Verfahren und Maschine zum Auffüllen von Druckpackungen mit Treibgas
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Auffüllen von Druckpackungen mit Treibgas, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Druckpackung durch eine Andrückvorrichtung mit einer Füllvorrichtung verbunden wird, und dass an der gleichen Füllvorrichtung das Auffüllen der Druckpackung mit Treibgas, das Messen des Innendruckes der Druckpackung und das Ablassen eines eventuell vorhandenen zu hohen Druckes aus der Druckpackung erfolgt. Druckpackungen ohne Steigrohr können dabei vorteilhaft in aufrechter Stellung, solche mit Steigrohr in umgekehrter Stellung mit der Füllvorrichtung verbunden werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch eine Andrückvorrichtung zur druckdichten Verbindung der Druckpackung mit der Maschine und durch eine Füllvorrichtung, die ausgerüstet ist mit einem Füllkopf zur druckdichten Verbindung der Druckpackung mit der Füllvorrichtung, einem Anschluss an eine Vakuum Leitung, einem Anschluss an die Treibgas-Leitung, mindestens einem Absperrorgan, das wahlweise die Verbindung der Vakuumleitung oder der Treibgasleitung mit dem Füllkopf oder die gleichzeitige Trennung beider Leitungen vom Füllkopf gestattet, mindestens einem Druckmesser, der mit der zwischen Absperrorgan und Füllkopf befindlichen Verbindungs- leitung verbunden ist, und einem Entlastungsorgan,
das ebenfalls mit der zwischen Absperrorgan und Füllkopf befindlichen Verbindungsleitung verbunden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Eine Ausführungsform der Maschine ist in Fig. 1 dargestellt. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene Stellungen eines Absperrorganes der Maschine. Die Figuren 5 und 6 zeigen in schematischer Darstellung, wie die Maschine in einem Fall zum Auffüllen von Druckpackungen dient, die mit Steigrohren versehen sind, und wie sie in einem anderen Fall zur Auffüllung von Druckpackungen dient, die kein Steigrohr besitzen. Die Fig. 7 stellt eine besondere Anordnung dar, mittels welcher man den pneumatischen Vorschubzylinder der Maschine aus der gleichen Treibgasfiasche speisen kann, die auch das Treibgas zur Auffüllung der Druckpackungen liefert. Die Fig.
8 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der Maschine die zusätzlich mit einer Vibrationseinrichtung versehen ist.
Die dargestellte Maschine eignet sich insbesondere zum Auffüllen von Druckpackungen mit Stickstoff, Edelgasen, Kohlensäure, Stickstoffoxydul und dergleichen. Sie kann aber auch zum Auffüllen von Druckpackungen mit den sog. Flüssig-Gasen, z. B.
Freon, Verwendung finden.
Gemäss Fig. 1 weist das Ausführungsbeispiel der Maschine eine Grundplatte 1 auf, auf welcher eine Aufnahmebuchse 2 montiert ist, die mit einer Feststellschraube 3 versehen ist. In die Aufnahmebuchse 2 kann entweder das eine oder das andere Ende der Säule 4 gesteckt und durch Feststellschraube 3 festgeklemmt werden. Auf der Säule 4 lassen sich die Buchsen 5 und 7 in Längsrichtung verschieben und durch die Feststellschrauben 6 und 8 festklemmen.
Um eine seitliche Vedrehung der Buchsen 5 und 7 unmöglich zu machen, ist die Säule 4 mit einer Keilnute 9 versehen. Die Buchse 5 besitzt einen seitlichen Arm 10, an dem der pneumatische Zylinder 11 befestigt ist. Die Luft oder ein anderes, geeignetes Medium kann durch die Nippel 12 und 13 einströmen bzw. ausströmen, wodurch der Kolben 14 gehoben und gesenkt wird. Der Kolben 14 ist zweckmässig mit einem Dichtungsring 15 versehen. Am Kolben 14 sitzt die Kolbenstange 16, an der die Andruckplatte 17 befestigt ist. Die Dichtung 18 dichtet das Innere des Zylinders 11 längs der auf- und abgleitenden Kolbenstange 16 ab.
Die Buchse 7 besitzt einen Arm 19, auf dem die Füllvorrichtung montiert ist, die im wesentlichen aus einem Armaturenblock 20 und dem Füllkopf 21 besteht. Block 20 und Drehschieber 22 bilden das Absperrorgan der Maschine.
Die Vakuumpumpe 23 ist durch eine Vakuum Leitung 24 und einen Anschluss 25 mit dem Drehschieber 22 verbunden.
