DE29623008U1 - Flaschenventil - Google Patents

Flaschenventil

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Description

mg 1976 :**: ·&idigr; ·; :**: :#V**: 03.01.1996
em 1708 * : : * ; s :···:;
MESSER GRiESHElM GMBH MG 1976
Kennwort: Austauschbarer Ventilsitz EM 1708
Erfinder: Herr Dr. Eschwey Ordner: D
Herr Klebe
Herr Pongraz
Fiaschenventil
Die Erfindung betrifft ein Flaschenventil für Druckbehälter vorzugsweise mit hochtoxischem, - korrosivem-, oder -reinem Inhalt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Übliche Flaschenventile bestehen aus einem Ventilgehäuse, mit Anschlüssen zum Einsetzen in die Gasflasche oder in den Druckbehälter und zum Verbinden mit einem Verbraucher. In der im Ventilgehäuse verlaufenden Verbindung zwischen diesen beiden Anschlüssen ist die eigentliche Absperreinichtung angeordnet, in der Regel eine durch Handrad betätigte Spindel mit Sitzabdichtung die gegen einen im Ventilgehäuse fest angeordneten Ventilsitz gestellt wird.
Herkömmliche Flaschenventile (DE 39 28 678 C1) sind als zweiachsige Systeme ausgebildet. In der vertikalen Achse ist die Abdicht- und Schließfunktion angeordnet. Senkrecht dazu befindet sich in horizontaler Lage ein Seitenstutzen mit Anschlußgewinde für den Verbraucher.
Beim An- und Abschließen des Verbrauchers gelangt über den Seitenstutzen Atmosphäre in den Ventilinnenraum, bis zum
mg 1976 ::;,:::. %.: ,c3.01.19g6
EM 1708 *..· «. ,i."..· „· :
Ventilsitz. Die eingedrungene Atmosphäre muß vor der Entnahme von hochreinen Gasen und Gasgemischen entfernt werden. Hierzu werden in der Regel hochreine Spülgase und geeignete Spülgasarmaturen benutzt.
Besonders kritisch ist die Wechselwirkung mit Reaktivgasen. Restfeuchte- und Reaktivgas führen zu Korrosionsprodukten (Schwermetalle), die bis zum Verbraucher gelangen und dort schwermetallempfindliche Prozesse, z. B. bei der Halbleiterherstellung oder der Lichtleitfaserherstellung, beeinträchtigen. Die
Folge ist, daß die Ausbeute des Endproduktes sinkt. Gleichzeitig führen die eingeschleppten Korrosionsprodukte zur Verkürzung der Lebensdauer des hochwertigen und teuren Gasversorgungssystems aus Edelstahl.
Die Spülbarkeit von Flaschenventilen ist daher von entscheidender Bedeutung. Die Reinheit der Gase soll bei der Entnahme möglichst nicht verändert werden.
Um den zu spülenden Raum zu minimieren, ist in dem deutschen
Gebrauchsmuster DE 9320513.9 bereits vorgeschlagen worden, den Ventilsitz und die mit einer Spindel betätigbare Sitzabdichtung horizontal im Seitenstutzen anzuordnen. Der besondere Vorteil dieser Ausbildung ist, daß keine komplizierte Funktionsgeometrie wie enge Kanäle, Spalten gespült werden müssen. Es
entsteht eine klare und glatte zylindrische Geometrie, die optimal spülbar ist. Dabei ist die Herstellung des insbesondere bei hochreinen, korrosiven oder toxischen Gasen verwendeten, metallischen Ventilsitzes innerhalb des Seitenstutzens aufwendig und kompliziert. Hinzu kommt, daß Flaschenventiie, je nach Bedarfs
fall, mit einem entsprechenden gasartspezifischen Anschluß ausgerüstet werden
mg 1976 &ngr;. .;. .;.\.· „" : 03.01.1996
EM 1708
müssen, so daß eine Vielzahl entsprechender Flaschenventile hergestellt und bevorratet werden müssen. Im Falle des Einsatzes bei Reaktivgasen ist die Herstellung der Flaschen ventile kostenintensiv, da das Ventilgehäuse aus hochkorresionsbeständigen Werkstoffen gefertigt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flaschenventil für Druckbehälter zu schaffen, welches variabel einsetzbar und kostengüstig sowie einfach herstellbar ist. 10
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 berücksichtigten Stand der Technik, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Ventilsitzes als separates Bauteil, der auswechselbar mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, wird der Fertigungsprozeß optimiert. Das Flaschenventil kann flexibler an die Gasart angepaßt werden, weil lediglich das Bauteil mit dem gasartspezifischen Anschluß am Ventilgehäuse ausgetauscht werden muß. Im Falle des Einsatzes bei Reaktivgasen kann der auswechselbare Ventilsitz aus hochkorrosionsbeständigem Werkstoff gefertigt sein. Denn nur in diesem Ventilbereich findet die wechselseitige Beaufschlagung statt. Dabei weist der wechselseitig beaufschlagte Ventilsitz nur ein geringes Totvolumen auf, wodurch das Spülen mit einem Inertgas vereinfacht wird.
