WO2008110130A1

WO2008110130A1 - Verfahren zur abdichtung und befestigung von entnahmeventile in einweg-druckgasbehältern

Info

Publication number: WO2008110130A1
Application number: PCT/DE2007/000506
Authority: WO
Inventors: Ad Van Der Rhee; Jochen BÜRKLE
Original assignee: Bueka Chemie GmbH
Current assignee: Bueka Chemie GmbH
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: DE112007003500A5; EP2174056A1

Abstract

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur sicheren Abdichtung und Befestigung von mit den üblicherweise verwendeten Entnahmeventilen mit Blechstärken von 0,5 mm in Einweg-Druckgasbehältern zu schaffen, das auch mit einfachen Mitteln und mit der üblich zur Verfügung stehenden Technologie eine ausreichende Druckfestigkeit der geclinchten Behälter erreicht wird. Bei dem Verfahren zur Abdichtung und Befestigung von Entnahmeventilen in Einweg-Druckgasbehältern unter Nutzung des Clinchverfahrens und vorgefertigter Ventile mit einer Gummidichtung im Clinchbereich wird an der Innenseite des gekrümmten Schulterstücks (1) des Druckgasbehälters ein sich verfestigender Kleb- bzw. Dichtstoff (2) aufgebracht und anschließend das Ventil (3) maschinell eingesetzt und geclincht und zum Abschluss eine Aushärtung des Kleb- und Dichtstoffs (2) vorgenommen. Das Einsatzgebiet der Erfindung ist die Abdichtung von Entnahmeventilen in Einweg-Druckgasbehältern.

Description

Verfahren zur Abdichtung und Befestigung von Entnahmeventilen in Einweg-Druckgasbehältern

Verfahren zur sicheren Abdichtung und Befestigung von Entnahmeventilen in Einweg-Druckgasbehältern durch die

Korabination des bekannten Verfahrens des Clinchens mit einem Dichtstoff bzw. Klebestoff.

Das Clinchen von Ventilen zum Befestigen und Abdichten von Entnahmeventilen auf Metalldosen ist für Einweg- Druckgasbehälter zur Füllung mit verflüssigten Gasen oder deren Mischungen ein allgemein gebräuchliches Verfahren. Bei Doseninhalten mit einem Innendruck größer 13 , 2 bar müssen Dosen und Ventile nach der Verpackungsordnung P200 (ADR Anlage A) einen entsprechenden Prüfdruck aushalten.

Kommerziell stehen Metallbehälter mit einem Fassungsvermögen von einem Liter zur Verfügung, die einen Berstdruck bis 54 bar aushalten. Für die hierfür erforderlichen Prüfdrucke sind die für Druckgasbehälter üblicherweise zur Verfügung stehenden Ventile nicht mehr geeignet. Bei den erforderlichen Prüfdrucken kommt es zu Verformungen des Ventilbodens, die schon unterhalb des erforderlichen Prüfdrucks zu Undichtigkeiten in der Abdichtung zwischen dem geclinchten Ventil am Dosenhals und damit zu einem Sicherheitsrisiko führen .

Eine Verstärkung des für die Ventilherstellung verwendeten Blechs erfordert einen besonderen technologischen Aufwand sowohl bei der Herstellung des Ventils als auch beim

Clinchwerkzeug zum Verschließen des Druckgasbehälters. Eine solche Verfahrensweise wird dadurch technologisch sehr aufwendig und kostspielig.

Eine nachträgliche Verfestigung des Ventilbodens der üblich verwendeten Ventile durch Anbringen von Blechseheiben mittels Kleben brachte nicht den gewünschten Erfolg, weil die Druckkraft vor allem auf den gewölbten Ventilboden einwirkt. Ein Verschweißen der zusätzlichen Metallunterlage mit dem Ventilboden bringt wegen der geringen Blechstärken technologische Probleme.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur sicheren Abdichtung und Befestigung von mit den üblicherweise verwendeten Entnahmeventilen mit Blechstärken von 0,5 mm in Einweg-Druckgasbehältern zu schaffen, das auch mit einfachen Mitteln und mit der üblich zur Verfügung stehenden

