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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckverminderungsvorrichtung
für eine
Gasflasche.
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Insbesondere
ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung des Typs, der einen Ventilkörper, der für eine koaxiale Zuordnung zur
Gasflasche gedacht ist, sowie einen Gasweg aufweist, der sich im
Ventilkörper
zwischen einem Gaseinlass bei hohem Druck und einem Gasauslass bei
einem verringerten Druck erstreckt. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst auch ein Gasunterbrechungsmittel, mindestens ein
Druckverminderungsventil und ein Durchflusseinstellungsventil, die entlang
dem Gasweg angeordnet sind.
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Vorzugsweise,
jedoch nicht ausschließlich, ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
auf Gasflaschen für
medizinische Zwecke, zum Beispiel zur Lieferung von Sauerstoff für respiratorische
Therapien anwendbar.
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Stand der Technik
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Der
Bedarf an Druckverminderungsvorrichtungen der oben angegebenen Art,
die am Einlass einer Gasflasche angebracht sind, die erlauben Gas von
der Flasche durch Öffnen/Schließen eines
Unterbrechungsventils selektiv zu liefern neben einem Sicherstellen
des dichten Verschließens
dieses Unterbrechungsventils auch im Falle eines hohen Drucks des
Eingabegases, sind bekannt.
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Allgemein
leisten die bekannten Vorrichtungen das Öffnen und das Schließen der
Zufuhr mittels der Drehung eines Knaufs, der direkt mit einem Absperrhahn
verbunden ist, mit einer axialen Bewegung bezüglich des Gaswegs. Ein Unterbrechungsventil der
oben erwähnten
Art ist zum Beispiel aus dem
US-Patent
4,722,333 bekannt.
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Insbesondere
wurde eine Druckverminderungsvorrichtung vorgeschlagen, die dazu
geeignet ist, der Gasflasche koaxial zugeordnet zu sein und die
den Einsatz eines Unterbrechungsventils vorsieht, das bezüglich der
Hauptachse der Vorrichtung axial beweglich ist.
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Insbesondere
sieht die bekannte Vorrichtung einen Ventilkörper vor, der in einen ersten
Block, der ein Druckverminderungsventil und ein Durchflusseinstellungsventil
umfasst, und in einen zweiten Block aufgeteilt ist, der das Gasunterbrechungsventil
umfasst.
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Die
bekannte Vorrichtung weist ferner einen rohrförmigen Drehknauf auf, der dem
Ventilkörper koaxial
zugeordnet ist und der ein Nockenprofil aufweist, das mit einem
entsprechenden Profil zusammenarbeitet, das im ersten Block ausgebildet
ist.
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Zum Öffnen/Schließen des
Unterbrechungsventils wird der Knauf um seine Achse gedreht, um den
ersten Block mittels des Nockenprofils axial zu bewegen. Der erste
Block bewegt seinerseits das Unterbrechungsventil axial mittels
einer Stange, wodurch dessen öffnen
bzw. Schließen
verursacht wird.
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Eine
weitere Druckverminderungsvorrichtung für eine Gasflasche ist ebenfalls
bekannt, die wie die oben Beschriebene einen rohrförmigen Drehknauf
umfasst, der mit dem Ventilkörper
koaxial ist, um das Unterbrechungsventil zu steuern.
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In
diesem Fall umfasst das Unterbrechungsventil einen Einschub, der
in einem Gehäuse
angeordnet ist, das in dem Ventilkörper ausgebildet ist und bezüglich der
Achse des Ventilkörpers
quer beweglich ist. Die Einschubenden stehen aus dem Ventilkörper vor
und arbeiten mit gekrümmten
Führungsflächen zusammen,
die an der Innenwand des rohrförmigen
Knaufs ausgebildet sind.
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In
dieser Weise wird durch Drehen des rohrförmigen Knaufs eine Querverschiebung
des Einschubs und daher auch ein Öffnen/Schließen des Unterbrechungsventils
erzielt.
