Verfahren und Gerät zur Einfüllung von unter Druck stehenden Stoffen
Es sind schon verschiedene Verfahren zum Einfüllen von unter Druck stehenden Stoffen und Treibgasen in Behälter bekannt. Diese Behälter vermögen sowohl dem Druck eines eingefüllten Grundstoffes, im folgenden Aktivstoff genannt, als auch demjenigen eines Treibgases standzuhalten. Dieses wird entweder mit normalen Mitteln verflüssigt oder komprimiert verwendet (z. B. Stickstoff, Kohlensäure, Stickstoffoxydul usw.).
Eines der bekannten Verfahren wird Kaltverfahren oder das Einfüllen in offene Behälter genannt und besteht darin, dass in den Behälter die durch starke Abkühlung verflüssigten Treibgase eingefüllt werden.
Mit diesem Verfahren ist eine hohe Produktionsleistung zu erzielen, da es sehr schnell durchzuführen ist. Es besitzt jedoch den Nachteil, dass der Verdampfungsverlust des Treibgases gross ist und dass die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Anlagen sehr kostspielig sind.
Bei diesem Verfahren wird sowohl der Aktivstoff wie auch das Treibgas bis unter den Siedepunkt des Treibgases bei atmosphärischem Druck abgekühlt.
Ein anderes Verfahren ist als Druckverfahren oder als das Einfüllen in geschlossene Behälter bekanntgeworden und besteht darin, dass die Gase entweder flüssig oder komprimiert in den Behälter durch ein Ventil eingeführt werden, das vorher an diesem Behälter angeklemmt oder angebördelt worden ist. Es kühlen sich dabei die Treibgase ab. Der Verlust an Treibgasen ist minimal, und es können mit diesem Verfahren auch Aerosole in wässriger Lösung eingefüllt werden. Die Nachteile sind jedoch folgende: Das Verfahren kann nur langsam durchgeführt werden, die Aerosolventile können vom durchströmenden Gas beschädigt werden, und die auch nach dem Gaseinfüllen im Behälter verbleibende Luft muss noch entfernt werden.
Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, dass abgemessene Mengen des Aktivstoffes in den Behälter eingefüllt werden, worauf dann das Gas über einen Arbeitskopf eingeführt wird, der dicht auf dem Behälter aufsitzt. Nach dem Einfüllen des Gases senkt sich zusammen mit den Ventilen eine Klemmvorrichtung in den Behälter und verschliesst diesen.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden in einer besonderen Kammer des Gerätes diejenigen physikalischen Bedingungen geschaffen, die es erlauben, flüssige Gase umzufüllen, wobei deren Druck oberhalb des Siedepunktes gehalten wird.
Dies wird dadurch erreicht, dass ein Behälter, auf dessen Öffnung eine Verschlussvorrichtung aufliegt in eine Kammer gestellt wird, in der dann jene physikalischen Bedingungen erzeugt werden, die die Einführung des flüssigen oder komprimierten Treibgases gestatten, wobei die genannten Bedingungen es ermöglichen, dass der Gasdruck oberhalb des Siedepunktes bleibt, und dass darauf die Verschlussvorrichtung von der Behälteröffnung nach oben abgehoben wird, so dass diese zur separaten oder gemeinsamen Einführung des Stoffes und des Treibgases frei wird, wonach der Behälter mittels der Verschlussvorrichtung verschlossen und der Druck aus der genannten Kammer abgelassen wird.
Der Behälter wird zweckmässig in eine Art druckdichte Glocke eingeführt, in der durch Druckluft, Druckgase oder Dämpfe ein vorher bestimmter Druck aufgebaut wird. Auf diese Weise kann in den offenen Behälter ein flüssiges oder auch komprimiertes Gas eingefüllt werden, ohne dass dieses wegen des Uber- druckes im Glockeninneren zum Sieden kommt. Der Druck muss dabei so bemessen sein, dass das Gas bei Raumtemperatur nicht seinen Siedepunkt erreicht.
Das hierfür geeignete Gerät kennzeichnet sich dadurch, dass es aus einer Kammer besteht, die vollkommen druckdicht durch eine Plattform abschliessbar ist, und dass in der Mitte des Oberteiles der Kammer eine Greifzange eingeführt ist, die eine auf der Öffnung eines Behälters aufliegende Verschlussvorrichtung zu ergreifen vermag, wobei der genannte Behälter auf der Plattform steht, und die Kammer seitlich eine Düse aufweist, die mit einer Druckdampf-, Druckgas- oder Druckluftquelle in Verbindung steht, sowie eine weitere Düse, in der eine Einspritzvorrichtung gleitend angebracht ist, die sowohl mit der Stoffes als auch mit der Treibgasquelle in Verbindung steht.
Bei einer bevorzugten Ausführung besitzt die Arbeitskammer zwei Öffnungen. Durch die obere Öffnung strömt über eine besondere Düse Druckluft, komprimiertes Gas oder Druckdampf mit einem vorher bestimmten Druck ein, während eine weitere, obenliegende Öffnung mit zwei Einspritzvorrichtungen oder einer Doppel-Einspritzvorrichtung versehen ist. Diese Einspritzanordnung lässt sich innerhalb der Arbeitskammer so verschieben, dass sie auf dem Behälterrand aufsitzt und zum Einfüllen sowohl des Aktivstoffes wie auch des Treibgases dient.
Sobald der Aktivstoff und das Treibgas in der gewünschten Menge eingefüllt sind, senkt sich die Greiferzange mit der Schliessvorrichtung herab und klemmt oder bördelt diese an den Behälter. Dann entlädt man den Druck aus der Arbeitskammer und öffnet sie.
