DE10162317B4

DE10162317B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Patronen

Info

Publication number: DE10162317B4
Application number: DE2001162317
Authority: DE
Inventors: Johann Pongraz
Original assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: DE10162317A1

Abstract

Verfahren zum Befüllen von Patronen (1) mit einem pulverförmigen Gasreinigungsmittel unter Einsatz von Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, wobei die Patrone (1) eine Füllöffnung (9) aufweist und mit einem Verschluss (10, 20) verschließbar ist,
– bei dem das Gasreinigungsmittel (2) aus einem Vorratsbehälter (3) durch Schwerkraft in die mit mindestens einem Inertgas (14) beaufschlagte Patrone (1) gefüllt und verdichtet wird,
dadurch gekennzeichnet,
– dass die innerhalb eines Behälters (15, 17) angeordnete Patrone (1) mit dem außerhalb des Behälters (15, 17) angeordneten Vorratsbehälter (3) lösbar verbunden wird,
– das Verdichten des eingefüllten Gasreinigungsmittels (2) mittels einer pneumatischen oder elektrischen Vibriereinrichtung (12) erfolgt, und
– die Patrone (1) während und nach ihrem Befüllen mit dem Gasreinigungsmittel (2) von einem bodenseitigen Verschluss (19) her mit Inertgas (18) durchspült wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befüllen von Patronen mit einem Gasreinigungsmittel.
Zur Nachreinigung von Gasen, beispielsweise zur Entfernung von in dem Gas enthaltenen Sauerstoffspuren/-resten zur Erzeugung eines Reinstgases mit einem Sauerstoffgehalt von kleiner als 0,1 vpm, werden u.a. auch ein pulverförmiges Gasreinigungsmittel enthaltene Patronen eingesetzt (Gase-Handbuch, Messer Griesheim GmbH Frankfurt/Main, 3. Auflage, 1989; S. 63/64).

Das Befüllen von diesen Patronen mit dem Sauerstoff aufnehmenden Mittel erfolgt in der Weise, dass zunächst das in die Patrone einzufüllende pulverförmige Mittel aus einem Vorratsbehälter in eine Glasflasche manuell abgefüllt wird.

Die mit dem Gas aufnehmenden 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 Mitteln, wie z.B. mit Handschuhen, ausgerüsteten, als Glove-Box bezeichneten Behälter durch dessen Schleuse manuell eingebracht.

Die in der Glove-Box eingebrachten, kopfseitig einen mit einer axialen Bohrung versehenen Verschluss aufweisenden Patronen werden mittels der in der Glove-Box vorhandenen Eingriffsmittel mit dem pulver-förmigen Mittel aus der Glasflasche manuell befüllt.

Das in der Patrone eingefüllte pulverförmige Mittel wird durch ein manuelles Rütteln und Schütteln der Patrone verdichtet.

Nach Beendigung des vorbeschriebenen 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.

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.

Zudem erfordert die bisherige Verfahrensweise ein spezielle Fertigkeiten aufweisendes Bedienungspersonal.

Aus der US 5,159,799 ist ein Verfahren zum Befüllen von Patronen mit einem pulverförmigem Stoff bekannt, bei dem eine Patrone innerhalb einer mit Inertgas gefüllten Glovebox befüllt wird. Aus der DE 2 236 413 A ist die Befüllung von Verpackungsbehältern unter Vibration bekannt.

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 aufweisendes Bedienungspersonal ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und 10 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind aus den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird die in der mit Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, beaufschlagten Glove-Box oder unter einer inertisierten Haube angeordnete Patrone mit dem Gas aufnehmenden, pulverförmigen Mittel (Gasreinigungsmittel) aus dem Vorratsbehälter durch Schwerkrafteinwirkung befüllt und verdichtet.

Dazu wird der mit dem Gasreinigungsmittel befüllte Vorratsbehälter mittels einer Halterung zu der zu befüllenden Patrone so angeordnet, dass das Abfüllrohr einer mit einer Absperrarmatur ausgerüsteten Abfülleinrichtung in die verschließbare Füllöffnung der in einer Halterung befestigten und bodenseitig in einer Vibriereinrichtung angeordneten Patrone eingreift.

Die Absperrarmatur der Abfülleinrichtung des Vorratsbehälters, beispielsweise ein manuell oder pneumatisch zu betätigendes Ventil, wie ein Kugelhahn, ist zweckmäßiger Weise innerhalb der Glove-Box bzw. der inertisierten Haube angeordnet.

Zum Befüllen der in/unter der mit einem Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, beaufschlagten Glove-Box oder Haube angeordneten Patrone mit dem Gas aufnehmenden Mittel wird das Absperrorgan der Abfülleinrichtung des Abfüllbehälters manuell oder automatisch geöffnet, wodurch das in dem Vorratsbehälter gelagerte pulverförmige Gasreinigungsmittel durch Schwerkrafteinwirkung über das Füllrohr in die Patrone eingetragen wird.