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Die
bekannten Druckverminderungsvorrichtungen erlauben zwar ein selektives
Liefern des Gases und garantieren auch die Gasdichtigkeit, wenn das
Unterbrechungsventil geschlossen ist, doch haben sie den Nachteil,
dass der gesamte Betätigungsmechanismus
zum Öffnen/Schließen dieses
Ventils ziemlich beweglich und komplex ist und eine spezifische
mechanische Präzisionsherstellung
zum Herstellen der einzelnen Komponenten mit minimal zugelassenen
Toleranzen und unvermeidlich hohen Kosten für möglichen Ersatz oder Reparaturen
von Komponenten benötigt.
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Das
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem
besteht daher darin, dass eine Druckverminderungsvorrichtung für eine Gasflasche
realisiert wird, die ein Unterbrechungsventil umfasst, das neben
dem Zulassen einer selektiven Lieferung von Gas aus der Flasche
auch das Überwinden
der obigen Nachteile erlaubt und das Komponenten einer einfachen
Herstellung umfasst, die nicht notwendigerweise eine hochpräzise mechanische
Herstellung benötigen
und die ferner leicht zu montieren sind und die im Fall einer Beschädigung oder
zur Wartung der Vorrichtung leicht zu ersetzen sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das
technische Problem wird durch eine Druckverminderungsvorrichtung
der oben angegebenen Art gelöst,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung wie im beiliegenden Anspruch 1 definiert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung einer Ausführungsform
ersichtlich, die lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel anhand der
beiliegenden Zeichnungen erfolgt.
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1 zeigt
eine Ansicht einer Druckverminderungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
ein Schnitt durch die Vorrichtung von 1.
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3 zeigt
eine vergrößerte Detailansicht der
Vorrichtung von 1.
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4 zeigt
in einer Draufsicht eine vergrößerte Detaildarstellung
der Vorrichtung von 1.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht sich das Bezugszeichen 10 auf eine
Druckverminderungsvorrichtung für
eine unter Druck stehende Gasflasche, die in den Zeichnungen nicht
gezeigt ist, vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, eine
Gasflasche zur medizinischen Verwendung.
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Zum
Beispiel kann im spezifischen Fall der Druck des in der Flasche
enthaltenen Gases Werte von bis zu 200 bar erreichen.
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Die
Vorrichtung 10 ist der Art, die einen Ventilkörper 11 umfasst,
der dazu gedacht ist, koaxial entlang einer Referenzachse X (2)
einem in den Zeichnungen nicht gezeigten Gaszylinder zugeordnet
zu sein.
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Der
Ventilkörper 11 (1 und 2)
umfasst im Wesentlichen drei Blöcke,
d. h. ein unteres Trageelement 18, einen Zwischenkörper 37 und
eine obere Gehäusestruktur 35.
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In
der gezeigten Lösung
ist der Zwischenkörper 37 des
Ventilkörpers 11 vorzugsweise
mit dem Trageelement 18 einstückig ausgebildet.
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Das
Trageelement 18 ist ferner mit einem Messinstrument 20 zur
Sichtkontrolle durch den Benutzer des Druckpegels des in der Flasche
enthaltenen Gases und einem Anschluss 22 versehen, der mittels
eines flexiblen Schlauchs, der für
hohen Druck geeignet ist, der in den Zeichnungen nicht gezeigt ist,
mit einem Gefäß zum Füllen der
Gasflasche verbunden werden kann, die in den Zeichnungen auch nicht
gezeigt ist.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ferner einen Gasweg 12,
der in 2 mit einer gestrichelten Linie angegeben ist,
der sich im Ventilkörper 11 zwischen
einem Einlass 14 des Gases mit hohem Druck und einem Auslass 16 des
Gases mit einem verringerten Druck erstreckt.
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Insbesondere
ist der Gaseinlass 14 im Trageelement 18 ausgebildet,
während
der Gasauslass 16 der Gehäusestruktur 35 zugeordnet
ist.
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Die
Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst ferner drei Ventile, die entlang dem Gasweg 12 angeordnet
sind.
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Das
erste Ventil ist ein Unterbrechungsventil 25 des Gaswegs 12;
das zweite Ventil ist ein Gasdruckverminderungsventil 26,
das auch als ein Ein-Stufen-Regler bezeichnet wird, wobei der Druck zum
Beispiel von 200 bar auf einen Druck von ungefähr 4 bar verringert wird, d.
h. auf den Betriebsdruck des Systems zum Liefern medizinischer Gase,
das dritte Ventil ist ein Durchflusseinstellungsventil 27 des
Gases.
