DK153245B - Udloebsventil for en under tryk staaende beholder - Google Patents

Description

i

DK 153245B

Den foreliggende opfindelse angår en udløbsventil til en under tryk stående beholder og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

5 Ventilen ifølge opfindelsen er særlig egnet til at dispensere et produkt fra en trykbeholder, hvori trykket aftager under successive produktudtømninger.

Der kendes en udløbsventil til trykbeholdere, hvilken ventil 10 har en vipbar, hul, midtplaceret ventilspindel med indløbsporte, der er anbragt omkring spindelen, og som fører ind i spindelen fra den trykbeholder, hvorpå ventilen er monteret, jvf. DE offentliggørelsesskrift nr. 27 22 265. Ventilspindelen fører til beholderens yderside og en ventilskive 15 eller -tallerken omgiver ventilspindelen i beholderen og ligger an imod et stationært ventilsæde båret på ventillegemet.

Med ventilskiven holdt an imod ventilsædet er indløbsportene til ventilspindelen lukkede. Når ventilskiven ligger an mod ventilsædet, er ventilspindelens indløbsporte lukkede, og 20 når ventilspindelen og skiven vippes, dannes en bue- og kileformet gennemstrømningsåbning for det under tryk stående produkt til spindelens indløbsporte.

Når man ved kendte vipbare udløbsventiler vipper spindelen 25 og ventilskiven, er det kun de forreste porte af ventilspindelen ved den side af ventilskiven, der åbner mest, som modtager produktet over hele strømningstværsnittet, medens de andre porte og specielt de nedre porte, der ligger på den lukkede side, kun delvis står i forbindelse med den kilefor- ΟΛ mede gennemstrømningsport eller det kileformede rum over ventilskiven. Dette medfører, at det totale strømningstværsnitsareal af portene i ventilspindelen ikke udnyttes fuldt ud.

Dette giver intet problem, når trykbeholderens indhold står under højt tryk, altså når dispenseringen eller udstrømningen 35 o fra beholderen netop begynder. Nar imidlertid indholdet er næsten opbrugt og beholdertrykket derved er lavt, forhindrer indløbsportenes reducerede tværsnitsareal en tilfredsstillende

DK 153245B

2 produktstrøm. Dette er blandt andet grunden til, at man ved en sådan trykbeholder skal begynde med et højt indre tryk for at sikre en fyldestgørende strømningshastighed til ventilspindelen, specielt når indholdet i beholderen er ved at være udtømt.

Kendte gastryksbeholdere har en udløbsåbning med konstant størrelse, og det er derfor ønskeligt, at beholdertrykket forbliver i det væsentlige konstant under hele dispenserin-10 gen af alt materialeindhold, da strømningshastigheden for det materiale, der skal dispenseres fra beholderen, aftager ved faldende tryk. Efterhånden som en trykbeholders indhold disepenseres udfylder trykgassen i beholderen imidlertid et større volumen, og dette reducerer normalt gastrykket til-svarende. Denne mangel gælder for trykluft. For at undgå dette kan man benytte et trykmedium, der giver en større tryk-gasmængde i trykbeholderen efterhånden som det rådige volumen forøges. Typisk benyttes hertil en gas i væskeform, da en sådan gasfyldning sikrer et omtrent konstant tryk i beholderen 20 efterhånden som det under tryk stående beholderxndhold uddrives.

I mange kendte beholdere benyttes f.eks. freongas (fluorerede hydrocarboner) som trykmedium. Der er imidlertid alvorlige betænkeligheder med hensyn til brugen af freongas eller andre sådanne trykmedier med henblik på miljømæssige risici.

25

Det er følgelig den foreliggende opfindelses formål at anvise en udløbsventil til trykbeholdere, der sørger for automatisk strømstyring og derved muliggør anvendelse af trykmedier, f.eks. atmosfærisk luft, der ikke er farlige for miljøet.

30

Dette formål tilgodeses ved, at den indledningsvis omtalte selvregulerende ventil ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte.

