SE442544B - Fyllningsventil for fyllning av gasflaskor - Google Patents

Description

8404666-3 det angeläget att finna en bättre teknisk lösning på prob- lemet att fylla gasflaskor.

Att använda andra typer av ventiler, somär avsedda för fyll- ning av andra medier än luft, t.ex. fyllningsventiler för gasol är inte möjligt, Den svenska patentskriften 350 824, som just avser en sådan ventil, visar sig inte ha sådana konstruktiva egenskaper och utföranden som erfordras, då den har kulformad ventilkropp, och utan små sätes- och kägelare- or, som är nödvändiga vid arbete med höga tryck. Denna fyll- ningsventil har i övrigt inga likheter med fyllningsventi- len enligt uppfinningen, då den dessutom är avsedd för fyll- ning av gasol i vätskefas och inte för fyllning av torr gas som exempelvis luft. Även andra tekniska lösningar såsom kulventiler med strypdy- sa har prövats vid fyllning av luft på flaskor och behållare.

Man får härvid emellertid använda sig av två stycken sådana ventiler för fyllningsoperationen, Detta gör att arbetet blir tungt med flera handgrepp som följd. Arbetsmomenten kommer inte heller i logisk följd, vilket är en nackdel.

Livslängden är inte heller särskilt stor, men bättre än för nålventiler. Ventilerna fungerar upp till ca 1000 fyllnings- operationer.

Med kännedom om de nackdelar som är förknippade med ventiler av nämnt slag, har fyllningsventilen enligt uppfinningen kon- struerats efter andra riktlinjer. När det gäller att till- godose kravet på tillförlitlighet, är det viktigt att inga delar slits ut snabbt och oberäkneligt. Då ventilen skall arbeta under högt tryck överförs stora krafter på ingåen- de ventilkäglor och säten. Det är ett ändamål att elimine- ra denna olägenhet. Inom ramen för uppfinningen löses det- ta genom att ge tätningssäten och anliggningsytor små di- -mensioner, så att ventilens delar inte belastas med för sto- ra krafter vid höga tryck mot dessa ytor.

Ventilen skall samtidigt vara smidig och enkel att handha manuellt. Med fyllningsventilen enligt uppfinningen är detta 8404666-3 3 möjligt genom att arbetsoperationerna öppning, stängning och avluftning sker i en logisk följd vid en fyllningsramp för flera flaskor.

Det är viktigt att arbetet går snabbt utan risk för felgrepp, och att stängning och utbyte av gasflaskor kan ske kontinu- erligt. Om risk för att t.ex. slangbrott vid överfyllning av flaskor med gas under högt tryck äger rum, eller av annan orsak slangbrott inträffar, kan föreliggande ventil medge att den från kompressorn strömmande luften får en reducerad ut- strömningshastighet genomem-1 ventilens inloppskanal insatt strypdysa. Vid slangbrott skulle annars den slangbit som le- der kompressorluften under högt tryck (arbetstryck ca 300 bar) "piska" runt och göra det svårt för någon av betjäningsper- sonalen att nå avstängningskran vid rampen utan att skadas av slangen. Då ett slangbrott inte kan förutses, kan det hända att betjäningspersonal, som helt naturligt måste uppehålla sig nära fyllningsventilerna, helt oförberedda träffas av en "piskande" slangbit vid slangbrott. Detta har inträffat i praktiken, och slag från en slang under högt tryck kan ge skador på den som träffas.

Ventilen kompletterar säkerhetsmässigt det system den ingår i, nämligen det som innefattar en rörlig fyllningskoppling med slangbrottsventil i form av en backventil inrättad mel- lan gasflaskan och fyllningsventilen. Backventilen medger att ett litet flöde av ca 50 l per minut kan passera vid av- luftning och avlastar därvid fyllningsventilen och koppling- en vid flaskan.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att åstadkomma en ventil, somí.hög _grad eliminerar de olägenheter som kända ventiler uppvisar, genom att den har längre livslängd och därmed förenad säkerhet i funktionen.

