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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
neutralisierbares Druckminderventil mit einem auf einen
Gasbehälter aufschraubbaren Gehäuse, einem zwecks
Schliessung, der Wirkung einer Feder ausgesetzten
Schlissorgans mit einer Dichtung in einem Einlasskanal,
eine Entspannungskammer an der Schnittstelle des
Einlasskanals und eines Auslasskanals, einem gasdicht
und schwebend in dieser Kammer angeordneten Kolben,
welcher auf einer Seite einen Stift aufweist, der das
Schliessorgan gegen die Wirkung der Feder betätigt,
wobei die dem Stift engegengesetzte Seite des Kolbens
der Wirkung einer Entspannungsfeder ausgesetzt ist,
deren Kraft durch ein Handrad einstellbar ist.
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Diese, an sich gut bekannte Druckminderventile
können entweder unmittelbar am Gasbehälter oder am
Gasnetz angebracht werden und erlauben eine Gasentnahme
unter beinahe konstantem und einstellbarem Druck und
unabhängig vom Druck im Gasbehälter, wobei der Druck
stromabwärts jedoch kleiner ist als der Druck
stromaufwärts. Die bekannten Druckminderventile sind
jedoch nicht umkehrbar, das heisst, dass sie den
Gasdurchfluss nur vom Gasbehälter in Richtung
Verbrauchernetz ermöglichen. Wenn das Druckminderventil
z.B. an einer Gasflasche angebracht ist, ist es also
nicht möglich, die Gasflasche durch das
Druckminderventil zu füllen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, ein neues Druckminderventil zu schaffen, das
neben seinen üblichen Funktionen den Durchfluss in
Gegenrichtung und demgemäss das Nachfüllen einer
Gasflasche oder einem Gasbehälter durch das
Druckminderventil ermöglicht.
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Um dieses Ziel zu erreichen, ist das
erfindungsgemässe Druckminderventil gekennzeichnet durch einen
axial im Handrad angebrachten Bolzen, welcher unter der
Wirkung einer Feder eine unwirksame Stellung einnimmt,
in welcher er sich durch die Entspannungsfeder bis in
die Nähe des Kolbens erstreckt, welcher aber gegen die
Wirkung seiner Feder axial verschiebbar ist, um auf den
Kolben und über dessen Stift das Schliessorgan zu
betätigen, um dieses gegen die Wirkung seiner Feder von
seinem Sitz abzuheben.
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In einer bevorzugten Ausführung ist der Bolzen in
einer zylindrischen Bohrung vorgesehen, welche über
eine kleinere Öffnung nach aussen offen ist, wobei der
Bolzen von seiner Feder umgeben ist, welche sich
einerseits aufeinem breiteren Kopfflansch des Bolzens
und andererseits aufeiner zum Handrad gehörenden und
vom Bolzen durchdrungenen Scheibe abstützt.
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Der Bolzenkopf weist vorzugsweise eine äussere
Rille mit einem O-Ring auf.
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Die vom Bolzen betätigte Kopffläche des Kolbens
kann zur Aufnahme der Bolzenspitze eine muldenförmige
Vertiefung aufweisen mit einer zur Vertiefung
komplementären Form.
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Zur Neutralisierung des Druckminderventils genügt
es demgemäss, den Bolzen entweder manuell oder mit
Hilfe eines geeigneten Werkzeugs einzudrücken um das
Schliessorgan in seiner offenen Stellung zu blockieren
und das Eindringen von Druckgas in die Gasflasche oder
ähnlichen Gasbehälter durch das Druckminderventil zu
ermöglichen.
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Dank seiner einfachen Benutzung sind bei dem
erfindungsgemässen Druckminderventil die Gefahren einer
falschen Bedienung beschränkt. Es ist demgemäss
besonders für Rettungsgeräte oder Einrichtungen mit
Bedienungsgefahr geeignet. Es ist ausserdem das einzige
Zwischenglied zwischen dem Gasbehälter, welcher eine
Gasflasche sein kann, und dem Verbrauchernetz, so dass
die Gefahr einer Gasleckage erheblich verringert ist.
