[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachfüllvorrichtung für Druckgasflaschen mit
Anschlußgewinde und Ventil, insbesondere für Kleingasflaschen mit einem Füllvolumen
unter 1000 ml und einem zulässigen Fülldruck bis zu etwa 34 bar, mittels einer brennbaren,
in brennendem Zustand sauerstoffabgebenden mantellosen Patrone, mit einem die Patrone
aufnehmenden Patronenhalter, aus dessen Innenraum der Sauerstoff in die Druckgasflasche
überführbar ist.
[0002] Gaserzeuger mit einem Gemisch chemischer Verbindungen, aus denen durch eine exotheme
Reaktion Sauerstoff freigesetzt wird, sind seit langem bekannt. In der Regel handelt
es sich um ein Gemisch aus einem Alkalimetallchlorat oder -perchlorat und einem oxidierbaren
Stoff, der bei seiner Verbrennung nach einem Anzündvorgang gerade so viel Wärme liefert,
daß die Reaktion mit etwa gleichbleibender Wanderungsgeschwindigkeit in der Patrone
fortschreitet, wobei laufend überschüssiger Sauerstoff freigesetzt wird. Das Reaktionsgemisch
bildet dabei einen festen, gepreßten Körper, nämlich die genannte Patrone. Die Temperatur
liegt dabei in der Reaktionszone bei etwa 6S0 °C.
[0003] Durch die US-PS 3 573 001 ist es bekannt, derartige Reaktionsgemische in Form eines
festen Körpers mit einer elektrischen Zündeinrichtung sowie mit einer Isolierstoffumhüllung
aus einem Filtermaterial zu versehen und in einen zerle
gbaren Behälter einzusetzen, der mit einer Entnahmeöffnung für den laufenden Austritt
von Sauerstoff versehen ist. Für eine Nachfüllung von Druckgasflaschen ist die bekannte
Vorrichtung jedoch nicht geeignet, da der Druck im Gaserzeuger stets höher sein muß
als auf der Abnehmerseite. Einem solchen Druckstau wäre der bekannte Behälter schon
aufgrund seines Verschlusses nicht gewachsen. Außerdem ginge durch den Druckstau innerhalb
der porösen Wärmeisolierung ein beträchtlicher Teil des Sauerstoffs verloren.
[0004] Die genannte US-PS 3 573 001 offenbart außerdem einen Druckbehälter mit einem Speichervolumen
und einem inneren Patronenhalter, in dem eine Vielzahl von Patronen mit jeweils einem
eigenen elektrischen Zündmechanismus angeordnet ist. Durch einen Druckmesser werden
die einzelnen Patronen nach Maßgabe des Druckabfalls schrittweise gezündet. Damit
der Brennvorgang sich nicht unkontrolliert durch alle Patronen fortsetzt, muß jede
einzelne Patrone mit einem eigenen Mantel aus wärmedämmendem Material umgeben sein.
Auch diese bekannte Vorrichtung eignet sich nicht als Nachfüllvorrichtung für Druckgasflaschen,
da im Falle eines Druckgleichgewichts, das äußerstenfalls möglich ist, ei-n beträchtlicher
Teil des Sauerstoffs im Speichervolumen zurückbleiben würde. Außerdem ist die genannte
Vorrichtung schon im Hinblick auf den eingebauten, stufenweise arbeitenden Zündmechanismus
außerordentlich kompliziert.
[0005] Durch die US-PS 3 737 287 ist ein Sauerstofferzeuger mit einem zerlegbaren Behälter
bekannt, in den ummantelte Patronen mit einem eingebauten Schla
gzünder einsetzbar sind. Auch diese bekannte Vorrichtung besitzt ein Speichervolumen,
und zusätzlich ist innerhalb des Patronenmantels ein nicht unbeträchtlicher Hohlraum
vorhanden. Die Vorrichtung ist gleichfalls nicht für einen Nachfüllvorgang bei Druckgasflaschen
vorgesehen oder geeignet, denn bei dem günstigstenfalls zu erreichenden Druck-Gleichgewicht
würden beträchtliche Sauerstoffmengen im Behälter zurückbleiben, die beim öffnen zum
Zwecke des Beschickens mit einer neuen Patrone entweichen würden. Obwohl der Behälter
als Druckbehälter bezeichnet wird, handelt es sich nur um verhältnismäßig geringe
Drücke, da der gezeigte Behälterverschluß keine höheren Drücke aufzunehmen im Stande
ist. Vorsorglich ist daher der Behälter auch mit einem überdruckventil ausgestattet.
Die mit einem Schlagzünder sowie mit einem Blechmantel versehenen Patronen sind verhältnismäßig
teuer, so daß der Betrieb der Vorrichtung entsprechend kostspielig ist.
[0006] Durch die DE-OS 24 61 681 ist eine Nachfüllvorrichtung der eingangs beschriebenen
Gattung bekannt, die allerdings für größere Druckgasflaschen vorgesehen ist. Auch
hierbei befindet sich der Patronenhalter im Innern des als ausgesprochene Druckgasflasche
ausgebildeten Behälters und hat die Form eines einseitig offenen Rohres, dessen Innenraum
ständig mit der Druckgasflasche kommuniziert Der einseitig offene Patronenhalter mit
seinem aufgesetzten Druckmesser ist also im vorliegenden Fall die eigentliche Nachfüllvorrichtung.
Dieser Patronenhalter wird mit mantellosen Patronen beschickt, wobei es keine entscheidende
Rolle spielt, wie groß das die Patronen umgebende Speichervolumen ist, da eben dieses
Speichervolumen den gesamten freigesetzten Sauerstoff aufnimmt. Die bekannte Vorrichtung
ist jedoch entsprechend voluminös und in ihrer Gesamtheit nicht zum Nachfüllen kle'inerer
Druckgasflaschen geeignet.