Detta uppnås med en fyllningsventil som enligt uppfinningen har de i efterföljande patentkrav angivna kännetecknen.

Inom ramen för uppfinningen kan ventilen placeras på en kom- 8404666-3 4A pressor, men vid fyllning av ett flertal flaskor samtidigt är det att föredraga, att en för varje flaska erforderlig fyllningsventil är kopplad till en ramp,som haren gemensam matarledning från en kompressor. Erforderliga manometrar an- sluts av praktiska skäl för mätning av det tryck som är aktu- ellt att ha vid fyllning av ifrågavarande flaska.

Dessa och övriga för uppfinningen utmärkande detaljer och för- delar förklaras närmare med hänvisning till bifogade rit- ningar, som visar fyllningsventilen insatt i sitt sammanhang och de olika lägen ingående rörliga komponenter intar vid öppning, stängning och avluftning.

Fig. 1 visar en schematisk bild av fyllning av gas på en flaska.

Fig. 2 visar delvis i snitt fyllningsventilen i stängt läge, men fortfarande under tryck,.om inte avluftning skett i tid- igare moment.

Fig. 3 visar delvis i snitt fyllningsventilen i ett öppnings- läge.

Fig. 4 visar delvis i snitt fyllningsventilen i ett avluft- ningsläge.

Den i Fig. 2 - 4 visade ventilen har ett ventilhus 10 be- stående av en massiv kropp av metall. Ett inlopp 11 för gängad anslutning 42 till kompressorledning är upptaget i entdll ventilhusets 10 nederdel fäst ventilkropp 43. Ett ut- lopp 12 för kompressorluft är upptageti sidan av ventilhuset och står medelst en gängad anslutning och slangkoppling i förbindelse med gasflaska enligt Fig. 1.

I ventilhusets, motsatta mot inloppet ll, vända ände är en för en manöverkolv 22 upptagen öppning 26 anordnad, med eirku- lärt, rakt kolvlopp 25 sträckande sig ett stycke in i ventil- huset, I detta kolvlopps 25 botten är i bottencentrum uppta- get en cirkulär öppningspassage 27 för en till ca 2/3 av sin längd urborrad spindel 28 med urborrningskanal 28A för pass- age av avluftningsluft. _ _ _......_.___.._...._....__:_..~.._...._.l ._ sÉ 8404666-3 I kolvloppets 25 nederdel är i dess vägg en cirkulär kanalöpp- ning 13 upptagen, vinkelrät ut mot den från utloppsöppningen 12 vända sidan av ventilhuset 10, varvid denna kanal leder av- luftningsluft ut från ventilhuset via en i ventilhuset uppta- gen gängad öppning, till vilken ansluter en förskrnvning 15, försedd med en ljuddämparanordning, innefattande ett sinter- filter 14, genom vilket avluftningsluft kan passera ut i at- mosfären, och detta utan obehaligt buller för betjäningsper- sonalen.

Manöverkolven 22 är förskjutbar i sitt lopp genom en rakt o- vanför densamma vridbart anordnad hävarm 16. Hävarmen 16 kan inta tre distinkta lägen genom att manuellt föras till vrid- ning runt vridningscentrum C, inrättat i ett mot vertikalpla- net vinkelrät plan. En fast anordnad tapp 18 i detta plan ge- nomlöper ett i den mot manöverkolven 22 anliggande änden av hävarmen upptaget genomgående hål, vars centrum sammanfaller med vridningscentrum C. Hävarmen är så fäst på tappen 18 att en glappfri vridning av hävarmen kan ske i vertikalplanet till tre distinkta lägen. Dessa lägen intas när en i hävarmens än- de utformad kurvstyrningskam 17 anligger mot manöverkolvens 22 horisontella toppyta i ett anliggningsläge, motsvarande av- luftning, med kammens 17 ansättningsyta 19, och i avstäng- ningsläge resp. fyllningsläge anligger mot manöverkolvens topp- yta med resp. ansättningsytorna 20 och 21.

