DE2651804C3 - Druckreduzierventil mit Kolben für Niederdruckgasvorrichtungen, vor allem Syphons - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Druckreduzierventil gemäß dem Oberbegriff de Anspruches 1.

Ein Charakteristikum der EntwicVung der Mechanisierung der Haushalte in de" letzten Jahren ist die massenhafte Verbreitung der mit G.r patronen arbeitenden Vorrichtungen. Während früher selbst mit Sodawasscrbereitungssyphons nur wenige Haushalte ausgerüstet waren, erscheinen in letzter Zeit in einem sich immer mehr erweiternden Bereich auch auf anderen Gebieten Vorrichtungen ähnlicher Art (wie Schaumsyphons. Bierspunde und Sirupaggregaie) und verbreiten sich in immer beträchtlicherem Maße. Die zunehmend weitere Verbreitung der Vorrichtungen bringt jedoch immer mehr Probleme hinsichtlich der Versorgung der Haushalte mit Lebensmittelgasen (wie Kohlendioxyd [CO₂] und Stickoxydul [N₃O]) zutage.

Mit den bekanntesten 7 bis 8 g schweren Wegwerfpatronen werden die steigenden Ansprüche nach einer Zeit kaum zu befriedigen sein, weil dies die Verschwendung von mehreren tausend Tonnen Stahl guter Qualität bedeutet und auch Probleme bei der Abfallaufarbeitung beziehungsweise -beseitigung mit sich bringt.

Es werden auch nachfüllbare beziehungsweise neu füllbare 7 bis 8 g schv/ere Patronen verwendet, die Probleme können aber auch mit deren Hilfe nicht auf weite Sicht gelöst werden, weil der Rücklauf und die Nachfüllung der vielen Millionen Patronen den Aufwand beziehungsweise die Kosten der Verwertung der Lebensmittelgase erheblich erhöht.

Zur Lösung dieser Probleme bietet sich gegenwärtig nur eine einzige Lösung an: Die Größe der Dosen der fio den Haushalten zukommen gelassenen Leberismittelgase muß erhöht werden. Die Ansprüche können für lange Zeit befriedigt werden, wenn die die Vorrichtungen mit Gaspatronen erzeugenden beziehungsweise die Gaspa· tronen in Verkehr bringenden Betriebe sich von den gegenwärtigen Dosen von 7 bis 8 g auf etwa das 20fache dieser Dosen, nämlich Dosen von 150 bis 160 g, umstellen,

Mit dieser Umstellung vermindert sich die Zahl der gelieferten gefüllten Patronen auf Vm (auch die Füllungskosten gestalten sich nahezu dementsprechend), aber auch in den Transportkosten zeigt sich eine bedeutende Einsparung.

Auch für den Benutzer ist es günstiger, wenn er statt der bisherigen 20 Patronen von kleinen Abmessungen 1 Patrone mit gut zu handhabenden Abmessungen, beispielsweise mit einem Gesamtgewicht von etwa 600 g, nach Hause befördern muß, um den Bedarf des Haushaltes für längere Zeit zu decken.

Es ist nicht ausgeschlossen, daß nach einer gewissen Zeit die Lebensmittelgasversorgung der Haushalte in noch größereil Dosen erfolgen wird.

üie in den Riesenpatronen mit 10- bis 20fachen Dosen steckenden Möglichkeiten wurden in den letzten Jahren von mehreren erkannt, und es wurden Versuche zur Verbreitung der Riesenpatronen (ihrer Varianten des Wegwerf- oder Rückkehrsystemes) beziehungsweise der mit ihnen arbeitenden Vorrichtungen in größerem Umfang unternommen.

Im Laufe dieser Versuche wurde es offensichtlich, daß technisch nur solche Arten von Vorrichtungen, bei welchen die Dosierung des Gases von einem in die Vorrichtung eingebauten den in der Flasche sich ausbildenden Innendruck fühlenden Difierenlialventil mit Kolben ausgeführt wird, der Kritik der Abnehmer standhielten. Ein solches bekanntes Druckreduzierventil wird im folgenden an Hand der beiliegenden Fig. 3 näher erläutert.

