(12)OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13)B1

Transkrypt

1 R Z E C Z PO SPO L IT A PO LSK A (12)OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13)B1 Urząd Patentowy R zeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia ( 2) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego , PCT/EP95/04689 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W096/16290, PCT Gazette nr 25/96 (51) IntCl6: F17C 13/00 F16K 1/30 (54) Urządzenie do napełniania i opróżniania butli gazowej (30) Pierwszeństwo: , EP, (73) Uprawniony z patentu: SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V., Haga, NL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 20/97 (72) Twórca wynalazku: Alan C. Tomsett, Londyn, GB (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/99 (74) Pełnomocnik: Szalkiewicz Tadeusz, PATPOL Spółka z o.o PL B1 (57) 1. Urządzenie do napełniania i opróżniania butli gazowej, zwłaszcza do stosowania na butli przechowującej gaz pod wysokim ciśnieniem, zawierające element o kształcie,,t i regulator ciśnienia, znamienne tym, że element o kształcie T (3) posiada końcówkę do napełniania (10), końcówkę łącznikową (11) posiadającą zespół łączący (12) do łączenia elementu o kształcie,,t ' (3) z występem (9) butli (2), oraz końcówkę do odprowadzania (13), przy czym element o kształcie T (3) zawiera zakończone otworem główne przejście (15) rozciągające się pomiędzy końcówką do napełniania (10) i końcówką łącznikową (11), oraz zakończone otworem przejście do odprowadzania (16) rozciągające się od głównego przejścia (15) do końcówki odprowadzania (13), oraz tym, że element o kształcie T (3) jest wyposażony w jednokierunkowy zawór wlotowy (20) umieszczony w głównym przejściu (15) w pobliżu końcówki do napełniania (10), oraz zawór sterujący (22) odprowadzaniem umieszczony w przejściu do odprowadzania (16), oraz tym, ze regulator ciśnienia (4) jest zaopatrzony we wlotową końcówkę (31), która pozostaje w łączności, zapewniając komunikację przepływową, z końcówką odprowadzania (13) elementu o kształcie T (3), w końcówkę wylotową (33) wyposażoną w zespół (34) do podłączania urządzenia, oraz w zespół (37) do sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem (22)

2 Urządzenie do napełniania i opróżniania butli gazowej Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do napełniania i opróżniania butli gazowej, zwłaszcza do stosowania na butli przechowującej gaz pod wysokim ciśnieniem, zawierające element o kształcie T i regulator ciśnienia, znamienne tym, że element o kształcie T (3) posiada końcówkę do napełniania (10), końcówkę łącznikową (11) posiadającą zespół łączący (12) do łączenia elementu o kształcie T (3) z występem (9) butli (2), oraz końcówkę do odprowadzania (13), przy czym element o kształcie T (3) zawiera zakończone otworem główne przejście (15) rozciągające się pomiędzy końcówką do napełniania (10) i końcówką łącznikową (11), oraz zakończone otworem przejście do odprowadzania (16) rozciągające się od głównego przejścia (15) do końcówki odprowadzania (13), oraz tym, że element o kształcie T (3) jest wyposażony w jednokierunkowy zawór wlotowy (20) umieszczony w głównym przejściu (15) w pobliżu końcówki do napełniania (10), oraz zawór sterujący (22) odprowadzaniem umieszczony w przejściu do odprowadzania (16), oraz tym, że regulator ciśnienia (4) jest zaopatrzony we wlotową końcówkę (31), która pozostaje w łączności, zapewniając komunikację przepływową, z końcówką odprowadzania (13) elementu o kształcie T (3), w końcówkę wylotową (33) wyposażoną w zespół (34) do podłączania urządzenia, oraz w zespół (37) do sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem (22). