DE815352C

DE815352C - Verfahren und Vorrichtung zum Fuellen von Hochdruckgasflaschen

Info

Publication number: DE815352C
Application number: DEP2780A
Authority: DE
Inventors: Willy Rackow
Original assignee: Schulz & Rackow
Current assignee: Schulz & Rackow
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-10-01

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Hochdruckgasflaschen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Hochdruckgasflaschen aus einem Hochdruckbehälter.
Das neue Verfahren besteht darin, daß eine Füllvorrichtung auf die Flasche aufgesetzt und durch fortlaufende Bewegung eines daran befindlichen Betätigungsgliedes in selbsttätiger Folge zunächst die Flasche selbsttätig gekuppelt und mit der Vorrichtung fest verriegelt, hierauf die Dichtung zwischen dem Füllanschluß und der Flasche mit einem dem Fülldruck entsprechenden selbsttätig geregelten Drucke angezogen und eine dem jeweiligen Fülldruck entsprechende Dichtung hergestellt und ein mechanisches Widerlager geschaffen, hierauf das Füllventil geöffnet, sodann durch das genannte Ventil das Flaschenventil geöffnet wird, worauf die Füllung aus dem Hochdruckbehälter selbsttätig erfolgt. Gemäß dem Verfahren wird nach vollendetem Füllprozeß durch eine Rückwärtsbewegung des Betätigungsgliedes in umgekehrtem Sinne in umgekehrter und selbsttätiger Folge zuerst das Flaschenventil, hierauf das Füllanschlußventil selbsttätig geschlossen, die Dichtung zwischen Flasche und Füllanschluß gelöst, der Füllanschluß von der Flasche entriegelt und von ihr gelöst, worauf die Füllvorrichtung abgehoben werden kann.
Das Verfahren wird erfindungsgemäß so durchgeführt, daß die Steuerung des Füllventils und die Abdichtung zwischen Flasche und Füllvorrichtung durch ein von dem Druck des Hochdruckbehälters geregeltes elastisches Glied überwacht wird.
Zur Durchführung des vorstehend gekennzeichneten Verfahrens dient eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung bzw. Füllanschluß, dessen wesentliche Bestandteile Mittel zur Verbindung und Verriegelung des Füllanschlusses mit dem Ventilkörper der Flasche, eine Abdichtung zwischen dem Füllanschlußstutzen und dem Flaschenventilkörper, ein Füllventil, ein durch eine Kniegelenkverbindung betätigte Ventilantriebsglied und einen die Kniegelenkverbindung betätigenden Hebel umfassen.
Ein wesentliches Merkmal der Füllvorrichtung der Erfindung bildet ferner eine von dem Füllmitteldruck des Hochdruckbehälters beeinflußte, mit dem Füllventilantriebsglied verbundene Membran in einem mit dem Füllarischluß fest verbundenen Membrangehäuse.
Die neue Füllvorrichtung umfaßt ferner einen mit dem Betätigungshebel durch einen Bolzen verbundenen Bügel, der relativ zu der Füllanschlußvorrichtung in Richtung der Spindelachse verstellbar ist.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung besitzt der Bügel einen hülsenförmigen, auf den Ventilkörper der Flasche aufzuschiebenden Teil, der z. B. mittels einer Rastenkupplung gegenüber dem Ventilkörper der Flasche axial feststellbar ist.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Füllvorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Arbeitsfläche der Membran größer als die Arbeitsfläche des Füllventils ist und das Füllventil infolgedessen in der Anfangsbewegung des Betätigungshebels durch die Membran geschlossengehalten wird, bis nach erfolgter Verriegelung der Füllanschlußvorrichtung mit dem Flaschenventilkörper die Dichtung auf einen dem Fülldruck entsprechenden Druck zusammengedrückt ist und dann erst das Füllventil und hierauf das Flaschenventil selbsttätig geöffnet wird. Für die Arbeitswirkung der Membran ist von Bedeutung, daß die Membrankammer mit dem Füllstutzen fest verbunden ist, sich aber gegenüber der Füllventilspindel gleitend bewegen kann.