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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befüllen von
Patronen mit einem Gas aufnehmenden Mittel.
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Beispielsweise
werden zur Nachreinigung eines Gases zur Erzeugung von Reinstgas
mit einem Sauerstoffgehalt von kleiner als 0,1 vpm, u.a. auch ein
pulverförmiges
Gasreinigungsmittel enthaltene Patronen eingesetzt (Gase-Handbuch,
Messer Griesheim GmbH Frankfurt/Main, 3. Auflage, 1989; S. 63/64)
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Das
Befüllen
von Patronen mit diesem Gas aufnehmenden, pulverförmigen Mittel
erfolgt in der Weise, dass zunächst
das in die Patrone einzufüllende
Mittel aus einem Vorratsbehälter
in eine Glasflasche manuell gefüllt
wird.
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Die
mit dem Gas aufnehmenden pulverförmigen
Mittel gefüllte
Glasflasche wird zusammen mit den zu befüllenden Patronen in einen mit
einem Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, beaufschlagten und
mit zum manuellen Eingriff in den Behälter geeigneten Einrichtungen,
wie z.B. mit Handschuhen ausgerüsteten,
als Glove-Box bezeichneten Behälter durch
dessen Schleuse manuell eingebracht.
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Die
in der Glove-Box befindlichen, beidseitig einen mit einer zentrischen
Einfüllöffnung ausgerüsteten Verschluss
aufweisenden Patronen werden mittels der in der Glove-Box vorhandenen
Eingriffseinrichtungen mit dem pulverförmigen Mittel aus der Glasflasche
manuell befüllt.
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Das
in die Patrone eingebrachte pulverförmige Mittel wird durch ein
manuelles Rütteln
bzw. Schütteln
der Patrone verdichtet. In anderem Zusammenhang ist ein ähnliches
Verfahren auch aus der
DE
196 29 573 A1 bekannt.
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Nach
Beendigung des Füllvorganges
werden die gefüllten
Patronen noch in der Glove-Box manuell verschlossen und zusammen
mit der leeren Glasflasche durch die Schleuse aus der Glove-Box manuell
entnommen und ihrer weiteren Verwendung zugeführt.
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Das
bisherige Befüllen
von Patronen mit einem Gas aufnehmenden pulverförmigen Mittel unter Zwischenbefüllung einer
Glasflasche in einer mit Inertgas beaufschlagten Glove-Box ist relativ
kostenaufwendig.
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Zudem
erfordert diese bisher übliche
Verfahrensweise ein spezielle Fertigkeiten aufweisendes Bedienungspersonal.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen,
die ein kostengünstiges
Befüllen
von Patronen mit einem Gas aufnehmenden Mittel. mit einem keine
besonderen Fertigkeiten aufweisenden Bedienungspersonal ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1
und 7 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes sind aus den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Erfindungsgemäß wird das
Gas aufnehmende pulverförmige
Mittel aus dem Vorratsbehälter
unter Schwerkrafteinwirkung in die mit Inertgas beaufschlagte Patrone
gefüllt
und verdichtet.
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Dazu
wird der das Gas aufnehmende Mittel enthaltene Vorratsbehälter mittels
einer Halterung zu der befüllenden
Patrone so angeordnet, dass das Abfüllrohr seiner mit einem Absperrorgan
ausgerüsteten
Abfülleinrichtung
in die mit einer auf dem Patronenkopf fest angeordneten Kappe versehene
Füllöffnung der
ebenfalls mittels einer Halterung befestigten, mittels einer Schnellkupplung
mit der Abfülleinrichtung
des Vorratsbehälters
trennbar verbundenen und bodenseitig in einer Vibriereinrichtung
angeordneten Patrone eingreift.
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Die
auf vorbeschriebene Weise mit dem Vorratsbehälter angeordnete, in der Regel
aus einem Glaskörper
mit einem beidseitigen Verschluss mit einer zentrischen Öffnung ausgerüstete Patrone
wird vor ihrem Befüllen
mit dem Gas aufnehmenden Mittel aus dem Vorratsbehälter mit
Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, gespült.