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawór sterujący odprowadzaniem (22) zawiera obciążony sprężyną korpus zaworu (28), oraz gniazdo zaworu (32) rozmieszczone przy końcu końcówki do odprowadzania (13). 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że końcówka wlotowa (31) regulatora ciśnienia jest przymocowana do końcówki do odprowadzania (13) elementu o kształcie T (3). 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że koniec wlotowy (31) regulatora ciśnienia (4) jest przymocowany do końcówki do odprowadzania (13) elementu o kształcie T (3), oraz tym, że zawór sterujący odprowadzaniem (22) zawiera obciążony sprężyną korpus zaworu (28), oraz tym, że gniazdo (32) zaworu sterującego odprowadzaniem (22) jest częścią wlotowej końcówki (31) regulatora ciśnienia (4). 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że zespół (37) do sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem (22) zawiera zewnętrzne urządzenie uruchamiające (40) i mechanizm sterujący rozciągający się od zewnętrznego urządzenia uruchamiającego w celu sterowania zaworem sterującym odprowadzniem (22). 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że mechanizm sterujący zawiera topliwy element. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jednokierunkowy zawór wlotowy (20) zawiera zawór bezpieczeństwa. * * * Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie do napełniania i opróżniania butli gazowej przechowującej gaz pod dużym ciśnieniem. Częstokroć, gaz przechowywany pod wysokim ciśnieniem jest częściowo upłynniony w temperaturze pokojowej. Reprezentatywnym przykładem gazu przechowywanego w takich warunkach jest gaz ziemny. Klasyczne urządzenie do napełniania i opróżniania, stosowane na butli do przechowywania gazu pod wysokim ciśnieniem, zawiera obudowę mającą kształt kolankowy, która jest wyposażona w końcówkę do napełniania, końcówkę łącznikową zawierającą zespół łączący obudowę z występem butli, zakończone otworem przejście rozciągające się pomiędzy

3 końcówką napełniania i końcówką łącznikową, oraz ręcznie obsługiwany zawór u- możliwiający lub blokujący przepływ płynu przez przejście. Końcówka napełniania jest wyposażona w gwint śrubowy, na którym może być mocowana dysza napełniająca lub regulator ciśnienia. Regulator ciśnienia jest wyposażony w końcówkę wlotową która może być łączona z końcówką wylotową obudowy, oraz w koniec wlotowy, z którym połączone jest odpowiednie urządzenie. Butla wyposażona w klasyczne urządzenie do napełniania i opróżniania jest napełniana przez końcówkę do napełniania obudowy, jak również przez tę samą końcówkę następuje opróżnianie butli. W celu napełnienia butli, dysza do napełniania jest łączona z końcówką do napełniania obudowy. Ręcznie sterowany zawór jest otwierany i butla jest napełniana. Po zakończeniu napełniania, zawór jest zamykany, a dysza jest zdejmowana. Butla gazowa napełniona przy użyciu powyższego sposobu ciekłym gazem ziemnym może zostać użyta jako źródło gazu dla urządzenia przeznaczonego do gotowania lub ogrzewania. Takie urządzenie jest łączone za pomocą przewodu, takiego jak wąż, z końcówką wylotową regulatora ciśnienia. W celu dostarczenia gazu do urządzenia, regulator gazu jest łączony z końcówką do napełniania obudowy, po czym otwierany jest zawór. Zatrzymanie dopływu gazu do urządzenia odbywa się poprzez zaniknięcie zaworu. Gdy butla jest opróżniona, regulator ciśnienia jest odłączany od końcówki do odprowadzania obudowy, a butla jest wymieniana na nową. Pusta butla jest zwracana do stacji napełniania w celu ponownego napełniania. Przed