mg 1976 : : : · ; : :· ··: : 03.01.1996
Mit minimalem Einsatz sehr teurer, hochkorrosionsbeständiger Werkstoffe erhält man eine große Steigerung der Korrosionsbeständigkeit des gesamten Flaschenventils. Dies führt zur Verringerung des Schwermetallaustrags und der Minimierung von Fehlem in den Verbrauchern. Das austauschbare Bauteil ermög
licht eine gute Zugänglichkeit zu den Innenoberfiächen des Ventilsitzes und des Ventilgehäuses die damit einfach und kostengünstig beschichtet werden können. Nach einem bevorzugten Verfahren (PVD = Physical Vapour Deposition) wird ein metallisches Ausgangsmaterial durch den Eintrag von thermischer
oder kinetischer Energie in die Gasphase überführt (zerstäuben) und kondensiert auf dem zu beschichtenden Bauteil oder Ventilgehäuse. Das Ergebnis ist eine dichte metallische Schicht. Vorteilhaft ist zum Beispiel eine Beschichtung mit Ti oder anderen Edelmetallen wie zum Beispie! Silber. Grundsätz
lich sind alle metallischen Werkstoffe denkbar. Die Schichtdikken liegen im &mgr;&Ggr;&eegr;-Bereich.
Nach einem weiteren bevorzugten Verfahren (CVD = Chemical Vapour Deposition) läßt man eine oder mehrere flüchtige Verbindungen mittels eines vorzugsweise inerten Trägergases so an dem Bauteil oder Ventilgehäuse vorbeiströmen, daß sie an oder nahe der Oberfiäche zur Reaktion beziehungsweise Zersetzung kommen. Deren Produkt scheidet sich dort als feste Substanz ab. Das Bauteil oder Ventilgehäuse wird dabei auf Temperaturen
zwischen 200 und 1200°C erhitzt. Als Ausgangsstoffe eignen sich vorzugsweise flüchtige Metallverbindungen. So entstehen zum Beispiel, aus Ni (Co)4, Ni-Abscheidungen auf dem Bauteil oder Ventilgehäuse.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
MG 1976 !..! J,' .&Lgr;.' ;:; ; 03.01.1996
EM 1708
In der Zeichnung ist ein Flaschenventil 15 dargestellt, das aus einem Ventilgehäuse 7, welches mit einem Anschluß 9 zum Einschrauben in eine Gasflasche oder einen größeren Druckbehälters versehen ist, besteht. Ferner besitzt es einen Anschluß 4 zum Verbinden mit einem Verbraucher 12.
Die Anschlüsse 4 und 9 sind durch eine Verbindungsleitung 3 miteinander verbunden. Die Verbindungsleitung 3 weist einen vertikal im Ventilgehäuse 7 verlaufenden Abschnitt 3a auf, der in
&iacgr;&ogr; einen senkrecht dazu verlaufenden Leitungsabschnitt 3b mün
det. In dem senkrecht zum Leitungsabschnitt 3a angeordneten, als Stufenbohrung ausgebildeten Leitungsabschnitt 3b ist die als Absperrventil ausgebildete Absperreinrichtung 16 angeordnet. Die Absperreinrichtung 16 besteht im wesentlichen aus einer Unterspindel 5 mit Sitzabdichtung 17, einer den Ventilraum 18
gegen Atmosphäre abdichtenden Membran 19 und einer Oberspindel 21, die mit einem Handrad 20 verbunden ist.