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Zum
Spülen
der Patrone wird Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, durch
den geöffneten
Verschluss des Patronenbodens in die Patrone eingespeist und das
in der Patrone aufwärts
strömende
Inertgas durch die Füllöffnung der
Patrone über
den mindestens eine Gasableitungsöffnung (axiale Bohrung) aufweisenden
Patronenverschluss in die Atmosphäre abgeleitet.
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Zum
Befüllen
der nunmehr inertisierten Patrone wird das Ventil der Abfülleinrichtung
des Vorratsbehälters
manuell oder automatisch geöffnet,
wodurch das Gas aufnehmende Mittel aus dem Vorratsbehälter durch
Schwerkrafteinwirkung über
das in der Füllöffnung der
Patrone angeordnete Füllrohr
der Abfülleinrichtung
in die Patrone eingetragen wird.
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Die
Füllmenge
des in die Patrone eingetragenen pulverförmigen Mittels wird auf übliche Weise, wie
beispielsweise durch eine Mengenerfassung mittels Wägung oder
Durchflussmessung bzw. über
die Eintauchtiefe des in die Patrone angeordneten Füllstutzens
manuell oder automatisch erfasst und geregelt.
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Während des
Befüllens
der Patrone mit dem Gas aufnehmenden Mittel wird die Patrone zur
Verhinderung des Luftzutritts in die Patrone zusätzlich mit Inertgas, wie beispielsweise
Stickstoff, welches in vorbeschriebener Weise aus der Patrone abgeleitet wird,
gespült.
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Zum
zusätzlichen
Inertisieren der Füllöffnung der
Patrone während
des Befüllens
der Patrone mit dem pulverfömigen
Mittel kann Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, durch eine – zusätzlich auf
den Verschluss des Patronenkopfes angeordnete – zweckmäßige Bohrungen für eine Ringschleierspülung aufweisende
Einrichtung der Füllöffnung der
Patrone zugeführt
werden
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Die
während
des Befüllens
der Patrone erfolgende Verdichtung des in die Patrone eingebrachten Mittels
erfolgt dadurch, dass die bodenseitig in der Vibriereinrichtung
angeordnete Patrone in variable vertikale Bewegungen, d.h. in schlagende
Auf- und Abwärtsbewegungen,
versetzt wird.
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Das
Befüllen
der Patrone mit dem Gas aufnehmenden Mittel wird durch ein manuelles
oder automatisches Schließen
der Absperrarmatur (Ventil) der Abfülleinrichtung des Vorratsbehälters beendet.
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Die
mit dem Gas aufnehmenden Mittel gefüllte, weiterhin mit Inertgas
beaufschlagte Patrone wird aus der Vibriereinrichtung und ihrer
Halterung entnommen und anschließend mittels des auf dem Patronenkopf
angeordneten Verschlusses verschlossen.
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Nunmehr
wird die Zufuhr von Inertgas in die Patrone durch Abkuppeln der
das Inertgas zuführenden
Leitung von dem bodenseitigen Verschluss der Patrone beendet und
der nicht mehr mit Inertgas beaufschlagte bodenseitige Verschluss
geschlossen.
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Der
durch die Inertgaszuführung
in der boden- und kopfseitig manuell verschlossenen Patrone vorhandene
Gasdruck wird beim nachfolgenden maschinellen vorschriftsmäßigen Anziehen
des kopfseitigen Verschlusses beseitigt.
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Die
evtl. auf dem Verschluss des Patronenkopfes aufgebrachte Einrichtung
zur Ringschleierspülung
der Füllöffnung der
Patrone mit Inertgas wird manuell entfernt.
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Das
erfindungsgemäße Füllen von
Patronen mit einem Gas aufnehmenden Mittel ist kostengünstiger
als die bisherige Verfahrensweise.