Når ventilspindelen i udløbsventilen ifølge opfindelsen vippes, svinger ventilskiven om det ringformede kantfremspring 35

DK 153245 B

3 der støtter sig mod det ringformede ventilsæde, og ved hjælp af kantfremspringet opstår der samtidigt et frit rum mellem den øvre overflade af ventilskiven og ringsædets modstående overflade. Den fremspringende tætningsring, der er anordnet 5 på ventilskiven foruden det ringformede kantfremspring, trænger i ventilens lukkede tilstand ind i det ringformede ventilsæde og tjener som tætning mod udstrømning af beholderindhold. I ventilens lukkede tilstand trænger både tætningsringen og kantfremspringet ind i det deformerbare ventilsæde.

10 Når ventilspindelen vippes, forbliver tætningsringen under den indledende vippevinkel i tætnende berøring med ventilsædet, idet størrelsen af den indledende vinkel er afhængig af trykket, der virker på ventilskiven.

15 Når kantfremspringet og tætningsringen er udformet som separate elementer, kan kantfremspringet være udstyret med indskæringer eller spor, hvorigennem beholderindholdet i ventilens lukkede tilstand ankommer til området mellem tætningsringen og kantfremspringet.

20

Ventilspindelens indløbsporte er aflange og befinder sig over forbindelsen mellem ventilspindelen og ventilskiven. Portene strækker sig ind i ventilsædet og ventillegemet. Når ventilspindelens indløbsporte åbnes ved vipning af spindelen, strøm-25 mer det under tryk stående beholderindhold ud fra ventiIspindelen.

I det mindste der, hvor ventilsædet er i indgreb med tætningsringen og eventuelt også der, hvor det er i indgreb med kant-30 fremspringet, er ventilsædet fremstillet af ikke-stift, eftergivende, fjedrende materiale, der er lokalt sammentrykkeligt af ventiltallerkenen, der støtter sig mod dette. P.eks. kan ventilsædet bestå af en elastomer eller en sammentrykkelig plast, men er imidlertid ikke det sædvanlig stive ventilsæde.

3 5

Ventilsædet kan have en durometerværdi på så meget som 90, men til de fleste formål ville en durometerværdi i området 20 til 50 være tilstrækkelig.

4

DK 153245B

Andre fremgangsmåder til at gøre ventilsædet eftergiveligt kan alternativt benyttes. I stedet for et forholdsvis blødt og eftergivende ventilsæde kan der i ventilsædets øvre overflade være udformet spor, riller eller fordybninger, der vir-5 ker således, at de gør ventilsædet mere fleksibelt og fjedrende. Sporene kan foreligge i form af et antal koncentriske radiale spor i den øvre overflade af et sæde, der er fleksibelt, men ikke så let at trænge ind i, således at sædet ved vipning af den forholdsvis stive ventiltallerken bøjes i stør-re eller mindre grad afhængig af trykket i trykbeholderen.

Sædet kan også bestå af et tolagsmateriale, hvor det ene lag har en lille durometerværdi (f.eks. svamp), medens det andet lag har en større durometerværdi (større hårdhed).

15 Ventilskiven og særlig dennes ringformede kantfremspring og/el-ler dens tætningsring trænger dybt ind i det eftergivende ventilsæde. Efterhånden som beholdertrykket aftager, griber ventilskivens ringformede del eller dele mindre dybt ind i ventilsædet på grund af, at fjedringen af ventilsædematerialet 20 presser den ringformede del eller de ringformede dele ud af ventilsædet. For en given vippevinkel for ventilspindelen bestemmer den dybde, hvortil ventil ski-ven- griber ind i ventilsædet, hvor langt ventilskiven vil blive løftet op fra sit sæde, og bestemmer størrelsen af den kileformede gennem-2 5 strømningsåbning til ventilspindelens indløbsporte. Når beholderen står under højt tryk, trænger ventilskiven dybt ind i ventilsædet og for en given vipningsgrad af ventilspindelen er størrelsen af den gennemstrømningsåbning, der fører til ventilspindelens indløbsporte, forholdsvis mindre. Når imid-30 lertid beholdertrykket aftager, påvirkes ventilskiven af et mindre beholdertryk og dens .ringformede dele trænger mindre dybt ind i ventilsædet således, at for samme vipningsgrad af ventilspindelen bliver størrelsen af den gennemstrømningsåbning, der fører til spindelens·indløbsporte, tilsvarende 35 forøget. Som et resultat af dette varierer åbningsgraden for passagen til ventilspindelen i omvendt forhold til trykket af produktet. Gennem hele udleveringen fra beholderen 5