Die Membran 19 ist mit der Druckmutter 23 über Druckstück 22 an eine Schulter des Leitungsabschnitts 3b gedrückt. In der
Druckmutter 23 ist ein Bewegungsgewinde vorgesehen in der die Oberspindel 21 mittels Handrad 20 verstellbar ist.
Die Funktion einer derartigen Absperreinrichtung 16 entspricht dem Stand der Technik und wird daher nicht näher beschrieben.
Gemäß der Erfindung ist in dem, dem Handrad 20 gegenüberliegenden Leitungsabschnitt 3b, ein Verbindungselement z. B. ein Innengewinde 24 vorgesehen. Über das Verbindungselement ist das separate Bauteil 2, welches dem Seitenstutzen entspricht,
mit dem Ventilgehäuse 7 verbindbar. Am Umfang des separaten Bauteils 2 ist der Anschluß 4 zum Verbinden mit dem Verbrau-
mg 1976 ::":·*:::.?.,: ,·03.&Ogr;1.1996
6
eher 12 vorgesehen. Das Bauteil 2 ist als rohrförmiger Körper mit innenliegendem Steg 10 ausgebildet. In dem Steg 10 befindet sich eine Durchlaßöffnung 11, durch die das Gas zum Verbraucher 12 strömt. An der zur Sitzabdichtung 17 gerichteten Seite des Stegs ist der Ventilsitz 1 vorgesehen, der die Durchlaßöff
nung 11 umgibt. Der Ventilsitz 1 ist beispielsweise als metallischer Dichtwulst ausgebildet. Das Bauteil 2 weist einen Anschluß 25 auf mittels dem es senkrecht zum Anschluß 9 in das Innengewinde 24 des Leitungsabschnittes 3b einschraubbar ist.
&iacgr;&ogr; Über den Anschluß 25 ist das Bauteil 2 auswechselbar in der
Verbindungsleitung 3 angeordnet. Nach einer Ausgestaltung des Bauteils 2 und/oder Ventilgehäuses 7 ist an der(n) Stimseite(n) 27 zwischen Bauteil 2 und/oder des Ventilgehäuses 7 mindestens ein metallischer Dichtwulst 28 vorgesehen, mittels dem eine gasdichte Verbindung zwischen Bauteil 2 und Ventilgehäuse
7 erreicht wird. Sind an Ventilgehäuse 7 und Bauteil 2 jeweils ein Dichtwulst ausgebildet, ist es nach einer nicht dargestellten Ausbildung möglich, zwischen den beiden Dichtwuisten eine Dichtscheibe anzuordnen. Selbstverständlich sind andere Dichtungen zwischen Bauteil 2 und Ventilgehäuse 7 möglich, wie
metallische Schneidringabdichtung, O-Ring-Ab-dichtung, Abdichtung mit metallischer Winkelscheibe, oder metallische Helicoflex-Abdichtung. Vorzugsweise ist auf der dem Ventilsitz 1 gegenüberliegenden Seite des Steges ein Dichtsitz 13 vorgesehen.
Über dem Dichtsitz 13 ist der Verbraucher 12 mit dem Bauteil 2
gasdicht verbindbar. Das Volumen der Durchlaßöffnung 11 zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Dichtsitz 13 ist kleiner 0,1 cm3, vorzugsweise 0,025 cm3. Dieses beim Wechsel des Verbrauchers 12 Umgebungsgas, z. B. Luft, enthaltende kleine Volumen kann mit geringsten Mengen eines Spülgases gespült werden.