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Füllen von Hochdruckgasflaschen aus einem Hochdruckbehälter bedeutet gegenüber dem Bekannten einen wesentlichen technischen Fortschritt, indem sämtliche Stufen des Füllvorgangs, nämlich das Ankuppeln der Füllanschlußvorrichtung an die zufüllende Gasflasche, die gegenseitige Verriegelung, das Anziehen der Dichtung zwischen der Vorrichtung und der Flasche auf einen dem Fülldruck des Hochdruckbehälters. entsprechenden Druck, das Öffnen des Füllventils und dann des Flaschenventils lediglich durch die Betätigung des Bedienungshebels in zeitlich richtiger Aufeinanderfolge vollkommen selbsttätig durchgeführt werden. Hierdurch ist der Arbeitsgang des Füllens außerordentlich vereinfacht, so daß ein ungelernter Arbeiter hierfür verwendbar ist und die bisherigen Fehlerduellen ausgeschaltet werden. Die Ablösung der Füllvorrichtung von der Flasche erfolgt durch einfache Rückbewegung des Bedienungshebels, wobei die oben beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ebenfalls vollkommen selbsttätig sich vollziehen und schließlich die Vorrichtung von der Flasche abgehoben werden kann. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich an Hand des in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Es zeigt Fig. i einen lose auf den Ventilkörper einer Hochdruckgasflasche aufgesetzten erfindungsgemäßen Füllanschluß in Seitenansicht bzw. in senkrechtem Querschnitt durch den Füllanschluß und das dargestellte obere Ende der Flasche, wobei sich der Füllanschluß in der Ruhestellung befindet, Fig. 2 den Füllanschluß gemäß Fig. i in Arbeitsstellung und mit der Gasflasche gekuppelt in im übrigen der Fig. i entsprechender Darstellung, Fig. 3 den Füllanschluß gemäß Fig.2 in Richtung des Pfeiles 3 gesehen, wobei einige Einzelteile zur besseren Veranschaulichung abgebrochen oder im Schnitt dargestellt sind.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. i und 2 der Erfindung das obere Ende einer Hochdruckgasflasche in vereinfachter Weise dargestellt. In das mit 5 bezeichnete Kopfende der Flasche ist ein zylindrischer Ventilkörper 6 eingeschweißt, in dem axial beweglich ein als Rückschlagventil ausgebildetes Regulierventil angeordnet ist; der Ventilteller 7 dieses Ventils wird durch eine Feder 8 gegen seinen Sitz 9 nach außen oder oben gedrückt. Das Ventil besitzt einen Schaft io, der nach außen oder oben über den Ventilsitz hinausragt und an seinem oberen Ende in einem Steg o. dgl. i i des Ventilkörpers 6 geführt ist. Der im wesentlichen zylindrische Ventilkörper 6 ist nahe seinem oberen Ende mit einer Ringnut versehen, in der eine Gummidichtung 12 von rechteckigem Querschnitt angeordnet ist. Unterhalb dieser Dichtung ist an einem zylindrisch abgedrehten Abschnitt 13 des Ventilkörpers eine Eindrehung 14 von kreisbogenförmigem Querschnitt vorgesehen. Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen sind Bestandteile der Druckflasche.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Füllanschlusses ist eine über einen Stutzen 15 (Fig. 3) und einen nicht dargestellten Schlauch o. dgl. an einen Vorratsbehälter anschließbare Kammer 16 vorgesehen, die nach oben durch eine Membran 17 begrenzt ist. An dieser Membran ist die Spindel 18 eines Ventils befestigt, dessen Teller i9 unter dem Druck des in der Kammer befindlichen Gases von unten her eine in der Unterseite der Kammer vorgesehene Austrittsöffnung 20 verschlossen hält. Die Ventilspindel ist über den Teller i9 hinaus nach unten und durch eine besondere Spindel o. dgl. 21 über die Membran 17 hinaus nach oben fortgesetzt. An der Unterseite der Kammer ist ein gleichachsig zur Ventilspindel 18 nach unten gerichteter Rohrstutzen 22 z. B. durch Schweißung befestigt, der im Durchmesser so bemessen ist, daß er mit einer an seinem unteren Ende vorgesehenen Schulter auf die Dichtung 12 aufgesetzt werden kann.