[0007] Die vorstehend beschriebenen Sauerstofferzeuger haben alle einen gemeinsamen Nachteil:
Die unter einem Restdruck stehenno Sauerstoffmenge geht bei einem Patronenwechsel
verloren, und der Druckbehälter füllt sich mit Umgebunasluft, die zu etwa 80% aus
Stickstoff besteht. Wird der Druckbehälter neu chargiert und während des Brennens
der Patronen Sauer-
I stoff entnommen, so nimmt der Stickstoffanteil allmählich ab, was natürlich für die
Verwendung des Sauerstoffs im Gemisch mit einem Brenngas für die Ausbildung der Flamme
sehr störend ist. Bei einer Gasentnahme nach Brennschluß ist natürlich die Gaszusammensetzung
homogen; durch den Stickstoffanteil lassen sich aber nicht die hohen Flammentemperaturen
erreichen, wie bei reinem Sauerstoff. Der Nachteil ist umso gravierender, je größer
das Volumen des Druckbehälters gegenüber dem Patronenvolumen ist.
[0008] Im Hinblick auf einen Nachfüllvorgang ist außerdem folgendes zu beachten: Da der
Sauerstoff stets nur in Richtung abnehmenden Druckes fliessen kann, kommt der Gasaustausch
zwischen dem Gaserzeuger und der nachzufüllenden Druckgasflasche spätestens bei Druckgleichheit
zum Stillstand, sofern nicht schon aufgrund der Anwesenheit eines Rückschlagventils
ein überdruck in der Nachfüllvorrichtung erforderlich ist. Dies führt dazu, daß die
Sauerstoffverluste dem Verhältnis zwischen dem Volumen in der Nachfüllvorrichtung
und demjenigen in der nachzufüllenden Druckgasflasche proportional sind. Bereits bei
gleichen freien Volumina in der Nachfüllvorrichtung einerseits und in der nachzufüllenden
Druckgasflasche andererseits bleibt die Hälfte des Sauerstoffs bei halbem Druck in
der Nachfüllvorrichtung zurück und geht nach dem Trennen bzw. beim Nachchargieren
einer gasabgebenden Patrone verloren. Auch die nachzufüllende Druckgasflasche enthält
aufgrund des halben Drucks nur die Hälfte der maximal erzielbaren Sauerstoffmenge.
I5t das freie bzw. Speichervolumen der Gaserzeuger noch größer, so würden sich die
Verhältnisse weiter verschlechtern.
[0009] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Nachfüllvorrichtung der eingangs
beschriebenen Art anzugeben, mit der Druckgasflaschen insbesondere standardisierte
bzw. genormte Kleingasflaschen, möglichst billig, mit möglichst reinem Sauerstoff
und möglichst geringen Sauerstoffverlusten wieder auf einen möglichst hohen Druck
auffüllbar sind.
[0010] Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Nachfüllvorrichtung
erfindungsgemäß dadurch, daß der Patronenhalter als ein die Patrone möglichst eng
umgebender, allseitig geschlossener Druckkörper ausgebildet ist, der ein Gegengewinde
zum äußeren Aufschrauben des Druckkörpers auf die Druckgasflasche und einen durch
das Gegengewinde hindurchgeführten Druckgaskanal für die Oberleitung des Sauerstoffs
in die Druckgasflasche aufweist.
[0011] Durch die konstruktive Anweisung, den Patronenhalter als allseitig geschlossenen
Druckkörper auszubilden, was beispielsweise im Gegensatz zur US-PS 3 573 001 und zur
DE-OS 24 61 681 steht, kann der Sauerstoff nicht unkontrolliert in die Umgebung des
Patronenhalters entweichen. Die Freisetzung des Sauerstoffs ist also grundsätzlich
zunächst auf das Volumen des Druckkörpers beschränkt.
[0012] Durch die weitere konstruktive Anweisung, den Druckbehälter die Patrone möglichst
eng umschliessen zu lassen, wobei als "möglichst eng" ein Spalt von wenigen mm, nach
Möglichkeit sogar weniger als 1 mm zu verstehen ist, ist der in dem Druckkörper nach
dem Druckausgleich zurückbleibende Sauerstoffanteil äußerst klein, er wird sogar noch
durch den im Druckkörper zurückbleibenden verbrannten Rest der Patrone wirksam verringert.
Außerdem strömt beim Nachchargieren einer neuen Patrone nur wenig Luft in den Druckbehälter,
die zudem noch bem Einschieben der neuen Patrone fast restlos verdrängt wird, so daß
auch der anfänglich freigesetzte Sauerstoff kaum mit Stickstoff verunreinigt bzw.
"verdünnt" ist.
[0013] Es ist beispielsweise zu erwähnen, daß eine der gängigsten sauerstoffabgebenden Patronen
einen Durchmesser von 2,7 cm bei einer Länge von 11,7 cm aufweist. Das Volumen beträgt
also ca. 67 cm
3. Selbst wenn man innerhalb des Druckkörpers für die Unterbringung weiterer Einrichtungen
wie beispielsweise Filtermaterialien ein Gesamtvolumen von ca. 100 cm
3 vorsieht, so beträgt die hier zurückbleibende Gasmenge immer noch weniger als 10
% von der gesamten freigesetzten Gasmenge, bezogen auf eine nachzufüllende Kleingasflasche
mit einem Füllvolumen von knapp 1000 cm
3. Auch der Druckverlust beträgt ebenfalls nur etwa 10 %, da das Volumen der Druckgasflasche
bezüglich der freigesetzten Sauers-toffmenge nur um maximal 10 % vergrößert wird.
Hierbei ist zu berücksichtigen, daß im Handel befindliche Kleingasflaschen mit einem
Fülldruck von etwa 34 bar geliefert werden. Die vorstehend beschriebene Patrone enthält
im Mittel etwa 30 1 Sauerstoff bei Normaldruck, so daß derartige Kleingasflaschen
auf einen Druck bis zu 34 bar wieder aufgefüllt werden können. Der Stickstoffanteil
beträgt weniger als 3 %.
