DE1272060B

DE1272060B - Valve for pressurized gas containers closed by means of push-through caps

Info

Publication number: DE1272060B
Application number: DEP1272A
Authority: DE
Inventors: Christopher Alan Hogg
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1963-11-21
Filing date: 1964-11-17
Publication date: 1968-07-04

Description

Ventil für mittels durchstoßbarer Verschlußkappen verschlossene Druckgasbehälter Die Erfindung betrifft Ventile zur Regelung der Ausströmgeschwindigkeit von Gasen oder Dämpfen aus mittels durchstoßbarer Verschlußkappen verschlossenen Druckgasbehältern und ist insbesondere dort anwendbar, wo auf derAuslaßseite ein geregelter Druck erforderlich ist.Valve for pressurized gas containers closed by means of pierceable caps The invention relates to valves for regulating the outflow speed of gases or vapors from pressurized gas containers closed by means of pierceable sealing caps and is particularly applicable where there is a regulated pressure on the outlet side is required.

Derartige Ventile haben ein weites Anwendungsgebiet. Beispielsweise können sie in Einrichtungen verwendet werden, in denen das Druckmittel zur Erzielung einer mechanischen Wirkung, wie zum Antrieb von Spielzeugen oder Modellen, zum Zerstäuben von Flüssigkeiten oder zum Austreiben von Korken aus Flaschen herangezogen wird. Auch können diese Ventile in Geräten Verwendung finden, bei denen das Druckmittel mit einer gewünschten Ausströmgeschwindigkeit beispielsweise an ein Atemgerät abgegeben wird. Eine einfache Ausführungsform eines solchen Atemgerätes besteht im wesentlichen aus einer Gesichtsmaske, einer Haltehülse für einen, beispielsweise Sauerstoff enthaltenden Druckgasbehälter mit durchstoßbarer Verschlußkappe und einer, mit einer Betätigungseinrichtung verbundenen Ventilnadel, welche sowohl zum Durchstoßen des Behälterverschlusses als auch als Teil eines Nadelventils zur Beeinflussung des Gasstromes von dem Druckgasbehälter zur Gesichtsmaske dient.Such valves have a wide range of applications. For example they can be used in facilities in which the pressure medium to achieve a mechanical action, such as to drive toys or models, for atomization of liquids or to expel corks from bottles. These valves can also be used in devices in which the pressure medium delivered to a breathing apparatus, for example, at a desired outflow velocity will. There is essentially a simple embodiment of such a breathing apparatus from a face mask, a holding sleeve for one, for example containing oxygen Pressurized gas container with a pierceable cap and one with an actuating device connected valve needle, which both for piercing the container closure as well as part of a needle valve for influencing the gas flow from the pressurized gas container serves as a face mask.

Die Erfindung geht demgemäß von einem Ventil für mittels durchstoßbarer Verschlußkappen verschlossene Druckgasbehälter mit einer sowohl zum Durchstoßen der Verschlußkappe dienenden als auch mit der durchstoßenen Verschlußkappe als Ventilverschlußstück zusammenwirkenden Nadel aus und ein solches Ventil ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel mit einer, von dem Druck auf der Auslaßseite des Ventils beaufschlagten, bei Anstieg dieses Druckes die COffnung des Ventils verringernden Betätigungseinrichtung verbunden ist.The invention accordingly relates to a valve for means of pierceable Closing caps closed pressurized gas containers with one both for piercing the closure cap serving as well as with the pierced closure cap as a valve closure piece cooperating needle and such a valve is characterized according to the invention characterized in that the needle is connected to one of the pressure on the outlet side of the valve when this pressure rises, reduce the opening of the valve Actuating device is connected.

Durch die Erfindung wird also eine Betätigungseinrichtung für derartige Ventile geschaffen, durch welche die Ventilnadel des Nadelventils so gesteuert wird, daß eine über einen weiten Druckbereich im wesentlichen unveränderliche Ausströmgeschwindigkeit erzielt wird.The invention therefore provides an actuating device for such Valves created through which the valve needle of the needle valve is controlled in such a way that that a discharge velocity that is essentially unchangeable over a wide pressure range is achieved.

