DE102013102057A1

DE102013102057A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Befüllung eines Druckmittlers mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102013102057A1
Application number: DE201310102057
Authority: DE
Inventors: Igor Getman; Sergej Lopatin
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-04

Abstract

Es ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befüllung von Druckmittlern mit Druck übertragenden Flüssigkeiten beschrieben, mit der bzw. mit dem eine wirtschaftliche Befüllung von Druckmittlern mit unterschiedlichen Flüssigkeiten durchführbar ist, indem die für den jeweiligen Befüllvorgang vorgesehene Druck übertragende Flüssigkeit in einer verschlossenen Ampulle (19, 19‘) in einen Befüllstutzen (1) eingebracht wird, der Befüllstutzen (1) auslassseitig an eine mit dem Innenraum verbundene Befüllöffnung (5) des Druckmittlers (7) angeschlossen wird, der Befüllstutzen (1) einlassseitig an eine Evakuierungseinrichtung (29) angeschlossen wird, der Befüllstutzen (1) und der damit über den Anschluss des Befüllstutzens (1) an die Befüllöffnung (5) verbundene zu befüllende Innenraum des Druckmittlers (7) mittels der Evakuiereinrichtung (29) evakuiert werden, die Ampulle (19, 19‘) unter Aufrechterhaltung des Vakuums geöffnet wird, und der Innenraum mit der aus der geöffneten Ampulle (19, 19‘) austretenden Flüssigkeit befüllt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befüllung eines Druckmittlers mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit, sowie hierin bzw. hierbei verwendbare mit Druck übertragender Flüssigkeit befüllte Ampullen.
Druckmittler werden in der industriellen Druckmesstechnik zur Übertragung von Drücken, insb. von zu messenden Drücken, eingesetzt.
Sie weisen regelmäßig eine nach außen durch eine Trennmembran abgeschlossene Druckempfangskammer auf, deren Innenraum über eine Druckübertragungsleitung mit einem Zielort verbunden ist, in den ein von außen auf die Trennmembran einwirkender Druck übertragen werden soll. Hierzu ist der die Druckempfangskammer und die Drückübertragungsleitung umfassende Innenraum des Druckmittlers mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllt.
Druckmittler werden zum Beispiel in Verbindung mit Druckmessgeräten eingesetzt, um einen zu messenden Druck und/oder einen Referenzdruck einem Drucksensor zuzuführen. In Verbindung mit Differenzdruckmessgeräten werden regelmäßig zwei Druckmittler eingesetzt, über die jeweils einer der beiden Drücke, deren Differenz gemessen werden soll, auf einen Differenzdrucksensor übertragen wird.
Druckmittler können als integraler Bestandteil des Messgeräts ausgebildet sein, oder diesem über einen entsprechenden Anschluss vorgeschaltet sein. In beiden Fällen bewirken sie einen Schutz des Drucksensors des Messgeräts vor einem unmittelbaren Kontakt mit dem Medium, dessen Druck gemessen wird. Vorgeschaltete Druckmittler bieten darüber hinaus die Möglichkeit, den Druck am Einsatzort der jeweiligen Trennmembran aufzunehmen, und an einem davon räumlich getrennten Ort messtechnisch zu erfassen.
Bei der Befüllung von Druckmittlern ist es vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit vor und während des Befüllens kein Gas, wie z.B. Luft, aufnimmt. Gaseinschlüsse in der Flüssigkeit würden das Übertragungsverhalten der Flüssigkeit im Druckmittler verändern, was unter Umständen erhebliche Messfehler zur Folge haben kann.