In der F i g. 3 ist die charakteristische Ausführung der bekannten Druckreduzierventile und in der F i g. 3' eine daran anzuschließende Hochdruckfüllflasche dargestellt. In der Fig. 3 ist ein Anschlußteil 11 zum Anschließen der Hochdruckpatrone beziehungsweise der Hochdruckfüllflasche ausgebildet Das einströmende Gas gelangt durch eine Bohrung des Anschlußteiles 11 in einen Hochdruckzylinderraum 17, schiebt einen Kolben 12 nach hinten und gelangt dann unter einem Gummiventil 3 in den Druckraum, dessen Druck zu regeln ist. Wenn in diesem Druckraum der Druck sich derart erhöht, daß er in einem Niederdruckzylinder 14 wirkend die im Hochdruckzylinderraum 17 wirkende Kraft überwindet, dann wird der Kolben 12 zurückgedrückt, so daß er den Weg des Gases versperrt. Der Kolben 12 öffnet so lange nicht erneut, bis sich der im druckgeregelten Raum herrschende Druck nicht auf einen Wert vermindert, der nun nicht mehr von der ganzen Fläche des im Hochdruckzylinderraum 17 wirkenden Kolbens 12, sondern von dessen von einem am Anschlußteil 11 ausgebildeten Ventilsitz begrenzten Fläche bestimmt wird. Am oberen Teil des Niederdruckzylinders 14 ist ein Kupplungselement 15 als Seeger-Ring ausgebildet.

Während sich nach anderen Prinzipien arbeitende Vorrichtungen nicht nennenswert verbreiten konnten, verbreitete sich das oben beschriebene Differentialkolbensystem in den letzten Jahren, indem für seine Zuverlässigkeit und leichte Handhabbarkeit beziehungsweise Bedienung durch die Praxis weitgehend der Beweis erbracht wurde. Es ist aber eine Tatsache, daß auch die Vorrichtungen dieses Systems noch einige grundlegende Mängel aufweisen, welche heute noch ihre Verbreitung bedeutend beschränken und deren Behebung Unbedingt notwendig ist, um die feste technische Grundlage der Umstellung auf größere Patronenvolumina zu schaffen.

Der größte Mangel dieses Systems im Falle der

gegenwärtig angewandten Konstruktionen ist die geringe Korrosionsbeständigkeit. Das Regelventil arbeitet in einer ziemlich aggresiven Umgebung, und zwar meistens einer kohlensauren Lösung, und, obwohl es meistens aus galvanisch verchromter Bronze gefertigt ist, korrodiert es im Laufe des Gebrauches stark. Diese Korrosion stört zwar das Arbeiten der Vorrichtung eine Zeitlang nicht, sie verunreinigt jedoch das Wasser mit Schwermetallverbindungen von sehr unangenehmem Geschmack, welche auch vom gesundheitlichen Standpunkt nicht indifferent sind. Von einigen Fertigungsbetrieben wird als Schutz gegen diese unangenehme Wirkung ein galvanischer Silberüberzug verwendet, dies ist aber eine sehr aufwendige Lösung.

Ein weiterer großer Mangel des genannten Systems liegt darin, daß die Ausführung bei den gegenwärtigen Konstruktionen mit einem hohen Aufwand verbunden ist. Die durch die bekannten Konstruktionen bedingten Anforderungen können größtenteils nur durch spanabhebend bearbeitete Bauteile befriedigt werden, deren Material muß aber von vereinzelten Aufnahmen abgesehen unbedingt eine Kupferlegierung sein. Sämtliche Teile des beschriebenen bekannten Druckreduzierventils müssen also aus Buntmetallen durch spanabhebende Bearbeitung gefertigt sein. Außerdem müssen die Bauteile wie bereits erwähnt mit einem einen hohen Aufwand bedingenden Überzug versehen sein.

Das obige bekannte Druckreduzierventil ist nicht nur wegen der Korrosionsgefahr ungünstig, sondern auch deswegen, weil am oben offenen Ende des Zylinders das Saugrohr 16 beim Füllen hängenbleibt, wodurch es beschädigt beziehungsweise zerstört wird und gegebenenfalls das Arbeiten des Ventils stört.