Die Betätigungseinrichtung kann erfindungsgemäß ein Schieberelement enthalten, an dessen einem Ende die Nadel befestigt ist und dessen anderes Ende mit dem auf der Auslaßseite des Ventils herrschenden Druck beaufschlagt ist, so daß das Schieberelement durch diesen Druck in Schließrichtung des Ventils gedrängt wird. Gegen die von diesem Druck erzeugte Kraft wirkt eine Feder, welche an dem Schieberelement angreift und bei Druckgasabgabe dem auf der anderen Seite des Schieberelementes anstehenden Druck das Gleichgewicht hält. Weiter kann eine von Hand betätigbare Einrichtung vorgesehen sein, mittels welcher das Schieberelement im Sinne einer Schließung des Ventils willkürlich aus der Gleichgewichtsstellung heraus verschiebbar ist.According to the invention, the actuating device can be a slide element included, at one end of which the needle is attached and the other end is acted upon by the pressure prevailing on the outlet side of the valve, so that the slide element is urged by this pressure in the closing direction of the valve will. A spring acts against the force generated by this pressure, which is attached to the Slider element engages and when pressurized gas is released on the other side of the slider element pressure keeps the balance. Furthermore, a manually operated Device be provided by means of which the slide element in the sense of a Closure of the valve can be moved arbitrarily out of the equilibrium position is.

Im folgenden wird die Erfindung durch die beispielsweise Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im einzelnen erläutert, in welcher ein Längsschnitt durch ein tragbares Atemgerät gezeigt ist, welches ein erfindungsgemäßes Ventil enthält.In the following, the invention is illustrated by the example description a preferred embodiment with reference to the accompanying drawing explained in detail in which a longitudinal section through a portable breathing apparatus is shown which contains a valve according to the invention.

Das Atemgas ist unter Druck in einem Druckgasbehälter 1 gespeichert, dessen Verschlußkappe 2 mittels einer harten Nadel 3 durchstoßbar ist, welche in der im folgenden beschriebenen Weise als Ventilnadel in einem Ventil zum Ablassen des Gases dient, welches hierauf über einen Kanal 4 durch einen verengten Auslaß 6 in eine Gesichtsmaske 5 strömt. Die Maske 5 kann zu Gebrauch gegen Mund und Nase gedrückt werden. Das gesamte Gerät ist sehr handlich und leicht mitzuführen.The breathing gas is stored under pressure in a pressurized gas container 1, whose closure cap 2 can be pierced by means of a hard needle 3, which in the manner described below as a valve needle in a valve for draining of the gas is used, which thereupon via a channel 4 through a narrowed outlet 6 flows into a face mask 5. The mask 5 can be used against the mouth and nose be pressed. The entire device is very handy and easy to carry with you.