Manöverkolven 22 har i sin från toppytan vända ände, en i den- na innefattad platta, i vars centrum en ventilspets 23 har sådana dimensioner att den väl tätar mot det lilla säte 24 som en, in i kolvloppets 25 botten genom passagen 27, för- skjutbar spindel 28 har i sin övre ände. Det är väsentligt att kontaktytorna mellan ventilspets och säte är små, och in- te ger upphov till att stora krafter vid högt tryck kommer att uppstå och slita på ingående delar i ventilen. Upprepad anliggning mellan ytorna vid dagliga och många fyllningar stäl- ler krav på att materialet i ventílspets och spindelsäte har god nötnings'beständighetikombination med goda förutsättningar att anligga tätande mot varandra. s4o4e66-5 ¿ Spindeln 28 sträcker sig ned i en i ventilens mitt centriskt belägen kanal, som ligger i linje med och möter den i ven- tilkroppen 43 upptagna kanalen 40 för inströmning av kompres- sorluft och dess fortsättning i kägelloppet 39.

I bottnen av urborrningen 28A är ett genomgående hål av l mm diameter upptaget vinkelrät mot spindelväggen för inströmning av luft, som skall passera ut ur ventilens hålrum efter stäng- ning av gasflaska och ur inströmningskanalen mot anslutnings- kopplingen mot kompressorn.

Den ned mot inströmningskanalen vända nedre tredjedelen av spindeln 28 övergår till att vara massiv och med något mindre diameter. Spindelns ände sträcker sig till ett läge, som lig- ger på så avpassat avstånd till käglans 37 topp, att vid häv- armens läge för stängning, spindelns ände har tillräckligt spel till käglans topp, att spindeln vid ytterligare förskjut- ning, motsvaranüeett öppningsläge, ansätter mot käglans topp, och mot verkan av fjädern 38 i kägelloppet 39, för ned käglan 37 så pass mycket att erforderlig fri passage av kompressor- luft erhålles genom ventilsätet 36.

Den massiva nedre tredjedelen av spindeln 28 genomgår en ihå- lig,lös cirkulär bricka 30, som anligger mot ändytan 30 A av spindeln och tjänar där som anhåll för återföringsfjädern 32.

Denna återföringsfjäder är påträdd spindelns massiva ände och har sitt motsatta anhåll i käglans 37 ventilsäte 36. Brickan 30 ligger i en styrhylsa 31, som omger nederdelen av spindeln 28, strax före denna övergår i en mindre diameter.

Ovanpå styrhylsan 31 som genomgås av spindeln 28 är anbragt ett cirkulärt ihåligt tätningselement 33, som avtätar direkt mot spindelns mantelyta. och ventilhus.

Ventilsätet 36 är tätande anslutet.till-ventilkroppen d3 genom en tätningsring 34.

Det är viktigt att tätningselement, och speciellt tätningsele- -mentet 33, har lång livslängd och god slityta. Ett sådant ele- ment har man funnit i en tätningsring med självsmörjande egen- 8404666-5 -7 skaper, vilken möjliggör god funktion.

I inloppet 40 för kompressorluft är anbragt en stryphylsa 41, varigenom luft passerar in under fyllning med lämplig fyll- ningshastighet. Detta uppnås genom att stryphylsans kanal upp- mäter 1,6 mm i diameter.

För passage av kompressorluft in till gasflaska är en förbin- delsekanal 44 utformad i ventilhusets 10 utloppsöppning 12, varifrån den koncentriskt sträcker sig vinkelrät in mot den kanal, vari spindelns 28 massiva del jämte återföringsfjäder 32 är förskjutbart anordnade.

Fyllning av gasflaskor med gas från kompressor sker med an- vändande av fyllningsventilen enligt uppfinningen på följande sätt.