DK 153245B

opnås en i det væsentlige ensartet strømningshastighed for produktet.

En væsentlig fordel ved ventilen ifølge opfindelsen er, at 5 det trykmedium, der kan benyttes i beholderen, ganske enkelt kan være den atmosfæriske luft. Luft har den egenskab, at efterhånden som det volumen, hvori trykluften opretholdes, vokser, aftager lufttrykket. Ventilen ifølge opfindelsen kompenserer imidlertid for trykmediets trykreduktion således, 10 at luft eller en hvilken som anden miljøvenlig gas kan benyttes som drivmiddel.

Stemplet i en trykbeholder optager normalt ca. en tredjedel af beholderens volumen. I en gennemsnitsbeholder giver dette 15 en strømningshastighedsændring fra fuld til tom beholder på ca. 1,8:1. En sådan ændring er ikke let at registrere og kan derfor accepteres af brugeren. Dette levner imidlertid kun ca. 2/3 af beholderens rumfang til det produkt, som skal dispenseres. Det er åbenbart, at jo mere produkt man kan 2 0 anbringe i beholderen, desto mindre koster dette pr. enhed udnytteligt rum.

Ved benyttelse af en ventil med automatisk strømningsstyring og trykluft kan der benyttes et stempel, som kun optager 1/5 25 o af rumfanget. Et sadant arrangement, med en standardventil og trykluft, vil som et typisk eksempel give en strømningshastighedsændring fra fuld til tom beholder på 4:1, hvilket brugeren ikke kan acceptere. Den automatiske strømningsstyrede ventil vil imidlertid kompensere for dette og tilveje-30 bringe en ensartet udlevering af produktet.

Ventilen ifølge opfindelsen er særlig egnet til styring af udtømning af materialer med stor viskositet, dvs. med en viskositet på 10 000 cps eller mere, og med et indledende påfyld- 35 2 ningstryk for beholderen på 0,42 - 2,8 kg/cm . Ventilen ifølge opfindelsen er imidlertid ikke begrænset til sådanne produkter og heller ikke til sådanne beholdertryk. På grund af det

DK 153245B

e store gennestrømningstværsnit, som tilvejebringes både af den forstørrede ventilskive og ventilspindelens helt frie indløbsporte og på grund af ventilens trykfølsomhed ved åbning af ventilen opnås en tilfredsstillende udstrømningsha-® stighed også for meget viskøse produkter, selv med lave indre tryk, under hele udtømningen af beholderens indhold.

Forskellige udførelsesformer for opfindelsens genstand er illustreret på tegningen og nærmere beskrevet nedenfor. På 10 tegningen viser fig. 1 set udefra en trykbeholder med en ventil ifølge den foreliggende opfindelse, 15 fig. 2 et forstørret langsgående midtersnit gennem en udførelsesform for en ventil ifølge den foreliggende opfindelse i lukket tilstand, fig. 3 den i fig. 2 viste ventil i åben stilling og under 20 stort tryk, og fig. 4 den samme ventil i åben stilling og med lavt beholdertryk.