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Zudem
kann auch vorhandenes Bedienungspersonal eingesetzt werden, welches
keine speziellen Fertigkeiten aufweist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 schematische
Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zum Befüllen
einer Patrone mit einem Gas aufnehmenden pulverförmigen Mittel;
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2 eine
erfindungsgemäße Einrichtung mit
schematischer Darstellung einer an einem Vorratsbehälter angeordneten
Fülleinrichtung
mit einem als pneumatisch betätigter
Kugelhahn ausgeführten Absperrorgan;
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3 eine
schematische Darstellung einer Gasflaschen-Füllrohr-Ringschleierspülung-Anordnung.
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3a eine
schematische Darstellung einer Gasflaschen-Ringschleierspülung-Anordnung mit Patronenverschluss;
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3b eine
schematische Darstellung einer Gasflaschen-Verschluß-Anordnung
mit Ringschleierspülung.
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In 1 der
Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Einrichtung
zum Befüllen
einer Patrone 1 mit einem Gas aufnehmenden pulverförmigen Mittel 2 aus
einem Vorratsbehälter 3 dargestellt.
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Der über eine
mit üblichen
Armaturen ausgerüstete
Fülleinrichtung 4 mit
dem Mittel 2 gefüllte
Vorratsbehälter 3 ist
mittels einer Halterung 5 in vertikaler Position direkt über der
mit dem Mittel 2 zu befüllenden
Patrone 1 so angeordnet, dass ein Füllrohr 6 mit seiner
mit einem Ventil 7, z.B. einem pneumatisch betätigten Kugelhahn,
ausgerüsteten
und mittels einer Schnellkupplung mit einer auf dem Patronenkopf angeordneten
Patronenkappe 10 lösbar
verbundenen Abfülleinrichtung 8 in
eine Füllöffnung 9 der
Patrone 1 eingreift.
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Die
bodenseitig ebenfalls mit einem Verschluss 11 ausgerüstete und
in einer mit einem Elektroanschluss 12 versehenen Vibriereinrichtung 13 angeordnete
Patrone 1 wird mittels der pneumatischen oder elektrischen
Vibriereinrichtung 13 – zur Verdichtung
des in die Patrone 1 eingefüllten pulverförmigen Mittels 2 – in variable
Vertikalbewegung 14 versetzt.
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Vor
dem Befüllen
der Patrone 1 mit dem Gas aufnehmenden Mittel 2 wird
die Patrone 1 – in
nicht bildlich dargestellter Weise – zur Entfernung von in dem
Patroneninneren evtl. enthaltenen Verunreinigungen mit einem Inertgas,
wie beispielsweise Stickstoff, gespült.
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Dazu
wird Inertgas 15 durch eine mittels einer Schnellkupplung
mit dem bodenseitigen Verschluss 11 der lösbar verbundenen
Leitung durch den geöffneten
Verschluss 11 in die Patrone 1 eingebracht. Das
durch den Innenraum der Patrone 1 aufwärts strömende Inertgas kann durch mindestens eine Öffnung der
Patronenkappe 10 in die Atmosphäre entweichen.
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Zum
Befüllen
der auf vorbeschriebene Weise mit dem Inertgas 15 gespülten Patrone 1 mit
dem Mittel 2 aus dem Vorratsbehälter 3 wird das Ventil 7 der Abfülleinrichtung 8 des
Vorratsbehälters 3 manuell oder
automatisch geöffnet,
wodurch das pulverförmige
Mittel 2 aus dem an der Patronenkappe angekuppelten Vorratsbehälter 3 durch
Schwerkrafteinwirkung über
das in der Füllöffnung 9 angeordnete
Füllrohr 6 in
die – weiterhin
mit dem Inertgas 15 beaufschlagte – Patrone 1 eingetragen
wird.