Dementsprechend werden Druckmittler regelmäßig vorab evakuiert, indem deren Befüllöffnung über eine Evakuierungsleitung an eine Vorrichtung zur Evakuierung angeschlossen wird. Anschließend wird die Befüllöffnung unter Aufrechterhaltung des Vakuums über eine Befüllleitung an einen Flüssigkeitspeicher angeschlossen, und über diesen in der Regel unter Ausnutzung der Schwerkraft mit der Flüssigkeit befüllt. Entsprechend weisen Befüllvorrichtungen regelmäßig eine größere Anzahl von mit Ventilen ausgestatteten Leitungen auf, über die die Evakuierung und die anschließende Befüllung gesteuert wird.
Befüllvorrichtungen werden regelmäßig für die Befüllung von Druckmittlern mit nur einer fest vorgegebenen Flüssigkeit eingesetzt. Es gibt jedoch eine Vielzahl unterschiedlicher Druck übertragender Flüssigkeiten auf dem Markt, die zum Teil deutlich verschiedene Eigenschaften aufweisen. Relevant sind insoweit insb. deren thermische Eigenschaften, die maßgeblichen Einfluss auf die Temperaturabhängigkeit der Druckübertragung haben, sowie deren chemische Eigenschaften. Letztere sind insb. im Hinblick auf die Gefahr einer möglichen Beschädigung der Trennmembran an deren späteren Einsatzort relevant. Tritt am Einsatzort Flüssigkeit aus, so kann in der Regel durch eine an die Bedingungen am Einsatzort angepasste Auswahl der Flüssigkeit sichergestellt werden, dass die austretende Flüssigkeit keine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellt, und laufende Prozesse am Einsatzort nicht mehr als nötig beeinträchtigt oder verunreinigt werden.
Dementsprechend besteht ein Bedarf Befüllungen von Druckmittlern mit unterschiedlichen Flüssigkeiten vorzunehmen. Ein Wechsel der Flüssigkeit ist jedoch bei heutigen Befüllvorrichtungen mit erheblichen Aufwand verbunden. So muss der die Flüssigkeit bereitstellende Vorratsbehälter entweder vollständig entleert und gereinigt oder ausgetauscht werden. Darüber hinaus müssen alle Leitungen, Ventile und Anschlüsse, die beim vorangegangenen Befüllvorgang mit der dort verwendeten Flüssigkeit in Kontakt gekommen sind gereinigt oder ausgetauscht werden. Je nach Aufbau der Befüllvorrichtung muss hierbei eine vergleichsweise große Anzahl von Komponenten ausgebaut, gereinigt, z.B. gespült und getrocknet, und anschließend wieder eingebaut werden. Das ist insb. bei kleinen Stückzahlen von mit unterschiedlichen Flüssigkeiten zu befüllenden Druckmittlern sehr unwirtschaftlich.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befüllung von Druckmittlern mit Druck übertragenden Flüssigkeiten anzugeben, mit der bzw. mit dem eine wirtschaftliche Befüllung von Druckmittlern mit unterschiedlichen Flüssigkeiten durchführbar ist.
Hierzu umfasst die Erfindung eine Befüllvorrichtung zur Befüllung von Druckmittlern mit Druck übertragenden Flüssigkeiten, mit

– einem Befüllstutzen,
– der auslassseitig ein Anschlusselement aufweist, über das der Befüllstutzen an eine Befüllöffnung des zu befüllenden Druckmittlers anschließbar ist, und
– der einlassseitig eine Eingangsöffnung aufweist,
– über die der Befüllstutzen vor der jeweiligen Befüllung mit einer mit der Druck übertragender Flüssigkeit gefüllten verschlossenen Ampulle bestückbar ist,
– einem auf der Eingangsöffnung montierbaren Verschluss,
– der den Befüllstutzen im montierten Zustand nach außen verschließt, und
– der einen Anschluss aufweist, über den der Befüllstutzen an eine Evakuierungseinrichtung anschließbar ist, und
– einer Vorrichtung zum Öffnen der in den Befüllstutzen einzubringenden Ampulle.

Gemäß einer Weiterbildung der Befüllvorrichtung umfasst die Vorrichtung zum Öffnen der Ampulle einen in einer Halterung entlang dessen Längsachse verschiebbar gelagerten Stößel.