25

Ventilen ifølge opfindelsen er pa tegningen vist som et ud- 2 løbsventil i en lavtryksbeholder (0,42 til 2,8 kp/cm fyldningstryk) for flydende produkter med høj viskositet (10 000 cps og mere). Man skal imidlertid være klar over, at ventilen ifølge opfindelsen ikke er begrænset til brug ved behol-30 dere med sådanne tryk eller produkter med sådanne viskositetsværdier.

I fig. 1 ses en trykbeholder 10, der er begrænset af en cylindrisk væg 10a. Beholderen 10 -kan være fremstillet af alu- λ e minium, ekstruderet termoplastisk materiale eller endog karton med en beklædning af plast- eller metalfolie, når blot den er stærk nol til at holde til det forholdsvis lave tryk i beholderen.

7

DK 153245B

Beholderen 10 huser en indre barriere i form af et stempel 11 med et nedhængende skørt 12. Beholderens bund 13 er tætnet til beholderens væg ved hjælp af en dobbeltsøm 14 eller på en anden hensigtsmæssig måde.

5

Beholderens øvre hule kammer 10b er fyldt med det under tryk stående produkt, der skal dispenseres. En sådan fyldning gennemføres gennem cylinderens åbne top forud for installeringen af ventilen 15 eller en anden ventil ifølge den fore-10 liggende opfindelse. Derpå fastgøres ventilen således som nedenfor beskrevet på toppen af væggen 10a. Efter at ventilen 15 er blevet fastgjort på tætnende måde til beholderens top og med ventilen i lukket tilstand, fyldes rummet 10c under stemplet 11 og inden for skørtet 12 med en drivmiddelmængde, såsom atmosfærisk luft, der står under et tryk på 0,42 til 2 2,8 kg/cm over atmosfærens tryk, gennem en port 16, der derefter lukkes ved hjælp af en prop 17 af gummi eller tilsvarende materiale. Drivmidlet har det karakteristika, at dets tryk falder, efterhånden som volumenet af rummet 10c vokser.

20 Men den foreliggende opfindelsen er beregnet til at tilpasse sig et sådant trykfald. Ethvert drivmiddel, der har trykfaldskarakteristika, og som miljømæssigt er accepterbart, kan benyttes.

O R

Ventillegemet indbefatter en metalramme eller kop 19, fortrinsvis af aluminium, og som kan fastgøres til den cylindriske væg 10a's topkant ved hjælp af en dobbelt søm, således som angivet ved henvisningstallet 20 eller som kan krympes til topkanten af den cylindriske væg, således som vist ved 20a 30 i fig. 1.

I fig. 2 ses, at ventilen indbefatter ventillegemet 21 af et meget eftergiveligt, elastisk gummimateriale, et elastomert materiale eller et tilsvarende stof, der rummes i den O e stive metalramme 19. Ventillegemet 21 er fast bundet til en hul, rørformet ventilspindel 22, hvorigennem det under tryk stående produkt udtømmes ved ventilens åbning. Ventil- 8

DK 153245B

legemet 21 indbefatter en krumbøjet spændingsfremkaldende spænddel 23 med ringformet tværsnit, hvis øvre kant ligger an imod en skulder 24 formet på spindelen 22, hvorved der tilvejebringes en tætning ved dette område, og hvor der også 5 dannes et trykpunkt i retning af spindelens vipning. Ved bunden er ventillegemets del 23 buet indad ved området 25 til dannelse af en yderligere tætning og et trykpunkt med spindelen 22's nedre område. Det er den krumbøjede del 23's elasticitet, der fører til ventilspindelen 22 tilbage til 10 sin oprindelige oprette, ikke vippede stilling.

Ventillegemet 21 har i vandret retning en bundforlængelse, der danner et ringformet ventilsæde 26 på sin underside. Legemet 21 er af et materiale, der er tilstrækkeligt eftergiveligt 15 til, at ventilspindelens' nedenfor beskrevne indgrebsområder i varierende grad synker ind, efterhånden som det indre tryk i beholderen 10 ændres. Som det fremgår af fig. 2, er ventillegemet 21 tilstrækkeligt blødt til, at et sæde 26 kan presses dybt ned deri, i det mindste ved dets rundtløbende 20 kontaktringe, dvs. med en ventilskives eller et ventilhoved 29's fremspringende tætningsring 30 og et ringformet kantfremspring eller en vippering 31.

