DE69002124T2

DE69002124T2 - Ventilmessbuchse.

Info

Publication number: DE69002124T2
Application number: DE90106466T
Authority: DE
Inventors: Robert John Survil; Robert Thomas Weber
Original assignee: Flow Design Inc
Current assignee: Flow Design Inc
Priority date: 1989-04-10
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: DE69002124D1; KR900016745A; KR0139412B1; EP0395903B1; CA2013974A1; EP0395903A1; JPH03205531A; CA2013974C; ATE91347T1; US4926704A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich generell auf eine Vorrichtung für das Einführen einer Sonde, wie beispielsweise einer Temperatur- oder Drucksonde, in ein Druckgefäß aus einem Bereich niedrigeren Drucks zum Zweck des Feststellens des Zustands innerhalb des Druckgefäßes. Weiterhin bezieht sich diese Erfindung auf einen Ventil-Prüfstöpsel, der an dem Druckgefäß befestigt ist und einen Kern hat, der darin untergebracht ist, welcher aus einem elastischen Material hergestellt ist, durch welchen die Prüfsonde eingeführt werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Ventile, welche einen elastischen Kern haben, werden schon seit vielen Jahren für den Zweck verwendet, daß dadurch das Einführen von Sonden aus Niederdruckbereichen in Hochdruckbereiche innerhalb von Druckgefäßen ermöglicht wird. Beispielsweise sind unter den bekanntesten jene Ventile, welche für das Füllen solcher Elemente, wie Fußbälle, Basketbälle und Volleybälle mit Luft verwendet werden. Solche Ventile werden auch häufig dazu benutzt, um eine Druckprüfsonde einzuführen, welche den Druck innerhalb des Balls anzeigt, um festzustellen, ob er ordnungsgemäß aufgeblasen ist oder nicht.
Andere Ventilprüfstöpsel werden im US-Patent Nr. 3,902,517, ausgestellt am 2. September 1975 auf Richard Hastwell, veranschaulicht. Das Patent beschreibt einen Ventilkern aus elastischem Material, der in dem Einfüllstutzen eines Kraftstofftanks angeordnet ist, wobei eine aufblasende Kanüle durch denselben eingeführt werden kann, um eine Kraftstoffzuführung unter Druck zu setzen.
Ein weiteres Patent, das einen elastischen Ventilkern veranschaulicht, wird im US-Geschmacksmuster 252,701, ausgestellt am 21. August 1979 auf Jerry L. Caldwell, gezeigt. Die verschiedenen Abbildungen jenes Geschmacksmusters veranschaulichen einen elastischen Kern für die Verwendung bei solchen Ventilprüfstöpseln und dergleichen.
Das US-Patent Nr. 3,797,317, ausgestellt am 19. März 1974 auf Charles D. Peterson jr. bildet die Grundlage für den Oberbegriff von Anspruch 1 und offenbart einen geteilten Ventilprüfstöpsel, der für dieselben Zwecke vorgesehen ist, wie sie in Verbindung mit diesem Ventil beschrieben werden. Wie darin gezeigt und beschrieben, besteht der Kern jenes Ventils aus zwei getrennten Elementen, die in dem Körper des Ventils untergebracht sind, welche jedes durch dasselbe einen Schlitz haben, um eine Prüfsonde auf zunehmen. Anders dargestellt, das Ventil jenes Patents nutzt zwei gesonderte Ventilelemente, von denen jedes an der Sonde dichtet, wenn sie dadurch eingeführt wird. Das untere Ventil schließt zuerst, wenn die Sonde entfernt wird, um ein sicheres Schließen des oberen oder äußeren Ventilelements zu unterstützen. Wie darin beschrieben, sind die beiden Ventilelemente des Patents '317 identisch hergestellt.
Ebenfalls darin offenbart ist eine Kappe oder eine Abdeckung, welche eine innere Dichtungsmanschette für das Abdichten am oberen Ende des Ventilkörpers trägt, wenn die Sonde entfernt wird, um zu gewährleisten, daß keine Undichtigkeit auftritt, selbst dann nicht, wenn eines der beiden Ventilelemente undicht sein sollte.
Während die vorstehend genannten Konstruktionen zufriedenstellend gearbeitet haben, sind einige Probleme entstanden. Beispielsweise sind die Ventilkappen und die darin enthaltene Dichtung lose und gehen häufig verloren oder werden beschädigt, wenn die Sonde durch das Ventil eingeführt wird.