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Das erfindungsgemässe Druckminderventil ist
ausserdem wenig schlagempfindlich. Es kann nämlich im
Sicherheitsraum der üblichen Schutzsysteme der
Behälter, wie der Schutzhaube einer Gasflasche,
untergebracht werden.
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Mit dem vorgeschlagenen Druckminderventil werden
die stromabwärtsseitigen Vorrichtungen immer drucklos
gelagert oder transportiert, da das Druckminderventil
geschlossen ist.
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Dank seiner kompakten Struktur eignet sich das
Druckminderventil besonders für verladbare Behälter,
kleinere Behälter oder Ausrüstungen, an welche
ästhetische Forderungen gestellt werden.
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Das Druckminderventil kann ausserdem mit allen
üblichen Zubehören wie z.B. Manometer, Klappe,
Durchflussregeler, Durchflussmesser u.s.w., ausgerüstet
werden.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die
beigefügte Figur, welche schematisch einen Axialschnitt
durch ein neutralisierbares Druckminderventil zeigt.
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Das in der Figur gezeigte Druckminderventil weist
ein z.B. metallisches Ventilgehäuse 10 mit einem
äusseren Gewinde 12 zum Aufschrauben aufeine
Gasflasche oder ähnlichen Gasbehälter auf. Das
Ventilgehäuse 10 besitzt einen axialen Einlasskanal 14
und einen radialen Auslasskanal 16, welcher mit einem
Verbrauchernetz verbunden sein kann.
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Im Kanal 14 befindet sich eine Klappe 18 mit einer
Dichtung 20. Diese Klappe 18 ist normalerweise, das
heisst, ohne äusseren Einfluss, unter der Wirkung einer
Feder 22 geschlossen.
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An der Kreuzung zwischen dem Einlasskanal 14 und
dem Auslasskanal 16 befindet sich eine
Entspannungskammer 24 mit einem zylindrischen oberen Teil und einem
engeren unteren Teil welche durch eine Ringschulter 26
voneinander getrennt sind. In dieser Kammer 24 ist ein
Entspannungskolben 28 schwebend mit einem O-Ring 30
dicht montiert. Der obere zylindrische Teil 20 des
Entspannunskolbens 28 ist durch einen Rand 32, der
einen zur Abstützung einer Entspannungsfeder 34
dienenden topfförmigen Sitz bildet, axial verlängert.
Der Entspannungskolben 28 weist ausserdem einen axialen
Stift 36 auf, der sich senkrecht zur Schliessklappe 18
hin erstreckt. Der Übergang zwischen dem Stift 36 und
dem zylindrischen Teil des Kolbens 28 wird durch eine
ringförmige radiale Schulter 38 gebildet, welche sich
aufeiner entsprechenden Schulter 26 der
Entspannungskammer 24 abstützen kann.
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Das Gehäuse 10 des Druckminderventils weist
ausserdem auf der Höhe des Entspannungskolbens 28
normalerweise über der Dichtung 30 eine radiale
Entlastungsöffnung 40 auf. Diese Öffnung 40 erlaubt es,
dass im Fall einer anormalen Druckerhöhung in der
Entspannungskammer 24, z.B. infolge einer Erwärmung,
das Gas nach aussen oder in ein zu diesem Zweck
vorgesehenes und an die Öffnung 40 angeschlossenes
Gasnetz entweichen kann. In diesem Fall gibt der Kolben
28 unter der Wirkung des Überdrucks in der Kammer 24
nach, indem die Feder 34 zusammengedrückt wird und die
Kammer 24 mit der Öffnung 40 in Verbindung gesetzt
wird.