Eine bevorzugte Variante der Erfindung umfasst eine erfindungsgemäße Befüllvorrichtung, bei der

– die Ampulle einen mit einer Verschlussfolie verschlossenen Behälter aufweist,
– die Vorrichtung zum Öffnen der Ampulle ein im Befüllstutzen angeordnetes Element umfasst,
– dessen Querschnittsfläche geringer als die Querschnittsfläche der Verschlussfolie ist, und
– auf das die Ampulle derart auflegbar ist, dass ein Teilbereich von deren Verschlussfolie auf dem Element aufliegt, und
– die Vorrichtung eine Einrichtung, insb. eine Halterung mit einem darin entlang dessen Längsachse in Richtung des Elements verschiebbar gelagerten Stößel umfasst, mittels der die Ampulle gegen das Element drückbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung weist der Befüllstutzen auslassseitig einen trichterförmigen Abschnitt auf.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtungen ist in den Befüllstutzen auslassseitig ein flüssigkeitsdurchlässiger Einsatz, insb. ein als Sieb, als Gitter oder als Filter ausgebildeter Einsatz, eingesetzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der letztgenannten Weiterbildung ist der Einsatz als Auflagefläche für die Ampulle ausgebildet.
Weiter umfasst die Erfindung eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung, mit

– einem Flansch,
– der auf einem eine Trennmembran umfassenden Bereich des zu befüllenden Druckmittlers montierbar ist, und
– der eine Ausnehmung aufweist, die die Trennmembran bei montiertem Flansch frei gibt, und
– einer in der Ausnehmung mündenden Anschlussleitung, über die die Ausnehmung an die Evakuierungseinrichtung anschließbar ist.

Gemäß einer Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung umfasst die Befüllvorrichtung ein Verteilerstück, über das die Evakuierungseinrichtung parallel an den Anschluss des Verschlusses des Befüllstutzens und die Anschlussleitung des Flanschs anschließbar ist.
Gemäß einer Ausgestaltung ist im Befüllstutzen eine Vorrichtung zur Positionierung und/oder Fixierung der Ampulle, insb. eine Halterung, vorgesehen.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Befüllung von Druckmittlern, bei dem in einem Befüllvorgang jeweils ein Druckmittler mit einer für diesen Befüllvorgang vorgesehenen Druck übertragenden Flüssigkeit befüllt wird, indem

– die für diesen Befüllvorgang vorgesehene Druck übertragende Flüssigkeit in einer verschlossenen Ampulle in einen Befüllstutzen eingebracht wird,
– der Befüllstutzen auslassseitig an eine Befüllöffnung des zu befüllenden Innenraums des Druckmittlers angeschlossen wird,
– der Befüllstutzen einlassseitig an eine Evakuierungseinrichtung angeschlossen wird,
– der Befüllstutzen und der damit über den Anschluss des Befüllstutzens an die Befüllöffnung verbundene zu befüllende Innenraum des Druckmittlers mittels der Evakuiereinrichtung evakuiert wird,
– die Ampulle unter Aufrechterhaltung des Vakuums geöffnet wird, und
– der Innenraum mit der aus der geöffneten Ampulle austretenden Flüssigkeit befüllt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Verfahren

– wird der Befüllstutzen nach der Befüllung des Innenraums mit der aus der geöffneten Ampulle ausgetretenen Flüssigkeit belüftet,
– der Befüllstutzen von der Befüllöffnung getrennt, und
– die Befüllöffnung verschlossen.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verfahren wird

– in einem ersten Befüllvorgang ein erster Druckmittler mit einer dafür vorgesehenen ersten Flüssigkeit befüllt,
– der Befüllstutzen ausgetauscht oder gereinigt, und
– in einem zweiten Befüllvorgang ein zweiter Druckmittler mit einer dafür vorgesehenen von der ersten Flüssigkeit verschiedenen Flüssigkeit befüllt.