napełnieniem, butla jest badana z punktu widzenia kryteriów bezpieczeństwa. W klasycznym urządzeniu do opróżniania i napełniania, regulator ciśnienia pozostaje przy urządzeniu. Japońskie zgłoszenie patentowe nr opisuje urządzenie do napełniania i opróżniania do stosowania na butli do przechowywania gazu pod wysokim ciśnieniem, które zawiera obudowę, która posiada końcówkę do napełniania, końcówkę łącznikową zawierającą zespół łącznikowy do łączenia rurowej obudowy z pierścieniem szyjkowym zamocowanym w butli oraz wyposażonym w otwór wlotowy i otwór wylotowy, ponadto obudowa zawiera przejście do napełniania rozciągające się pomiędzy końcówką do napełniania i otworem wylotowym w końcówce łącznikowej, przejście do odprowadzania rozciągające się pomiędzy wlotowym otworem końcówki łącznikowej i wylotowym końcem, wlotowy zawór sterujący umieszczony w przejściu wlotowym, oraz zawór sterujący odprowadzaniem umieszczony w kanale do odprowadzania. To znane urządzenie posiada oddzielne przejścia dla napełniania i opróżniania butli. Jednakże i w tym rozwiązaniu regulator musi być dołączany do wylotowej końcówki. Wadą klasycznego urządzenia do napełniania i opróżniania jest to, że ponieważ regulator pozostaje przy urządzeniu, nie jest on zwracany z butlą, w wyniku czego nie może zostać przebadany. Europejskie zgłoszenie patentowe nr opisuje nowsze urządzenie do napełniania i opróżniania, przeznaczone do stosowania na butli przechowującej gaz pod wysokim ciśnieniem. To urządzenie zawiera rurową obudowę, która jest wyposażona w końcówkę do napełniania, końcówkę łącznikową zawierającą zespół łączący do łączenia rurowej obudowy z występem butli, zakończone otwartym otworem przejście rozciągające się pomiędzy końcówką do napełniania i końcówką łącznikową, obciążony sprężyną jednokierunkowy zawór wlotowy umieszczony w zakończonym otworem przejściu w pobliżu końcówki do napełniania, obciążony sprężyną zawór sterujący przepływem umieszczony w zakończonym otworem przejściu w pobliżu końcówki łącznikowej, oraz sworzeń łącznikowy przenoszący ruch korpusu jednokierunkowego zaworu wlotowego do korpusu zaworu sterującego przepływem. Końcówka do napełniania jest wyposażona w kołnierz, na którym może być mocowana albo dysza do napełniania, albo regulator ciśnienia, tak że butla wyposażona w klasyczne urządzenie do opróżniania i napełniania jest napełniana przez końcówkę do napełniania rurowej obudowy, oraz przez końcówkę do napełniania butli jest również opróżniania. W celu napełnienia cylindra, dysza do napełniania jest łączona z końcówką do napełniania obudowy rurowej. Dysza do napełniania jest wyposażona w mechanizm sterujący

4 zaworami, który otwiera zawory w rurowej obudowie popychając korpus jednokierunkowego zaworu wlotowego w kierunku końcówki zaworu łącznikowej, wbrew działaniu sprężyny. Ruch korpusu zaworu jest przenoszony przez sworzeń łącznikowy do korpusu zaworu sterującego przepływem, tak że zawór sterujący przepływem jest również otwierany. W tym momencie butla może zostać napełniona Po zakończeniu napełniania, jednokierunkowy zawór wlotowy i zawór sterujący przepływem są zamykane, a dysza do napełniania jest zdejmowana. Butla gazowa, która została napełniona w powyżej opisany sposób płynnym gazem ziemnym, może być użyta jako źródło gazu dla urządzenia, takiego jak kuchenka czy piecyk. Takie urządzenie jest łączone za pomocą przewodu, takiego jak wąż do końcówki wylotowej regulatora ciśnienia, przeznaczonej dla tego urządzenia. W celu dostarczania gazu do urządzenia, końcówka wlotowa regulatora ciśnienia jest łączona z końcówką napełniania rurowej obudowy. Regulator ciśnienia jest