Die Dichtungen in den Kappen wurden als Folge des zu festen Aufschraubens der Kappen auf den KörPer mit dem Ergebnis zerstört, daß die Ventilkerne beschädigt oder in das Gefäß hinein verschoben worden sind, wenn versucht wurde, eine Prüfsonde durch den Kern einzuführen. Das Ergebnis des Verlusts eines Ventilkerns hat das Freisetzen irgendeines Drucks, der sich in dem Gefäß befindet, durch den Prüfstöpsel zur Folge.
Zusätzlich führt die Verwendung identischer Ventilkernelemente zu einem Kompromiß bei der Härte der Ventilkernelemente. Ein solcher Kompromiß kann zu einem Herausdrücken oder einer ernsthaften Deformation führen, wenn die Kernelemente zu weich sind. Der Kompromiß kann zu ernsthaften Leckageproblemen führen, wenn die Kernelemente nicht ordnungsgemäß an der Sonde abdichten, weil die Elemente zu hart sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Gegenstand dieser Erfindung ist, für einen verbesserten Prüfstöpsel zu sorgen, welcher die vorstehenden Nachteile verhütet und für einen Ventilkern sorgt, der wirksam abdichtet, entweder wenn die Sonde eingesetzt wird oder wenn die Sonde entfernt wird.
Um das Vorstehende zu verwirklichen, sorgt diese Erfindung für einen Ventilprüfstöpsel für die Verwendung mit einer schlanken, länglichen Prüfsonde, welche umfaßt:
einen hohlen Ventilkörper, der ein erstes Ende hat, das so angeordnet ist, daß eine Verbindung mit einem Druckgefäß hergestellt wird, wobei des Innere des Körpers dem Flüssigkeitsdruck in dem Gefäß ausgesetzt ist und der ein zweites Ende von jenem Gefäß entferntliegend hat, wobei der Körper eine innere Schulter angrenzend an das zweite Ende hat;
einen elastischen Ventilkern, der in dem Innern des Körpers untergebracht ist, wobei ein erstes Ende dieses Kerns mit der Schulter in dem Körper in Eingriff kommen kann und dieser Kern ein zweites Ende und einen Schlitz hat, der so dimensioniert ist, daß er die Prüfsonde aufnehmen kann, die sich durch das erste und das zweite Ende dieses Kerns erstreckt, wobei das zweite Ende dieses Kerns dem Flüssigkeitsdruck in dem Gefäß ausgesetzt ist, um das erste Ende des Kerns in Eingriff mit der inneren Schulter zu drücken, wodurch dieser Kern auf einen kleineren Durchmesser vorgespannt wird und den Schlitz in einen geschlossenen Zustand drückt; und
wobei der elastische Ventilkern auch einen ersten Kernteil, der das erste Ende dieses Kerns einschließt und einen zweiten Kernteil einschließt, der das zweite Ende des Kerns einschließt, wobei dieser zweite Kernteil in Tandemf orm zu dem ersten Kernteil liegt;
dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine verjüngte Innenfläche auf der Schulter hat, wodurch der Kern auf einen kleineren Durchmesser gedrückt wird, der den Schlitz in einen geschlossenen Zustand drückt; und
dadurch, daß der zweite Kernteil weicher als der erste Kernteil ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorstehenden und zusätzlichen Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden besser offensichtlich, wenn man die folgende Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung liest, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bei allen Ansichten bezeichnen und wobei:
Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Ventilprüfstöpsels ist, der in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 2 eine querverlaufende Schnittansicht generell entlang der Linie 2 - 2 in Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine vertikale Schnittansicht ist, die den verbesserten Prüfstöpsel zeigt, der in Übereinstimmung mit dieser Erfindung hergestellt worden ist, wobei eine Prüfsonde durch denselben eingesetzt ist.

