V e n t i l Valve
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Aufsetzen auf einen Behälter, insbesondere auf eine Flasche, in welcher ein Druck aufgebaut ist, mit einem Ventilgehäuse, in welchem zumindest ein Ventilsitz vorgesehen ist, wobei sich ein vom Flaschendruck unabhängiger Ventilsitz zwischen einem Kolben und dem Flascheninhalt in Verbindung mit dem Kolben befindet, wobei andererseits auf den Kolben ein in seiner Kraft veränderbarer Kraftspeicher drückt, und der Kolben in einem Zylinderraum in dem Ventilgehäuse gleitet, der durch ein Federgehäuse verschlossen ist, das eine axiale Stufenbohrung aufweist, in welcher insbesondere der in seiner Kraft veränderbare Kraftspeicher aufgenommen ist, wobei der Kraftspeicher als Schraubenfeder ein Zwischenstück umfängt und sich einerseits an einem Kopf des Zwischenstücks und andererseits an dem Kolben abstützt, wobei ein Kolbenraum vor dem
Kolben über eine Bohrung in dem Zwischenstück mit einem Auslass in Verbindung steht.The present invention relates to a valve for placing on a container, in particular a bottle, in which a pressure is built up, with a valve housing in which at least one valve seat is provided, with a valve seat independent of the bottle pressure between a piston and the bottle contents Connection is located with the piston, on the other hand, a force accumulator variable in its force presses, and the piston slides in a cylinder space in the valve housing, which is closed by a spring housing which has an axial stepped bore, in which in particular the force changeable energy accumulator is included, the energy accumulator encompassing an intermediate piece as a helical spring and supported on the one hand on a head of the intermediate piece and on the other hand on the piston, with a piston space in front of the Piston communicates with an outlet via a bore in the adapter.
Stand der TechnikState of the art
In vielen Fällen des privaten und industriellen Bereichs werden Druckflaschen aus Stahl oder Aluminium benutzt, die mit Gasen für einen bestimmten Bedarf gefüllt sind. Diese Gase stehen in der Flasche beispielsweise unter einem Gasdruck von bis zu 300 bar.In many cases in the private and industrial sector, pressure cylinders made of steel or aluminum are used, which are filled with gases for a specific need. These gases are under a gas pressure of up to 300 bar in the bottle, for example.
Als Beispiel wird auf die Anwendung dieser Flaschen in der Getränkeindustrie Bezug genommen. Für viele Getränke wird eine CO2-Flasche zur Zugabe von CO2 zum Getränk verwendet.As an example, reference is made to the use of these bottles in the beverage industry. For many drinks, a CO2 bottle is used to add CO2 to the drink.
Eine weitere wesentliche Anwendung ist bei der Getränkeverpackung gegeben als Schutz des abgefüllten Getränks bis zum Verbrauch. Durch Zugabe eines Druckgases wird das Wachstum von Mikroorganismen verhindert.Another essential application is in beverage packaging as protection of the filled beverage until consumption. The addition of a compressed gas prevents the growth of microorganisms.
Ähnliches gilt auch für medizinische Gase, beispielsweise für die zusätzliche Sauerstoffversorgung des Menschen. Auch hier wird der Sauerstoff in Gasflaschen unter sehr hohem Druck angeliefert. Im Inhalationsapparat darf das Gas aber nur einen wesentlich geringeren Druck aufweisen.The same applies to medical gases, for example for the additional oxygen supply to humans. Here, too, the oxygen is delivered in gas bottles under very high pressure. In the inhaler, however, the gas must only have a significantly lower pressure.
Da das Gas in den Flaschen, wie oben erwähnt, unter sehr hohem Druck steht, bedarf es für die Entnahme des Gases bis heute kostspieliger Reduzieranlagen mit Durchflussmessern und Manometer.As the gas in the bottles, as mentioned above, is under very high pressure, the extraction of the gas still requires expensive reducing systems with flow meters and manometers.
Ein Ventil der oben genannten Art ist aus der DE 101 12 962 A bekannt.