wyposażony w zespół do sterowania zaworami w rurowej obudowie, który zawiera urządzenie uruchamiające i mechanizm sterujący, który zawiera sworzeń ślizgowo umieszczony we wlotowej końcówce regulatora ciśnienia. Regulator ciśnienia jest ponadto wyposażony w wystającą na zewnątrz końcówkę wlotową, która popycha korpusu jednokierunkowego zaworu wlotowego w stronę przeciwną do końcówki do napełniania rurowej obudowy. Dla umożliwienia przepływu gazu do regulatora ciśnienia, urządzenie uruchamiające jest przemieszczane z pierwszego położenia do drugiego położenia, które to przemieszczenie powoduje, że koniec sworznia wysuwa się z wylotowej końcówki regulatora ciśnienia. Ruch sworznia powoduje przemieszczanie korpusu jednokierunkowego zaworu wlotowego do pozycji otwartej, wbrew działaniu sprężyny, a przemieszczenie jest przenoszone przez sworzeń łącznikowy do korpusu zaworu sterującego przepływem, tak by spowodować również otworzenie zaworu sterującego przepływem. By przerwać dopływ gazu do urządzenia, urządzenie uruchamiające na regulatorze ciśnienia jest cofane do pierwszego położenia, powodując że sworzeń wycofuje się z końcówki wlotowej regulatora ciśnienia, w wyniku czego umożliwione zostaje zamknięcie jednokierunkowego zaworu wlotowego i zaworu sterującego przepływem. Gdy butla jest opróżniona, regulator ciśnienia jest odłączany od końcówki do napełniania i opróżniania rurowej obudowy, a butla jest wymieniana na nową. Pusta butla jest zwracana do stacji napełniania w celu ponownego napełnienia. Przed napełnieniem butla jest badana pod względem kryteriów bezpieczeństwa. W klasycznym urządzeniu do opróżniania i napełniania regulator ciśnienia pozostaje przy urządzeniu. Nowsze dotychczasowe urządzenie ma tę samą wadę, co klasyczne urządzenie do napełniania i opróżniania. Kolejną wadą nowszego dotychczasowego rozwiązania urządzenia do napełniania i opróżniania jest to, że dwa zawory są umieszczone w przejściu w rurowej obudowie. Takie rozwiązanie było pomyślane w celu zmniejszenia szansy uwalniania się gazu pod wysokim ciśnieniem. Jednakże, nawet jeśli zawór sterujący przepływem gazu jest otwarty, jego obecność utrudnia przepływ płynu, co niekorzystnie wpływa na szybkość napełniania butli. Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie urządzenia do napełniania i opróżniania, w którym regulator ciśnienia stanowi integralną część zestawu. W tym celu, urządzenie do napełniania i opróżniania butli gazowej, zwłaszcza do stosowania na butli przechowującej gaz pod wysokim ciśnieniem, według niniejszego wynalazku, zawiera element o kształcie T i regulator ciśnienia, charakteryzuje się tym, że element o kształcie T posiada końcówkę do napełniania, końcówkę łącznikową posiadającą zespół łączący do łączenia elementu o kształcie T z występem butli, oraz końcówkę do odprowadzania, przy czym element o kształcie T zawiera zakończone otworem główne przejście rozciągające się pomiędzy końcówką do napełniania i końcówką łącznikową, oraz zakończone otworem przejście do odprowadzania rozciągające się od głównego przejścia do końcówki odprowadzania, ponadto element o kształcie T jest wyposażony w jednokierunkowy zawór wlotowy umieszczony w głównym przejściu w pobliżu końcówki do napełniania, oraz zawór sterujący odprowadzaniem umieszczony w przejściu odprowadzania, ponadto regulator ciśnienia jest zaopatrzony we wlotową końcówkę, która pozostaje w łączności, zapewniając komunikację przepływową, z końcówką odprowadzania elementu o kształcie T, w końcówkę