Technologie eine ausreichende Druckfestigkeit der geclinchten Behälter erreicht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können handelsübliche Entnahmeventile genutzt werden. Das Verfahren selber ist einfach und kostengünstig realisierbar. Die geforderten Sicherheitsbestimmungen werden bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens eingehalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den

Ansprüchen 2 bis 7 aufgeführt. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 wird der Druckgasbehälter nach dem Clinchen mit dem Ventil nach unten zur Aushärtung gelagert. Hierdurch wird auch bei längeren Aushärtezeiten der Kleb- und Dichtstoff sicher am gewünschten Ort verbleiben. Bei den Weiterbildungen nach den Ansprüchen 3 und 4 werden die entsprechenden Kleb- und Dichtstoffe benannt, die erfahrungsgemäß die benötigten Kräfte aufbringen, um die entsprechende Dichtheit bei den hohen geforderten Drücken zu erreichen. Zur Verkürzung der Aushärtezeit des Kleb- und Dichtstoffes werden nach Anspruch 5 thermische Verfahren, wie z. B. induktive Verfahren oder Lasertechnologien eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit ist durch die photochemische Aushärtung gegeben oder dass radikalisch initiiert wird. Bei der Verwendung von Cyanacrylat- oder Acrylsäureester-Klebstoff als Kleb- und Dichtstoff nach Anspruch 6 wird die Strahlungsenergie vorteilhaft mittels Lichtleiter auf die Fügestelle fokussiert . Auch diese Maßnahme dient zur Verkürzung der Aushärtezeit des Kleb- und Dichtstoffes an der Fügestelle. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 7 werden im Verfahren standardgemäße und handelsübliche Ventile aus Weißblech verwendet .

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein noch nicht geclinchtes Ventil und

Fig. 2 ein in den Einweg-Druckgasbehälter geclinchtes Ventil.

Erfindungsgemäß konnte die Aufgabe überraschend einfach dadurch gelöst werden, indem an der Innenseite des gekrümmten Schulterstückes 1 des Behälters mit einer Druckfestigkeit bis zu 54 bar ein Kleb- bzw. sich verfestigender Dichtstoff 2 aufgebracht wird. Dadurch kommt es zu einer zusätzlichen Verfestigung und Abdichtung der Verclinchung, so dass bis zum Berstdruck des Druckgasbehälters bei größer 54 bar die Dichtheit und Festigkeit des geclinchten Ventils 3 erreicht wird. Die Verformung des Ventilbodens hei Druckeinwirkung führt zu keiner Undichtheit des geclinchten Ventils 3.

Als Dicht- bzw. Klebstoff 2 können übliche IK- bzw. 2K- Systeme, die ausreichende Festigkeit auf den metallischen

Unterlagen ergeben, verwendet werden. Vorteilhaft werden IK- bzw. 2K-Systeme auf Epoxid- oder Polyurethan-Basis eingesetzt .

Der Dicht- bzw. Klebstoff 2 wird maschinell in einer

Schichtdicke von ca. 1 mm automatisch auf der Innenseite des Schulterstocks 1 des Druckgasbehälters aufgebracht . Im weiteren Schritt der Technologie wird das Ventil maschinell eingesetzt und geclincht . Nach der erforderlichen Aushärtezeit, die vom eingesetzten Dicht- bzw.

KlebstoffSystem abhängig ist, werden die Druckfestigkeiten der auf diese Weise geclinchten Behälter bis zum Berstdruck des Behälters größer 54 bar geprüft .

Die so hergestellten Druckgasbehälter können mit unterschiedlichen verflüssigten Kohlenwasserstoffen befüllt werden, beispielsweise mit verflüssigten Propan oder mit Propen/Isobutangemischen (80:20) .

Ausführungsbeispiele:

Beispiel 1

Auf die Innenseite des Schulterstücks 1 einer Aluminiumdose mit einer Druckfestigkeit von größer 54 bar wird ein zweikomponentiger Epoxidkleber maschinell mit einer Schichtdicke von ca. 1 mm aufgebracht. Im folgenden Arbeitsgang wird das Ventil 3 innerhalb der Topfzeit des 2K- Klebers maschinell eingesetzt. Das Ventil 3 besteht aus einem 0,45 bis 0,55 mm dicken Weißblech, das an der Entnahmeeinrichtung mit einem Spezialgewinde 7/16" - 28NS und einer Gummidichtung 4 (z.B. aus Butylkautschuk) im Auflageteil des Ventils 3 versehen ist (siehe Figur 1) . Der Gewindeanschluss ist ein handelsüblicher Anschluss, wie er beispielsweise für Lötgeräte verwendet wird.