I utgångsläget är hävarmen 16 ställd i sitt mittläge. Gasflas- kan som ännu är oöppnad, är kopplad till utloppet 12 via en slangbrottsventil, i form av backventil,och anslutningen av ventilens inlopp ll till en kompressors matarledning är gjord medelst en konventionell gängad förskruvning på ett tillför- litligt sätt. (Fig. 1). Hävarmens kam 17 med ansättningsytan 20 för ned manöverkolven 22 med ventilspetsen 23 till tätan- de ansättning mot spindelns 28 ventilsäte 24. Samtidigt för- skjuts spindeln ett stycke ned. Ett spel uppstår enligt Fig.2 mellan spindelns övre smala parti och det övre väggpartiet, som utgör spindelns styrkanal i fyllningsventilen. Genom åter- föringsfjäderns 32 verkan mot spindeln 28, via brickan 30 och återföringsfjäderns fasta anslag mot ventilsätets 36 an- slagsyta, sker en tätande blockering av spindelns koncent- riskt urhorrade kanal vid sätet 24.

Gasflaskans ventil öppnas nu och trycksätter fyllningsventi- len med ev. kvarvarande tryck, men den urborrade kanalen är alltjämt tätande blockerad enligt ovan,och tätningsringen 33 tätar mellan spindelns mantelyta och dess styrkanals vägg.

Hävarmen 16 förs till öppningsläge för fyllning av luft på gasflaskan,och styrkammen 17 ansätter med ansättningsytan 21 8404666-3 å och för därvid kolv och spindel ytterligare ett stycke ned i spindelns förskjutningskanal till ansättning med den massiva spindeländen mot ventilkäglan 37, som mot återföringsfjäderns 38 verkan föres ur sitt tätande läge i ventilsätet 36 och ger fri passage för kompressorluft att strömma in och fylla flaskan via kägelloppet 37, återföringsfjäderns 32 hålrum och förbin- delsekanalen 44 till flaskan. ' ' Då flaskan är fylld till önskat tryck föres hävarmen l6 åter till mellanläget, ett stängningsläge för fyllningsventilen, genom att spindeln återgår till stängt läge med hjälp av åter- föringsfjäderns kraft, och därmed sker förskjutning uppåt av denna spindel, som nu åter tätar mot ventilspetsen 23. Sam- tidigt härmed avlastas ansättningstrycket mot käglans 37 topp, när spindeländen förskjuts upp från sätets 36 kanal. Ventil- käglan 37 återgår till stängt läge med hjälp av återförings- fjäder 38 och kompressorns tryck.

Gasflaskans ventil stängs och hävarmen föres till avluftnings- läge, varvid kammens 17 anliggning mot manöverkolven 22 ändras, genom att ansättningsytan 19 ansätts och manöverkolven 22 av kvarvarande tryck i ventilen pressas uppåt. Ventilspetsen 23 lämnar som följd härav sätet 24, Spindelns ínströmningspass- age 29 och urborrningen 28A ställs då samtidigt i förbindelse med gasflaskans in- och utloppskanal 44, och den innestängda luften mellan fyllningsventil och gasflaska avluftas till at- mosfären via avluftningskanalen 13 och ljuddämparen 14.

Strypdysan 41 i inloppet ll medger lämplig fyllningshastighet som nämts, men medger även att den skyddar mot för hastigt ut- strömmande gas, om exempelvis slangbrott inträffar vid A en- ligt rig. 1.

Vid fyllning av flera flaskor samtidigt från ramp lämnas gas- flaskans ventil öppen, om inte tiden medger stängning. Härige- nom .undviks överfyllning av övriga flaskor. Ventilerna stängs först då samtliga flaskor fyllts. 9 8404666-5 Föreliggande uppfinning gör det möjligt att uppnå säkerhet för betjäningspersonalen och tillförlitlighet i funktionen hos ventilen, vilket praktiska prov under en längre tid har visat. Vid demontering och uppmätning av rörliga komponenterš dimensioner har inga noterbara förslitningar kunnat konstateras efter ca 10 000 arbetscykler av ventilen enligt uppfinningen.