Der Treibgaszylinder 26 ist über ein Reduzierventil 27, das mit Manometern 28 und 29 versehen ist, und eine Treibgasleitung 30 mit dem Anschluss 31 verbunden, der ebenfalls zum Drehschieber 22 führt.
Zwischen Drehschieber 22 und Füllkopf 21 befindet sich die Verbindungsleitung 32. Von dieser zweigt eine Leitung 33 ab, die zum Vakuum-Manometer 34 führt, und eine Leitung 35, die zu einer Entlastungs-Ventilschraube 36 führt. Das Vakuum Manometer 34 besitzt eine Skala für Vakuum-Angabe und eine Skala für Druckangabe. Das Vakuum Manometer 34 besitzt einen Schaft 38, um den es gedreht werden kann. Die Abdichtung von der Seite des Blocks 20 nach der Atmosphäre zu, wird durch den Dichtungsring 37 bewirkt. Damit das Vakuum Manometer 34 durch den im Block 20 herrschenden Druck nicht herausgedrückt werden kann, ist eine Schelle 39 vorgesehen, die auf den Flansch 40 wirkt, und somit das Herausdrücken des Vakuum-Manometers verhindert.
Der Füllkopf 21 besitzt einen Dichtungsring 41, der zur Aufnahme des Ventilröhrchens der zu befüllenden Druckpackung 42 dient.
Der pneumatische Zylinder 11 kann sowohl auf der Oberseite des Kolbens 14 wie auch der Unterseite dieses Kolbens mit Pressluft oder einem anderen geeigneten Medium beaufschlagt werden.
Der Kompressor 43 liefert durch die Pressluftleitung 44 und den Nippel 53 Pressluft in das Pressluftventil 45. Dieses besitzt einen Nippel 46, der über die Pressluftleitung 47 und den Nippel 12 mit der Oberseite des Zylinders 11 verbunden ist. Ferner ist der Nippel 48 vorhanden, der über eine Pressluftleitung 49 und den Nippel 13 mit der Unterseite des Zylinders 11 verbunden ist. Schliesslich sind noch 2 Abluftanschlüsse 50 und 51 und der Schalthebel 52 vorhanden. Zeigt der Schalthebel 52 nach rechts, wie in der Fig. 1 dargestellt, so erhält die Oberseite des Zylinders 11 Pressluft und der Kolben 14 wird nach unten gedrückt, so dass von der Andrückplatte 17 auch die Druckpackung 42 nach unten gedrückt wird, wodurch eine feste Verbindung der Druckpackung 42 mit dem Füllkopf 21 bewirkt wird.
Während dieser Operation ist die Unterseite des Zylinders 11 über Pressluftleitung 49 mit dem Abluft-Anschluss 51 verbunden, so dass auf der Unterseite des Zylinders 11 nur Atmosphärendruck herrscht.
Wird der Schalthebel 52 nach links geworfen, so wird das Spiel umgekehrt. Jetzt erhält die Unterseite des Zylinders 11 über die Pressluftleitung 49 Pressluft, und die Oberseite des Zylinders 11 wird über 47 und den Abluft-Anschluss 50 entlüftet. Dadurch wird der Kolben 14 nach oben getrieben und die Druckpackung 42 kann aus der Maschine entfernt werden.
Die Maschine soll im wesentlichen 4 Funktionen ausüben, nämlich, die Entfernung der Luft aus der Druckpackung, die Befüllung der Druckpackung mit Treibgas, die Messung des Druckes, der in der Druckpackung herrscht, und die Verminderung zu hohen Druckes durch Ablassen von Treibgas. Die weitaus überragende Mehrzahl der Druckpackungen besitzt ein Steigrohr. Es ist also offensichtlich, dass die 4 Funktionen nur durchgeführt werden können, wenn die Druckpackung 42 auf dem Kopf stehend in den Füllkopf 21 eingeführt wird. In bekannter Weise wird die Druckpackung vor der Beladung mit Treibgas und vor dem Aufpressen des Ventiles mit dem sog. Wirkstoff, z. B. Zahnpasta versehen.