Beschreibung der veranschaulichten Ausführungsform

Unter Verweis auf Fig. 1 und 2 insbesondere wird darin ein Ventilprüfstöpsel gezeigt und generell mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, der in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt worden ist. Wie veranschaulicht, hat der Ventilprüfstöpsel 10 ein Außengewinde 12 am Ende 16 desselben, das in ein passendes Gewinde in einer Wand eines Druckgefäßes 14 geschraubt wird. Man wird verstehen, daß das Ende 16 des Körpers 18 des Ventilprüfstöpsels 10 dem hohen Flüssigkeitsdruck innerhalb des Druckgefäßes 14 ausgesetzt ist.
Der Ventilkörper 18 beinhaltet zusätzlich zu dem Ende 16 ein hohles Inneres 20, das sich vollkommen durch denselben erstreckt. Das Innere 20 des Körpers 18 ist mit einer verjüngten Fläche 22 angrenzend an ein zweites Ende 24 des Körpers 18 versehen. Durch das zweite Ende 24 des Körpers erstreckt sich eine zweite verjüngte oder konische Fläche 26, die vorzugsweise geschliffen ist, um für eine dichtende Fläche für einen passenden Dichtungsteil 28 zu sorgen, der im Innern einer Abdichtkappe 30 untergebracht ist. Die Abdichtkappe 30 ist mit einem Innengewinde versehen, so daß sie auf das Ende 24 des Ventilkörpers 18 geschraubt werden kann.
Um einen Verlust der Kappe 30 zu verhüten, umgibt ein flexibles Halteband 32 die Kappe 30 in einer Nut 34. Das Band 32 erstreckt sich auch in den Körper 18 hinein und umgibt diesen in einem Rezeß 36, der gerade unter dem Außengewinde an dem Ende 24 des Ventilkörpers 18 angebracht ist und folglich die Kappe 30 losnehmbar an dem Körper 18 befestigt.
Innerhalb des Ventilkörpers 18 ist ein elastischer Ventilkern untergebracht, der generell mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet wird. Wie veranschaulicht, beinhaltet der Ventilkern 40 ein erstes Element 42, das aus einem elastischen Material hergestellt ist, das eine Härte zwischen 60 und 80 Durometer hat. Vorzugsweise und für die meisten Anwendungen sollte das Element 42 eine Härte von ungefähr 70 Durometern haben. Das Element 42 ist mit einer Zylindersenkung 44 in dem Ende desselben versehen, das an das Ende 24 des Ventilkörpers 18 angrenzt. An demselben Ende ist das Äußere des Kernelements 42 mit einer verjüngten Fläche 46 versehen, die mit der konischen Fläche 22 in Eingriff kommt, die in dem Innern des Ventilkörpers 18 ausgebildet ist.
Das entgegengesetzte Ende 48 des Elements 42 steht mit einem Ende 50 eines zweiten Kernelement 52 in Verbindung, welches ebenfalls Bestandteil des Ventilkerns 40 ist. Das zweite Kernelement 52 ist ebenfalls aus einem elastischen Material hergestellt, aber einem, das weicher ist, als das Kernelement 42. Das Kernelement 52 sollte so gewählt werden, daß es eine Härte zwischen 25 und 45 Durometern hat und vorzugsweise eine Härte von ungefähr 35 Durometern hat. Der Typ des elastischen Materials, das für die Kernelemente 42 und 52 gewählt wird, hängt von dem Flüssigkeitstyp ab, dem sie ausgesetzt sind.
Das Ende des zweiten Kernelements 52, das angrenzend an das Innere des Druckgefäßes liegt, ist mit einer Zylindersenkung 54 versehen, welche für einen äußeren, sich axial erstreckenden Umfangsflansch 56 daran sorgt. Der Flansch 56 ist ausreichend flexibel, um auf den Druck so zu reagieren, daß er die Außenseite 58 an dem Ventilkernelement 52 in einen dichtenden Eingriff mit der Innenwand des Ventilkörpers 18 drückt.
Durch den Ventilkern 40 erstreckt sich von der Zylindersenkung 44 bis zur Zylindersenkung 54 ein Schlitz 60. Obwohl sich der Schlitz 60 über die gesamte Länge des Ventilkerns 40 erstreckt, erstreckt er sich nur teilweise über den Ventilkern 40, wie deutlich in Fig. 2 gezeigt wird. Der Zweck des Schlitzes 60 ist, zu gestatten, daß eine Prüfsonde 62 (siehe Fig. 3) durch den Ventilprüfstöpsel 10 in das Innere von Druckgefäß 16 gelangt.
Das Kernelement 42 ist aus dem härteren Material, aber aus einem solchen, das weich genug ist, so daß man leicht eine Abdichtung mit dem Ventilkörper 18 erhalten kann und einem, das gestattet, daß sich der Schlitz 60 leicht schließt. Die Verwendung des härteren Materials gestattet auch, daß eine Sonde wiederholt in den Schlitz ohne Beschädigung des Ventilkernelements 42 eingesetzt wird. Das Kernelement 52 ist aus einem weicheren Material, das der Druckkraft widersteht und doch eine Abdichtung mit dem Ventilkörper 18 während der gesamten Wirkung des auf Druck reagierenden Flanschs 56 aufrechterhält.
Obwohl der Kern 40 so veranschaulicht worden ist, daß er aus zwei Elementen 42 und 52 hergestellt ist, verhält er sich wie ein einziges Element, da ja die Elemente 42 und 52 permanent miteinander verbunden sind. Der ideale Ventilkern hätte eine Härte, die sich von einem Ende des Ventilkerns zum anderen ändert.
Bei der bevorzugten Form des Ventilkerns 40 ist das Äußere 58 davon verjüngt, wobei der größte Durchmesser an den Flansch 56 angrenzt und der kleinere Durchmesser an die konische Fläche 46 angrenzt. Eine solche Anordnung wird bevorzugt, so daß eine Abdichtung angrenzend an den Flansch 56 gebildet wird und Druck in dem Druckgefäß die Fläche 46 in einen engen Abdichtungseingriff mit der Fläche 22 im Innern des Ventilkörpers 18 drückt, um den Schlitz 60 dicht geschlossen zu halten und eine Strömung aus dem Innern des Druckgefäßes 16 durch den Ventilprüfstöpsel 10 zu verhüten.
Sollte eine geringe Leckage durch den Kern 40 des Prüfstöpsels 10 auftreten, dann wird Kappe 30 darauf geschraubt, wie in Fig. 1 veranschaulicht, wobei die Flächen 26 und 28 in dichtendem Eingriff miteinander stehen und folglich für eine zusätzliche Unterstützung gesorgt wird, um irgendeine Leckage aus dem Gefäß 14 zu verhüten.
In der Nähe des Endes 16 des Ventilkörpers 18 ist ein Ventilkern-Haltering 61 vorgesehen, der in den Ventilkörper 18 hinein gedrückt wird. Der Haltering 61 wird in den Ventilkörper 18 hinein in eine Stellung gedrückt, die in einem gewissen Abstand von dem Flansch 56 des Ventilkernelements 52 in entspanntem Zustand des Kerns liegt, wo er aber damit in Eingriff kommen kann, wenn sich das Ventilkernelement 52 nach unten bewegen sollte. Der Raum ist notwendig, um eine Deformation des Ventilkerns 40 zu gestatten, wenn die Sonde 62 darin eingesetzt wird.

