EP0303840B1 - Ventilmuffe zur Aufnahme des Gasflaschenventils von Druckgasbehältern aus hochlegierten Chrom-Nickelstählen - Google Patents

Ventilmuffe zur Aufnahme des Gasflaschenventils von Druckgasbehältern aus hochlegierten Chrom-Nickelstählen Download PDF

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    • Y10T137/7043—Guards and shields
    • Y10T137/7062—Valve guards

Definitions

  • the invention relates to a pressurized gas container made of high-alloy chromium-nickel steel according to the preamble of claim 1.
  • Pressurized gas containers for the storage and distribution of ultra-pure gases are made of rustproof, high-alloy chrome-nickel steels. As a rule, these are compressed gas cylinders with a content between 5 and 50 liters, which are manufactured as a welded construction from a seamless or longitudinally welded cylindrical tube. This tube is closed by two welded-on floors. Before welding, the inner surfaces of the parts are easily accessible and can be used for later surface quality Experience the required mechanical pretreatment to the required roughness. The inner surfaces of containers made of such high-alloy chromium-nickel steels must have a quality which ensures that the purity and composition of the gases which come into contact with them are not affected. Therefore, these surfaces must be able to be polished electrolytically.
  • the threaded opening for the valve connection is the only access to the inside of the container.
  • the valve sleeve with the threaded opening for the valve connection is usually designed as a cylindrical neck piece which is welded into the upper bottom, as is shown, for example, by US Pat. No. 3,384,133. Because of the small thread opening, electrolytic polishing is very difficult and requires a great deal of effort, especially for bottles with a large content.
  • the invention is therefore based on the object to provide a valve sleeve for receiving the gas cylinder valve of compressed gas containers made of high-alloy chromium-nickel steels, which facilitates cleaning and electrolytic polishing of the inner surface of the container and at the same time ensures that the containers can be produced by cryoforming.
  • valve sleeve With the invention it is possible to remove the actual valve sleeve with its threaded opening from the container, whereby a large neck opening is free, through which the inner surface of the container can be easily cleaned and electrolytically polished.
  • a conical ground, purely metallic seal is preferred as the seal between the detachable part of the valve sleeve that is welded into the upper container bottom.
  • Other Sealing options are possible, however, for example a screw connection that seals using a cutting ring.
  • the invention also enables easy access to the interior of the container after it has been used, for example to check the quality of the surface.
  • the compressed gas container made of high-alloy chromium-nickel steel shown in FIG. 1 consists of a cylindrical tube 1, to which a lower base 2 and an upper base 3 are welded.
  • a foot part 4 serves as the container base, which can be attached to the container base by means of a threaded pin 5 welded to the lower base 2.
  • This design of the container base is particularly favorable since both the lower base 2 and the cylindrical tube 1 can deform freely and uniformly during cryogenic deformation.
  • a conventionally welded foot ring would hinder cryogenic deformation. Subsequent welding of a foot ring to the deformed container is prohibited because of the inevitable changes in material associated with it.
  • the valve sleeve fitted in the upper base 3 consists of a cylindrical neck piece 6 welded into the upper base 3 and an insert 7 which is detachably but gas-tightly connected to it.
  • the insert 7 contains the actual threaded opening for the gas cylinder valve 8, which is screwed into the insert 7 .
  • the insert 7 and the gas cylinder valve 8 can also be manufactured as one component from the outset.
  • the connection between the neck piece 6 and the insert 7 is designed as a conically ground sealing surface and represents a purely metallic seal. The required sealing pressure is applied by a union nut 9 which connects the neck piece 6 and the insert 7 to one another.
  • a neck ring 11 is pressed onto the upper base 3 at the same time by means of an elastic sealing ring 10.
  • the neck ring 11 can be made of metal or plastic. It is locked by a grub screw 12 directed towards the upper floor.
  • the neck ring 11 has a hexagonal recess corresponding to the contours of the union nut 9, which surrounds the lower part of the union nut 9.
  • the neck ring 11 locked by the grub screw 12 thus secures the union nut 9 against twisting and unintentional opening.
  • the purely metallic seal through a conically ground sealing surface between the neck piece 6 and the insert 7 represents a completely gas-tight connection. This applies both to normal operating conditions (200 bar internal pressure; ambient pressure) and to the Conditions during cryogenic stretching during production (approx. 600 bar internal pressure; 77 K). This type of sealing excludes any contamination of the gas content by contact with threads or other sealing elements.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckgasbehälter aus hochlegierten Chrom-Nickelstählen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Druckgasbehälter für die Speicherung und Verteilung von ultrareinen Gasen werden aus rostfreien, hochlegierten Chrom-Nickelstählen hergestellt. In der Regel handelt es sich hierbei um Druckgasflaschen mit einem Inhalt zwischen 5 und 50 Litern, die als Schweißkonstruktion aus einem nahtlosen oder längsnahtgeschweißten zylindrischen Rohr hergestellt werden. Dieses Rohr wird durch zwei angeschweißte Böden verschlossen. Vor dem Verschweißen sind die Innenoberflächen der Teile leicht zugänglich und können die für die spätere Oberflächenqualität erforderliche mechanische Vorbehandlung auf das geforderte Rauhigkeitsmaß erfahren. Die Innenoberflächen von Behältern aus derartigen hochlegierten Chrom-Nickelstählen müssen eine Güte aufweisen, die gewährleistet, daß die Reinheit und Zusammensetzung der mit ihnen in Berührung kommenden Gase nicht beeinflußt wird. Deswegen müssen diese Oberflächen elektrolytisch poliert werden können. Bei herkömmlichen Druckgasflaschen ist die Gewindeöffnung für den Ventilanschluß der einzige Zugang zum Behälterinnern. Die Ventilmuffe mit der Gewindeöffnung für den Ventilanschluß ist gewöhnlich als zylindrisches Halsstück ausgegebildet, welches in den oberen Boden eingeschweißt ist, wie es beispielsweise die US-A-3,384,133 zeigt. Wegen der kleinen Gewindeöffnung wird das elektrolytische Polieren sehr erschwert und erfordert besonders bei Flaschen mit größerem Inhalt einen sehr großen Aufwand.