Das erfindungsgemäße Atemgerät weist ein im wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse 10 auf, an dessen einander gegenüberliegenden Enden Schraubansätze 11 und 12 gebildet sind und welches mit einer axialen Bohrung 13 versehen ist, welche sich an ihrem unteren Ende in einer Bohrung 14 mit geringerem Durchmesser fortsetzt. über das Gewinde des Schraubansatzes 11 kann eine mit einem entsprechenden Innengewinde versehene Haltehülse 15 geschraubt werden. Die Haltehülse 15 umfaßt den Druckgasbehälter 1 und wenn die Nadel 3 in vorgeschobener Stellung gehalten wird, so wird beim Aufschrauben der Haltehülse die Verschlußkappe 2 von der Nadel 3 durchbohrt. Ist die Haltehülse aufgeschraubt, so wird der Druckgasbehälter 1 gegen eine Scheibe 16 gedrückt, welche einen Radialschlitz aufweist, der Verbindung zu einem Ringkanal 17 herstellt. Von diesem Ringkanal kann das Gas, welches aus der Verschlußkappe 2 ausströmt, in den Kanal 4 gelangen. Ein Ausströmen des Gases, welches von dem durch die Nadel 3 und die Verschlußkappe 2 gebildeten Nadelventil abgelassen wird, auf einem anderen Wege als über den Kanal 4 wird durch einen Dichtungsring 18 verhindert, welcher den Hals des Behälters 1 umschließt.The breathing apparatus according to the invention has an essentially cylindrical valve housing 10, at the opposite ends of which screw lugs 11 and 12 are formed and which is provided with an axial bore 13 which continues at its lower end in a bore 14 with a smaller diameter. A holding sleeve 15 provided with a corresponding internal thread can be screwed over the thread of the screw attachment 11. The holding sleeve 15 encompasses the pressurized gas container 1 and when the needle 3 is held in the advanced position, the cap 2 is pierced by the needle 3 when the holding sleeve is screwed on. If the holding sleeve is screwed on, the pressurized gas container 1 is pressed against a disk 16 which has a radial slot which connects to an annular channel 17 . The gas which flows out of the closure cap 2 can pass from this annular channel into the channel 4. A sealing ring 18 which surrounds the neck of the container 1 prevents the gas released from the needle valve formed by the needle 3 and the closure cap 2 from flowing out in a different way than via the channel 4.

Auf dem Schraubansatz 12 auf der anderen Seite des Ventilgehäuses 10 ist ein Aufsatz 20 fest aufgeschraubt, in welchem ein von Hand betätigbarer, um eine Lagerungsachse 22 schwenkbarer Betätigungsgriff 21 gelagert ist. Mit dem Betätigungsgriff 21 ist ein Nocken 23 verbunden, welcher mit dem im folgenden beschriebenen Ventil derart zusammenwirkt, daß Atemgas dann in die Gesichtsmaske 5 abgelassen wird, wenn der Betätigungshebel 21 gegen die Kraft einer auf ihn wirkenden Feder 24 aus der in der Zeichnung gezeigten Stellung herabgedrückt wird. Der aus dem Ventilgehäuse 10, der Haltehülse 15, dem Aufsatz 20 und dem Betätigungsgriff 21 gebildete Körper hat stromlinienförmige Gestalt und liegt angenehm in der Hand, wobei der Betätigungsgriff leicht mit dem Daumen betätigt werden kann.On the screw attachment 12 on the other side of the valve housing 10, an attachment 20 is firmly screwed, in which an actuating handle 21 that can be actuated by hand and pivoted about a bearing axis 22 is mounted. With the actuating handle 21 a cam 23 is connected, which cooperates with the valve described below in such a way that breathing gas is then released into the face mask 5 when the actuating lever 21 against the force of a spring 24 acting on it from the position shown in the drawing is depressed. The body formed from the valve housing 10, the holding sleeve 15, the attachment 20 and the actuating handle 21 has a streamlined shape and lies comfortably in the hand, whereby the actuating handle can easily be operated with the thumb.

In der Seitenwand des Ventilgehäuses 10 ist eine Gewindebohrung 8 vorgesehen, welche mit dem Kanal 4 Verbindung hat und in welche ein Nippel 25 eingeschraubt ist. Auf diesen Nippel, in welchem der verengte Auslaß 6 gebildet ist, kann die Gesichtsmaske 5 aufgesetzt werden. Ein Dichtungsring 19 ist zwischen den Nippel und das Ventilgehäuse eingesetzt und verhindert ein seitliches Ausströmen von Gas. In den Boden der Gewindebohrung 8 ist ein Drahtmaschenfilter 9 eingesetzt und außerdem ist ein kleiner Hohlraum 26 gebildet, in welchen der Kanal 4 mündet.A threaded hole 8 is located in the side wall of the valve housing 10 provided, which is connected to the channel 4 and into which a nipple 25 is screwed is. On this nipple, in which the narrowed outlet 6 is formed, the Face mask 5 can be put on. A sealing ring 19 is between the nipples and the valve housing is inserted and prevents gas escaping to the side. In the bottom of the threaded hole 8, a wire mesh filter 9 is inserted and also a small cavity 26 is formed into which the channel 4 opens.