AufgabeA valve of the type mentioned above is known from DE 101 12 962 A. task
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ventil der oben genannten Art, weiter zu verbessern, so dass es auch mit geringem Öffnungsdruck zu bedienen ist.The present invention has for its object to further improve the valve of the type mentioned above, so that it can also be operated with a low opening pressure.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass der Auslass von einem Rückschlagventil besetzt ist.To solve this problem, the outlet is occupied by a check valve.
Die Anordnung dieses Rückschlagventils hat den Vorteil, dass zum Öffnen des Ventils nur ein ausserordentlich geringer Öffnungsdruck von 0,05 kg und darunter notwendig ist. Es muss lediglich die Kraft der Feder, welche das Rückschlagventil in Schliesslage hält, überwunden werden. Sodann kann der Druck, unter dem der Kolben steht, bereits entweichen.The arrangement of this check valve has the advantage that only an extraordinarily low opening pressure of 0.05 kg and below is necessary to open the valve. It is only necessary to overcome the force of the spring, which holds the check valve in the closed position. The pressure at which the piston is located can then already escape.
Als nächstes wird durch den Rückschlagventilkegel das Zwischenstück mit Druck beaufschlagt und damit auch der Kraftspeicher, der wiederum auf den Kolben drückt, so dass hierdurch der Ventilsitz zum Flascheninhalt hin geöffnet werden kann. Erst jetzt strömt das in der Flasche vorhandene Medium in den Kolbenraum, durch den Kolben und durch die Axialbohrung im Zwischenstück sowie durch das Rückschlagventil durch den Auslass.Next, the non-return valve cone applies pressure to the intermediate piece and thus also the energy accumulator, which in turn presses on the piston, so that the valve seat can be opened towards the bottle contents. Only now does the medium in the bottle flow into the piston chamber, through the piston and through the axial bore in the intermediate piece and through the check valve through the outlet.
Gemäss der vorliegenden Erfindung hängt der Öffnungsdruck ausschliesslich von den Drücken der Kraftspeicher ab, und nicht mehr vom Flascheninhalt. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.According to the present invention, the opening pressure depends exclusively on the pressures of the energy stores, and no longer on the contents of the bottle. This is an essential advantage of the invention.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, für das auch selbständig Schutz begehrt wird, soll die Schraubenfeder, über welche der Kolben unter Druck gesetzt wird, einstellbar sein. Dies geschieht der Einfachheithalber über einIn a preferred embodiment, for which protection is also sought independently, the coil spring, via which the piston is pressurized, should be adjustable. This is done for the sake of simplicity
Bewege des Federgehäuses gegenüber dem Ventilgehäuse. Bspw. ist es
denkbar, dass das Federgehäuse in ein Gewinde des Ventilgehäuses eingeschraubt werden kann. Taucht das Federgehäuse tiefer in das Ventilgehäuse ein, wird der Druck auf die Schraubenfeder und damit auf den Kolben erhöht. Eine Festlegung der Position des Federgehäuses gegenüber dem Ventilgehäuse geschieht mittels einem Arretierbolzen.
Move the spring housing towards the valve housing. For example. is it conceivable that the spring housing can be screwed into a thread of the valve housing. If the spring housing plunges deeper into the valve housing, the pressure on the coil spring and thus on the piston is increased. The position of the spring housing relative to the valve housing is determined by means of a locking bolt.
Figurenbeschreibungfigure description
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil zum Aufsetzen auf einen Behälter.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing; in its single figure, this shows a longitudinal section through a valve according to the invention for placement on a container.
Das erfindungsgemässe Ventil R weist ein Ventilgehäuse 1 auf, welches beispielsweise über ein Aussengewinde 2 in einen Flaschenhals eingeschraubt werden kann. Zur Abdichtung gegenüber dem nicht gezeigten Flaschenhals ist ein O-Ring 3 vorgesehen.The valve R according to the invention has a valve housing 1 which, for example, can be screwed into a bottle neck via an external thread 2. An O-ring 3 is provided for sealing against the bottle neck, not shown.