  • Eine andere Schwierigkeit ergibt sich aus der Verwendung von hochlegierten Chrom-Nickelstählen als Behältermaterial. Da diese Werkstoffe eine sehr geringe Festigkeit besitzen, müssen Druckgasbehälter, die daraus gefertigt werden, kryoverformt werden. Dabei wird der vorgefertigte Behälter auf sehr tiefe Temperaturen abgekühlt und durch Innendruck plastisch verformt, bis das Behältermaterial die für den späteren Betriebseinsatz erforderliche Festigkeit erreicht hat.
  • Da eine nachträgliche Wärmebehandlung die durch Kryoverformung hervorgerufene Festigkeitssteigerung wieder rückgängig macht, müssen alle für die Herstellung des Behälters erforderlichen Schweißarbeiten vor der Kryoverformung durchgeführt sein. Dies betrifft insbesondere das Einschweißen der Ventilmuffe zur Aufnahme des Gasflaschenventils in den oberen Boden und gegebenenfalls die Ausbildung des Flaschenfußes im Bereich des unteren Bodens.
  • Anders als bei konventionell hergestellten Druckgasbehältern, werden bei kryoverformten Behältern ganz besondere Anforderungen an den Behälterverschluß gestellt. Er muß der für das Kryostrecken erforderlichen, hohen Innendruckbeanspruchung bei kryogenen Temperaturen standhalten und darf dabei seine absolute Dichtheitsfunktion nicht verlieren.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilmuffe zur Aufnahme des Gasflaschenventils von Druckgasbehältern aus hochlegierten Chrom-Nickelstählen zu schaffen, welche das Reinigen und elektrolytische Polieren der inneren Oberfläche des Behälters erleichtert und gleichzeitig sicherstellt, daß die Behälter durch Kryoverformung hergestellt werden können.
  • Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Durch die Erfindung ist es möglich, die eigentliche Ventilmuffe mit ihrer Gewindeöffnung vom Behälter abzunehmen, wodurch eine große Halsöffnung frei wird, durch welche die innere Oberfläche des Behälters leicht gereinigt und elektrolytisch poliert werden kann. Als Abdichtung zwischen dem lösbaren und dem in den oberen Behälterboden eingeschweißten Teil der Ventilmuffe wird eine konisch geschliffene, rein metallische Abdichtung bevorzugt. Andere Abdichtungsmöglichkeiten sind aber möglich, beispielsweise eine über einen Schneidring abdichtende Verschraubung.
  • Durch die Erfindung wird auch ein leichter Zugang zum Behälterinnern nach dessen Gebrauch ermöglicht, beispielsweise um die Qualität der Oberfläche zu überprüfen.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Es zeigen:
    • Fig.1
    die teilweise geschnittene Gesamtansicht eines Druckgasbehälters mit abnehmbarer Ventilmuffe,
    Fig.2
    den Behälterkopf von Fig.1 in vergrößertem Maßstab.
  • Der in Fig.1 dargestellte Druckgasbehälter aus hochlegiertem Chrom-Nickelstahl besteht aus einem zylindrischen Rohr 1, an welches ein unterer Boden 2 und ein oberer Boden 3 angeschweißt sind. Als Behälterfuß dient ein Fußteil 4, welches mittels eines am unteren Boden 2 angeschweißten Gewindezapfens 5 am Behälterfuß befestigt werden kann. Diese Gestaltung des Behälterfußes ist besonders günstig, da sich sowohl der untere Boden 2 als auch das zylindrische Rohr 1 bei der Kryoverformung frei und gleichmäßig verformen können. Ein konventionell angeschweißter Fußring würde dagegen die Kryoverformung behindern. Ein nachträgliches Anschweißen eines Fußringes an den verformten Behälter verbietet sich wegen der damit verbundenen unvermeidlichen Materialveränderungen.
  • Der Behälterkopf ist in Fig.2 vergrößert dargestellt. Erfindungsgemäß besteht die im oberen Boden 3 angebrachte Ventilmuffe aus einem in den oberen Boden 3 eingeschweißten zylindrischen Halsstück 6 und einem mit diesem lösbar aber gasdicht verbundenen Einsatz 7. Der Einsatz 7 enthält die eigentliche Gewindeöffnung für das Gasflaschenventil 8, welches in den Einsatz 7 eingeschraubt ist. Der Einsatz 7 und das Gasflaschenventil 8 können auch von vornherein als ein Bauteil hergestellt werden. Die Verbindung zwischen dem Halsstück 6 und dem Einsatz 7 ist als konisch geschliffene Dichtfläche ausgebildet und stellt eine rein metallische Abdichtung dar. Der erforderliche Abdichtdruck wird durch eine Überwurfmutter 9 aufgebracht, welche das Halsstück 6 und den Einsatz 7 miteinander verbindet. Durch die Überwurfmutter 9 wird mittels eines elastischen Dichtringes 10 gleichzeitig ein Halsring 11 auf den oberen Boden 3 gedrückt. Der Halsring 11 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Er wird durch eine auf den oberen Boden gerichtete Madenschraube 12 arretiert. Der Halsring 11 besitzt eine den Konturen der Überwurfmutter 9 entsprechende sechseckige Aussparung, die den unteren Teil der Überwurfmutter 9 umgibt. Der durch die Madenschraube 12 arretierte Halsring 11 sichert somit die Überwurfmutter 9 gegen Verdrehen und unbeabsichtigtes Öffnen. An der Außenseite des Halsringes 11 befindet sich ein Außengewinde 13, welches das Aufschrauben einer Ventilschutzeinrichtung 14, beispielsweise eines Ventilschutzkorbes oder einer Ventilschutzkappe, ermöglicht.
  • Die rein metallische Abdichtung durch eine konisch geschliffene Dichtfläche zwischen dem Halsstück 6 und dem Einsatz 7 stellt eine völlig gasdichte Verbindung dar. Dies gilt sowohl für normale Betriebsbedingungen (200 bar Innendruck; Umgebungsdruck) als auch für die Bedingungen beim Kryostrecken während der Herstellung (ca.600 bar Innendruck; 77 K). Diese Art der Abdichtung schließt jede Verunreinigung des Gasinhaltes durch Kontakt mit Gewinden oder anderen Dichtungselementen aus.