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Vorzugsweise,
jedoch nicht ausschließlich, umfasst
die Vorrichtung 10 ferner ein zweites Gasdruckverminderungsventil 28,
der auch als ein Zwei-Stufen-Regler bezeichnet wird, der zwischen dem
Auslass 16 und dem Durchflusseinstellungsventil 27 angeordnet
ist. Das zweite Verminderungsventil 28 bestimmt eine Druckverringerung
von ungefähr
4 bar auf ungefähr
1,9 bar und erlaubt eine weitere Gasdruckverringerung, die dazu
notwendig ist, einen konstanten Druckwert an den gemessenen Öffnungen
des Durchflusseinstellungsventils 27 und als Folge hiervon
einen konstanten und genauen Wert des gelieferten Gasflusses unabhängig vom
Druckwert des im Zylinder enthaltenen Gases zu garantieren.
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Das
Druckverminderungsventil 26 ist auch mit einem weiteren
Auslass 30 des Gases mit einem mittleren Druck in Verbindung.
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Das
erste und das zweite Druckverminderungsventil 26, 28 und
das Durchflusseinstellungsventil 27 sind in der Gehäusestruktur 35 integriert. Diese
Ventile sind einer bekannten Art und deshalb im nachfolgenden Text
nicht weiter beschrieben.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ferner vorzugsweise einen rohrförmigen Knauf 36,
der in 1 durchsichtig gezeigt ist, der im Wesentlichen
koaxial mit dem Ventilkörper 11 angeordnet
und um die Achse X winklig beweglich ist. Insbesondere ist der Knauf 36 im
Umfang um die Gehäusestruktur 35 und
den Zwischenkörper 37 angeordnet.
Die Funktion des Knaufs 36 ist in der nachfolgenden Beschreibung
im Einzelnen beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Gasunterbrechungsventil ein Drehventil (3 und 4).
Dieses umfasst vorzugsweise einen Sitz 38, der im Zwischenkörper 37 ausgebildet
ist, vorzugsweise in einer zylindrischen Form, und der mit dem Gasweg 12 in
Kommunikation gebracht wird.
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Im
spezifischen Fall ist der Sitz 38 mit einem im Wesentlichen
waagerechten Abschnitt 12b des Gaswegs 12 in Kommunikation,
der mit einem senkrechten Abschnitt 12a verbunden ist.
Das obere Ende des senkrechten Abschnitts 12a ist mittels
einer Dichtung 39 im Wesentlichen mit einem kreisförmigen Querschnitt,
die im Zwischenkörper 37 befestigt
ist, gasdicht verschlossen.
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Das
Drehventil 25 umfasst auch ein Drehelement 40 bzw.
ein Vaterelement, das um die Achse X drehbar und dem Sitz 38 eingehaust
ist, das zum selektiven Öffnen/Schließen des
Gaswegs 12 winkelverschiebbar ist.
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Das
Drehelement 40 ist mit einem Gasdurchgang 42 versehen,
der vorzugsweise L-förmig
ist und der einen radialen Abschnitt 44, der im Wesentlichen auf
der Höhe
des waagerechten Abschnitts 12b des Wegs 12 angeordnet
ist, sowie einen axialen Abschnitt 46 umfasst.
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Vorzugsweise
ist das Drehelement 40 ein massiver zylindrischer Körper, der
eine geschlossene Seitenwand 40a aufweist, und der Gasdurchgang 42 ist
im zylindrischen Körper
ausgebildet.
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Der
axiale Abschnitt 46 des Gasdurchgangs 42 erstreckt
sich ferner in einer Verlängerung 48,
die mit dem Drehelement 40 einstückig ausgebildet ist. Die Verlängerung 48 ist
in einen entsprechenden Hohlkörper 50 eingeführt, der
in der überhängenden zylindrischen
Struktur 35 ausgebildet ist, und der durch einen ersten
Ring 52 dicht verschlossen ist.