[0014] Die Möglichkeit eines äußeren Aufschraubens des Druckkörpers auf die nachzufüllende
Druckgasflasche hat den erheblichen Vorteil, daß hierbei die im Handel befindlichen
Druckgasflaschen verwendet werden können, d.h. es ist nicht erforderlich, eine entsprechend
große und druckdichte Verschlußöffnung vorzusehen, wie beispielsweise beim Gegenstand
der DE-OS 24 61 681. Auch findet dadurch die Wärmeentwicklung außerhalb der Druckgasflasche
statt, so daß durch den Temperaturgradienten zwischen der Nachfüllvorrichtung und
der Druckgasflasche ein möglichst vollständiges Überführen des Sauerstoffs begünstigt
wird. Der Druckgaskanal innerhalb des Gegengewindes steht gleichfalls im Gegensatz
zur DE-OS 24 61 681 und ermöglicht nicht nur ein Abnehmen der Nachfüllvorrichtung
von der Druckgasflasche, sondern auch einen Verschluß der Druckgasflasche mittels
des in deren Anschlußgewinde befindlichen Rückschlagventils. Nachdem Trennen von Nachfüllvorrichtung
und Druckgasflasche entweicht dann nur noch die geringe, in der NachfUllvorrichtung
vorhandene Sauerstoffmenge.
[0015] Mit der erfindungsgemäßen Nachfüllvorrichtung ist es dem Benutzer einer Druckgasflasche
möglich, diese selbst kurzfristig und billig wieder aufzufüllen, und zwar auch an
Sonn- und Feiertagen, d.h. den typischen "Heimwerkertagen". Die Patronen sind unter
Feuchtigkeitsabschluß gefahrlos in großer Menge lagerfähig. Eine im Handel erhältliche
Büchse, die per Postversand bezogen werden kann, enthält Patronen für 10 Füllungen
bei sehr geringem Gewicht.
[0016] Der Preis für die Nachfüllung beträgt etwa 20% des Preises einer neuen gefüllten
Druckgasflasche. Die Sauerstoff-Firmen verlangen nämlich für den Kreislauf der Flaschen
hohe Gebühren. Während das Nachfüllen selbst billig ist, sind Transport und Verwaltung
sehr kostenintensiv.
[0017] Die Nachfüllung vorhandener Druckgasflaschen ist außerdem umweltschonend, da nicht
mehr eine Vielzahl der entleerten Druckgasflaschen in den Müll wandert. Die abgebrannten
Patronen selbst bestehen aus harmlosen Salzen, insbesondere aus Kochsalz, sowie aus
Oxiden der brennbaren Komponente. Von den abgebrannten Patronen geht also keine Gefahr
für die Umwelt aus.
[0018] Die mit dem Erfindungsgegenstand nachgefüllten Druckgasflaschen dienen in Verbindung
mit einer Brenngasflasche zum Schweissen und Hartlöten mit kleinen und kleinsten Brennern
bis hinunter zum Mikrobrenner. Außer für ausgesprochene Heimwerkerarbeiten ist der
Erfindungsgegenstand für kunstgewerbliche Arbeiten aller Art, Goldschmiedearbeiten,
für den Modellbau und Reparaturarbeiten auf dem Gebiete der Kältetechnik sowie für
Arbeiten in Dentallabors geeignet.
[0019] Als Brenngas kommen dabei Propan und Butan, Gemische dieser Gase sowie vergleichbare
Gase in Frage, die weltweit von zahlreichen Firmen angeboten werden. Infrage kommen
ferner Brenngase mit Acetylenanteilen.
[0020] Es ist dabei gemäß der weiteren Erfindung besonders vorteilhaft, wenn der Druckkörper
als rohrförmiges Verbrennungsgehäuse ausgebildet ist, das an seinem einen Ende das
Gegengewinde für das Anschlußgewinde der Druckgasflasche aufweist. Zusätzlich kann
der Druckkörper mit einem Druckmesser ausgestattet sein..
[0021] Eine solche Nachfüllvorrichtung hat im einfachsten Fall die Form eines Handgriffs,
der - mit der brennenden Patrone bestuckt - schnell und zuverlässig auf die Druckgasflasche
aufschraubbar ist. Da hierbei die Verbindung mit der Druckgasflasche hergestellt wird,
zeigt der Druckmesser automatisch nicht nur den Druck im Druckkörper, sondern auch
den praktisch übereinstimmenden Druck in der Druckgasflasche an. Bei dieser Gelegenheit
würde also sofort festgestellt, ob beispielsweise die Nachfüllvorrichtung auf eine
gegebenenfalls noch teilweise gefüllte Druckgasflasche aufgeschraubt worden ist, so
daß der Druck am Ende des Brennvorgangs entsprechend höhere Werte annehmen würde.
Die üblichen Druckgasflaschen sind jedoch im Hinblick auf entsprechende überdrücke
ausgelegt.
[0022] Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Druckkörper auf mindestens einem Teil seiner
Länge mit Kühlrippen versehen ist. Hierdurch wird die Maximaltemperatur am Ende des
Brennvorganges beträchtlich abgesenkt und die Zeit bis zum erneuten Einsatz der Nachfüllvorrichtung
beträchtlich abgekürzt.