5 wylotową wyposażoną w zespół do podłączania urządzenia, oraz w zespół do sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem. Korzystnym jest, że zawór sterujący odprowadzaniem (22) zawiera obciążony sprężyną korpus zaworu oraz gniazdo zaworu rozmieszczone przy końcu końcówki do odprowadzania. Korzystnym jest także, że końcówka wlotowa regulatora ciśnienia jest przymocowana do końcówki do odprowadzania elementu o kształcie T. Korzystnym jest również, że wlotowy koniec regulatora ciśnienia jest przymocowany do końcówki do odprowadzania elementu o kształcie T zaś zawór sterujący odprowadzaniem zawiera obciążony sprężyną korpus zaworu przy czym gniazdo zaworu sterującego odprowadzaniem jest częścią wlotowej końcówki regulatora ciśnienia. Ponadto korzystnym jest, że zespół do sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem zawiera zewnętrzne urządzenie uruchamiające i mechanizm sterujący rozciągający się od zewnętrznego urządzenia uruchamiającego w celu sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem. Dalszą korzyścią jest to, że mechanizm sterujący zawiera topliwy element. Inną korzyścią jest to, że jednokierunkowy zawór wlotowy zawiera zawór bezpieczeństwa. Zaletą urządzenia według wynalazku jest fakt, że główne przejście nie zawiera zaworu sterującego odprowadzaniem. Kolejna zaleta polega na tym, że główne przejście jest używane jedynie do napełniania butli, a przejście do odprowadzania jest używane jedynie do opróżniania butli, dzięki czemu średnica przejścia do odprowadzania może być mniejsza niż średnica głównego przejścia. Mniejsza średnica utrudnia niekontrolowany przepływ płynu w przypadku, gdy regulator ciśnienia jest przypadkowo odłączony od elementu o kształcie T. Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jedyna figura przedstawia częściowy widok przekroju poprzecznego urządzenia do napełniania i opróżniania. Urządzenie do napełniania i opróżniania 1 według niniejszego wynalazku jest umieszczone na butli 2 do przechowywania gazu pod wysokim ciśnieniem. Urządzenie 1 zawiera element o kształcie T 3 i regulator ciśnienia 4. Butla 2 zawiera górną pokrywę 6, cylindryczną boczną ścianę 7, oraz dolną pokrywę (nie pokazaną). W otworze 8 w górnej pokrywie 6 zamocowany jest występ 9. Element o kształcie T 3 posiada końcówkę do napełniania 10, końcówkę łącznikową 11 zawierającą zespół łączący 12 mający postać gwintów śrubowych, do łączenia elementu o kształcie T 3 z występem 9 butli 2, oraz posiada końcówkę do odprowadzania 13. Element o kształcie T 3 zawiera zakończone otworem główne przejście 15 rozciągające się pomiędzy końcówką do napełniania 10 i końcówką łącznikową 11, oraz zakończone otworem przejście do odprowadzania 16 rozciągające się od głównego przejścia 15 do końcówki do odprowadzania 13. W głównym przejściu 15, w pobliżu końcówki do napełniania 10 rozmieszczony jest jednokierunkowy zawór wlotowy 20, a w przejściu do odprowadzania 16, w pobliżu końca do odprowadzania 13, rozmieszczony jest zawór sterujący odprowadzaniem 22. Przejście do odprowadzania 16 rozpoczyna się w miejscu, które znajduje się pomiędzy spodem korpusu zaworu 23 i końcówką łącznikową 11. Jednokierunkowy zawór wlotowy 20 zawiera korpus zaworu 23 z uszczelką 24, która może uszczelniać współpracując ze skośną powierzchnią 25 głównego przejścia 15, oraz sprężynę 27 wywierającą nacisk na korpus zaworu 23, tak że korpus zaworu 23 jest popychany w stronę skośnej powierzchni 25. Zawór sterujący odprowadzaniem 22 posiada korpus 28 obciążony sprężyną 29. Regulator ciśnienia 4 jest wyposażony we wlotową końcówkę 31, dla której jest zapewniona komunikacja płynu z końcówką odprowadzania 13 elementu o kształcie T 3. Koniec wlotowy 31 jest przymocowany do końcówki do odprowadzania 13, a część wewnętrznej powierzchni 32 końcówki wlotowej 31 tworzy gniazdo zaworu sterującego odprowadzaniem 22. Regulator ciśnienia jest dobrze znany i jego szczegółowy opis zostanie pominięty. Regulator ciśnienia 4 zawiera ponadto końcówkę wylotową 33 wyposażoną w łącznik 34 do podłączania odpowiedniego urządzenia, oraz zespół 37 do sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem 22. Zespół 37 do sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem 22 za-