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Gemäß einer
weiteren Eigenschaft der vorliegenden Erfindung umfasst das Drehventil 25 eine Umhüllung 54,
die im Zwischenkörper 37 zwischen dem
Sitz 38 und dem Drehelement 40 eingefügt ist.
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Die
Umhüllung 54 hat
eine im Wesentlichen zylindrische Form und ist aus einem reibungsarmen Metall,
vorzugsweise aus Bronze, ausgebildet, mit einer Lagerungsfunktion
zur Lagerung der Winkelverschiebung des Drehelements 40 und
zum Schutz dieses letzteren gegen Verschleiß.
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Das
Ventil 25 umfasst ferner eine radiale Öffnung 56, die in
der Umhüllung 54 ausgebildet
ist, in Entsprechung mit dem waagerechten Abschnitt 12b des
Gaswegs 12, sowie einen zweiten Dichtungsring 58,
der in die radiale Öffnung 56 der
Umhüllung 54 eingelegt
ist.
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Die
Umhüllung 54 erlaubt
es, den zweiten Dichtungsring 58 fest in seiner Position
zu halten.
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Am
gegenüberliegenden
Teil bezüglich
des Dichtungsrings 58 umfasst das Drehventil 25 eine zweite Öffnung,
die in den Zeichnungen nicht sichtbar ist und die bogenförmig ist.
Die zweite Öffnung
ist mit einem Schwenkelement 62 gekoppelt, das in den Ventilkörper 11 eingepresst
ist und für
das Garantieren einer Verriegelungsposition sowie zum Vermeiden
der Drehung der Umhüllung 54 zusammen
mit dem zweiten Dichtungsring 58 während der Winkelbewegung des
Drehelements 40 notwendig ist.
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Scheiben 63 sind
ebenfalls mit Abstandhalterfunktionen für die exakte axiale Anordnung
des Drehelements 40 in dem Sitz 38 und zum Garantieren
einer reibungsarmen Lagerung, die von der axialen Last des Drehelements 40 aufgrund
des Drucks des Gases im Zylinder herrührt, angeordnet.
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Gemäß einer
weiteren Eigenschaft der vorliegenden Erfindung umfasst das Drehventil 25 einen Stellarm 64,
der eine flache Form aufweist und einen rechteckigen Querschnitt
hat sowie sich radial vom Drehelement 40 vom Zwischenkörper 37 nach
außen erstreckt.
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Der
Stellarm 64 weist ein Ende 65 auf, das mit dem
Drehelement 40 einstückig
ist, und weist am gegenüberliegenden
Ende einen Endabschnitt 66 auf, der sich vom Zwischenkörper 37 aus
erstreckt und zur Wechselwirkung mit dem oben genannten Knauf 36 zur
Aktivierung der Winkelverschiebung des Drehelements 40 geeignet
ist.
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Insbesondere
umfasst der Knauf 36 an dessen Innenwand, die dem Zwischenkörper 37 gegenüberliegt,
einen inneren Hohlraum 67 auf, der zum Unterbringen des
Endabschnitts 66 des Stellarms 64 mit geringem
Freiraum ausgelegt ist.
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Eine
flache Aussparung 70, die eine Kreisbogenform einer vorbestimmten
Winkelbreite hat und an den Enden durch zwei Hub-End-Stufen 72 begrenzt
ist, ist ferner an der oberen Wand 37a des Zwischenkörpers 37 ausgebildet
und haust den Stellarm 64 ein. Die flache Aussparung 70 bildet
mit der überhängenden
Struktur 35 einen Schlitz 71 eines minimalen Zwischenraums.
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Die
Winkelverschiebung des Knaufs 36 in der einen oder in der
anderen Drehrichtung bestimmt auf diese Weise im Wesentlichen eine
Querbewegung des Stellarms 64 in der flachen Aussparung 70.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
arbeitet der Knauf 36 nicht mit dem Endabschnitt 66 zusammen,
sondern kann dieser letztere vom Benutzer direkt betätigt werden.
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Die
Gasunterbrechung in der Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in der folgenden Art und Weise ausgeführt.