[0023] Es ist zur Vermeidung von Verbrennungen, zumindest aber zur Vermeidung von schmerzhaften
Berührungen weiterhin besonders vorteilhaft, den Druckkörper auf mindestens einem
Teil seiner Länge mit einem Hitzeschutz zu versehen. Ganz besonders zweckmäßig besteht
der Hitzeschutz aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, wodurch zwar die Wärmeabgabe
an die Umgebung verringert, gleichzeitig aber ein gefahrloses Hantieren nach Beendigung
des Brennvorganges ermöglicht wird. Auch der Hitzeschutz kann noch mit zur Wärmeabfuhr
beitragen, dann nämlich, wenn er mit einer entsprechenden Oberflächenprofilierung
versehen ist. Diese Oberflächenprofilierung kann bevorzugt aus Längsrippen bestehen,
wodurch die Griffigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
[0024] Es. ist gemäß der weiteren Erfindung besonders vorteilhaft, wenn die Außenflächen
der den Druckkörper bildenden Teile im Bereich der Kühlrippen im Querschnitt ein Polygon
bilden, vorzugsweise ein Sechskant, und wenn die zwischen den Kühlrippen liegenden
Nuten einen im Querschnitt kreisförmigen Nutengrund aufweisen.
[0025] Der Druckkörper kann hierbei aus prismatischem Stangenmaterial hergestellt werden,
indem zwei Stangenabschnitte etwa gleicher Länge mit je einer Sacklochbohrung versehen
werden, die einen Innendurchmesser von etwa 30-32 mm aufweist, also die mantellose
Patrone mit glatten, metallischen Innenwänden eng umschließt. Zwischen der Patrone
und dem Druckkörper befindet sich mithin kein pöröses Isolier- oder Filtermaterial,
welches das Innenvolumen unnütz vergrößern würde.
[0026] Die prismatische Außenfläche dient insbesondere dazu, ein Verdrehen des nachstehend
noch näher erläuterten Hitzeschutzes zu vermeiden.
[0027] Dieser Hitzeschutz besteht gemäß der weiteren Erfindung aus einem mit Entlüftungsöffnungen
versehenen Hohlkörper, der auf die Kühlrippen des Druckkörpers in der Weise aufgeschoben
ist, daß die Entlüftungsöffnungen mit den Nuten zwischen den Kühlrippen kommunizieren,
insbesondere, in radialer Richtung mit ihnen fluchten.
[0028] In besonders einfacher Weise besteht hierbei der Hitzeschutz aus einer Vielzahl von
Ringen, die koaxial hintereinander angeordnet und auf dem Umfang durch achsparallele
Stege miteinander verbunden sind. Die insbesondere in äquidistanter Verteilung von
90 Winkelgraden angeordneten Stege und die genannten Ringe schließen alsdann die Entlüftungsöffnungen
zwischen sich ein. Im Prinzip entsteht ein korbartig durchbrochenes Gebilde aus einem
wärmebeständigen Isolierstoff, durch das hindurch die wärmeaustauschenden Flächen
des Druckkörpers durch die Entlüftungsöffnungen hindurch möglichst ungehindert mit
der Atmosphäre in Verbindung stehen, um einen Wärmeaustausch durch Strahlung und -Konvektion
zu begünstigen.
[0029] Die äußere Hüllfläche sämtlicher Ringe ist bevorzugt eine Zylinderfläche, während
die innere Hüllfläche der Ringe und ggf. der achsparallelen Stege mindestens an den
Ecken der Kühlrippen des Druckkörpers zu diesem komplementär sind, so daß der Hitzeschutz
auf den jeweils zugehörigen Teil des Druckkörpers aufgeschoben werden kann.
[0030] Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn der Nutengrund zwischen den Kühlrippen einen
Abstand von den Stegen aufweist. Durch eine solche Maßnahme kann die Kühlluft zum
Zwecke eines Wärmeaustauschs ungehindert hinter den Stegen um den Druckkörper herum
strömen, so daß die Aufheizung auf ein Minimum reduziert wird.
[0031] Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die beiden Teile des Druckkörpers jeweils
etwa die halbe Länge des Druckkörpers aufweisen, und wenn die beiden Hitzeschutzkörper
identisch ausgebildet sind und mit ihren offenen Stirnseiten etwa in der Mitte des
Druckkörpers aneinanderstoßen.
[0032] Auf diese Weise wird für die Herstellung des Hitzeschutzes nur ein einziges Spritz-
oder Preßwerkzeug benötigt, und auch die Lagerhaltung für die Fertigung und Ersatzteillieferungen
wird reduziert.
[0033] Es ist schließlich besonders vorteilhaft, wenn der Hitzeschutz mit radial vorspringenden
Handgriffen nach Art von Flügelmuttern versehen ist. Durch das formschlüssige prismatische
Umgreifen des Hitzeschutzes lassen sich auf diese Weise die beiden Teile des Druckkörpers
fest gegeneinander verschrauben und nach Brennschluß auch dann wieder voneinander
trennen, wenn die Gewindeverbindung zwischen den beiden Druckkörperteilen durch die
Hitzeeinwirkung etwas schwergängig geworden sein sollte.
[0034] Die Erfindung ist aber nicht auf die Anwendung bei Kleingasflaschen beschränkt. Eine
vorteilhafte Anwendung besteht in ihrem Anbau an eine Druckgasflasche, die auch ein
größeres Volumen haben kann (5 Liter und darüber), wobei eine solche Druckgasflasche
außer ihrem Anschlußgewinde für die Nachfüllvorrichtung ein Anschlußstück für eine
Entnahmeleitung sowie ein Rückschlagventil aufweist, welches in Richtung Druckgasflasche
öffnet. Damit kann ein praktisch kontinuierlicher Betrieb unter laufender Entnahme
großer Sauerstoffmengen erzielt werden. Die Nachfüllvorrichtung hat dabei die Funktion
einer Eintragschleuse für den ursprünglich festen (gebundenen) und dann gasförmigen
Sauerstoff.
[0035] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus
den übrigen Unteransprüchen.
[0036] Ausführungsbeispiele des- Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren
1 bis 9 näher erläutert.