In schematischer Form ist die Füllstellung von Druckpackungen mit Steigrohr in der Fig. 5 dargestellt. Die Nummern bezeichnen die gleichen Teile wie in der Fig. 1. Das Dreieck 54 stellt die Füllvorrichtung dar und der Pfeil 55 die Andrückvorrichtung. Der Wirkstoff 56 darf nur einen Teil der Druckpackung 42 einnehmen, so dass das Steigrohr 57 im Luftraum 58 der Druckpackung 42 endet. Die Druckpackung 42 einnehmen, so dass das Steigrohr tung 54 sowohl mit der Vakuum-Pumpe 23, wie mit dem Treibgaszylinder 26 oder dem Vakuum Manometer 34 verbunden werden, ohne dass der Wirkstoff 56 aus der Druckpackung 42 herausgesaugt oder hinausgedrückt werden kann.
Die Fig. 2, 3 und 4 geben 3 Stellungen des Drehschiebers 22 wieder. In der Stellung der Fig. 2 verbindet der Drehschieber 22 die Vakuum-Leitung 24 über die Verbindungsleitung 32 mit dem Inneren der Druckpackung 42, so dass die Luft aus dem Raum 58 abgesaugt wird. Der Drehschieber 22 wird nun gemäss Fig. 3 um 900 nach links verdreht. Jetzt kann über die Treibgasleitung 30 und die Verbindungsleitung 32 Treibgas in die Druckpackung 42 einströmen.
Wird der Drehschieber gemäss Fig. 4 verstellt, so ist sowohl die Vakuum-Leitung 24 und die Treibgasleitung 30 vom Inneren der Druckpackung abgesperrt. In dieser Stellung kann am Vakuum-Manometer sowohl das Vakuum, das in der Druckpackung 42 herrscht, wie auch nach erfolgter Treibgasbeladung der Druck, der in der Druckpackung herrscht, abgelesen werden. Ist der Druck höher als gewünscht, so kann bei der gleichen Drehschieberstellung nach Fig. 4 die Entlastungs-Ventilschraube 36 durch Drehen etwas geöffnet werden, wodurch der Überdruck aus der Druckpackung 42 abströmen kann. Zu diesem Zweck ist die Entlastungsventilschraube 36 an ihrem Gewindeteil zweckmässig mit einer parallel zur Achse verlaufenden Fläche versehen, die ein rasches Abströmen des Überdruckes erlaubt.
In überraschend einfacher Weise erlaubt also die Maschine sowohl das Luftleerpumpen wie auch das Treibgasladen, das Druckmessen und das Ablassen des Überdruckes an einer einzigen Station. Die Andrückvorrichtung braucht während dieser 4 Operationen nur einmal bedient zu werden, nämlich beim Einführen der Druckpackung in die Maschine und bei ihrer Herausnahme aus der Maschine. Es können also mit dieser sehr einfachen Maschine erhebliche Mengen von Druckpackungen verarbeitet werden.
Die Maschine hat jedoch noch einen weiteren sehr bedeutsamen Vorteil. Die Fig. 5 hat gezeigt, dass Druckpackungen, die ein Steigrohr besitzen, in umgekehrter Position verarbeitet werden müssen.
Logischerweise müssen Druckpackungen, die kein Steigrohr besitzen, in aufrechter Stellung verarbeitet werden. In überaus einfacher Weise kann die Maschine laut dem Ausführungsbeispiel für diese zweite Verarbeitungsweise hergerichtet werden, indem man die Säule 4 aus der Aufnahmebuchse 2 herauszieht, nachdem man vorher die Feststellschraube 3 gelokkert hat. Nunmehr dreht man die Säule 4 um und führt das andere Ende der Säule, das bisher oben war, in die Aufnahmebuchse 2 ein. Es erfolgt wiederum Festklemmen der Säule durch Anziehen der Feststellschraube 3.
In dieser Position kann die Maschine so verwendet werden, wie es die Fig. 6 in schematischer Darstellung zeigt. Auch hier stellen die Ziffern der Fig. 6 bereits geschilderte Gegenstände der Maschine dar. Man erkennt aus der Fig. 6, dass bei Druckpackungen ohne Steigrohr das Entfernen der Luft, das Einpressen des Treibgases, sowie das Druckmessen und das Ablassen des Überdrucks in aufrechter Stellung der Druckpackung durchgeführt werden müssen, damit kein Wirkstoff aus der Druckpackung herausgesaugt oder hinausgedrückt werden kann.
Wenn man die Säule 4 in beschriebener Weise umsteckt, so kommt die Skala des Vakuum-Manometers 34 nach hinten zu liegen. Die beschriebene Einrichtung erlaubt, das Manometer um 1800 nach vorne zu drehen, so dass wiederum eine bequeme Ablesung der Vakuum- - oder Druckwerte erfolgen kann.