In der axialen Bohrung 13 des Ventilgehäuses 10 ist die Ventilbetätigungseinrichtung untergebracht, welche bei Niederdrücken des Betätigungsgriffes 21 den Gasstrom von dem Behälter 1 zur Gesichtsmaske durch Regelung der Öffnungsweite des von der Nadel 3 gebildeten Nadelventils abhängig von der Ausströmgeschwindigkeit regelt.In the axial bore 13 of the valve housing 10 , the valve actuating device is housed, which, when the actuating handle 21 is depressed, regulates the gas flow from the container 1 to the face mask by regulating the opening width of the needle valve formed by the needle 3 depending on the outflow speed.

Die Nadel 3 ist an einem Schieberelement 30 befestigt, welches einen sich in der Bohrung 13 bewegenden Abschnitt mit größerem Durchmesser und einen in der Bohrung 14 geführten Abschnitt mit geringerem Durchmesser aufweist. An dem Abschnitt des Schieberelementes 30 mit dem größeren Durchmesser ist ein Federring 35 angeordnet, von welchem eine Scheibe 7 in ihrer Lage festgehalten wird und das gesamte Schieberelement wird mittels einer Feder 31 in Öffnungsrichtung des Ventils gedrängt.The needle 3 is attached to a slide member 30 which has a in the bore 13 moving portion with a larger diameter and an in the bore 14 has guided portion with a smaller diameter. At the section of the slide element 30 with the larger diameter, a spring ring 35 is arranged, by which a disc 7 is held in place and the entire slide element is urged by means of a spring 31 in the opening direction of the valve.

In der Bohrung 13 ist außerdem ein Kolbenelement 32 geführt, welches das obere Ende des Schieberelementes 30 umfaßt. Das Kolbenelement 32 kann durch Bewegung des Nockens 23 verschoben werden, welch letzterer auf eine gehärtete Stahlkugel 33 wirkt. Die gehärtete Stahlkugel 33 stützt sich 'gegen einen Pfropfen 34 aus hartem, künstlichem Kautschuk ab, welcher in eine Ansenkung des Kolbenelementes 32 eingesetzt ist. Die Bewegung des Kolbenelementes wird durch die Zusammendrückbarkeit des Pfropfens 34 begrenzt. Die Feder 31 hält das Schieberelement 30 in Berührung mit dem Kolbenelement 32 und dieses wird seinerseits durch die Wirkung des Pfropfens 34 über die Stahlkugel 33 in Berührung mit dem Nocken 23 gehalten.In the bore 13, a piston element 32 is also guided, which the upper end of the slide member 30 comprises. The piston element 32 can through Movement of the cam 23 are shifted, the latter on a hardened steel ball 33 works. The hardened steel ball 33 is supported 'against a plug 34 made of hard, artificial rubber, which is used in a countersink of the piston element 32 is. The movement of the piston element is caused by the compressibility of the plug 34 limited. The spring 31 keeps the slide element 30 in contact with the piston element 32 and this in turn is through the action of the plug 34 over the steel ball 33 held in contact with the cam 23.

Das Kolbenelement 32 ist von einem Dichtungsring 36 umgeben und ein ähnlicher Dichtungsring 37 liegt an dem durch die Scheibe 7 gebildeten Anschlag an und umgibt das Schieberelement 30 an dem, den großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt. Die beiden Dichtungsringe bilden zwischen sich eine Druckkammer 40. Schließlich ist noch ein weiterer Dichtungsring 38 vorgesehen, welcher den Schaft der Nadel 3 an der Stelle umgibt, wo dieser sich durch die Bohrung 14 erstreckt, wodurch ein Eintreten von Druckgas in eine unterhalb der Scheibe 7 befindliche Kammer 41 verhindert wird.The piston element 32 is surrounded by a sealing ring 36 and a similar sealing ring 37 rests against the stop formed by the disk 7 and surrounds the slide element 30 on the section having the large diameter. The two sealing rings form a pressure chamber 40 between them. Finally, a further sealing ring 38 is provided, which surrounds the shaft of the needle 3 at the point where it extends through the bore 14, as a result of which pressurized gas can enter a below the disk 7 located chamber 41 is prevented.