Weiter umfasst die Erfindung eine Ampulle für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung und/oder in einem erfindungsgemäßen Befüllverfahren, mit einem Behälter, insb aus einem Kunststoff oder aus einem Metall, insb. aus Aluminium, und einer den Behälter verschließenden Verschlussfolie, insb. einer Metallfolie.
Weiter umfasst die Erfindung eine Ampulle für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung und/oder in einem erfindungsgemäßen Befüllverfahren, mit einem Behälter, insb. einem Behälter aus Glas, Metallfolie oder Kunststoff, an den ein länglicher abbrechbarer oder abcknickbarer Fortsatz geringerer Querschnittsfläche angeformt ist
Weiter umfasst die Erfindung eine Ampulle für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung und/oder in einem erfindungsgemäßen Befüllverfahren, die, insb. unter Vakuum, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit, insb. mit Silikonöl, insb. Silikonöl auf Polydimethylsilixan- oder Polymethylphenylsiloxanbasis, Olephynöl, Planzenöl, perfluorierter Flüssigkeit, Halokarbonöl, ionischer Flüssigkeit, oder Glyzerin, befüllt ist.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sowohl die Evakuierung des Druckmittlers als auch dessen Befüllung mit der Flüssigkeit über den gleichen Befüllstutzen erfolgt. Damit kommt im Wesentlichen nur der Befüllstutzen in Kontakt mit der Flüssigkeit. Darüber hinaus ist kein aufwendiges mit Ventilen ausgestattetes Leitungssystem für die Evakuierung und die nachfolgende unter Aufrechterhaltung des Vakuums erfolgende Befüllung erforderlich.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt: eine mit einer Brechampulle bestückte Befüllvorrichtung; und
2 zeigt: eine mit einer kapselförmigen Ampulle bestückte Befüllvorrichtung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Befüllvorrichtung zur Befüllung von Druckmittlern mit Druck übertragenden Flüssigkeiten. Dabei wird in jedem Befüllvorgang jeweils ein hierzu in die Befüllvorrichtung eingesetzter Druckmittler mit einer für dessen Befüllung vorgesehenen Flüssigkeit befüllt.
Die Befüllvorrichtung umfasst einen Befüllstutzen 1. Dieser weist auslassseitig ein Anschlusselement 3 auf, über das der Befüllstutzen 1 an eine Befüllöffnung 5 eines zu befüllenden Druckmittlers 7 anschließbar ist.
Der dargestellte Druckmittler 7 umfasst eine nach außen durch eine Trennmembran 9 abgeschlossene Druckempfangskammer 11, deren Innenraum über eine Druckübertragungsleitung 13 mit einem Zielort 15 verbunden ist, in den ein von außen auf die Trennmembran 9 einwirkender Druck übertragen werden soll. Der Zielort 15 kann beispielsweise eine Druckmesskammer eines Druckmessgeräts sein, in der eine Messmembran eines Drucksensor dem in die Druckmesskammer übertragenen Druck ausgesetzt wird.
Der Befüllstutzen 1 weist einlassseitig eine Eingangsöffnung 17 auf, über die die für die Befüllung des jeweils zu befüllenden Druckmittlers 7 benötigte Flüssigkeit in den Befüllstutzen 1 eingebracht wird. Erfindungsgemäß erfolgt dies, in dem der Befüllstutzen 1 mit einer verschlossenen Ampulle 19 bestückt wird, die die für den zu befüllenden Druckmittler 7 vorgesehene Druck übertragende Flüssigkeit enthält. Eine Ampulle ist ein im Wesentlichen beliebig geformtes allseitig verschlossenes Gefäß, dass einen mechanisch durchdringbaren oder zerstörbaren Außenwandbereich aufweist.