[0037] Es zeigen :
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Nachfüllvorrichtung
in etwas kleinerem Maßstab als 1:1,
Fig. 2 einen teilweisen Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Nachfüllvorrichtung,
Fig. 3 einen teilweisen Axialschnitt durch das als Verbrennungsgehäuse dienende Teil
des Druckkörpers,
Fig. 4 einen teilweisen Axialschnitt durch das als Filtergehäuse dienende Teil des
Druckkörpers,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Hitzeschutzes für das Ausführungsbeispiel nach Fig.
2 ,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig.5,
Fig. 7 einen Axialschnitt durch das Anschlußteil in Fig.2 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 8 eine Draufsicht auf den Abstandshalter in Fig.2 und
Fig. 9 eine Seitenansicht einer Nachfüllvorrichtung nach Fig. 1 in (lösbarer) Verbindung
mit einer Druckgasflasche.
[0038] ,Die Figur 1 zeigt einen Druckkörper 1, der aus zwei hülsenförmigen, voneinander
lösbaren Teilen 2 und 3 besteht, von denen der Teil 2 als Verbrennungsgehäuse und
der Teil 3 als Filtergehäuse bezeichnet wird. Die beiden Teile 2 und 3 sind durch
eine Gewindeverbindung 4 miteinander verbunden, die durch eine Ringdichtung 5 gasdicht
ausgebildet ist.
[0039] Die beiden Teile 2 und 3 besitzen Stirnwände 6 bzw. 7. In die Stirnwand 6 ist der
Gewindestutzen 8 eines Druckmessers 9 eingeschraubt, zu dem ein nur gestrichelt dargestellter
Verbindungskanal 10 führt. In der Stirnwand 7 befindet sich ein Druckgaskanal 11,
der sich in einem Anschlußteil 12 fortsetzt, der eine Oberwurfmutter 13 mit einem
Gegengewinde 14 trägt, das zu dem genormten Anschlußgewinde einer nicht gezeigten
Druckgasflasche komplementär ist. Zur Abdichtung dient eine Flachdichtung 15.
[0040] Koaxial zur Oberwurfmutter 13 ist im Anschlußteil 12 ein konzentrischer Ventilzapfen
16 angeordnet, der mit einer koaxialen Gasbohrung 17 versehen ist. Am Anfang dieser
Gasbohrung ist noch ein Filter 18 aus einem Sinterwerkstoff angeordnet. Der Ventilzapfen
16 wirkt mit dem in der aufzufüllenden Druckgasflasche vorhandenen Rückschlagventil
zusammen, und zwar wird dieses Ventil beim Aufschrauben der Überwurfmutter 13 geöffnet
und beim Abnehmen der gesamten Vorrichtung wieder geschlossen, so daß der in der Druckgasflasche
vorhandene Sauerstoff ohne Aufsetzen der zur Druckgasflasche gehörenden Entnahmearmatur
nicht entweichen kann.
[0041] Die beiden Teile 2 und 3 des Druckkörpers 1 umschliessen einen inneren Raum 19, der
zur Aufnahme der beschriebenen sauerstoffabgebenden mantellosen Patrone 20 dient und
diese mit einem ganz engen Spaltabstand umschließt. Gemäß einer Analyse derartiger
handelsüblicher Patronen besteht das reaktionsfähige Gemisch aus folgenden Komponenten:

[0042] Derartige Patronen sind beispielsweise unter der Bezeichnung "SOLIDOX" im Handel.
[0043] Die Patrone 20 ruht auf einem Abstandshalter 21, dessen der Patrone 20 abgekehrte
Seite einer Filterkammer 22 mit Filtermaterial 23 zugekehrt ist. Als Filtermaterial
kann beispielsweise eine Schichtung aus Schamotte-Granulat und Steinwolle dienen.
Der Druckgaskanal 11 mündet auf die in der Figur gezeigte Weise in die Filterkammer
22, so daß der freigesetzte Sauerstoff durch das Filtermaterial 23 hindurchtreten
muß. Der Abstandshalter hält die Patrone 20 in einem gewissen Abstand von der Stirnwand
7, so daß der Wärmeeingang in die Druckgasflasche stark reduziert wird.
[0044] Der Teil 3 , d.h. das Filtergehäuse, ist mit einer Vielzahl von Kühlrippen 24 versehen,
durch die die Wärmeabfuhr an die Umgebung merklich verbessert wird. Dadurch.stellt
sich ein Temperaturgradient ein, durch den die Temperatur der Vorrichtung im Bereich
des Anschlußteils 12 merklich herabgesetzt wird. Auch nach dem Gebrauch der Vorrichtung
wird dadurch ein rascherer Wärmeaustausch mit der Umgebung ermöglicht, so daß die
Vorrichtung kurzfristig wieder betriebsbereit ist.
[0045] Der Teil 2, d.h. das Verbrennungsgehäuse ist auf seiner gesamten Länge mit einem
Hitzeschutz 25 versehen, der aus einem wärmeisolierenden Werkstoff mit hoher Temperaturbeständigkeit
besteht. Dieser Hitzeschutz 25 ist mit einer Oberflächenprofilierung 26 versehen,
die durch umlaufende Nuten gebildet wird, jedoch auch durch achsparallele Nuten ersetzt
werden kann, um die Griffigkeit der Vorrichtung zu verbessern. Unterhalb der Ringdichtung
5 ist der Hitzeschutz 25 mit einer Ausdrehung 27 versehen, um an dieser Stelle den
Wärmeaustausch mit den Kühlrippen 24 zu ermöglichen.
[0046] Wie sich aus der maßstäblichen Abbildung ergibt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
außerordentlich kompakt und daher auch als typisches Heimwerkergerät geeignet.