Die Strömungsregulierung des erfindungsgemäßen Ventils wird nun durch zwei weitere Kanäle erreicht, welche zusätzlich zu dem genannten Kanal 4 durch Bohrungen in dem Ventilgehäuse 10 gebildet sind. Es sind dies ein den Hohlraum 26 am Fuße des Nippels 25 mit der Kammer 40 verbindender Kanal 43 und ein die Kammer 41 mit der freien Umgebung verbindender Kanal 44.The flow regulation of the valve according to the invention is now achieved by two further channels which, in addition to the named channel 4, are formed by bores in the valve housing 10 . These are a channel 43 connecting the cavity 26 at the foot of the nipple 25 to the chamber 40 and a channel 44 connecting the chamber 41 to the free environment.

Um das erfindungsgemäße Gerät gebrauchsfertig zu machen, wird ein voller Druckgasbehälter in die Haltehülse 15 gesetzt und diese auf den Schraubansatz 11 aufgeschraubt, wobei der Betätigungsgriff 21 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Stellung belassen wird. In dieser Stellung verhindert der Nocken 23 eine Bewegung der Stahlkugel 33 und die Aufwärtsverschiebung des Schieberelementes 30 wird durch die Zusammendrückbarkeit des Pfropfens 34 begrenzt. Die Nadel 3 bleibt daher so weit vorgeschoben, daß sie, wenn die Haltehülse 15 fest aufgeschraubt wird, die Verschlußkappe2 des Behälters 1 durchstößt. Die Federkraft des Pfropfens 34 drückt hierauf die Nadel 3 weiter gegen die Kappe 2 und verhindert dadurch ein Ausströmen von Gas.In order to make the device according to the invention ready for use, a full pressurized gas container placed in the holding sleeve 15 and this on the screw neck 11 screwed on, the operating handle 21 in the apparent from the drawing Position is left. In this position, the cam 23 prevents movement the steel ball 33 and the upward displacement of the slide element 30 is through the compressibility of the plug 34 is limited. The needle 3 therefore remains that way advanced far that, when the retaining sleeve 15 is screwed tightly, the Closure cap 2 of the container 1 pierces. The spring force of the plug 34 presses then the needle 3 continues against the cap 2 and thereby prevents leakage of gas.