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Über dem Ventilgehäuse 10 befindet sich ein Handrad
42, das mittels komplementärer Gewinde im Inneren der
Schürze 44 des Handrads 42 bzw aussen am Ventilgehäuse
10 gegenüber letzterem axial verschiebbar ist. In der
durch die Schürze 44 des Handrads 42 gebildeten Kammer
48 befindet sich eine Scheibe 50, welche z.B. mittels
einer Quetschverbindung 52 fest mit dem Handrad 42
verbunden ist. Diese Scheibe 50 bildet die obere
Abstützung der Entspannungsfeder 34, während die untere
Abstützung vom Entspannungskolben 28 gebildet wird.
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Das Druckminderventil wie oben beschrieben arbeitet
in an sich bekannter Weise, um den Gasabfluss durch den
Kanal 16 mit konstantem, durch die Eigenschaften der
Feder 34 und durch die Stellung des Handrades 44
bestimmten Druck zu ermöglichen. Wenn das Handrad 42
ausreichend aufgedreht ist, ist die Feder 34 ungenügend
zusammengedrückt, um über den Kolben 28 und den Stift
36 eine Kraft auf die Klappe 18 auszuüben, welche
ausreichen würde, um diese gegen die Wirkung der Feder
22 zu bewegen, so dass das Druckminderventil
geschlossen bleibt und dass demgemäss kein
Gasdurchfluss in den Kanälen 14 und 16 stattfindet.
Wenn hingegen das Handrad 42 ausreichend betätigt wird
um die Feder 34 derart zusammenzudrücken, dass ihre
Druckkraft ausreicht, um den Stift 36 und die Klappe 18
gegen die Wirkung der Feder 22 zu bewegen, kann das Gas
durch den Kanal 14 in die Entspannungskammer 24
fliessen. Dieser Gasfluss zur Kammer 24 erhöht
vorübergehend den Druck in der Kammer derart, dass die
Druckerhöhung in der Kammer 24 zusammen mit dem Druck
der Feder 22 ausreichen, um den Kolben gegen die
Wirkung seiner Feder 34 zu bewegen, was dazu führt,
dass die Klappe 18 sich wieder schliesst. Das Gas
fliesst jedoch aus der Kammer 24 durch den Kanal 16 in
das Verbrauchernetz, so dass der Druck in der
Entspannungskammer 24 solange fällt, bis die Kraft der
Feder 34 wieder ausreicht um über den Stift 36 auf die
Klappe 18 einzuwirken und auf diese Weise den
Gasdurchfluss zur Entspannungskammer 24 zu ermöglichen.
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Diese aufeinanderfolgenden Öffnungen und
Schliessungen der Klappe 18 wurde zum besseren
Verständnis im "Zeitlupentempo" beschrieben, aber in
Wirklichkeit wiederholen diese Vorgänge sich derart
schnell, dass der Entspannungskolben 28 in einer
bestimmten Stellung im Stillstand erscheint, wobei
diese Stellung abhängig ist, einerseits von der Kraft
der Feder 34 welche ihrerseits wieder von der Drehung
des Handrades 42 abhängig ist, und andererseits vom
Gasdruck in der Flasche oder dem Gasbehälter, um so in
an sich bekannter Weise die geregelte Entspannung des
Gases zu bewirken.
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Der Entspannungsgrad des Gases wird somit durch die
Kraft der Feder 34, d.h. durch die Verdrehung des
Handrades 42 bestimmt. Je weiter das Handrad 42 in das
Ventilgehäuse 10 eingedreht wird, desto grösser wird
die Kraft der Feder 34 und entsprechend grösser
ebenfalls der Druck des entspannten Gases. Es ist
selbstverständlich möglich, mit dem Handrad 42 die
Entspannung des Gases in Abhängigkeit der Anzeige eines
den Gasdruck im Verbrauchernetz messenden Manometers
einzustellen. Es ist ebenfalls möglich, das Handrad 42
mit einer dem Entspannungsgrad entsprechenden Skala zu
eichen.
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Um das Druckminderventil zu schliessen und das
Verbrauchernetz von der Gasflasche oder dem Gasbehälter
zu trennen, genügt es, das Handrad 42 vollständig
auzudrehen bis die Feder 34 und der Stift 36 die Klappe
18 der Wirkung der Feder 22 freigeben, um die Klappe 18
geöffnet zu halten.