[0047] In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig.1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es
ist zu erkennen, daß die beiden Teile 2 und 3 des Druckkörpers 1 über praktisch ihre
gesamte Länge mit Kühlrippen 24 versehen sind. Die Teile 2 und 3 sind von je einem
Hitzeschutz 25a und 25b umgeben, von denen jeder aus einer
39 Vielzahl von koaxial hintereinander angeordneten Ringen besteht, die auf dem Umfang
durch achsparallele Stege 40 bzw. 41 miteinander - verbunden sind. Zwischen den Ringen
39 und den Stegen 40 bzw. 41 werden auf diese Weise Entlüftungsöffnungen 42 gebildet,
die von parallelen Wänden der Ringe 39 begrenzt sind und eine Art sektorförmiger Schlitze
bilden. Es ist zu erkennen, daß die Ringe 39 mit den Kühlrippen 24 fluchten, so daß
die Nuten 43 zwischen den Kühlrippen 24 ungehindert mit der Atmosphäre kommunizieren.
[0048] Es ist Fig. 2 weiterhin zu entnehmen,daß jeder Hitzeschutz 25a und 25b mit radial
vorspringenden Handgriffen 44 versehen ist, der dem Hitzeschutz die Eigenschaften
einer "Flügelmutter" verleiht. Die Handgriffe 44 sind auf den diametral gegenüberliegenden
Stegen 40 angeordnet, während zwischen diesen, mit Handgriffen versehenen, Stegen
40 noch die weiteren Stege 41 um 90° versetzt und diametral gegenüberliegend angeordnet
sind.
[0049] Es ist weiterhin Fig.2 zu entnehmen, daß das Anschlußteil 12 noch mit einem Überdruckventil
45 herkömmlicher Bauart versehen ist. Sollte somit der unwahrscheinliche Fall eintreten,
daß die Gasbohrung im Ventilzapfen 16 auf irgend eine Weise verstopft ist, so spricht
das Überdruckventil 45 rechtzeitig an. Es ist außerdem erkennbar, daß auch das etwa
aus dem Überdruckventil austretende Gas zuvor die Filterkammer 22 durchströmen muß,
so daß der Sitz des Überdruckventils 45 gegen die Ablagerung von Festkörpern geschützt
ist.
[0050] Den Figuren 3 und 4 ist zu entnehmen, aus welchen Teilen der Druckkörper 1 zusammengesetzt
ist. Die Teile 2 und 3 sind aus einem Sechskantstab hergestellt, in den in äquidistanter
Verteilung Nuten 43 mit zylindrischem Nutengrund 43a eingestochen sind, wodurch die
Kühlrippen 24 gebildet werden. Das als Verbrennungsgehäuse dienende Teil 2 besitzt
ein Innengewinde 4a, während das als Filtergehäuse dienende Teil 3 ein komplementäres
Außengewinde 4b aufweist, die zusammen die Gewindeverbindung 4 (Figuren 1 und 2) bilden.
Lediglich im Breich der Gewindeverbindung 4 haben die Nuten 43b eine geringere Tiefe.
Die in der Stirnwand 6 vorhandene Gewindebohrung 6a dient zum Einschrauben des Druckmessers
9. Die in der Stirnwand 7 vorhandene Gewindebohrung 7a dient zum Einschrauben des
Anschlußteils 12 gemäß Fig. 7 .
[0051] Im Innern sind die Teile 2 und 3 - von den Gewindebohrungen 6a bzw. 7a abgesehen
- mit Sackloch-Bohrungen 46 und 47 versehen, die gemeinsam den Innenraum 19 des Druckkörpers
,1 bilden. Das als Filtergehäuse dienende Teil 3 weist noch eine Ringschulter 48 auf,
die zur Auflage des Abstandshalters 21 gemäß Fig. 8 dient. An diese Ringschulter 48
schließt sich die Filterkammer 22 an.
[0052] Die Figuren 5 und 6 zeigen den Hitzeschutz 25a (bzw. 25b) in der Draufsicht auf seine
Längsachse A-A bzw. im Schnitt entlang der diametralen Linie VI-VI. Es ist insbesondere
Fig.6 zu entnehmen, daß die achsparallelen Stege 40 und 41 Winkelabstände von 90°
zueinander aufweisen und daß die Handgriffe 44-an den diametral gegenüberliegenden
Stegen 40 einstückig angeformt sind. In Fig.6 ist der Querschnitt der äußeren Hüllfläche
der Kühlrippen 24 durch strichpunktiertes Sechseck angedeutet. Es ist zu erkennen,
daß die Ringe 39 bzw. die Stege 41 an den Ecken dieses Sechsecks komplementär zu den
Kühlrippen ausgebildet sind, so daß eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung
zwischen dem Hitzeschutz 25a und dem jeweils zugehörigen Teil des Druckkörpers 1 gebildet
wird. In Richtung der Achse A-A läßt sich der Hitzeschutz 25a jedoch ohne weiteres
auf den Druckkörper 1 aufschieben. Es ist weiterhin zu ersehen, daß die Ringe 39 außerhalb
der prismatischen Ausnehmungen, nämlich im Bereich 39a einen kreisbogenförmigen Verlauf
haben, so daß sie auf dem Umfang an insgesamt 6 Stellen nicht mit den Kühlrippen 24
in Berührung stehen. Auf diese Weise wird nicht nur der Wärmekontakt zwischen den
Kühlrippen und dem Hitzeschutz zusätzlich verringert, sondern auch die Belüftung der
prismatischen Außenflächen der Kühlrippen zusätzlich verbessert.