Vorteilhaft besteht das Bauteil 2 aus Edelstahl oder Ni-Basis-Legierungen, zum Beispiel Hastelloy oder unlegierten reinen
MG 1976 :„: J/ J.\.: ..% &iacgr; 03.011996
EM 1708
Edelmetallen, zum Beispiel Ta, Ti, Pd, Pt1 Platinmetalle (Ir, Os1 Pd, Ru) und deren Legierungen oder Ta, Niob und deren Legierungen oder Zink, Cadmium-Legierungen oder Zirkonium und Zirkonium-Legierungen und das Ventilgehäuse 7 aus Messing, Edelstahl oder C-Stahl beziehungsweise vergüteten C-Stahl.
Hieraus ergeben sich entsprechend dem Medium spezifisch angepaßte Kombinationen.
Beispiel: Medium HCI.
Vorteilhaft ist hier die Kombination Ventilgehäuse 7 aus Edelstahl und Bauteil 2 aus Hastelloy. Hastelloy ist im Gegensatz zu Edelstahl unempfindlich gegen chloridinduzierte Spannungs-Korrosionen.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung wird das Bauteil 2 aufgrund seiner unkomplizierten Geometrie mittels der eingangs genannten PVD- oder CVD-Verfahren beschichtet. Hierbei wird auf einem kostengünstigeren Grundmaterial eine dünne, noch korrosionsbeständige Schicht erzeugt.
Beispiel: Ventilgehäuse 7 wird aus Edelstahl und Bauteil 2 aus Edelstahl mit Ti-Beschichtung hergestellt.
Weiter sind organische Beschichtungen mit zum Beispiel PTFE
oder Auskleidungen mit zum Beispiel PFA vorteilhaft, da keine metallischen Werkstoffe im Bauteil 2 wechselseitig mit Atmosphäre und Reaktivgas in Kontakt kommen und damit kein metallischer Austrag entstehen kann. Vorteilhaft ist auch eine Herstellung von Bauteil 2 aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen.

Claims (7)

·· *» · · * »MG 1976 EM 1708» · ** * *· · ·Ansprüche 03.01.1996
1. Flaschenventil für Druckbehälter mit vorzugsweise hochtoxischem - korrosivem oder - reinem Inhalt, bestehend aus einem Ventilgehäuse und
Anschlüssen zum Einsetzen in den Druckbehälter und zum Verbinden mit einem Verbraucher sowie einem Ventilsitz und einer Absperreinrichtung in der Verbindungsleätung zwischen den Anschlüssen
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilsitz (1) als separates Bauteil (2) und auswechselbar in der Verbindungsleitung{3) angeordnet ist.
2. Flaschenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschluß (4) zum Verbinden mit einem Verbraucher (12) an dem Bauteil (2) angeordnet ist.
3. Fiaschenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilsitz (1) und die Absperreinrichtung (16) senkrecht zum Druckbehälteranschluß (9)
im Ventilgehäuse (7) angeordnet sind.
4. Flaschenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil (2) einem Anschluß (25) zum Verbinden mit dem Ventilgehäuse (7) aufweist.
mg 1976 : i : · : : : · %*\ &iacgr; O3.O1.1996
EM 1708 '· -
5. Flaschenventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschluß (25) ein Gewinde ist.
6. Flaschenventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil (2) als rohrförmiger Körper mit inneniiegendem Steg (10) ausgebildet ist, daß in dem Steg (10) eine Durchlaßöffnung (11) vorgesehen ist,
daß an der zum Ventilkörper (5) weisenden Seite des Stegs (10) der vorzugsweise metallische Ventilsitz (1) angeordnet ist und daß an der zum Verbraucher (12) weisenden Seite des Steges (10) vorzugsweise ein Dichtsitz
(13) vorgesehen ist.
7. Flaschenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6
dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen der Durchlassöffnung (12) zwischen dem Ventilsitz (1) und dem Dichtsitz (13) kleiner 0,1 cm3, vorzugsweise kleiner gleich 0,025 cm3, ist.
25
Gr-Wo
DE29623008U 1996-01-05 1996-01-05 Flaschenventil Expired - Lifetime DE29623008U1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1600674A1 (de) * 2004-05-26 2005-11-30 Luxembourg Patent Company S.A. Ventil für Gasbehälter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1600674A1 (de) * 2004-05-26 2005-11-30 Luxembourg Patent Company S.A. Ventil für Gasbehälter

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