Die obigen Probleme sind allgemein bekannt. Von mehreren wurde es auch versucht, eine Lösung mittels Kunststoffe zu schaffen, da ja diese Materialien gegen die Korrosion unempfindlich und kostengünstiger sind sowie mit ihnen auch durch Gießen eine gute Oberflächenqralität und Genauigkeit zu erreichen ist. Die Versuche führten aber zu keinem Erfolg, da die durch die gegenwärtig verwendeten Konstruktionen bedingten mechanischen Anforderungen die Verwendung von Kunststoffen nicht ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung drr Nachteile des Standes der Technik ein solches genau arbeitendes und leicht zu bedienendes Druckreduzierventil für Niederdruckgasvorrichtungen, in welchem durch Trennung der der mechanischen Beanspruchung ausgesetzten Teile von den der Korrosiorisbeanspruchung ausgesetzten Teilen die der Korrosion ausgesetzten Teil; aus Kunststoff durch mit geringem Aufwand verbundene Massenfertigung gefertigt sein können, so daß auch bei einer aggressiven Umgebung diese nicht verunreinigt wird, zu schaffen.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. da3 der Niederdruckzylinder, der Kolben und das Kupplungselement aus Kunststoff ausgeführt sind und das Kupplungselement durch sein Gewinde und der Anschlußteil durch eine mit Gewinde versehene Metallbüchse mil dem Niederdruckzylinder verbunden sind.

Vorteilhafterweise ist der Hochdruclczylinderraum im Inneren des Kolbens ausgebildet.

Das Kupplungselement kann zweckmäßigerweise kappen- oder ringförmig ausgebildet sein.

Das erfindungsgemäßo Pruckreduzierventil hat den Vorteil, daß alle seine der Korrosion ausgesetzten Teile aus verhältnismäßig kostengünstigem Kunststoff durch wirtschaftliche Massenfertigungsverfahrsnstechniker. gefertigt sein können. Es ist so ausgeführt, daß seine Kunststoffteile mechanischen Beanspruchungen nur von solcher Größe beziehungsweise Orientierung ausgesetzt werden, daß sie diese ohne Schaden lange Zeit vertragen können. Demgegenüber sind mechanischen Beanspruchungen so angeordnet, daß diese zum großen Teil von den Metallteilen größerer Festigkeit aufgenommen werden können. Diese sind wiederum, da sie von der Füllung abgeschlossen eingebaut sind, von Korrosionsbeanspruchungen völlig befreit. So ist ein Oberflächenschutz derselben überflüssig.

Da beim erfindungsgemäßen Druckreduzierventil auch die Metallteile vereinfacht sind (es muß an ihnen keine Gleitdichtungsfläche ausgebildet sein) und darüber hinaus an die Materialqualität weniger Ansprüche stellen, sind auch ihre Fertigungskosten vermindert

Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verödung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Hierbei sind

Fig. la die Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckreduzierventils im Längsschnitt in Schließstellung,

Fig. la die Darstellung einer an das in Fig. la dargestellte Druckreduzierventil anzuschließenden Hochdruckfüllflasche,

Fig. Ib die Darstellung einer weiteien Ausführungsform des Kupplungselements des erfindungsgemäßen Druckreduzierventils im Längsschnitt und

F i g. 2 eine Anordnung der der Korrosion ausgesetzten Teile des in Fig. la dargestellten erfindungsgemäßen Druckreduzierventils.

In der Fig. 1 a ist ein Anschiußtei! 1 zum Anschließen der Hochdruckpatrone beziehungsweise Hochdruckflasche (Fig. la') ausgebildet Ein Hochdruckzylinderraum 7 ist in einem Kolben 2, also nicht wie beim beschriebenen bekannten Druckreduzierventil im Anschlußteil 1, ausgebildet Das einströmende Gas gelangt durch eine Bohrung des Anschlußteils 1 zum Kolben 2 und schiebt diesen nach hinten und gelangt dann durch den im letzteren ausgebildeten Hochdruckzylinderraum 7 unter einem Gummiventil 3 in den Druckraurn. dessen Druck zu regeln ist. Damit ist der Kolber. 2 so, daß er leicht auch durch Gießen, beispielsweise aus Kunststoff, mit entsprechender Oberflächenqualität gefertigt sein kann. In Anbetracht der Tatsache, daß der Hochdruckzylinderraum 7 nicht im Anschlußteil 1 ausgebildet ist. ist die Fertigung dieses Teiles erleichtert, weil die Ausbildung der Gleitoichtungsfläche am spanabhebend bearbeiteten Stück sich erübrigt Dieser Teil muß weiterhin aus Metall gefertigt sein, weil sich ein guter Teil der mechanischen Beanspruchungen darauf konzentriert.