Claims (3)

1. 8404666-3 10 PATENTKRAV l. Fyllningsventil för fyllning av gasflaskor, behållare och dylikt med gas under tryck upp till 300 bar, företrädes- vis luft från kompressor, innefattande ett ventilhus, med in- lopp för tryckluft, ett sidoanordnat utlopp för anslutning till gasflaska, med ev. kvarvarande tryck, och ett sidoan- ordnat utlopp för ventilens avluftning till atmosfären efter fyllningsoperation, samt en manöveranordning för dels öppning/ stängning av högtryckstillförseln i inloppskanalen och dels öppning/stängning av en avluftningskanal mellan fyllningsven- tilens anslutning till gasflaskan och' en till det sidoan- ordnade utloppet för avluftning ansluten avluftningsventil, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att i förlängningen av fyllningsventilens inloppskanal (40) för högtrycksluft är en mot ett säte (36) tätande, genom återföringsfjäder (38) fjäder- belastad ventilkägla (37) anordnad, att i kanalens (40) ytter- ligare förlängning är anordnat en av manöveranordningen för- skjutbar spindel (28), med återföringsfjäder (32), för öppning/ stängning av högtryckstillförseJ.n av luft, att nämnda av- luftningskanal utgöres av en, i spindeln (28) i sin från ven- tilkäglan (37) vända ände, koncentriskt anordnad, rak, till ca 2/3 av sin längd, urborrad kanal (28A), att en till ett ventilsäte (24) utformad öppning avkanalen (28A) är anordnad, -och ansätts av en av manöveranordningen (16, 17, 18) förskjut- bar manöverkolvs (22) ventilspets (23) för tätande anslutning vid manöveranordningens (16, 17, 18) läge för stängd resp. öppen kägelventil (36, 37), dvs. under fyllningsförloppet, och att vid manöveranordningens läge för avluftning, manöver- kolvenkolvens (22) ventilspets°(23)och spindelns (28) ventil- säte (24) frånskiljs i manöverkolvens (22) kolvlopp eller kolv- hus (25),under det att kägelventilen (36, 37) kvarstår i sitt stängda läge, och att förbindelsen med gasflaskans inlopp (12) 8404666-3 11 sker via en kanal (40),som ansluter till en liten genomgåen- de cirkulär inströmningspassage (29) upptagen vid den urborra- de spindelkanalens botten, så att i ventilen innesluten luft kan passera ut ur ventilen till atmosfären via till kolvloppet (25) ansluten kanal (13) och sidoanordnad ljuddämpare (14).
2. 2. Fyllningsventil enligt krav 1,k ä nn e t e c k n a d d ä r a v, att i inloppskanalen (ll) i strömningsriktningen, före återföringsfjäder (38) verkande på ventilkäglan (37), en strypdysa (41) är insatt för kontrollerad fyllningshastighet av behållarna med fyllningsflöden av 300 alternativt 600 liter per minut vid trycket 300 bar.
3. 3. Fyllningsventil enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c- n a d d ä r a v , att manöveranordningen innefattar en häv- arm (16), som år vridbar kring en på ventilhuset (10) fäst tapp (18), och att denna tapp ligger i ett mot vertikalplanet vinkelrät plan i den ände av hävarmen som är utrustad med en kurvstyrningskam (17), vars tre distinkta inställningsytor(19, 20, 21) mot manöverkolvens topp medger resp. ett högsta, övre inställningsläge av manöverkolven (22), motsvarande avluft- ning,e& andra intryckt, lägre läge av manöverkolven, mellan- läge,motsvarande stängd lufttillförsel, och ett tredje, läng- re intryckt. nedersta läge av manöverkolven, ett fyllninge- läge av luft. ,._ ._._.___,.