Die bisher beschriebenen Teile des neuen Füllanschlusses liegen im wesentlichen innerhalb eines in senkrechter Ebene angeordneten kreisförmigen Bügels 23, an dessen unteres Ende ein waagerechter ringförmiger Teil 24 befestigt ist. In dem ringförmigen "heil 24 ist eine zylindrische Hülse 25 axial verschieblich geführt, deren oberes Ende auf dem Rohrstutzen 22 axial beweglich ist. Der Innendurchmesser der Hülse 25 entspricht im übrigen dein Durchmesser des zylindrisch abgedrehten Teiles 13 des Flaschenventilkörpers. Durch in einer waagerechten Ebene liegende Bohrungen der Hülse 25 einerseits und durch eine Ausdrehung 26 des ringförmigen Teiles 24 anderseits werden Kugeln 27 gehalten; dabei ist die Anordnung so getroffen, dal3 beim Aufsetzen des Rohrstutzens 22 auf die Dichtung 12 diese Kugeln etwas unterhalb der AusdreliUng 14 des zylindrischen Abschlusses 13 des Ventilkörpers zu liegen kommen. Die Ausdrehung 26 des ringförmigen Teiles 24 besitzt einen sich nach unten konisch verjüngenden Querschnitt. In dein ganz oder teilweise von der Hülse 25 überdeckten unteren Ende des Rohrstutzens 22 ist eine verhältnismäßig breite Eindrehung 28 vorgesehen, in die ein radial in die Hülse eingeschraubter Stift oder Bolzen hineinragt.
Die die Ventilspindel i9 nach oben fortsetzende Spindel 21 weist einen in gleicher Ebene mit dem verhältnismäßig schwachen Bügel 23 liegenden breiten Schlitz 3o auf, durch den der Bügel 23 hindurchtritt. Ein Betätigungsliebel3i für den Füllanschluß ist finit seinem das eine Glied eines Knieliebelinechanismus bildenden Querschnitt U-förmigen bzw. doppelwandig ausgebildeten Ende 32 den Bügel 23 übergreifend innerhalb des Schlitzes 30 auf einem durch den Bügel und durch die Langlöcher 33 der Spindelfortsetzung 21 hindurchtretenden Zapfen 34 gelagert. Der Zapfen 34 ist mittels Ringfedern 35 gegenüber der Spindelfortsetzung 21 axial gesichert. In geeignetem Abstand von dem Zapfen 34 ist mittels eines Zapfens 36 eine zwischen die beiden Wandungen des Hebelabschnittes 32 eintretende Lasche 37 angelenkt, deren anderes Ende durch einen mittels Federringe 38 gesicherten Zapfen 39 unterhalb des Zapfens 34 mit der SpindelfortSetzung 21 drehbar verbunden ist. Die beiderseitigen Zwischenräume zwischen der Lasche 37 und den Seitenwänden des Schlitzes sind durch Zwischenlegscheiben 4o ausgefüllt. In der Ruhelage des Füllanschlusses liegen, wie aus Fig. i ersichtlich, der Zapfen 34 gegen das untere Ende des Langloches 33 und die Lasche 37 gegen den Boden einer im Bügel 23 vorgesehenen Ausnehmung 41 an, während sich die hülse 25 mittels des Stiftes 29 am unteren Rande der Eindrehung 28 abstützt.
Die Arbeitsweise des neuen Füllanschlusses ist an I fand der Fig. i und 2 leicht verständlich. Zunächst wird der Füllanschluß auf den Flaschenventilkörper lose aufgesetzt, wobei der Rohrstutzen 22 lose auf der Dichtung 12 aufliegt und auch im übrigen alle Teile des Füllanschlusses die bei i dargestellte Lage einnehmen. Wird nun der Hebel 31 heruntergedrückt, so wird zunächst der Bügel 23 angehoben, und die Kugeln 27 werden durch die konische Fläche der Ausdrehung 26 in die halbrunde Ausdrehung 14 des Ventilkörpers 6 gedrückt, wodurch der Biigel 23 mit dem Ventilkörper 6 fest gekuppelt ist und eine weitere Bewegung des Bügels 23 nach oben verhindert wird. Beim weiteren Herunterdrücken des Hebels 31 wird die Dichtung 12 zusammengedrückt, wobei aber die Ventilöffnung 2o durch den in der Kammer 16 vorhandenen, auf die Membran 17 wirkenden hohen Überdruck noch geschlossen bleibt. Erst nach fester Zusammendrückung der Dichtung 12, wodurch eine dichte @Terbindung zwischen Füllanschluß und Flaschenventil erreicht wird, öffnet sich 'das Ventil i9. Bei der weiteren Streckung des Kniehebelmechanismus 31, 32, 37 trifft schließlich die untere Fortsetzung der Spindel 18 auf das obere Ende des Schaftes io des in der Flasche angeordneten Rückschlagventils und öffnet dieses. Schließlich wird der Kniehebelmechanismus in seiner gestreckten Lage und damit der gesamte Füllanschluß in der Arbeitslage dadurch gesichert, daß der Handgriff 31 mit dem Boden seines U-förmigen Querschnittes gegen die Außenseite des Bügels 23 zur Anlage kommt. Die Rückführung der Anordnung in die Ruhestellung und die sodann erfolgte Abnahme des Füllanschlusses wird durch einfaches Hochschwenken des Handgriffes 31 bewirkt, wobei sich die geschilderten Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge wiederholen. Ein Einschnappen der Kugeln 27 in die Ausdrehung 14 beim Abnehmen des Füllanschlusses vom Flaschenventilkörper wird dadurch verhindert, daß die Hülse 25 durch den Stift 29 und die Ausdrehung 28 in der Ruhelage des Füllanschlusses in gegenüber dem ringförmigen Teil 24 angehobener Lage gehalten wird.