Ein ebenfalls vorgesehener Niederdruckzylinder 4. der durch eine mit Gewinde versehene Metallbuchse 4' mit dem Anschlußteil 1 verbunden ist weicht von den herkömmlichen Niec"irdruckzylindern bedeutend ab. Im erfindungsgemäßen Druckreduzierventil kann dieser Teil, welcher eine geläppte Gleitdichtungsfläche aufweist, auch durch Gießen, beispielsweise aus Kunststoff, gefertigt sein, da hier die gute Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit und wirtschaftliche Fertigungsmöglichkeit von i'ornherein gegeben sind. Dabei hat die mit Gewinde versehene Metallbuchse 4' lediglich die Rolle der Aufnahme der vom Anziehen des Befestigungsgewindes· herrührenden mechanischen Beanspruchung. So muß dieser Teil aus Metall eefertiet

seinjedoeh ohne besondere Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit beziehungsweise Korrosionsbeständigkeit. Wenn im Druckraum, dessen Druck zu regeln ist, der Druck sich derart erhöht, daß er im Niederdruckzylinder 4 wirkend die im Hochdrutkzylinderaum 7 wirkende Kraft überwindet, dann wird der Kolben 2 zurückgedrückt, so daß er den Weg des Gases versperrt. Der Kolben 2 öffnet so lange nicht erneut, bis sich der im druckgeregelten Raum herrschenden Druck nicht entsprechend vermindert.

Mit dem Niederdruckzylinder 4 ist ein Kupplungselement 5 verbunden. Es ist in der Fig. la als zweckmäßigerweise durch Gießen gefertigte Kunststoffkappe ausgeführt Diese kunststoffkappe 5 kann mit dem oberen Rand des Niederdruckzyliriders 4 entweder durch ein Gewinde, wie es in Fig. la dargestellt ist, oder mittels elastisch oder federnd hineinspringender Klauen, ΆΊε es ;π F ί g. 1 ü dargcSicili ist, verbunden sein, die Verbindung kann aber auch in anderer Weise ausgeführt sein. Es ist klar, daß an einem solchen Kupplungselement 5 ein Saugrohr 6 beim Füllen nicht hängenbleibt.
In Anbetracht des Obigen kanfi beim in der Fig. 2

j· dargestellten erfindungsgemäßen Druckreduzierventil die Füllung (im allgemeinen kohlensaures Wasser) nur mit den korrosionsbeständigen, zweckmäßigerweise aus Kunststoff gefertigten Teilen und Gummiteilen in Berührung kommen, während die Metallteile aus Metallen mittlerer Korrosionsbeständigkeit, wie Aluminiumlegierüngen und Messinglegierungen, ohne Überzug gefertigt sein können, da ihre Korrosiönsbeanspruchung bedeutungslos ist Die Fertigung eines solchen Druckreduzierventils ist mit einem beträchtlich niedfigeren Aufwand als die der üblichen Druckreduzierventile verbunden, und auch seine Lebensdauer kann länger als die der letzteren sein, ohne daß die Füllung mit oCnwcrrneiaiikörrösiöiis'vcfbiriuüngHn vefufifeinigi würde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckreduzierventil mit Kolben für Niederdruckgasvorrichtungen, vor allem Syphons, welches außer dem Kolben einen Anschlußteil zum Einführen eines Mediums von hohem Druck, einen Niederdruckzylinder, ein mit dem Niederdruckzylinder verbundenes Kupplungselement und einen Hochdruckzylinderraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckzylinder (4), der Kolben (2) und das Kupplungselement (5) aus Kunststoff ausgeführt sind und das Kupplungselement (5) durch sein Gewinde und der Anschlußteil (1) durch eine mit Gewinde versehene Metallbuchse (4') mit dem Niederdruckzylinder (4) verbunden sind.

Z Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckzylinderraum (7) im Inneren des Kolbens (2) ausgebildet ist

3. Druckredtjzierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (5) kappenförmig ausgebildet ist.

4. Druckreduzierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (5) ringförmig ausgebildet ist

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