Im dem Ventilgehäuse 1 befindet sich eine Einrichtung zum Befüllen des Behälters. Diese Einrichtung weist einen Füllanschluss 4 auf, der mit einem Stopfen 5 verschlossen ist. Von dem Füllanschluss 4 führt ein Kanal 6 zu einem Rückschlagventil 7. Dieses Rückschlagventil 7 weist ein Gehäuse 8 auf, welches in das Ventilgehäuse 1 eingeschraubt ist. In dem Gehäuse 8 sitzt ein Ventilkörper 9, in dem ein O-Ring 10 vorgesehen ist. Der O-Ring 10 bildet zusammen mit einer Kante einer Ausnehmung 11 einen Ventilsitz, wobei die Ausnehmung 11 mit dem Kanal 6 in Verbindung steht.In the valve housing 1 there is a device for filling the container. This device has a filling connection 4, which is closed with a stopper 5. A channel 6 leads from the filling connection 4 to a check valve 7. This check valve 7 has a housing 8 which is screwed into the valve housing 1. In the housing 8 there is a valve body 9 in which an O-ring 10 is provided. The O-ring 10 forms, together with an edge of a recess 11, a valve seat, the recess 11 being connected to the channel 6.
Anderenends des O-Ringes 10 stützt sich der Ventilkörper 9 gegen eine Schraubenfeder 12 ab, welche den O-Ring 10 an die Kante der Ausnehmung 11 andrückt und so den Ventilsitz bewirkt.At the other end of the O-ring 10, the valve body 9 is supported against a helical spring 12 which presses the O-ring 10 against the edge of the recess 11 and thus effects the valve seat.
In dem Ventilkörper 9 sind ferner Löcher 13 vorhanden, durch welche das Befüllmedium in die nicht näher gezeigte Flasche strömen kann, wie durch den Pfeil 14 angedeutet.Holes 13 are also provided in the valve body 9, through which the filling medium can flow into the bottle (not shown in any more detail), as indicated by the arrow 14.
Neben dem Rückschlagventil 7 befindet sich ein Führungsgehäuse 15, welches ebenfalls in das Ventilgehäuse 1 eingesetzt ist. Dieses Führungsgehäuse 15
weist eine Stufenausnehmung 16 auf, welche Öffnungen 17 zum Inneren der Flasche hin besitzt. Diese Öffnungen 17 sind von einem Filterring 18 überdeckt.In addition to the check valve 7 there is a guide housing 15 which is also inserted into the valve housing 1. This guide housing 15 has a step recess 16 which has openings 17 to the inside of the bottle. These openings 17 are covered by a filter ring 18.
In der Stufenausnehmung 16 befindet sich ein Stössel 19, der von einem O- Ring 20 umfangen ist. Auf dem O-Ring 20 liegt ein Ring 21 auf, gegen den sich eine Schraubenfeder 22 abstützt.In the step recess 16 there is a plunger 19 which is surrounded by an O-ring 20. On the O-ring 20 is a ring 21 against which a coil spring 22 is supported.
Andererseits untergreift die Schraubenfeder 22 einen Ventilkegel 23, der in einer Bohrungsöffnung 24 einer konischen Bohrung 25 sitzt. Diese konische Bohrung 25 steht mit einem Kolbenraum 26 in einem Zylinderraum 27 in Verbindung. In dem Zylinderraum 27 gleitet ein Kolben 28, umfangsseitig abgestützt durch einen O-Ring 29.On the other hand, the coil spring 22 engages under a valve cone 23 which is seated in a bore opening 24 of a conical bore 25. This conical bore 25 communicates with a piston chamber 26 in a cylinder chamber 27. A piston 28 slides in the cylinder space 27, supported on the circumferential side by an O-ring 29.
Vom Ventilkegel 23 her ragt in den Kolben 28 ein Druckstück 30 ein, welches mit dem Ventilkegel 23 über einen Stössel 31 in Verbindung steht. Dieses Druckstück 30 verschliesst eine Schrägbohrung 32, welche mit einer Entlastungsbohrung 33 kommunizieren kann. Die Entlastungsbohrung 33 befindet sich in einem Federgehäuse 34, welches in das Ventilgehäuse 1 eingeschraubt ist und den Zylinderraum 27 abschliesst.From the valve cone 23, a pressure piece 30 protrudes into the piston 28, which is connected to the valve cone 23 via a plunger 31. This pressure piece 30 closes an oblique bore 32 which can communicate with a relief bore 33. The relief bore 33 is located in a spring housing 34 which is screwed into the valve housing 1 and closes off the cylinder space 27.