Die Füllmenge des in die Patrone eingetragenen Gasreinigungsmittels wird auf herkömmliche Weise, wie beispielsweise durch eine Mengenerfassung mittels Wägen oder Durchflussmessung bzw. über die Eintauchtiefe des in der Patrone angeordneten Füllrohrs manuell oder automatisch überwacht und geregelt.

Während des Befüllens der bodenseitig in einer elektrisch oder pneumatisch betriebene Vibriereinrichtung angeordneten Patrone mit dem pulverförmigen Mittel wird die Patrone zur Verdichtung des in die Patrone eingetragenen Gasreinigungsmittels mittels der Vibriereinrichtung in variable Vertikalbewegungen versetzt.

Sowohl die Glove-Box als auch die Haube ist mit manuelle Eingriffe ermöglichenden Mittel, wie beispielsweise in der Behälterwand angeordneten Handschuhen, ausgerüstet.

Das Befüllen der Patrone mit dem pulverförmigen Gasreinigungsmittel aus dem Vorratsbehälter wird durch manuelles oder automatisches Schließen der Absperrarmatur der Abfülleinrichtung des Vorratsbehälters beendet.

Die mit dem Gas aufnehmenden pulverförmigen Gasreinigungsmittel gefüllte, von der Abfülleinrichtung des Vorratsbehälters mittels des als Schnellkupplung ausgebildeten Verschlusses getrennte und aus ihrer Halterung entnommene Patrone wird in der Glove-Box bzw. inertisierten Haube manuell verschlossen und aus der nicht mehr mit dem Inertgas beaufschlagten Glove-Box durch die Schleuse bzw. aus der hochgehobenen Haube entnommen und ihrer weiteren Verwendung zugeführt.

Patronen, welche keine Spülöffnung in ihrem Bodenbereich aufweisen, können vor ihrer oder während ihrer unter den vorbeschriebenen inertisierten Bedingungen erfolgenden Befüllung mit dem pulverförmigen Gasreinigungsmittel mittels einer in die Füllöffnung des Patronenkopfes angeordneten, das Inertgas von außerhalb der Glove-Box bzw. der Haube in die Patronenöffnung einleitenden Lanze beaufschlagt werden.

Das auf vorbeschriebene Weise in die Patrone eingebrachte und in dem Patroneninnenraum in Richtung des Patronenkopfes aufwärts strömende Inertgas kann über in der Füllöffnung der Patrone angeordneten und mit zweckentsprechenden, axialen Gasableitungsbohrungen ausgebildeten Verschluss aus der Patrone in den inertisierten Innenraum der Glove-Box bzw. der Haube entströmen.