Funktionsweise der veranschaulichten Ausführungsform

Fig. 3 veranschaulicht den Prüfstöpsel 10 mit der darin eingesetzten Prüfsonde 62 für die Bestimmung von Temperatur, Druck oder anderen Zuständen innerhalb des Druckgefäßes 14. Wie gezeigt, ist die Kappe 30 von dem Ventilprüfstöpsel 10 entfernt worden. Man wird feststellen, daß die Kappe 30 wegen des Haltebandes 32 nicht verlorengehen kann, welches ein Abschrauben der Kappe 30 von dem Körper 18 gestattet, aber die Trennung der Ventilkappe 30 von dem Körper 18 verhütet.
Nach Entfernen der Kappe 30 wird die Sonde 62 in den Ventilkörper 18 eingeführt und durch den Schlitz 60 solange eingeschoben, bis das Ende der Sonde 62 in das Druckgefäß 14 eintritt. Da die elastischen Materialien, die den Ventilkern 40 bilden, im wesentlichen nicht-kompressibel sind, werden die Elemente 42 und 52 geringfügig deformiert oder verworfen, wie in Fig. 3 veranschaulicht.
Der Druck innerhalb des Druckgefäßes 14 wirkt auf den Flansch 56, um den Ventilkern 40 in abdichtenden Eingriff mit der Wand des Körpers 18 zu pressen, während er gleichzeitig das Ventilkernelement 42 nach oben treibt, wobei er die Fläche 46 daran in abdichtenden Eingriff mit der konischen Fläche 22 in dem Ventilkörper 18 preßt. Gleichzeitig bewirken solche verjüngten Flächen, daß das elastische Material, aus denen das Ventilkernelement 42 gebildet wird, nach innen in abdichtenden Eingriff mit dem Äußeren von Sonde 62 gepreßt wird.
Wenn die Sonde 62 entfernt wird, dann reagiert das verhältnismäßig weiche Ventilkernelement 52 auf den Druck in dem Gefäß 14, um den Schlitz 60 hinter der Sonde 62 zu schließen. Die durch den Druck in dem Gefäß 10 ausgeübte Kraft drückt das Kernelement 52 in Richtung auf das Kernelement 42, wenn die Sonde 62 herausgezogen wird, wodurch die Fläche 46 in einen engeren Eingriff mit der Fläche 22 in dem Körper 18 gedrückt wird. Das Ergebnis ist, daß das härtere Material des Kernelements 42 den Schlitz 60 verschließt und eine Dichtung mit dem Körper 18 bildet. Die Verwendung des härteren Materials ist auch wirksam, um ein Herausdrücken der Dichtungen über die Fläche 22 in dem Körper 18 hinaus zu verhüten.
Wie man aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung verstehen kann, gestattet der beschriebene Ventilprüfstöpsel 10 das Einsetzen einer Sonde durch denselben aus einem Bereich niedrigen Drucks in einen mit verhältnismäßig höherem Druck, um die Innenzustände eines Druckgefäßes festzustellen oder vielleicht auch, um für ein Mittel zur stichprobenartigen Entnahme des Inhalts aus dem Innern zu sorgen. Desgleichen ist die Anordnung derart, daß der Ventilkern auf Druck reagiert, um den Schlitz zu schließen, der für die Sonde vorgesehen ist, wenn die Sonde nicht darin eingesetzt ist, um einen Verlust von Flüssigkeit aus dem Druckgefäß zu verhüten und weiterhin, um effektiv um die Sonde herum abzudichten, wenn die Sonde darin eingesetzt wird. Die Ventilkappe beseitigt die Notwendigkeit bezüglich eines zusätzlichen Dichtungselements innerhalb der Kappe wegen des Vorhandenseins der dichtenden Fläche, die in der Kappe selbst gebildet wird. Dies vermeidet den möglichen Verlust des Dichtungselements und die anschließende Unfähigkeit, eine Leckage zu verhüten, wenn ein Lecken des Ventilkerns auftreten sollte.