6 wiera zewnętrzne urządzenie uruchamiające 40 i mechanizm sterujący, rozciągający się od urządzenia uruchamiającego 40 w celu sterowania zaworem sterującym odprowadzaniem. Przy tym, mechanizm sterujący zawiera sworzeń 41 do przemieszczania korpusu zaworu sterującego odprowadzaniem 22. W celu napełnienia butli 2, dysza do napełniania (nie pokazana) jest połączona z końcówką do napełniania 10 elementu o kształcie T 1. Dysza do napełniania jest zaopatrzona w mechanizm sterujący zaworem, który może otwierać jednokierunkowy zawór wlotowy 20 poprzez popchnięcie korpusu zaworu w kierunku ścianki łącznikowej 11, tak że jednokierunkowy zawór wlotowy 20 jest otwierany. Butla 2 może zostać teraz napełniona. Gdy napełnianie się zakończy, jednokierunkowy zawór wlotowy 20 jest zamykany, oraz zdejmowana jest dysza do napełniania. Butla 2, napełniona w powyżej opisany sposób płynnym gazem ziemnym, może zostać użyta jako źródło gaz do urządzenia (nie pokazanego), przeznaczonego do gotowania czy ogrzewania. Takie urządzenie jest wyposażone w wąż (nie pokazany) zaopatrzony w łącznik (nie pokazany), który w celu doprowadzania gazu do urządzenia jest połączony z łącznikiem 34 wylotowej końcówki 33 regulatora ciśnienia 4. Łączniki wylotowej końcówki i końcówki węża są dobrze znane i nie zostaną tu szczegółowo opisane. W celu umożliwienia przepływu gazu do regulatora ciśnienia, użytkownik przemieszcza zewnętrzne urządzenie uruchamiające 40 z pierwszego położenia do drugiego położenia, które to przemieszczenie powoduje, że koniec sworznia 41 wysuwa się z wlotowego końca 31 regulatora ciśnienia. Ruch sworznia 41 powoduje przemieszczenie korpusu 28 zaworu sterującego odprowadzaniem 22, wbrew działaniu sprężyny 29, do otwartego położenia. W celu przerwania przepływu gazu do urządzenia, zewnętrzne urządzenie uruchamiające na regulatorze ciśnienia 4 jest cofane do pierwszego położenia, a sworzeń powraca do wlotowej końcówki 31 regulatora ciśnienia 4, tak że umożliwia zamknięcie zaworu sterującego odprowadzaniem 22. Gdy butla 2 jest pustą, wąż urządzenia jest odłączany od łącznika 34, a butla jest wymieniona na now ą wypełnioną. Pusta butla jest zwracana do stacji napełniania w celu przebadania i ponownego napełnienia Ponieważ regulator ciśnienia 4 pozostaje na butli 2, może być on przebadany i ewentualnie naprawiony na stacji obsługi. Końcówka wylotowa 33 regulatora ciśnienia może przechodzić przez otwór 42 w obrzeżu 43 przytwierdzonym do górnej części butli 2. Koniec wylotowy 34 może również być częścią cylindrycznej bocznej ścianki 7 butli 2, albo może być oddzielnym obrzeżem mocowanym do cylindrycznej bocznej ścianki 7. Korzystnie, mechanizm sterujący do sterowania zaworem odprowadzania zawiera element topliwy, a w najkorzystniejszym przypadku, sworzeń 41 jest wykonany z materiału topliwego. Korzystnie, korpus 23 jednokierunkowego zaworu wlotowego 20 zawiera zawór bezpieczeństwa (nie pokazany). W alternatywnym przykładzie wynalazku, końcówka wlotowa regulatora ciśnienia jest wyposażona w prostokątny łącznik, a urządzenie uruchamiające jest zamocowane na prostokątnym łączniku.

7

8 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.