Die Ampulle 19 besteht beispielsweise aus Glas, Metallfolie oder Kunststoff. Sie wurde vorzugsweise unter Vakuum mit der Flüssigkeit befüllt und ist vorzugsweise gasdicht verschlossen. Als Ausführungsbeispiel ist in 1 eine in der Medizin häufig als Brechampulle bezeichnete Ampullenform dargestellt. Sie weist einen zylindrischen Behälter auf, an den ein länglicher abbrech- oder abknickbarer Fortsatz geringerer Querschnittsfläche angeformt ist.
Alternativ können auch andere Ampullenformen, wie z.B. kapselförmige Ampullen 19‘, eingesetzt werden. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer mit einer kapselförmigen Ampulle 19‘ bestückten erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung. Die Befüllvorrichtung ist weitgehend baugleich zu der in 1 dargestellten Vorrichtung, so dass nachfolgend lediglich die bestehenden Unterschiede erläutert sind. Die kapselförmige Ampulle 19‘ umfasst einen vorzugsweise unter Vakuum befüllten becher- oder topfförmigen Behälter 21, der durch eine dünne Verschlussfolie 23, vorzugsweise eine Metallfolie, gasdicht verschlossen ist. Der Behälter 21 kann beispielsweise ein Kunststoffbecher oder eine metallische Dose, beispielsweise aus Aluminium, sein.
Im Unterschied zu den im Stand der Technik verwendeten Vorratsbehältern, braucht jede Ampulle 19, 19‘ nur die Flüssigkeitmenge zu enthalten, die für einen einzigen Befüllvorgang eines einzigen Druckmittlers 7 tatsächlich benötigt wird.
Vorzugsweise werden für die industrielle Befüllung von Druckmittlern 7 in größerer Anzahl vorgefertigte Ampullen 19, 19‘ bereitgestellt. Jede vorgefertigte Ampulle 19, 19‘ ist mit einer vorgegebenen Menge einer vorgegebenen Flüssigkeit unter Vakuum befüllt worden, wobei unterschiedliche Ampullen 19, 19‘ unterschiedliche Flüssigkeiten und bei Bedarf auch unterschiedliche Füllmengen derselben enthalten können.
Als Druck übertragende Flüssigkeit werden dabei vorzugsweise inkompressible Flüssigkeiten mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt. Beispiele für Druck übertragenden Flüssigkeiten sind Silikonöle, insb. Silikonöle auf Polydimethylsilixan- oder Polymethylphenylsiloxanbasis, Olephynöle, Pflanzenöle, perfluorierte Flüssigkeiten, Halokarbonöle, ionische Flüssigkeiten, sowie Glyzerin.
Die Befüllvorrichtung umfasst einen auf die Eingangsöffnung 17 montierbaren Verschluss 25, der den Befüllstutzen 1 im montierten Zustand nach außen verschließt. Der Verschluss 25 ist mit einem Anschluss 27 ausgestattet, über den der Befüllstutzen 1 an eine Evakuierungseinrichtung 29, z.B. eine Vakuumpumpe, anschließbar ist.
Darüber hinaus umfasst die Befüllvorrichtung eine Vorrichtung 31, 31‘ zum Öffnen der in den Befüllstutzen 1 eingebrachten Ampulle 19, 19‘.
1 zeigt als Ausführungsbeispiel hierzu einen in einer Halterung 33 entlang dessen Längsachse verschiebbar gelagerten Stößel 35. Dieser führt hier durch den Verschluss 25 hindurch ins Innere des Befüllstutzens 1 und ist unmittelbar auf die Position der in den Befüllstutzen 1 eingebrachten Ampulle 19 ausgerichtet. Seine Länge ist in dem vorliegenden Beispiel derart bemessen, dass er bei maximal möglicher Verschiebung in Richtung der Ampulle 19 deren evakuierten Fortsatz erreicht, nicht jedoch bis zur Flüssigkeit in deren Behälter vordringt.