Das erfindungsgemäße Befüllen von Patronen mit einem pulverförmigen Gasreinigungsmittel aus einem Vorratsbehälter durch Schwerkrafteinwirkung und unter Luftausschluss ist kostengünstig und erfordert kein spezielle Fertigkeiten aufweisendes Bedienungspersonal.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Befüllen einer in einer inertisierten Glove-Box angeordneten Patrone mit einem Gasreinigungsmittel;
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befüllen einer unter einer inertisierten Haube angeordneten Patrone mit einem Gasreinigungsmittel;
3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Befüllen der unter einer Glove-Box oder inertisierten Haube angeordneten Patrone mit zusätzlicher Lanzen-Inertgaszuführung;
In 1 der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Befüllen einer Patrone 1 mit einem Gas aufnehmenden, pulverförmigen Mittel 2 (Gasreinigungsmittel) aus einem Vorratsbehälter 3 dargestellt.
Der über eine Fülleinrichtung 4 mit dem Gasreinigungsmittel 2 befüllte Vorratsbehälter 3 ist mittels einer Halterung 5 in vertikaler Position direkt über die mit dem Mittel 2 zu befüllende Patrone 1 so angeordnet, dass ein Füllrohr 6 seiner mit einem Ventil 7, z.B. in Form eines Kugelhahns, ausgerüsteten Abfülleinrichtung 8 in eine Bohrung eines eine Füllöffnung 9 der in einer Vibriereinrichtung 13 angeordneten Patrone 1 verschließenden, als Schnellkupplung ausgebildeten Verschlusses 10 eingreift.
Zum Befüllen der in einer mit einem Inertgas 14, wie beispielsweise Stickstoff, auf herkömmliche und daher bildlich nicht dargestellte Weise beaufschlagen Glove-Box 15 durch eine Schleuse 16 manuell eingebrachten Patrone 1, wird das innerhalb der Glove-Box 15 angeordnete Ventil 7 der Abfülleinrichtung 8 des Vorratsbehälters 3 manuell oder automatisch geöffnet, wodurch das pulverförmige Gasreinigungsmittel 2 durch Schwerkrafteinwirkung aus dem Vorratsbehälter 3 über das in der Füllöffnung 9 der Patrone 1 Abfüllrohr 6 in die Patrone 1 eingefüllt wird.
Die Füllmenge des Gasreinigungsmittel 2 wird auf herkömmliche Weise, wie beispielsweise durch eine Mengenerfassung mittels Wägen oder Durchflussmessung bzw. auch über die Eintauchtiefe des in der Füllöffnung 9 der Patrone 1 angeordneten Füllrohrs 6 manuell oder automatisch erfasst und geregelt.
Zum Verdichten des in die Patrone 1 eingefüllten Gasreinigungsmittels 2 wird die bodenseitig in der mit einem Elektroanschluss 11 versehene Vibriereinrichtung 12 angeordnete Patrone 1 mittels der Vibriereinrichtung 12 in variable Vertikalbewegungen 13 versetzt.
Zur Beendigung des Befüllens der Patrone 1 mit dem Gasreinigungsmittel 2 aus dem Vorratsbehälter 3 wird das Ventil 7 der Abfülleinrichtung 8 geschlossen und die Patrone 1 mittels des als Schnellkupplung ausgebildeten Verschlusses 10 von der Abfülleinrichtung 8 des Vorratsbehälter 3 getrennt und aus ihrer – bildlich nicht dargestellten – Halterung entnommen und manuell verschlossen.
Die gefüllte und verschlossene Patrone 1 wird durch die Schleuse 16 aus der Glove-Box 15 manuell entnommen und ihrer weiteren Verwendung zugeführt.
Die 2 zeigt ein weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Befüllen der Patrone 1 mit dem Gas aufnehmenden pulverförmigen Gasreinigungsmittel 2 aus dem Vorratsbehälter 3 durch Schwerkrafteinwirkung.
Dazu ist die mit dem Gasreinigungsmittel 2 aus dem Vorratsbehälter 3 durch Schwerkrafteinwirkung zu befüllende Patrone 1 unter einer mit Inertgas 14, wie Stickstoff, beaufschlagten Haube 17 angeordnet.
Die Dosierung des in die Patrone 1 eingebrachten Gasreinigungsmittels 2 und dessen Verdichten erfolgt analog 1.
Zusätzlich wird die Patrone 1 durch ihren geöffneten, bodenseitige Verschluss 19 mit einem Inertgas 18, wie beispielsweise Stickstoff, inertisiert.
Zur Beendigung des Befüllens der Patrone 1 mit dem pulverförmigen Gasreinigungsmittel 2 aus dem Vorratsbehälter 3 wird die – in der Haube 17 angeordnete – Absperrarmatur 7 manuell oder automatisch geschlossen und die Zufuhr von dem Inertgas 14, 18 in die Patrone 1 beendet.
Die mittels des als Schnellkupplung ausgebildeten Verschlusses 10 von der Abfülleinrichtung 8 des Vorratsbehälters 3 und von der Inertgas-Zufuhr 14, 18 getrennte Patrone 1 wird aus ihrer – bildlich nicht dargestellten – Halterung entnommen und anschließend in der Haube 17 boden- und kopfseitig verschlossen.
Abschließend wird die Haube 17 von der gefüllten und verschlossenen Patrone 1 manuell abgenommen und die Patrone 1 ihrer weiteren Verwendung zugeführt.
Aus 3 ist ersichtlich, dass die unter der inertisierten Glove-Box 15 oder Haube 17 in der Vibriereinrichtung 12 angeordnete Patrone 1 vor der Befüllung oder während ihres Befüllens mit dem pulverförmigen Gasreinigungsmittel 2 aus dem Vorratsbehälter 3 zusätzlich mit einem mittels einer Lanze 21 durch die Füllöffnung 9 in die Patrone 1 eingebrachten Inertgases 22, wie Stickstoff, beaufschlagt werden kann.
Dazu muss die ein geschlossenes Gehäuse aufweisende Patrone 1 vor ihrer Inertisierung erst aufgestochen werden.
Zum Verschließen der Füllöffnung 9 der Patrone 1 weist der Verschluss 10 ein – entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck ausgebildetes, aus unterschiedlichen Bohrungen bestehendes Gasableitungssystem auf.