Ventilspindelen 22's bund er udformet med med afstand til O ^ hinanden anbragte stolper 27, der mellem sig afgrænser gennemstrømningsåbninger eller -indløbsporte 28> og disse porte fører til ventilspindelens hule indre. Stolperne 27's bundender er stift fastgjort til et stift materiale, nemlig til den cirkulære ventilskive eller det cirkulære ventilhoved 30 29.

På ventilskiven 29's topoverflade er kantfremspringet eller vipperingen 31 og den rundtløbende tætningsribbe eller -ring 30, der set i radial retning ligger mellem ventilspindelen Λ ff 22 og vipperingen 31, afgrænsede. Skønt højderne for ringene 30, 31 er vist lige store, kan de være forskellige, idet tætningsringen 30 kan have en større højde end vipperingen 31 for på sikker måde at sikre det tætningsmæssige indgreb med 9

DK 153245B

ventilsædet.

Den grad, hvormed ringene 30 og 31 sammentrykker ventilsædet 26, afhænger af det indre tryk i beholderen 10. Efterhånden ® som det indre tryk aftager, foranlediger elasticiteten af ventillegemet 21's materiale dette til at søge at bringe sig selv tilbage til sin oprindelige form og ved at gøre dette, skubber den ventilskiven ud af ventilsædet 26.

10 Fig. 3 og 4 illustrerer ventilen 15's vipning under forskellige beholdertryk. I fig. 3 er beholdertrykket ved det højere trykområde. Når ventilspindelen 22 vippes i en vilkårlig retning om vipperingen 31, løftes ventilskiven 29 fra ventilsædet 26, men under denne løftning tvinger behdldertrykket ventilskiven nok så hårdt imod ventilsædet. Derfor er det ikke før ventilspindelen 22 er vippet en forholdsvis stor vipningsvinkel, at gennemstrømningsåbningen 32, der fører til ventilspindelporten 28, først dannes. En væsentlig del af ventiIspindelen 22Js vipning absorberes af ventilsædet 20 26's svampeagtige karakter, uden at nogen gennemstrømningsåbning åbnes til forbindelse med portene 28. Når den kileformede gennemstrømningsåbning 32 til ventilspindelportene 28 endeligt dannes, er åbningen forholdsvis snæver, hvorved der under et større tryk i beholderen 10 kun tillades et lille 25 materialevolumen at strømme ud, hvorved strømningshastigheden for det under tryk stående materiale reguleres på passende måde.

Når trykket i beholderen aftager på grund af reduktion af 30 mængden af under tryk stående materiale i kammeret 10b og den tilsvarende udvidelse af det under tryk stående mediumkammer 10c, udøves der mindre tryk på ventilhovedet 29 for at presse dette ind i ventilsædet 26, jvfc fig. 4. I stedet for at ringene 30 og 31 griber dybt ind i ventilsædet 26, 3 5 som vist i fig. 3, griber de meget mindre dybt iind i sædet.

Når ventilspindelen i den i fig. 4 viste situation vippes i samme grad som vist for beholdertrykket repræsenteret i

DK 153245 B

10 fig. 3, absorberes meget mindre af ventilspindelens vipning af det elastomere ventillegeme 21 og gennemstrømningsåbningen 32 åbnes meget før end under de højere trykbetingelser beskrevet på grundlag af fig. 3. Den tidligere åbning af gennem-5 strømningsåbningen 32 vil medføre, at gennemstrømningsåbningen bliver større for enhver given vipningsvinkel for spindelen 22 end for de trykbetingelser, der herskede i den i fig. 3 viste situation. Derved tillades et større rumfang af under tryk stående materiel at strømme til portene 28. På denne 10 måde kompenseres for reduktionen i beholdertrykket, der tvinger det under tryk stående materiale til udløbsportene ved den udvidede gennemstrømningsåbning, der tillader, at et større rumfang af dette materiale passerer til portene. Dette medfører, at strømningshastigheden gennem portene 28 forbliver *5 forholdsvis konstant hen over beholderens hele trykområde.