Hierdurch wird erreicht, dass durch die axiale Verschiebung des Stößels 35 die Ampulle 19 aufgebrochen werden kann, ohne dass der Stößel 35 dabei in unmittelbaren Kontakt mit der darin enthaltenen Flüssigkeit gelangt.
Das ist jedoch nicht zwingend notwendig. Alternativ kann der Stößel 35 oder zumindest dessen mit der Flüssigkeit in Kontakt gekommende Spitze vor dessen Einsatz in Verbindung mit einer anderen Flüssigkeit ausgewechselt oder gereinigt werden.
Auch muss die Vorrichtung zum Öffnen der in den Befüllstutzen 1 eingebrachten Ampulle 19, 19‘ nicht zwingend am Verschluss 25 montiert sein. Sie kann ebenso gut am Befüllstutzen 1 vorgesehen werden.
Der Befüllstutzen 1 weist auslassseitig vorzugsweise einen trichterförmigen Abschnitt 37 auf, der zum einen als Auflage für die eingebrachte bzw. einzubringende Ampulle 19 dient, und zum anderen den Befüllvorgang beschleunigt, in dem er aus der aufgebrochenen Ampulle 19 ausfließende Flüssigkeit in Richtung des Anschlusselements 3 kanalisiert.
Vorzugsweise ist in den Befüllstutzen 1 auslassseitig ein vorzugsweise als Sieb, als Gitter oder als Filter ausgebildeter flüssigkeitsdurchlässiger Einsatz 39 eingesetzt, der auf dessen Einbauhöhe eine Querschnittsfläche des Befüllstutzens 1 überdeckt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 39 in den trichterförmigen Abschnitt 37 eingesetzt. Der Einsatz 39 dient als flüssigkeitsdurchlässige Auflagefläche für die Ampulle 19. In Verbindung mit Ampullen 19 aus spröden Materialien, wie zum Beispiel Glas, die bei Aufbrechen zersplittern, bietet er darüber hinaus den Vorteil, dass in ihm Splitter oder ähnliche kleinteilige Ampullenbruchteile zurückgehalten werden.
In Verbindung mit Ampullen 19, 19‘, die beim Aufbrechen nicht zersplittern, ist ein solcher Einsatz 39 jedoch nicht zwingend erforderlich. Dies ist z.B. bei Brech- oder Knickampullen aus Kunststoff oder bei kapselförmige Ampullen 19‘ der Fall. Hier genügt bereits die ohnehin vorhandene Querschnittsverengung im Bereich des Anschlusselements 3, um ein Eindringen von Bestandteilen der aufgebrochenen Ampulle 19, 19‘ in den Innenraum des Druckmittlers 7 zu verhindern.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ebenfalls eine Vorrichtung 31‘ zum Öffnen der kapselförmigen Ampulle 19‘ vorgesehen. Diese umfasst ein vorzugsweise mittig im Befüllstutzen 1 angeordnetes Element 40, dessen Querschnittsfläche geringer als die Querschnittsfläche der Verschlussfolie 23 ist. Das Element 40 kann hierzu beispielsweise auf dem bereits anhand von 1 beschriebenen Einsatz 39 angeordnet werden, oder als Bestandteil desselben ausgebildet sein.