Es ist natürlich nicht notwendig, die Maschine ausschliesslich so zu gestalten, dass die Umwechslung von der Stellung in Fig. 5 zur Stellung in Fig. 6 durch Herausziehen der Säule 4 aus der Aufnahmebuchse 2 und durch Einführen des anderen Endes der Säule 4 in die Aufnahmebuchse 2 erfolgt. Es wäre z. B. denkbar, dass die Säule 4 etwa in der Mitte ihrer Länge einen horizontalen Zapfen besitzt, der in einem Lager drehbar gelagert ist. In diesem Falle kann die Umwechslung dieser Position nach Fig. 5 zur Position nach Fig. 6 durch einfache Drehung der Säule 4 um den horizontalen Zapfen erfolgen.
Nach dem Ausführungsbeispiel ist die Maschine mit einer Andrückvorrichtung ausgestattet, die durch Pressluft betrieben wird. Es sind natürlich auch andere Andrückmöglichkeiten, z. B. Kniehebel, Schraubvorrichtung und dergleichen möglich. Wird die Maschine für Forschung und für kleine Produktion eingesetzt, so kann man sogar ohne Kompressor auskommen, indem man gemäss Fig. 7 den Anschluss 53 des Pressluftschalters 45 über eine besondere Leitung 59 und ein T-Stück 60 mit der Treibgasleitung 30 und dadurch mit dem Treibgaszylinder 26 verbindet. Das Treibgas, z. B. Stickstoff, dient also in diesem Fall nicht nur zur Beladung der Druckpackung mit der erforderlichen Gasmenge, sondern es dient auch als Arbeitsmedium für den pneumatischen Zylinder 11. Ein grosser Vorteil dieser Anordnung ist, dass auch explosive Gase, z. B.
Propan, ohne Gefahr einer Explosion verarbeitet werden können, da keine Elektrizität zum Antrieb der Maschine notwendig ist.
Wenn man Kohlensäure oder Stickstoffoxydul verarbeitet, so wird man häufig Wert darauf legen, dass so viel Gas wie möglich im Wirkstoff aufgelöst wird. So wird z. B. eine Schlagsahne in der Druckpackung in den Handel gebracht, die zu etwa 75 % mit Stickstoffoxydul und 25 % mit Kohlensäure beladen ist, derart, dass so viel von diesen Gasen durch die Sahne absorbiert wird, dass sie bei Betätigung des Ventiles der Druckpackung in schaumiger Form, also in Form von Schlagsahne aus der Druckpackung austritt. Es ist bekannt, dass Gase umso schneller von Flüssigkeiten absorbiert werden, je mehr man die Flüssigkeit während des Gaseintritts schüttelt, so dass eine kräftige Vermischung der beiden Phasen eintreten kann.
Die Maschine kann nun auch für diese Schüttel Begasung eingesetzt werden, indem man sie gemäss Fig. 8 mit einer Vibrations-Einrichtung verbindet.
In schematischer Darstellung zeigt 1 die Grundplatte, 4 die Säule, 10 den Arm mit der Andrückvorrichtung und 19 den Arm mit der Füllvorrichtung, mit der die Druckpackung 42 verbunden ist. Die Grundplatte 1 ist fest mit einem Bügel 61 verbunden, der durch einen Exzenter 62, welcher sich um die Welle 63 dreht, hin- und hergezogen wird. Die Welle 63 kann z. B. durch einen Elektromotor (nicht gezeichnet) angetrieben werden. Die Platte 1 schwebt auf mehreren Federn 64, die wiederum auf einer Tischplatte 65 befestigt sind. Bei schneller Drehung des Exzenters 62 wird die ganze Maschine in eine starke Vibration versetzt, so dass das in die Druck packung 42 eintretende Gas mit der kräftig geschüttelten Flüssigkeit (Wirkstoff) gründlich vermischt wird. Die Rüttelbewegung wird selbstverständlich nur während der Begasung eingeschaltet.
Während des Luftleerpumpens, des Messens mit dem Vakuum Manometer und des Druckablassens mit der Ent lastungs-Ventilschraube 36 wird der Antriebsmechanismus des Exzenters 62 stillgesetzt.
Die vorstehend beschriebenen Arbeitsmassnahmen können ebenso wie die Maschinenteile abge ändert werden, ohne dass der Erfindungsbereich verlassen wird. So kann z. B. auf das Luftleerpumpen der Druckpackung bzw. auf die dafür erforderliche Einrichtung dort verzichtet werden, wo die in der Druckpackung eingeschlossene Luft keinen Schaden anzurichten vermag.