Claims

1. Ventilprüfstöpsel (10) für die Verwendung mit einer schlanken, länglichen Prüfsonde, welche umfaßt:

einen hohlen Ventilkörper, der ein erstes Ende hat, das so angeordnet ist, daß eine Verbindung mit einem Druckgefäß (16) hergestellt wird, wobei des Innere des Körpers (18) dem Flüssigkeitsdruck in dem Gefäß ausgesetzt ist und der ein zweites Ende von jenem Gefäß entferntliegend hat, wobei dieser Körper (18) eine innere Schulter angrenzend an das zweite Ende hat;

einen elastischen Ventilkern, der in dem Innern des Körpers untergebracht ist, wobei ein erstes Ende dieses Kerns mit der Schulter in dem Körper (18) in Eingriff kommen kann und dieser Kern ein zweites Ende und einen Schlitz (60) hat, der so dimensioniert ist, daß er die Prüfsonde (62) aufnehmen kann, die sich durch das erste und das zweite Ende dieses Kerns erstreckt, wobei das zweite Ende dieses Kerns dem Flüssigkeitsdruck in dem Gefäß ausgesetzt ist, um das erste Ende des Kerns in Eingriff mit der inneren Schulter zu drükken; und

wobei der elastische Ventilkern auch einen ersten Kernteil (42), der das erste Ende dieses Kerns einschließt und einen zweiten Kernteil (52) einschließt, der das zweite Ende des Kerns einschließt, wobei dieser zweite Kernteil (52) in Tandemform zu dem ersten Kernteil (42) liegt;

dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine verjüngte Innenfläche (22, 26) auf der Schulter hat, wodurch der Kern auf einen kleineren Durchmesser gedrückt wird, der den Schlitz (60) in einen geschlossenen Zustand drückt;

und dadurch, daß der zweite Kernteil (52) weicher als der erste Kernteil (42) ist.

2. Prüfstöpsel nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Kernteil (52) gesonderte Kernelemente umfassen, die permanent Ende gegen Ende miteinander verbunden sind.

3. Prüfstöpsel nach Anspruch 1, wobei der zweite Kernteil (52) eine Härte zwischen 25 und 45 Durometer hat und der erste Kernteil (42) eine Härte zwischen 60 und 80 Durometer hat.

4. Prüfstöpsel nach Anspruch 3, wobei der zweite Kernteil (52) eine Härte von ungefähr 35 Durometer hat und der erste Kernteil (42) eine Härte von ungefähr 70 Durometer hat.