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Die
in die Patrone 1 eingetragene Menge des pulverförmigen Mittels 2 wird
auf übliche
Weise, beispielsweise durch eine Mengenerfassung mittels Wägung oder
Durchflussmessung bzw. auch über die
Eintauchtiefe des in die Patrone 1 angeordneten Füllrohrs 6 manuell
oder automatisch auf übliche Weise
erfasst und geregelt.
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Gemäß 2 kann
während
des – unter
weiterer Beaufschlagung mit dem Inertgas 15 erfolgenden – Befüllens der
Patrone 1 mit dem pulverförmigen Mittel 2 aus
dem Vorratsbehälter 3 das
Füllrohr 6 der
Abfülleinrichtung 8 des
Vorratsbehälters 3 mit
Inertgas 16, wie beispielsweise Stickstoff, mit einem Inertgas 16 zusätzlich gespült werden.
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Wie
in 3a, b dargestellt – kann während des Befüllens der
Patrone 1 mit dem Mittel 2 auch die Füllöffnung 9 der
Patrone 1 mit einem Inertgas 16', wie beispielsweise Stickstoff,
beaufschlagt werden.
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Gem. 3 wird
dazu das Inertgas 16' mittels
einer auf der Patronenkappe 10 aufsetzbaren, mit Bohrungen 18, 19 ausgerüsteten,
aus Metall und/oder Kunststoff bestehenden Einrichtung 17 in Form
eines gleichmäßig verteilten
Gasstromes (Ringschleiers) in die das Füllrohr 6 der Abfülleinrichtung 8 enthaltene
Füllöffnung 9 der
das pulverförmige Mittel 2 enthaltenen
Patrone 1 eingebracht.
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Zur
Beendigung des Befüllens
der Patrone 1 mit dem Mittel 2 aus dem Vorratsbehälter 3 wird
das Ventil 7 der Abfülleinrichtung 8 manuell
oder automatisch geschlossen.
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Anschließend wird
die mit dem Gas aufnehmenden Mittel 2 vollständig gefüllte und
weiterhin kopfseitig mit Inertgas 16' beaufschlagte Patrone 1 von
dem Vorratsbehälter 3 entkuppelt
und die somit von der Abfülleinrichtung 8 des
Vorratsbehälters 3 getrennte
Patrone 1 aus ihrer – bildlich
nicht dargestellten – Halterung
entnommen.
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Der
Verschluss 11 wird unter weiterer Inertisierung der Patrone 1 mit
Stickstoff handfest in die Patrone 1 eingeschraubt (3a,
b) und die auf der Patronenkappe 10 angeordnete Einrichtung 17 abgezogen
(3b).
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Abschließend werden
die das Inertgas 15 der Patrone 1 bzw. das Inertgas 16' der Einrichtung 17 zuführenden
Leitungen von der Patrone 1 bzw. der Einrichtung 17 getrennt
und die Patronenkappe 10 der Patrone 1 in einer
herkömmlichen
und daher bildlich nicht dargestellten Spannvorrichtung vorschriftsmäßig angezogen.
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Die
nunmehr mit der geforderten Menge an Gas aufnehmenden, pulverförmigen Mittel
gefüllte und
auf vorbeschriebene Weise verschlossene Patrone wird ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung zugeführt.
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- 1
- Patrone
- 2
- Mittel
(pulverförmig,
Gas aufnehmend)
- 3
- Vorratsbehälter
- 4
- Fülleinrichtung
- 5
- Halterung
- 6
- Füllstutzen
(-rohr)
- 7
- Ventil
(Kugelhahn)
- 8
- Abfülleinrichtung
- 9
- Füllöffnung
- 10
- Patronenkappe
- 11
- Verschluss
- 12
- Elektroanschluss
- 13
- Vibriereinrichtung
- 14
- Vertikalbewegung
- 15
- Inertgas
(Stickstoff)
- 16,
16'
- Inertgas
(Stickstoff)
- 17
- Einrichtung
(Inertgas-Ringschleierspülung)
- 18
- Bohrung
(von 17)
- 19
- Bohrung
(von 17)