[0053] Aus den Figuren 5 und 6 ist weiterhin zu entnehmen, daß die Entlüftungsöffnungen
42 von den Stegen 40 und 41 einerseits und von den Ringen 39 andererseits begrenzt
sind, also von planparallelen Wänden begrenzte sektorförmige Spalte bilden. Die Dicke
der Ringe 39 beträgt ebenso wie die Breite der Entlüftungsöffnungen 42 in Richtung
der Achse A-A jeweils 5 mm. In Verbindung mit der gleichfalls als maßstäblich zu wertenden
radialen Ausdehnung der Ringe 39 ergibt sich dadurch ein Hitzeschutz, der trotz einer
außerordentlich guten Belüftung des darunter liegenden Druckkörpers 1 eine Berührung
der heißen Metallteile des Druckkörpers auch dann wirksam verhindert, wenn der Hitzeschutz
fest in der Hand gehalten wird. In Fig.6 ist noch der zylindrische Nutengrund 43a
durch einen strichpunktierten Kreis angedeutet, und es ist zu erkennen, daß zwischen
diesem Nutengrund und den Stegen 40 bzw.41 ein ausreichender radialer Abstand vorhanden
ist, der eine allseitige Belüftung des Druckkörpers auch im Bereich des Nutengrundes
ermöglicht. Der Hitzeschutz 25a besitzt im Bereich der Handgriffe 44 eine Stirnwand
49 mit einer Bohrung 50, die wahlweise zum Einschrauben des Gewindestutzens 8 des
Druckmessers 9 oder des Anschlußteils 12 dient. Nach dem Einschrauben dieser Teile
ist der Hitzeschutz 25a oder 25b jeweils auch in Achsrichtung unverschiebbar auf dem
zugehörigen Teil des Druckkörpers 1 festgelegt.
[0054] Speziell Fig. 6 ist zu entnehmen, daß der Hitzeschutz aus einer komplementär ausgebildeten
Spritzform leicht entformt werden kann, wenn man die Teilungsfuge der Form in Richtung
einer durch die Handgriffe 44 verlaufenden Symmetrieebene legt. Die Form kann alsdann
lediglich aus zwei Formhälften ohne bewegliche Einsatzteile sowie aus 'einem Formkern
bestehen.
[0055] Fig. 7 zeigt in vergrößertem Maßstab das Anschlußteil 12 gemäß fig.2 mit dem Druckgaskanal
11 und dem Gegengewinde 14. In seinem oberen Teil ist der Druckgaskanal 11 von einem
Außengewinde 51 umgeben, das in die Gewindebohrung 7a des Druckkörperteils 3 einschraubbar
ist. Zwischen dem Druckgaskanal 11 und dem Gegengewinde 14 befindet sich noch ein
weiteres Innengewinde 52, das zum Einschrauben des Ventilzapfens 16 dient. Radial
zum Druckgaskanal 11 verläuft eine Gewindebohrung 53, die zum Einschrauben des Überdruckventils
45 dient und am Grund der Bohrung einen Ventilsitz 54 für das Überdruckventil 45 aufweist.
[0056] Fig.8 zeigt eine Draufsicht auf den Abstandshalter 21, der als Kreisscheibe ausgebildet
und mit radialen Randkerben 55 versehen ist, die sich radial weiter einwärts erstrecken,
als die Ringschulter 48 in Fig.4, auf die der Abstandshalter 21 aufgelegt wird. Durch
diese Maßnahme ist ein ungehinderter Eintritt des Sauerstoffs in die Filterkammer
42 möglich.
[0057] In Figur 9 sind gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Druckkörper 1 ist mittels des Anschlußteils 12 bzw. der Oberwurfmutter 13 mit
einem Anschlußgewinde 28 verbunden, das zu einer Druckgasflasche 29 gehört. Das Anschlußgewinde
28 ist über eine Rohrleitung 30, in der sich ein Rückschlagventil 31 befindet,mit
der Druckgasflasche verbunden. Diese ist mit einem Druckminderventil 32 und einem
nachgeschalteten Anschlußstück 33 versehen, an das eine Entnahmeleitung 34 angeschlossen
ist, die zu einem Gasverbraucher (Brenner) führt. Der am Ausgang des Druckminderventils
anstehende über ein Handrad 36 einstellbare Druck wird über einen Druckmesser 35 angezeigt.
Der Druckkörper 1 ist über eine Haltevorrichtung 37 lösbar mit der Druckgasflasche
29 verbunden. Durch ein Überdruckventil 38, das zur Entleerung von etwaigem Kondenswasser
von Hand gelüftet werden kann, wird die Vorrichtung gegen übermäßige Gasdrücke geschützt.
[0058] Die Vorrichtung arbeitet in der Weise: Der Druckkörper 1 wird nach Abschrauben des
Verbrennungsgehäuses 2 mit einer an
gezündeten Patrone 20 (Figur 1) beschickt und wieder geschlossen.
[0059] Durch niedrige Einstellung des Druckminderventils 32 wird anfänglich ein Teil des
durch die Rohrleitung 30 überströmenden Sauerstoffs abgelassen und dadurch der Stickstoff
weitgehend entfernt (Spülung). Nunmehr wird der Gasaustritt gesperrt, so daß der Druck
in der Druckgasflasche 29 allmählich ansteigt (Druckmesser 9). Das Verharren der Druckanzeige
ist ein Zeichen für das restlose Abbrennen der Patrone. Der Druckkörper 1 kann nunmehr
in gleicher Weise mit einer neuen brennenden Patrone beschickt werden, wobei das in
Richtung der Druckgasflasche öffnende Rückschlagventil 31 eine Rückströmung von Sauerstoff,
der in der Druckgasflasche unter erhöhtem Druck steht, verhindert. Sobald der Druck
in dem Druckkörper 1 das Druckgleichgewicht überschreitet, was sehr rasch geschieht,
öffnet das Rückschlagventil 31, und weiterer Sauerstoff strömt in die Druckgasflasche
29. Das Spiel kann mehrfach wiederholt werden, bis in der Druckgasflasche der gewünschte
Enddruck erreicht ist. Es ist selbstverständlich möglich, während des Füllvorgangs
portionsweise oder kontinuierlich Sauerstoff abzuziehen.