Claims (6)

  1. Druckgasbehälter aus hochlegierten Chrom-Nickelstählen mit einem im oberen Boden (3) des Druckgasbehälters angeschweißten zylindrischen Halsstück (6) und mit einer Ventilmuffe zur Aufnahme eines Gasflaschenventils (8), gekennzeichnet durch
    einen mit einer Gewindeöffnung für das Gasflaschenventil versehenen Einsatz (7), welcher gasdicht und lösbar mit dem Halsstück verbunden ist, wobei der Innendurchesser des Halstückes größer ist als der Durchmesser der Gewindeöffnung des Einsatzes.
  2. Druckgasbehälter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Verbindung zwischen Halsstück und Einsatz als konisch geschliffene, rein metallische Abdichtung ausgebildet ist, bei der der Abdichtdruck durch eine Halsstück und Einsatz miteinander verbindende Überwurfmutter (9) aufgebracht wird.
  3. Druckgasbehälter nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß durch die Überwurfmutter mittels eines elastischen Dichtringes (10) ein Halsring (11) auf den oberen Boden gedrückt wird.
  4. Druckgasbehälter nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Halsring eine den Konturen der Überwurfmutter entsprechende Aussparung besitzt, welche den unteren Teil der Überwurfmutter umgibt.
  5. Druckgasbehälter nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Halsring durch eine auf den oberen Boden gerichtete Madenschraube (12) arretiert ist.
  6. Druckgasbehälter nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Halsring ein Außengewinde (13) zum Aufschrauben einer Ventilschutzreinrichtung (14) besitzt.
EP88111639A 1987-08-17 1988-07-20 Ventilmuffe zur Aufnahme des Gasflaschenventils von Druckgasbehältern aus hochlegierten Chrom-Nickelstählen Expired - Lifetime EP0303840B1 (de)

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