Die Ampulle 19’ ist hier derart in den Befüllstutzen 1 einzubringen, dass ein Teilbereich von deren Verschlussfolie 23 auf dem Element 40 aufliegt. Der Teilbereich befindet sich vorzugsweise in der Mitte der Verschlussfolie 23. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 31‘ eine Einrichtung, die dazu dient, die Ampulle 19‘ gegen das Element 40 zu drücken. Hierzu eignet sich beispielsweise die bereits in Verbindung mit 1 beschriebene Halterung 33 mit dem darin entlang dessen Längsachse verschiebbar gelagerten Stößel 35. Dieser kann auch hier durch den Verschluss 25 hindurch ins Innere des Befüllstutzens 1 geführt werden, und ist unmittelbar auf die Position der in den Befüllstutzen 1 eingebrachten Ampulle 19‘ ausgerichtet. Seine Länge ist in dem Ausführungsbeispiel derart bemessen, dass endseitig auf der von der Verschlussfolie 23 abgewandten Seite der Ampulle 19‘ zur Auflage gebracht werden kann, und diese zumindest soweit verschieben kann, dass das Element 40 zumindest teilweise in die Ampulle 19‘ eindringt und dabei die Verschlussfolie 23 durchstößt. Da der Behälter 23 hierdurch nicht beschädigt wird, ist auch hier sichergestellt, dass der Stößel 35 beim Öffnen der Ampulle 19‘ nicht in unmittelbaren Kontakt mit der darin enthaltenen Flüssigkeit gelangt.
Zusätzlich kann im Befüllstutzen 1 eine Vorrichtung zur Positionierung und/oder Fixierung der Ampulle 19, 19‘ vorgesehen werden. Dies kann beispielsweise eine an die Form der Ampulle 19, 19‘ angepasste Vertiefung, z.B. eine Vertiefung im Einsatz 39, oder eine Halterung, wie z.B. die in 1 schematisch dargestellte Klemmhalterung H, sein.
Die erfindungsgemäße Befüllung erfolgt, indem die für den jeweiligen Befüllvorgang vorgesehene Druck übertragende Flüssigkeit vorab in einer vorgefertigten vorzugsweise unter Vakuum befüllten und verschlossenen Ampulle 19 bzw. 19‘ durch die Eingangsöffnung 17 in den Befüllstutzen 1 eingebracht wird. Der Befüllstutzen 1 wird auslassseitig über das Anschlusselement 3 an die Befüllöffnung 5 des Druckmittlers 7 angeschlossen. Einlassseitig wird der Befüllstutzen 1 an die Evakuierungseinrichtung 29 angeschlossen. Hierzu wird der Befüllstutzen 1 mittels des Verschlusses 25 gasdicht verschlossen und über dessen Anschluss 27 mit der Evakuierungseinrichtung 29 verbunden.
Anschließend wird der Befüllstutzen 1 und der damit über das an die Befüllöffnung 5 angeschlossene Anschlusselement 3 verbundene zu befüllende Innenraum des Druckmittlers 7 mittels der Evakuiereinrichtung 29 evakuiert.
Danach wird die Ampulle 19 bzw. 19‘ mittels der Vorrichtung 31 bzw. 31‘ unter Aufrechterhaltung des Vakuums geöffnet. Dies geschieht vorliegend, indem die Ampulle 19 bzw. 19‘ wie oben beschrieben durch axiale Verschiebung des Stößels 35 aufgebrochen wird.
Die aus der aufgebrochenen Ampulle 19, 19‘ austretendende Flüssigkeit fließt unter Schwerkrafteinfluss in den evakuierten Innenraum ein und befüllt diesen.
Nach der Befüllung wird der Befüllstutzen 1 belüftet, der Befüllstutzen 1 von der Befüllöffnung 5 getrennt, und die Befüllöffnung 5 verschlossen.
Damit bei der Befüllung auch die unter der Trennmembran 9 eingeschlossene Druckempfangskammer 11 in ausreichendem Maße befüllt wird, wird die Außenseite der Trennmembran 9 während der Befüllung vorzugsweise dem gleichen Vakuumdruck ausgesetzt, der auch im zu befüllenden Innenraum an deren Innenseite anliegt.
Hierzu umfasst die Befüllvorrichtung einen Flansch 41, der auf einem die Trennmembran 9 umfassenden Bereich des zu befüllenden Druckmittlers 7 montierbar ist. Der Flansch 41 weist eine Ausnehmung 43 auf, die die Trennmembran 9 bei montiertem Flansch 41 frei gibt. Darüber hinaus weist er eine in der Ausnehmung 43 mündende Anschlussleitung 45 auf, über die die Ausnehmung 43 an die Evakuierungseinrichtung 29 anschließbar ist.