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Durch
Betätigen
des Knaufs 36 durch Drehung in eine Richtung, zum Beispiel
gegen den Uhrzeigersinn, wird mittels des Arms 64 auf das
Drehelement 40 eingewirkt, wodurch dieses von einer Öffnungsposition,
in der der radiale Abschnitt 44 des Gasdurchgangs 42 mit
dem waagerechten Abschnitt 12b des Gasdurchgangs 42 in
Gaskommunikation ist, selektiv in eine geschlossene Position gebracht wird,
bei der der radiale Abschnitt 44 gegenüber dem Gasweg 12 winkelversetzt
ist.
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Es
ist zu bemerken, dass der zweite Dichtungsring 58 in der Öffnungsposition
ein Austreten von Gas aus dem Ventilkörper 11 verhindert
und einen dichten Gasdurchgang im radialen Abschnitt 44 sicherstellt.
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In
der geschlossenen Position unterbricht stattdessen die Seitenwand 40a des
Drehelements 40 den Gasweg 12 und haftet am zweiten
Ring 58 an, um eine absolut dichte Unterbrechung des Gases
sicherzustellen.
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Der
Dichtungsring 58 hat daher die Doppelfunktion, bei der
er auf der einen Seite in der Öffnungsposition
das Austreten von Gas aus dem Ventilkörper 11 verhindert
und auf der anderen Seite in der geschlossenen Position die Unterbrechung
des Gases sicherstellt.
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Ein
Gasunterbrechungsventil 25 ist auf diese Weise mit einer äußerst einfachen
Konstruktion realisiert, bei dem gleichzeitig aufgrund einer Wechselwirkung
zwischen dem Dichtungsring 58 und der Seitenwand 40a des
Drehelements 40 ein gasdichter Verschluss sichergestellt
wird.
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Die
beiden Positionen, geöffnet
und geschlossen, die gegenseitig winkelversetzt sind, entsprechen
vorzugsweise den beiden entgegengesetzten Hub-Endpositionen des
Arms 64 gegen die entsprechende Stufe 72 der flachen
Aussparung 70.
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Auf
diese Weise kann ein Benutzer die beiden Extrempositionen, geöffnet und
geschlossen, einfach dadurch erkennen, dass er das Anschlagen des
Arms 64 gegen die Stufe 72 bemerkt.
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Vorzugsweise
sind auf der oberen Oberfläche 36a des
Knaufs 36 Richtungsanzeiger angegeben, welche die Öffnungs-
und auch die entsprechende Schließposition des Drehventils 25 angeben.
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Eine
vordere Sichtanzeige ist ferner vorgesehen, so dass der geöffnete oder
geschlossene Zustand des Ventils 25 sofort dadurch sichtbar
ist, dass einfach ein Abschnitt des Aktivierungsknaufs 36 des Stellarms 64 die
Anzeige EIN oder AUS unbedeckt lässt.
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Der
Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie
eine Druckverminderungsvorrichtung für eine Gasflasche vorsieht,
bei der das Gasunterbrechungsventil einfach herzustellen ist und mechanische
Elemente umfasst, die leicht im Handel erhältlich sind und die keine Präzisionsherstellung
erforderlich machen.
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Mögliche Spreizungen
oder Lücken,
die aufgrund einer wenig präzisen
mechanischen Herstellung entstehen, können tatsächlich mittels Abstandshaltern,
Dichtungsringen verschiedener Größen oder Anpassen
der Größen der
Umhüllung
leicht korrigiert werden.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass alle Elemente, aus denen das Drehventil besteht, im Fall des
Verschleißes
oder des Versagens ganz einfach ersetzt werden können.
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Ein
weiterer Vorteil besteht in der Verwendung einer reibungsarmen Umhüllung, welche
die doppelte Funktion des Erleichterns der Drehung des Drehelements
und gleichzeitig der Lagerung des zweiten Dichtungsrings hat, der
mit dem Drehelement zusammenarbeitet, um den dichten Verschluss des
Gaswegs sicherzustellen.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
der Arm des Drehelements direkt vom Benutzer in Drehung versetzt
werden kann, ohne dass dadurch notwendigerweise der Einsatz des
rohrförmigen
Knaufs erforderlich ist.
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Die
kleinen Querschnitte, die dem Flaschendruck direkt gegenüberliegen,
erlauben eine Drehung des Drehelements durch die Anwendung geringster
Kräfte.