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Was auch die Stellung des Handrades sein mag, das
Druckminderventil wie oben beschrieben lässt keinen
Gasfluss in umgekehrter Richtung zu, das heisst, dass
es nicht möglich ist, die Flasche zu füllen, in dem der
Stutzen des Auslasskanals 16 mit einem Gasvorrat
verbunden wird weil der Gasdruck in der
Entspannungskammer 24 den Kolben 28 nach oben drücken
würde und die Feder 22 die Klappe 20 geschlossen halten
würde.
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Um den Durchfluss des Gases in umgekehrter Richtung
zu ermöglichen und die Gasflasche durch das
Druckminderventil füllen zu können, sieht die Erfindung
ein System vor, um das Druckminderventil zu
neutralisieren. Zu diesem Zweck weist das Handrad 54
eine axiale zylindrische Bohrung 54 auf, welche über
einen Durchgang 56 nach aussen offen ist, wobei der
Durchgang 56 enger als die Bohrung 54 ist und von
dieser durch eine ringförmige Schulter 58 getrennt ist.
In der Bohrung 54 befindet sich ein axialer Bolzen 60,
dessen erweiterter Kopf 62 den vollen Querschnitt der
Bohrung 54 einnimmt. Um den Kopf 62 liegt eine O-Ring
Dichtung, welche nach aussen abdichten kann. Um den
oberen Teil des Bolzens 60 befindet sich eine Feder 66,
welche sich einerseits am Kopf 62 des Bolzens 60 und
andererseits auf der Scheibe 50 abstützt, während der
untere Teil des Bolzens 60 sich axial durch eine
zentrale Öffnung in der Scheibe 50 und durch die
Entspannungsfeder 34 erstreckt. Die Feder drückt den
Bolzen 60 demgemäss in eine unwirksame Stellung gegen
die Schulter 58. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das untere Ende 68 des Bolzens 60 zugespitzt,
während der Entspannungskolben gegenüber der Spitze 68
eine entsprechende Mulde 70 komplementärer Form
aufweist.
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Die Neutralisation des Druckminderventils 28
geschieht dadurch, dass der Bolzen 60 mittels eines
geeigneten Werkzeuges axial gegen die Wirkung seiner
Feder 66 bewegt wird. Diese Druckbewegung bringt die
Bolzenspitze 68 in Berührung mit dem Kolben 28 welcher
beim Abwärtsbewegen die Klappe 18 mit seinem Stift 36
gegen die Wirkung seiner Feder 22 betätigt. Diese
Bewegung wird bei der gegenseitigen Berührung der
Schulter 38 des Kolbens 28 und derjenigen 26 des
Ventilgehäuses 10 unterbrochen. Nachfolgend kann Gas
durch den Auslasskanal 16 eingejagt werden, damit er
die Entspannungskammer 24 und den Einlasskanal 14 in
umgekehrter Richtung durchfliessen kann. Während dem
Füllvorgang wird der Entspannungskolben 28 auf der
Schulter 26 gehalten, entweder dadurch, dass der Druck
auf den Kopf 62 des Bolzens 60 aufrecht erhalten wird
oder mit Hilfe eines Verriegelungsmittels, wie z.B. ein
Batonnetverschluss, der den Bolzen in dieser wirksamen
Stellung blockiert.
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Wenn der Druck auf den Kopf des Bolzens 16
unterbrochen wird, bzw das Blockiersystem entriegelt
wird, steigt der Bolzen wieder unter der Wirkung der
Feder 66 in seine unwirksame Stellung. Da der Kolben
nun nicht mehr vom Bolzen 60 beaufschlagt wird, gibt er
dem Druck der Feder 22 und der Wirkung der Klappe 18
nach, um letzterer zu ermöglichen, wieder in die
Schliesstellung zurückzukehren.