In dem Federgehäuse 34 ist eine Stufenbohrung 35 vorgesehen, welche das Federgehäuse 34 axial durchsetzt. Durch diese Stufenbohrung 35 hindurch kann die Schrägbohrung 32 mit der Entlastungsbohrung 33 kommunizieren.A stepped bore 35 is provided in the spring housing 34, which axially penetrates the spring housing 34. Through this stepped bore 35, the oblique bore 32 can communicate with the relief bore 33.
In der Stufenbohrung 35 befindet sich ein Zwischenstück 36, welches mit einem Kopf 37 einer Innenschulter 38 der Stufenbohrung 35 anliegt. Andererseits der Innenschulter 38 drückt auf den Kopf 37 eine Schraubenfeder 39, welche das Zwischenstück 36 umfängt und sich andererseits gegen den Kolben 28 abstützt. Dabei umfängt die Schraubenfeder 39 auch eine Ringwand 40, die vom Kolben 28 aufragt und einen Ringraum 41 ausbildet.
In dem Ringraum 41 gleitet das Zwischenstück 36, wobei von dem Ringraum 41 aus eine Axialbohrung 42 durch das Zwischenstück 36 zu einem Rückschlagventil 43 führt. Hierzu befindet sich in einem Ventilraum 44 ein Rückschlagventilkegel 45, der sich zum Zwischenstück 36 hin über eine Druckfeder 46 abstützt. Gegenüber einem Auslass 51 ist er über einen O-Ring 52 abgestützt.In the stepped bore 35 there is an intermediate piece 36 which bears with a head 37 of an inner shoulder 38 of the stepped bore 35. On the other hand, the inner shoulder 38 presses on the head 37 a helical spring 39 which surrounds the intermediate piece 36 and on the other hand is supported against the piston 28. The helical spring 39 also includes an annular wall 40 which projects from the piston 28 and forms an annular space 41. The intermediate piece 36 slides in the annular space 41, an axial bore 42 leading from the annular space 41 through the intermediate piece 36 to a check valve 43. For this purpose, a check valve cone 45 is located in a valve chamber 44, which is supported towards the intermediate piece 36 via a compression spring 46. It is supported by an O-ring 52 opposite an outlet 51.
Der Ringraum 41 steht im übrigen durch eine weitere Schrägbohrung 49 mit dem Kolbenraum 26 in Verbindung.The annular space 41 is connected to the piston space 26 by a further oblique bore 49.
Die Funktionsweise des vorliegenden erfindungsgemässen Ventils ist folgende:The operation of the present valve according to the invention is as follows:
Im Normalzustand wird eine Flasche über den Füllanschluss 4 und das Rückschlagventil 7 mit einem Medium befüllt, welches in der Flasche unter einem vorbestimmten Druck steht. Ein über die Schraubenfeder 39 vorgegebener Hinterdruck soll über den gesamten Bereich des Flaschendrucks konstant abgegeben werden. Allerdings kann dieser Druck verstellt werden, indem das Federgehäuse 34 in dem Gewinde 55 in dem Ventilgehäuse 1 gedreht wird. Ist der Gewünschte Druck auf den Feder 39 erreicht, wird das Federgehäuse mittels eines nur gestrichelt angedeutetem Antriebsbolzen 56 festgelegt.In the normal state, a bottle is filled via the filling connection 4 and the check valve 7 with a medium which is under a predetermined pressure in the bottle. A back pressure specified via the coil spring 39 is to be constantly output over the entire range of the bottle pressure. However, this pressure can be adjusted by rotating the spring housing 34 in the thread 55 in the valve housing 1. When the desired pressure on the spring 39 has been reached, the spring housing is fixed by means of a drive bolt 56, which is only indicated by dashed lines.
Der Ventilkegel 23 steht unter dem Druck der Schraubenfeder 22, so dass sich hier der Flaschendruck nicht auswirkt und das Regelsystem hinterdruckstabil ist. Dabei besitzt der O-Ring 20 die gleiche Grosse wie der Ventilsitz 24/23, so dass die Kraft, die durch den Vordruck auf den Ventilsitz wirkt, kompensiert wird.The valve cone 23 is under the pressure of the helical spring 22, so that the cylinder pressure does not have an effect here and the control system is stable against the back pressure. The O-ring 20 has the same size as the valve seat 24/23, so that the force that acts on the valve seat by the admission pressure is compensated.