Will man die Luft aus dem Behälter entfernen (die Luft darin kann, wie schon gesagt, unerwünscht sein), so braucht man nur nach dem Einfüllen und vor Anbringung des Verschlusses einen Teil des Druckes in der Arbeitskammer abzubauen, wodurch sich der Dampfdruck des in dem Behälter eingefüllten flüssigen Gases beträchtlich erhöht.
Diese leichte Verdampfung, die von Fall zu Fall je nach den verwendeten Gasen experimentell dosiert werden kann, vertreibt die Luft über dem Treibgas aus dem Behälter. Die Luftaustreibung gehört deshalb zum automatischen Arbeitsablauf der Maschine.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich gegenüber dem Kaltverfahren dadurch aus, dass es Arbeitskräfte einspart, da alle mit dem Einfüllen und dem Verschliessen verbundenen Schaltungen in einem einzigen Arbeitsvorgang vereinigt sind. Weitere Vorteile bestehen darin, dass das Verfahren in stärkerem Masse automatisiert werden kann, da keine stark abgekühlten Flüssigkeiten im Umlauf sind, und dass die Gestehungskosten der Anlage niedriger sind, da der gesamte Kälteteil fortfällt und der starke Gasverlust vermieden wird.
Gegenüber dem oben genannten zweiten Verfahren hat das erfindungsgemässe den Vorteil, dass es schnell durchzuführen ist, dass die Ventile nicht durch einströmendes Gas beschädigt werden können, dass die Luftentnahme aus dem Behälter während des Arbeitsablaufes selbst vorgenommen werden kann, ohne Zuhilfenahme von Vakuumpumpen, und dass die Durchführung dieses Verfahrens Arbeitskräfte einspart.
Gegenüber dem als drittes genannten hat das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, dass es Arbeitskräfte und Arbeitszeit einspart, da hier der Aktivstoff zugleich mit dem Treibgas eingefüllt wird.
Ausserdem gestattet das neue Verfahren den Einsatz von Behältern mit beliebigen geometrischen Formen und aus beliebigen, dafür geeigneten Materialien und erfordert keine Vakuumpumpen zur Entfernung der Luft.
In der folgenden Beschreibung wird anhand eines Beispieles im einzelnen ein Gerät zur Durchführung dieses Einfüllverfahrens dargestellt, ohne damit die Erfindung auf das gezeigte Beispiel einzuschränken.
Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch die wesentlichen Teile des Gerätes, und zwar in einer der Einfüllphase entsprechenden Stellung.
Mit 1 wird auf der Zeichnung ein Behälter bezeichnet, der auf einer Plattform 2 steht. Diese Plattform lässt sich auf und ab bewegen und schliesst mittels der Dichtung 4 eine Kammer 3 druckdicht ab.
Der Behälter 1 steht auf der Plattform 2, wobei der Ventilverschluss 5 lose auf der Behälteröffnung aufliegt. Sobald der Behälter 1 druckdicht in der Arbeitskammer 3 eingeschlossen ist, senkt sich eine Aussengreiferzange 6 in die Kammer, öffnet sich, ergreift das Ventil und kehrt in ihre Ausgangslage zurück, wobei auch das Ventil hochgezogen wird.
In diesem Augenblick strömt durch die Düse 7 Druckluft in die Arbeitskammer oder Druckgas oder ein Dampf mit einem vorher bestimmten Druck, der jedenfalls so bemessen ist, dass er den Druckunterschied zwischen dem in der Arbeitskammer herrschenden Druck und der Dampfspannung des Treibgases oder der Mischung aus Aktivstoff und Treibgas im Behälter ausgleicht, damit das Treibgas ohne zu verdampfen eingefüllt werden kann. Daraufhin schieben sich zwei Einspritzvorrichtungen oder eine Einspritzvorrichtung mit zwei Leitungen in die Arbeitskammer bis an den Rand des Behälters 1 und leiten sowohl den Aktivstoff als auch das Treibgas in das Behälterinnere.
Weil nicht zur Erfindung gehörend, werden hier die Zuführungssysteme für das Treibgas und für den Aktivstoff nicht dargestellt, ebenso nicht der Mechanismus, der zum Verschieben der Einspritzvorrichtungen 8 dient. Auch werden die Hub- und Senkvorrichtung für die Plattform 2, die etwa als Kolben eines Druckluftzylinders ausgebildet sein kann, sowie die allgemein bekannten Systeme, die zum Dosieren und Synchronisieren dienen, nicht näher erläutert.
Nach dem Einfüllen des Aktivstoffes und des Treibgases senkt sich die Greiferzange mit dem Venteil wieder herab und klemmt, schraubt oder bördelt dieses auf den Behälterrand. Dann wird der Druck aus der Arbeitskammer abgelassen und die Plattform mit dem gefüllten Behälter gesenkt.
Will man die gegebenenfalls unerwünschte Luft aus dem gefüllten Behälter entfernen, so genügt es, nach dem Abfüllen und vor Anbringen des Ventils mit dem Druckabbau in der Arbeitskammer zu beginnen, so dass sich eine Verdampfung des in den Behälter eingelassenen flüssigen Gases ergibt. Diese leichte Verdampfung kann von Fall zu Fall, je nach der Art der verwendeten Gase, genau experimentell abgestimmt werden und entfernt die Luft oberhalb des flüssigen Gases. Auf diese Weise bildet der Luftausstoss einen Bestandteil des automatischen Arbeitsablaufes der Maschine.
Obwohl hier die Erfindung in Anlehnung an eine bevorzugte Ausführungsform im einzelnen dargestellt worden ist, kann diese natürlich auf verschiedene Weise variiert und verändert werden, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.