Als wesentliches Merkmal ist noch zu erwähnen, daß die wirksame Fläche der Membran 17 größer als der lichte Querschnitt des Ventils i9 des Rohrstutzens 22 ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform oder auf Einzelheiten derselben beschränkt, vielmehr sind andere Ausführungsformen im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung denkbar. So könnte z. B. ein um die ganze Flasche herum sich erstreckender Bügel vorgesehen sein, gegen dessen Unterseite sich die Flasche abstützt, wobei eine besondere Kupplung des Bügels mit der Flasche nicht erforderlich wäre. An Stelle eines Kniehebelmechanismus kann auch ein Exzenterhebel oder ein mittels einer steilgängigen Schraube die Spindelverstellung bewirkender waagerecht zu verschwenkender Hebel vorgesehen sein. Auch für die Kupplung eines von oben auf die Flasche aufzusetzenden Bügels bestehen andere als die dargestellten Möglichkeiten. So könnte z. B. eine an sich bekannte durch gegenseitige Verdrehung der Teile zu betätigende bajonettverschlußartige Kupplung vorgesehen sein. Der neue Füllanschluß wäre zweckmäßig mittels eines Seiles, Hebels o. dgl. in geeigneter Höhe aufzuhängen, wodurch Zeit und Arbeit des Heranbringens des Anschlusses an eine zu füllende Flasche praktisch in Fortfall kommen würden; dabei könnte man daran denken, die Flasche beim Füllvorgang an dem Füllanschluß regelrecht aufzuhängen und die Aufhängevorrichtung als Teil einer Wiegevorrichtung auszubilden, wobei gegebenenfalls durch diese Wiegevorrichtung ein Schalter gesteuert werden könnte, der bei Erreichung des gewünschten Füllgewichtes den Füllvorgang durch Schließung eines Ventils unterbricht:

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Füllen von Hochdruckgasflaschen aus einem Hochdruckbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß eine Füllvorrichtung auf die Flasche aufgesetzt und durch fortlaufende Bewegung eines daran befindlichen Betätigungsgliedes in selbsttätiger Folge zunächst die Flasche selbsttätig gekuppelt und mit der Vorrichtung fest verriegelt, hierauf die Dichtung zwischen dem Füllanschluß und der Flasche mit einem dem Fülldruck entsprechenden selbsttätig geregelten Drucke angezogen und eine dem jeweiligen Fülldruck entsprechende Dichtung hergestellt und ein mechanisches Widerlager geschaffen, hierauf das Füllventil der Füllvorrichtung geöffnet, so daß durch das genannte Ventil das Flaschenventil geöffnet wird, worauf die Füllung aus dem Hochdruckbehälter selbsttätig erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach vollendetem Füllprozeß durch eine Rückwärtsbewegung des Betätigungsgliedes im umgekehrten Sinne und in umgekehrter und selbsttätiger Folge zuerst das Flaschenventil, hierauf das Füllanschlußventil selbsttätig geschlossen, die Dichtung zwischen Flasche und Füllanschluß gelöst, der Füllanschluß von der Flasche entriegelt und von ihr gelöst wird, so daß er abgehoben werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Füllventils und die Abdichtung zwischen Flasche und Füllvorrichtung durch ein von dem Druck des Hochdruckbehälters geregeltes Glied überwacht wird.
4. Füllanschlußvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Mittel zur Verbindung (22, 25) und Verriegelung (24, 26, 27) des Füllanschlusses mit dem Ventilkörper (6) der Flasche, Abdichtung (12) zwischen dem Füllanschlußstutzen (22) und dem Flaschenventilkörper (6), Füllventil (19, 20) mit durch Kniegelenkverbindung (35 bis 39) betätigtem Ventilantriebsglied (18, 21) und durch einen die Kniegelenkverbindung betätigenden Hebel (31).
5. Füllanschlußvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3 und Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine von dem Füllmitteldruck des Hochdruckbehälters beeinflußte, mit dem Füllventilantriebsglied (21) verbundene Membran (17) in einem mit dem Füllanschluß (22) fest verbundenen Membrangehäuse (16).
6. Füllanschlußvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilantriebsglied (21) in seiner Längsbewegung an dem Membrangehäuse oberhalb der Membran (17) geführt ist.
Füllanschlußvorrichtung nach den Ansprüchen i bis 3 und 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen mit dem Betätigungshebel (31) durch Bolzen (34) verbundenen Bügel (23), der relativ zu der Füllanschlußvorrichtung in Richtung der Spindelachse (18, 21) verstellbar ist. B.
Füllanschlußvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbolzen (34) zwischen Betätigungshebel (31) und Bügel (23) in einer Längsnut (33) der Spindel (18, 21) axial zu derselben beweglich ist.
9. Füllanschlußvorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch einen relativ zum Flaschenventilkörper (6) verschiebbaren und in der Verbindungslage mit ihm selbsttätig verriegelbaren Teil (24) an dem Bügel (23). io.
Füllanschlußvorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, gekennzeichnet durch einen zu dem Teil (24) und dem Ventilkörper (6) relativ beweglichen, beispielsweise hülsenförmigen Teil (25), der in Verbindung mit den ringförmigen Ausdrehungen im Teil (24) und der ringförmigen Ausdrehung (14) im Körper (6) und den Kugeln (27) eine verriegelnde Rastenkupplung bildet. i i.
Füllanschlußvorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige Teil (25) mit dem Füllstutzen (22) für eine Gleitbewegung gekuppelt und in seiner Bewegung durch einen in die Nut (28) des Füllstutzens (22) eingreifenden Anschlagstift (29) begrenzt ist. '
12. Füllanschlußvorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufwärtsbewegung des Bügels (23) die Rastenglieder oder -kugeln (27) in die in Fig. 2 dargestellte Verriegelungsstellung bewegen, während eine Abwärtsbewegung des Gliedes (23) die Kugeln (27) und Hülse (25) nach oben in die in Fig. i dargestellte entkuppelte Stellung bringt.
13. Füllanschlußvorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Nut des Teiles (26) nach unten verjüngt und die Hülse (25) mit öffnungen zur Aufnahme der Kugeln (27) versehen ist.
14. Füllanschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche der Membran (17) größer als die Arbeitsfläche des Füllventils (i9) ist und das Füllventil infolgedessen in der Anfangsbewegung des Hebels (31) durch die Membran geschlossengehalten wird, bis nach erfolgter Verriegelung der Füllanschlußvorrichtung mit dem Flaschenventilkörper (6) die Dichtung (12) auf einen dem Fülldruck entsprechenden Druck zusammengedrückt ist und dann erst das Füllventil und hierauf das Flaschenventil selbsttätig geöffnet wird.
15. Füllanschlußvorrichtung nach einem der _\tispriiche i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (31) U-förmig (32) ausgebildet ist und den Bügel (23) umfaßt.
16. Füllanschluß nach einem der Ansprüche i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (23) als kreisförmige Ringscheibe ausgebildet ist.
17. Füllanschluß nach einem der Ansprüche i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniegelenkhebel (37) in einem Längsschlitz (30) der Ventiltragspindel (21) und innerhalb der U-förmigen Wangen (32) des Betätigungshebels (31) angeordnet ist.
18. Füllanschluß nach einem der Ansprüche i bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrankammer (16) mit dem Füllstutzen (22) fest verbunden ist, sich aber gegenüber der Füllventilspindel (21) gleitend bewegen kann.
19. Füllanschluß nach einem der Ansprüche i bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Membrangehäuse (16) an den Hochdruckbehälter durch eine Leitung angeschlossen ist. 2o. Füllanschluß nach einem der Ansprüche i bis 19, gekennzeichnet durch eine Aufhängevorrichtung in Verbindung mit einer Wiegevorrichtung und von dieser betätigtem Schalter zur selbsttätigen Schließung eines Ventils bei Erreichung des gewünschten Füllgewichtes.