1. NachfUllvorrichtung für Druckgasflaschen mit Anschlußgewinde und Ventil, insbesondere für Kleingasflaschen
mit einem Füllvolumen unter 1000 ml und einem zulässigen Fülldruck bis zu etwa 34
bar, mittels einer brennbaren, in brennendem Zustand Sauerstoff abgebenden mantellosen
Patrone, mit einem die Patrone aufnehmenden Patronenhalter, aus dessen Innenraum der
Sauerstoff in die Druckgasflasche überführbar. ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Patronenhalter als ein die Patrone (20) möglichst eng umgebender, allseitig geschlossener
Druckkörper (1) ausgebildet ist, der ein Gegengewinde (14) zum äußeren Aufschrauben
des Druckkörpers auf die Druckgasflasche und einen durch das Gegengewinde hindurchgeführten
Druckgaskanal (11) für die Oberleitung des Sauerstoffs in die Druckgasflasche aufweist.
2. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper
(1) als rohrförmiges Verbrennungsgehäuse ausgebildet ist, das an seinem einen Ende
das Gegengewinde (14) .aufweist.
3. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper
(1) auf mindestens einem Teil seiner Länge mit Kühlrippen (24) versehen ist.
4. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper
(1) aus zwei hülsenförmigen, voneinander lösbaren Teilen (2,3) zusammengesetzt ist.
5. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen
der Teile (2,3) des Druckkörpers (1) im Bereich der Kühlrippen (24) im Querschnitt
ein Polygon bilden und daß die zwischen den Kühlrippen liegenden Nuten einen im Querschnitt
kreisförmigen Nutengrund (43a) aufweisen.
6. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (19)
des Druckkörpers (1) ein Abstandshalter (21) angeordnet ist, dessen eine Seite der
Patrone (20) und dessen gegenüberliegende Seite einer Filterkammer (22) mit Filtermaterial
(23) zugekehrt ist.
7. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum
(19) des Druckkörpers (1) über ein Überdruckventil (45) mit der Atmosphäre in Verbindung
steht.
8. Nachfüllvorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Überdruckventil (45) in Strömungsrichtung'jenseits der Filterkammer (22) angeordnet
ist.
9. Nachfüllvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gegengewinde (14) in einem in das als Filtergehäuse ausgebildete Teil (3) eingesetzten
Anschlußteil (12) angeordnet ist, in dem auch das Überdruckventil (45) angeordnet
ist.
10. Nachfüllvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Druckgaskanal (11) in die Filterkammer (22) mündet.
11. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß im Gegengewinde
(14) ein konzentrischer Ventilzapfen (16) mit einer koaxialen Gasbohrung (17) angeordnet
ist.
12. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper
(1) auf mindestens einem Teil seiner Länge mit einem Hitzeschutz (25) versehen ist.
13. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschutz
(25,25a,25b) aus einem wärmeisolierenden Werkstoff besteht und als Handgriff ausgebildet
ist.
14.Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschutz
(25,25a,25b) seinerseits mit einer äußeren Oberflächenprofilierung (26) versehen ist.
15. Nachfüllvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hitzeschutz (25a,25b) aus einem mit Entlüftungsöffnungen (39) versehenen Hohlkörper
besteht, der auf die Kühlrippen (24) des Druckkörpers (1) in der Weise aufgeschoben
ist, daß die Entlüftungsöffnungen (39) mit den Nuten (43) zwischen den Kühlrippen
(24) kommunizieren.
16. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschutz
(25a,25b) aus einer Vielzahl von koaxialen Ringen (39) besteht, die auf dem Umfang
durch achsparallele Stege (40,41) miteinander verbunden sind und die Entlüftungsöffnungen
(42) zwischen sich einschließen.
17. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (39)
mit den Kühlrippen (24) in radialer Richtung fluchten.
18. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutengrund
(43a) zwischen den Kühl- rippen (24) einen Abstand von den Stegen (40,41)aufweist.
19. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (39)
bzw. Stege (40,41) nur an den Ecken der polygonalen Oberfläche der Kühlrippen (24)
mit diesen in Berührung stehen, zwischen den Ecken jedoch einen Abstand von den Kühlrippen
(24) aufweisen.
20. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile
(2,3) des Druckkörpers (1) mit Kühlrippen (24)- und mit je einem Hitzeschutz (25a,
25b) versehen sind.
21. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Hitzeschutz
(25a) mit dem anderen Hitzeschutz (25b) identisch ausgebildet ist und daß die Teilungsfuge
des Druckkörpers (1) in dessen Mitte liegt.
22. Nachfüllvörrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hitzeschutz
(25a,25b) an seinem nach außen weisenden Ende mit einer in der Mitte durchbrochenen
Stirnwand (49) versehen ist.
23. Nachfüllvorrichtung nach. Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hitzeschutz
(25a,25b) mit radial vorspringenden Handgriffen (44) versehen ist.
24. Nachfüllvorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß
die Handgriffe (44) auf diametral gegenüberliegenden Stegen (40) angeordnet sind und
daß zwischen den mit den Handgriffen versehenen Stegen (40) um 90° versetzt noch zwei
weitere Stege (41) diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
25. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihren Anbau an eine
Druckgasflasche (29), die außer ihrem Anschlußgewinde (28) für die Nachfüllvorrichtung
ein Anschlußstück (33) für eine Entnahmeleitung (34) aufweist.
26. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasflasche
(29) mit einem dem Anschlußstück (33) vorgeschalteten Druckminderventil (32) versehen
ist.
27. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Druckkörper (1) und der Druckgasflasche (29) ein Rückschlagventil (31) angeordnet
ist, welches in Richtung Druckgasflasche öffnet.
28. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum
(19) des Druckkörpers (1) mit einem Druckmesser (9) in Verbindung steht.
29. Nachfüllvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmesser
(9) an dem dem Gegengewinde (14) gegenüberliegenden Ende des Druckkörpers (1) angeordnet
ist.