Wird nun der Betätigungsgriff 21 gegen die Kraft der ihm zugeordneten Feder 24 niedergedrückt, so wird der Nocken 23 gedreht und ein vertiefter Abschnitt des Nockens gestattet ein Hochsteigen des Kolbenelementes 32 und des Schieberelementes 30 unter der Kraftwirkung der Feder 31. Da nun die Nadel 3 von der Verschlußkappe 2 zurückgezogen wird, kann das Gas von dem Behälter 1 ausströmen und strömt entlang des Kanals 4 durch den verengten Auslaß 6 aus dem Nippel 25. Die Verengung 6 bewirkt, daß der Druck in dem Raum 26 am Fuße des Nippels 25 höher als der Außendruck ist und von der Strömungsgeschwindigkeit durch die Verengung 6 abhängt. Dieser Druck wird über den Kanal 43 auf die Kammer 40 übertragen. Vorausgesetzt, daß der Betätigungsgriff 21 genügend weit niedergedrückt ist, so daß die über die Stahlkugel 33 auf den Pfropfen 34 wirkende Kraft geringer als die Kraftwirkung der Feder 31 ist, hängt nun die Stellung des Schieberelementes 30 einerseits von dem Gleichgewicht zwischen dem Auslaßdruck in der Kammer 40, welcher auf die Oberseite des Schieberelementes 30 (hauptsächlich auf die nach oben weisende Fläche des Dichtungsringes 37) wirkt, und andererseits von dem Druck auf der anderen Seite des Schieberelementes 30 (welcher sich aus dem auf die verhältnismäßig kleinere Fläche der Nadel 3 wirkenden Druckgasdruck und dem über den Kanal 44 wirkenden Umgebungsdruck zusammensetzt) und der sich dazu addierenden Kraftwirkung der Feder 31 ab.If the operating handle 21 is now depressed against the force of the spring 24 assigned to it, the cam 23 is rotated and a recessed section of the cam allows the piston element 32 and the slide element 30 to rise under the force of the spring 31 the closure cap 2 is withdrawn, the gas can flow out of the container 1 and flows along the channel 4 through the constricted outlet 6 from the nipple 25. The constriction 6 causes the pressure in the space 26 at the foot of the nipple 25 to be higher than that Is external pressure and depends on the flow velocity through the constriction 6. This pressure is transmitted to the chamber 40 via the channel 43. Provided that the operating handle 21 is depressed sufficiently so that the force acting on the plug 34 via the steel ball 33 is less than the force of the spring 31, the position of the slide element 30 depends on the one hand on the equilibrium between the outlet pressure in the chamber 40, which acts on the upper side of the slide element 30 (mainly on the upwardly facing surface of the sealing ring 37), and on the other hand from the pressure on the other side of the slide element 30 (which results from the compressed gas pressure acting on the relatively smaller area of the needle 3 and the ambient pressure acting via the channel 44) and the added force of the spring 31.

Dieser Gleichgewichtszustand kann von dem Benutzer des Gerätes durch Loslassen des Betätigungsgriffes 21 willkürlich beendet werden, wobei der Nocken 23 verdreht und das Kolbenelement 32 und das Schieberelement 30 in Schließrichtung des Ventils verschoben werden.This state of equilibrium can be achieved by the user of the device Letting go of the operating handle 21 arbitrarily ended, the cam 23 rotated and the piston element 32 and the slide element 30 in the closing direction of the valve.

Da nun die Regelbewegungen verhältnismäßig klein sind, bleiben die von dem Druck und der Feder erzeugten, auf der Unterseite des Schieberelementes 30 wirkenden Kräfte verhältnismäßig konstant und dadurch wird ein im wesentlichen unveränderlicher Druck in der Kammer 40 und folglich auch eine verhältnismäßig konstante Ausströmgeschwindigkeit aus dem Nippel 25 erzielt.Since the rule movements are now relatively small, the generated by the pressure and the spring, on the underside of the slide element 30 acting forces are relatively constant and thus an essentially constant pressure in chamber 40 and consequently also a relatively constant one Outflow speed from the nipple 25 achieved.

Claims

Claims: 1. Valve for by means of pierceable sealing caps sealed pressurized gas container with one both for piercing the closure cap serving as well as with the pierced cap as a valve closure piece interacting needle, characterized in that the needle (3) with a, acted upon by the pressure on the outlet side (26) of the valve (2, 3), when it rises of this pressure the opening of the valve reducing the actuating device (30, 37, 40, 43, 44) is connected.

2. Valve according to claim 1, characterized in that that the actuating device (30, 37, 40, 43, 44) contains a sliding element (30), at one end of which the needle (3) is attached and the other end via a Pressure channel (43) with that prevailing on the outlet side (26) of the valve (2, 3) Pressure is applied.

3. Valve according to claim 2, characterized in that with the slide element (30) is connected to a spring (31) which is dimensioned so that that when the valve (2, 3) is actuated, it is in the open position together with the the valve needle (3) acting on the pressure gas pressure on the other end of the slide element (30) acting pressure keeps the equilibrium.

4. Valve according to claim 3, characterized by a manually operable device (21, 22, 23, 32, 33, 34) by means of which the slide element (30 ) can be displaced from the equilibrium position in the sense of closing the valve (2,3) is.