1: Patrone
2: Gasreinigungsmittel (pulverförmig)
3: Vorratsbehälter
4: Fülleinrichtung
5: Halterung
6: Füllrohr/-stutzen
7: Ventil (Kugelhahn)
8: Abfülleinrichtung
9: Füllöffnung
10: Verschluss (Schnellkupplung)
11: Elektroanschluss
12: Vibriereinrichtung (pneumatisch oder elektrisch)
13: Vertikalbewegung
14: Inertgas (Stickstoff)
15: Glove-Box
16: Schleuse
17: Haube
18: Inertgas (Stickstoff)
19: Verschluss
20: Verschluss
21: Lanze
22: Inertgas (Stickstoff)

Claims

Verfahren zum Befüllen von Patronen (1) mit einem pulverförmigen Gasreinigungsmittel unter Einsatz von Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, wobei die Patrone (1) eine Füllöffnung (9) aufweist und mit einem Verschluss (10, 20) verschließbar ist, – bei dem das Gasreinigungsmittel (2) aus einem Vorratsbehälter (3) durch Schwerkraft in die mit mindestens einem Inertgas (14) beaufschlagte Patrone (1) gefüllt und verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, – dass die innerhalb eines Behälters (15, 17) angeordnete Patrone (1) mit dem außerhalb des Behälters (15, 17) angeordneten Vorratsbehälter (3) lösbar verbunden wird, – das Verdichten des eingefüllten Gasreinigungsmittels (2) mittels einer pneumatischen oder elektrischen Vibriereinrichtung (12) erfolgt, und – die Patrone (1) während und nach ihrem Befüllen mit dem Gasreinigungsmittel (2) von einem bodenseitigen Verschluss (19) her mit Inertgas (18) durchspült wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasreinigungsmittel (2) in die in einer mit dem Inertgas (14) beaufschlagten Glove-Box (15) angeordneten Patrone (1) eingefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasreinigungsmittel (2) in die unter einer mit dem Inertgas (18) beaufschlagten Haube (17) angeordneten Patrone (1) eingefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (1) vor oder während ihres Befüllens mit dem Gasreinigungsmittel (2) zusätzlich mit durch eine Lanze (21) durch die Füllöffnung (9) in die Patrone (1) eingetragenes Inertgas (22) beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den in dem Boden der Patrone (1) angeordneten Verschluss (19) in die Patrone (1) einströmende Inertgas (18) durch einen eine Füllöffnung (9) der Patrone (1) verschließenden Verschluss (10) in den Innenraum der Glove-Box (15) oder der Haube (17) abgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels der Lanze (21) in die Patrone (1) eingetragene Inertgas (22) durch den die Füllöffnung (9) der Patrone (1) verschließenden Verschluss (10) in den Innenraum der Glove-Box (15) oder der Haube (17) abgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung des Gasreinigungsmittels (2) in die Patrone (1) vorzugsweise automatisch erfasst und geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung des Gasreinigungsmittels (2) vorzugsweise über die Eintauchtiefe des in die Patrone (1) eingeführten Füllrohrs (6) einer Abfülleinrichtung (8) des Vorratsbehälters (3) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Gasreinigungsmittel (2) gefüllte Patrone (1) zunächst mittels des als Schnellkupplung ausgebildeten Verschlusses (10) von dem Vorratsbehälter (3) getrennt, anschließend aus ihrer Halterung und aus der Vibrier einrichtung (12) manuell entnommen und danach boden- und kopfseitig verschlossen (10, 19, 20) ihrer weiteren Verwendung zugeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Patrone (1) eine Füllöffnung (9) aufweist, die mit einem Verschluss (10, 20) verschließbar ist und die Patrone (1) mit Gasreinigungsmittel (2) aus einem Vorratsbehälter (3) befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (1) innerhalb eines Behälters (15, 17) und der Vorratsbehälter (3) außerhalb des Behälters (15, 17) angeordnet ist, dass eine pneumatische oder elektrische Vibriereinrichtung (12) zum Verdichten des eingefüllten Gasreinigungsmittels (2) vorgesehen ist und dass die Patrone (1) durch einen bodenseitigen Verschluss (19) mit Inertgas (18) inertisiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der durch eine Fülleinrichtung (4) mit dem Gasreinigungsmittel (2) befüllte Vorratsbehälter (3) mittels einer Halterung (5) derart angeordnet ist, dass ein Abfüllrohr (6) der mit einem Absperrorgan (7) ausgerüsteten Abfülleinrichtung (8) in einer mit einem Verschluss (10) versehenen Füllöffnung (9) der Patrone (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (1) in einer mit dem Inertgas (14) beaufschlagten Glove-Box (15) mit Schleuse (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (1) in einer mit dem Inertgas (18) beaufschlagten Haube (17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Glove-Box (15) oder unter der Haube (17) angeordnete Patrone (1) mit einer Inertgas (22) in ihre Füllöffnung (9) eintragenden Lanze (21) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (1) zur Zu- und Abführung des Inertgases (18, 22) einen kopfseitigen Verschluss (20) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Kopf der Patrone (1) befindliche Verschluss (20) mindestens eine zur Abführung des Inertgases (18, 22) aus der Patrone (1) geeignete axiale Bohrung aufweist.