Nach dem Einsetzen des Ventils 3 wird das Ventil 3 mit Druck auf das Schulterstück 1 des Druckgasbehälters gepresst und im Clinchvorgang mechanisch gespreizt. Die einzustellenden

Clinchmaße betragen 5,5 ± 0,2 mm Clinchtiefe und 27,5 ± 0,2 mm Clinchweite.

Der in das Schulterstück 1 eingebrachte Kleb- und Dichtstoff 2 führt nach seiner Aushärtung zu einer zusätzlichen Abdichtung und Festigkeit, so dass eine Druckfestigkeit des montierten Behälters von größer 54 bar erreicht wird.

Vorteilhaft wird der so montierte Behälter nach dem Clinchen mit dem Ventil 3 nach unten zur Aushärtung ca. 24 h gelagert. Es kommt so zu einer optimalen Anordnung des Kleb- und Dichtstoffs 2 (siehe Figur 2) .

Beispiel 2

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren. Für die Beschleunigung der Aushärtung der Dicht- bzw. Klebstelle werden heute zur Verfügung stehende thermische Verfahren benutzt, die lokal begrenzt an den Fügeteilen oder in der Gesamtheit der Anordnung eingesetzt werden. Als thermische Verfahren zur beschleunigten Aushärtung werden beispielsweise die induktive Methode des elektrischen Stroms oder die Laserstrahltechnologie eingesetzt .

Beispiel 3

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren. Anstelle des 2K- Epoxidklebstoffs wird ein 2K-Poly-urethanklebstoff verwendet. In dieser Anordnung wird für den montierten Behälter nach einer Aushärtzeit von mindestens 24 h eine Druckfestigkeit von 54 bar erreicht.

Beispiel 4

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren. Anstelle des 2K- Epoxidklebstffs wird ein Cyanacrylat- oder Acrylsäureester- Klebstoff verwendet Die Aushärtung erfolgt strahlenchemisch, wobei die Strahlungsenergie vorteilhaft auf die mit dem Dicht- bzw. Klebstoff 2 versehene Fügestelle z. B. über Lichtleiter fokussiert wird. Zusammenstellung der Bezugszeichen

1 - Schulterstück

2 - Kleb- und Dichtstoff 3 - Ventil

4 - Gummidichtung

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Abdichtung und Befestigung von Entnahmeventilen in Einweg-Druckgasbehältern unter Nutzung des Clinchverfahrens und vorgefertigter Ventile mit einer Gummidichtung im Clinchbereich, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an der Innenseite des gekrümmten Schulterstücks (1) des Druckgasbehälters ein sich verfestigender Kleb- bzw. Dichtstoff (2) aufgebracht wird und anschließend das Ventil (3) maschinell eingesetzt und geclincht wird und zum Abschluss eine Aushärtung des Kleb- und Dichtstoffs (2) vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Druckgasbehälter nach dem Clinchen mit dem Ventil (3) nach unten zur Aushärtung gelagert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Kleb- und Dichtstoff (2) IK- oder 2K-Kleb- bzw. Dichtstoffe verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Kleb- und Dichtstoff (2) lK-oder 2K-Systeme auf der Basis von Epoxiden, Polyurethanen, Cyanacrylate, Acrylsäureester oder Polyacrylate verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Verkürzung der Aushärtezeit des Kleb- und Dichtstoffes (2) thermische Verfahren, wie z. B. induktive Verfahren oder Lasertechnologien oder das die Aushärtung photochemisch oder radikalisch initiiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Kleb- und Dichtstoff (2) ein Cyanacrylat- oder

Acrylsäureester-Klebstoff verwendet wird und anschließend die Aushärtung strahlenchemisch erfolgt, wobei die Strahlungsenergie vorteilhaft mittels Lichtleiter auf die Fügestelle fokussiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Ventile (3) aus Weißblech mit den Blechstärken von 0,3 bis 0,6 mm verwendet werden.