Bohrung 15. Ein Kolben 17 sitzt mit Gleitpassung in der Bohrung 15. Bei dieser Ausführungsform ist auf den Kolben 17 ein O-Ring 19 aufgesetzt, der ein Entweichen von Gas zwischen dem Kolben 17 und den Wänden der Bohrung 15 in der Spindel 11 verhindert. Der Kolben 17 ist mit einer Gasablassöffnung 21 versehen, die mit einem in Längsrichtung verlaufenden Mittelkanal 23 des Kolbens 17 in Verbindung steht. Der Kolben 17 kann zweckmäßig aus Nylon oder einem'ähnlichen Werkstoff gefertigt sein. In der Kammer 3 sitzt eine Feder 25, die sich gegen die Wand des Gehäuses 1 und einen Flansch 27 des Kolbens 17 anlegt. Die Feder sucht den Kolben vom Einlaßkanal 5 wegzudrücken. Die verschiedenen Ventilteile können so dimensioniert sein, daß der Kolben 17 bei jedem gewünschten Differenzdruck abgehoben wird, nachdem die Ventilspindel 11 hochgefahren ist. Bei einer typischen Ausführungsform ( Figur 3 A) kann A. einen Durchmesser von 9,5 mm. und A₂ einen Durchmesser von 12,7 mm haben, während die Federlast 18 kp betragen kann. In einem solchen Falle hebt sich der Kolben bei jedem beliebigen Druck P. erst ab, wenn sich der Druck P„

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dem Druck P. bis auf 35 kp /cm genähert hat. Durch Andern

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der Federläst und/öder von A₁ und /oder A₅ kann jede gewünschte Druckdifferenz eingestellt werden.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Äusführungsform des Kolbens 17. Bei dieser Ausführungsform ist der Körper des Kolbens 17' aus Messing oder Bronze gefertigt und sind Sitzflächen 18 aus Nylon vorgesehen. Die Toleranz zwischen dem Außendurchmesser des Kolbens und dem ^Innendurchmesser der Bohrung der Ventilspindel kann so klein sein* daß das verbleibende Spiel als •Gasablaßöffnung wirkt. In einem solchen Fall kann auf die gesonderte Gasablaßöffnung 21 und auf den O-Ring 19' ver-. ziehtet werden.

Wenn im Betrieb die Ventilspindel belastet wird, schließt das Veh".til. An den Flächen A. und A-. (Figur 3 A) erfolgt eine Abdichtung für das unter dem Druck P₁ stehende Gas. Der Gasdruck P. wirkt auf der Fläche A... Wenn die Ventilspindel nach oben bewegt wird (Figur 3 B) legt sich der Kolben 17 weiter in Schließstellung gegen die Sitzfläche Av, an, weil die Kraft des Druckes P. über der Fläche A_? grosser als die Resultierende aus der Kraft des Druckes Py. _ über der Fläche A. und der Kraft der Feder 25 ist. Das unter dem Druck P. stehende Gas strömt jetzt durch die Gasabläßöffnung 21 hindurch, setzt die Kammer 3 langsam unter Druck und gelangt stromabwärts zu dem geschlossenen Reglersitz. Die Geschwindigkeit, mit der die Kammer 3 unter Druck, gesetzt wird, hängt weitgehend von der Größe der Gas-

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ablaßöffnung 21 und dem Druck P₁ ab. Wenn der Druck in der Kammer 3 einen vorbestimmten Wert P- erreicht hat, wird die Resultierende aus der Kraft von P₁ über der Fläche A₁, der Federkraft 25 und der Kraft von P₂ über der Flache A_ minus A. größer als die Kraft von P₁ über der Fläche A_. Der Kolben bewegt sich entsprechend Figur 3 C nach oben, so daß das Ventil voll öffnet. Die Druckanstiegsdauer und der Druck in der Kammer 3 beim vollen Öffnen lassen sich nach Wunsch durch entsprechende Auswahl der Größe der Flächen A. und A_, der Größe der Gasablaßöffnung 21 und der Kraft der Feder 25 variieren .

Wird das Ventil nach Öffnen entsprechend Figur 3 C geschlossen, indem eine entsprechende Kraft auf die Ventilspindel ausgeübt wird (Figur 3A), kann, falls der Druck P„ noch nicht abgesunken ist, das Ventil erneut in die Offenstellung gemäß Figur 3C gebracht werden, ohne daß die Stoßminderungsstufe nach Figur 3 B durchlaufen wird. Weil der Druck P_? noch nicht abgesunken ist, kommt es beim Wiederöffnen des Ventils nicht zu einem Druckstoß.

Wenn dagegen das entsprechend Figur 3C geöffnete Ventil gemäß Figur 3A wieder geschlossen wird und der Druck P_ unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist, wird bei erneutem Öffnen des Ventils die Stufe gemäß Figur 3ß wiederholt. Dadurch wird der auf eine große Differenz zwischen den Drücken P₁ Und P zurückzuführende Druckstoß vermieden.

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Abweichend von den zuvor erläuterten Ausführungsformen kann eine Druckstöße verhindernde Anordnung auch als gesonderte Einh'eit stromabwärts eines Flaschenventils eingebaut werden.

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Claims

- 8 Ansprüche

f 1 J Verfahren zum Herabsetzen einer stoßweisen Beaufschlagung eines Reglers mit dem Sauerstoffdruck einer Sauerstoffflasche, auf der ein Sauerstoffflaschenventil sitzt, dessen Einlaß mit der Flasche und dessen Auslaß mit dem Regler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das voH geschlossene Flaschenventil unter Druck stehendes Gas aus der Sauerstoffflasche eingeleitet und der Gasdruck im Ventil langsam erhöht wird, bis eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß erreicht ist, und daß dann das Ventil voll geöffnet wird,
2. Druckstoßminderndes Sauerstoffflaschenventil zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse mit einer einen Einlaß- und einen Auslaßkanal aufweisenden Kammer sowie mit einer durch eine Gehäusebohrung hindurch- und in die Kammer hineinreichenden Ventilspindel, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Bohrung (15) am Ende der Ventilspindel (11) ein mit dieser Bohrung in Gleiteingriff stehender Kolben (17, 17') sitzt-, der mit einem in Längsrichtung durchgehenden Mittelkanal (23) versehen ist und zusammen mit der Ventilspindel in der Schließstellung des Ventils (V) den Einlaßkanal (5) abdichtet, daß in der

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Kammer (3) zwischen dem Gehäuse (1) und dem Kolben
ein nachgiebiges Organ (25) angeordnet ist , das den Kolben vom dem Einlaß wegzudrücken sucht, und daß
Mittel (21-, 23) vorgesehen sind, über die zwecks langsamen Durckaufbaus in der Kammer Gas von dem Einlaßkanal aus durch die Ventilspindel - Kolben-Anordnung hindurch ablaßbar ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (11), der Kolben (17,17·)» das
nachgiebige Organ (25) und der Einlaßkanal (5) derart dimensioniert sind, daß der Kolben von dem Einlaßkanal erst abhebt, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßcjrupk
erreicht ist.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (11), der Kolben (17,17'), das
nachgiebig^ Organ (25) und der Einlaßkanal (5) derart dimensioniert sind, daß der Kolben von dem Einlaßkänal erst abhebt, wenn sieh der Druck im Auslaßkanal (7) dem Druck im Einlaßkanal (5) auf 35 kp/cm genähert hat.

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