I den i fig. 3 og 4 viste udførelsesform er der to ringe 30 og 31 og ventilskiven 29 drejer eller vipper om den i radial retning ydre vippering 31. Når drejepunktet ligger længere O Π fra spindelen, forskydes ventilskiven 29 for enhver vipningsvinkel på ventilspindelen 22 gennem en buet vej med større areal og størrelsen af åbningen 32 ændres i større udstrækning for enhver bueformet bevægelsesvej af skiven 29. På den anden side trænger tætningsringen 30 ind i ventilsædet n ff 26 for at tætne, således at portene 28 er lukkede, og portene 28 åbnes ved at tætningsringen 30 løftes fri af ventilsædet 26. Højderne for henholdsvis tætnings- og vipperingene 30, 31 er vist lige store. Det er imidlertid klart, at tætningsringens højde kunne gøres større end vipperingen 31's for Q Π at sikre en effektiv tætning og afbrydelse af tætningen ved det rigtige øjeblik.

Da vipperingen 31 blot tilvejebringer et drejepunkt, om hvilket skiven 29 drejer og ikke behøver at udøve nogen tætnings-35 funktion, kan den rundtgående vippering 31 være kanelleret eller have spor og noter med en række med regelmæssig indbyrdes afstand anbragte render (ikke vist) om periferien. Noter

Claims (3)

15 Efterhånden som størrelsen af den gennemstrømningsåbning, der fører til udløbsportene, forøges, aftager trykket på det under tryk stående materiale på tilsvarende måde, hvorved man får en i det væsentlige konstant strømningshastighed af under tryk stående materiale ud af beholderen. 20 Patentkrav.

1. Udløbsventil for en under tryk stående beholder omfat tende en hul spindel (22) med en ventilskive (29), som ved sin omkredskant har et ringformet kantfremspring (31), som i lukket tilstand af ventilen ligger an imod et i ventillegemet (21) anbragt ringformet ventilsæde (26), idet spindelen 30 (22) i tilslutning til ventilskiven har til skivens indre førende indløbsporte (28), og en mod ventilspindelen (22) angribende, fortrinsvis samtidig som tætning tjenende efter-givelig spænddel (23), som tillader en vippebevægelse af spindelen (22) med sin ventilskive (29) til alle sider for åbning 35 af ventilen under ensidigt anlæg af ventilskiven (29) mod det ringformede sæde (26), kendetegnet ved, at der i afstand inden for det ringformede kantfremspring (31) er anbragt en yderligere fremspringende ring (30), der virker DK 153245 B som egentlig tætningsring sammen med det ringformede sæde (26), og at det ringformede sæde (26) består af en tyk, elastisk ringskive således, at det ringformede sæde (26), afhængig af det i beholderen herskende tryk/ på grund af kant-5 fremspringet (31) på ventilskiven (29) på dettes understøttelsessted ved vippebevægelsen for åbning presses kraftigere tilbage i forhold til det øvrige område af det ringformede sæde (26) ved højere tryk, og hvor der som følge af dette tryk afhængigt ved samme vipningsstilling af ventilspindelen 10 (22) opstår en forskellig stor gennemstrømningsåbning (32) mellem ventilspindelen (22) og det ringformede sæde (26).

2. Ventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at i det mindste den del af det ringformede sæde (26), hvorpå 15 den fremspringende ring (30) hviler, består af et eftergi-veligt materiale med en durometerværdi i området 20 - 50.

3. Ventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at i det mindste den del af det ringformede sæde (26), på hvil-20 ken den fremspringende ring (30) hviler, består af et efter-giveligt materiale med en durometerværdi i området 20 - 90. 25 30 35