Soll der Auslass 51 geöffnet werden, so wird das Rückschlagventil 43 betätigt, wozu nur ein sehr geringer Druck von 0,05 kg und darunter notwendig ist, da in dem System nur derjenige Druck herrscht, der in dem Kolbenraum 26
aufgebaut ist. Dieser kann durch Öffnungen 53 in dem Ventilkegel 45 und den Auslass 51 entweichen.If the outlet 51 is to be opened, the check valve 43 is actuated, for which purpose only a very low pressure of 0.05 kg and below is necessary, since only the pressure prevailing in the system in the piston chamber 26 is constructed. This can escape through openings 53 in the valve cone 45 and the outlet 51.
Der Ventilkegel 45 drückt nun auf das Zwischenstück 36 und spannt die Schraubenfeder 39, die auf den Kolben 28 wirkt. Der Kolben 28 drückt über das Druckstück 30 und den Stössel 31 auf den Ventilkegel 23, so dass Gas durch die Öffnungen 17 über den Ventilsitz 23/24 und die Bohrung 25 in den Kolbenraum 26 einströmen kann.The valve cone 45 now presses on the intermediate piece 36 and tensions the coil spring 39, which acts on the piston 28. The piston 28 presses on the pressure cone 30 and the tappet 31 on the valve cone 23, so that gas can flow into the piston chamber 26 through the openings 17 via the valve seat 23/24 and the bore 25.
Das Gas strömt weiter durch die Schrägbohrung 49 in den Ringraum 41 , durch die Axialbohrung 42 und von dort durch das Rückschlagventil 43 aus dem Auslass 51.The gas continues to flow through the oblique bore 49 into the annular space 41, through the axial bore 42 and from there through the check valve 43 from the outlet 51.
Ist der Innendruck zu hoch, wird unter dem Kolben 28 genügend Druck aufgebaut, welcher der Kraft der vorgespannten Feder 39 entgegenwirkt, so dass die Öffnung am Ventilsitz 23/24 verkleinert wird. Hierdurch lässt der Druck auf den Kolben 28 wieder nach, so dass die Kraft der Schraubenfeder 39 wieder überwiegt und es wieder zu einem weiteren Öffnen des Ventilsitzes 23/24 kommt. Dadurch ist das Regelsystem ausgewogen. Erst wenn das Rückschlagventil 43 wieder den Auslass 51 verschliesst, wird auch der Ventilsitz 23/24 entgültig geschlossen.If the internal pressure is too high, sufficient pressure is built up under the piston 28, which counteracts the force of the prestressed spring 39, so that the opening on the valve seat 23/24 is reduced. As a result, the pressure on the piston 28 decreases again, so that the force of the coil spring 39 predominates again and the valve seat 23/24 is opened again. As a result, the control system is balanced. Only when the check valve 43 closes the outlet 51 is the valve seat 23/24 finally closed.
Wichtig ist im vorliegenden Fall auch der Sicherheitsventilsitz, welcher durch das Druckstück 30 und die Schrägbohrung 32 gebildet wird. Ist beispielsweise der Ventilkegel 23 und bzw. der Ventilsitz 23/24 undicht, strömt das Gas unter den Kolben 28, der sich gegen die Schraubenfeder 39 bewegt. Dadurch wird das Druckstück 30 vom Stössel 31 abgehoben, so dass Leckgas durch eine Bohrung 54 in dem Druckstück 30 und die Schrägbohrung 32 in die Stufenbohrung 35 des Federgehäuses 34 und über die Entlastungsbohrung 33 nach aussen strömen kann.
The safety valve seat, which is formed by the pressure piece 30 and the oblique bore 32, is also important in the present case. If, for example, the valve cone 23 and / or the valve seat 23/24 is leaking, the gas flows under the piston 28, which moves against the helical spring 39. Characterized the pressure piece 30 is lifted from the plunger 31 so that leakage gas can flow out through a bore 54 in the pressure piece 30 and the oblique bore 32 into the stepped bore 35 of the spring housing 34 and via the relief bore 33.