Hierzu weist die Befüllvorrichtung vorzugsweise ein Verteilerstück 47 auf, über das die Evakuierungseinrichtung 29 parallel an den Anschluss 27 des Verschlusses 25 des Befüllstutzens 1 und die Anschlussleitung 45 des Flanschs 41 anschließbar ist.
Dies bietet den Vorteil, dass bei der Evakuierung auf beiden Seiten der Trennmembran 9 der gleiche Vakuumdruck erzeugt wird, und sich die Trennmembran 9 somit beim Befüllen unter Aufrechterhaltung des Vakuums in deren Ruhelage befindet.
Alternativ wäre es jedoch grundsätzlich auch möglich, nur den zu befüllenden Innenraum des Druckmittlers 7 zu evakuieren. In dem Fall liegt die Trennmembran 9 während des Befüllens an deren Membranbett an, so dass der Innenraum eine entsprechend geringere Flüssigkeitsmenge aufnimmt. Das fehlende Flüssigkeitsvolumen kann in diesem Fall zum Beispiel dadurch zugeführt werden, dass beim Verschließen der Befüllöffnung eine entsprechend große Flüssigkeitsmenge durch einen entsprechend dimensionierten Verschlusskörper aus der Befüllöffnung 5 in den Innenraum hinein verschoben wird.
Anhand der Erfindung können nun sukzessive Druckmittler 7 mit unterschiedlichen Flüssigkeiten und/oder unterschiedlichen Füllmengen an Flüssigkeit befüllt werden. Folgt auf einen auf die oben beschriebene Weise ausgeführten ersten Befüllvorgang, bei dem ein erster Druckmittler 7 mit einer dafür vorgesehenen ersten Flüssigkeit befüllt wurde, ein zweiter Befüllvorgang, bei dem ein zweiter Druckmittler 7 mit einer von der ersten Flüssigkeit verschiedenen zweiten Flüssigkeit befüllt wird, so müssen zwischen den beiden Befüllvorgängen nur die beim ersten Befüllvorgang mit der ersten Flüssigkeit in Kontakt gekommenen Elemente der Befüllvorrichtung gereinigt oder ausgetauscht werden. Vorliegend muss also bei der in 1 dargestellten Befüllvorrichtung lediglich der Befüllstutzen 1 einschließlich dessen Anschlusselement 3 und dessen Einsatz 39 gereinigt oder ausgetauscht werden. Bei der in 2 dargestellten Befüllvorrichtung ist darüber hinaus noch das im Befüllstutzen 1 angeordnete Element 40 zu reinigen oder auszutauschen.
Da der Befüllstutzen 1 ein modulares Bauelement der Befüllvorrichtung ist, kann er hierzu ohne Weiteres aus der Vorrichtung ausgebaut werden. Die Reinigung erfolgt beispielsweise indem der Befüllstutzen 1 mit Wasser mit einem passenden Waschmittel oder mit einem Lösemittel ausgespült und mit Pressluft oder in einem Trocknungsschrank getrocknet wird. Dabei ist es von Vorteil, dass der Befüllstutzen 1 keine schwer zu reinigenden Ventile aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Befüllstutzen
3: Anschlusselement
5: Befüllöffnung des Druckmittlers
7: Druckmittler
9: Trennmembran
11: Druckempfangskammer
13: Druckübertragungsleitung
15: Zielort
17: Eingangsöffnung des Befüllstutzens
19, 19‘: Ampulle
21: Behälter
23: Verschlussfolie
25: Verschluss
27: Anschluss des Verschlusses
29: Evakuierungseinrichtung
31, 31‘: Vorrichtung zum Öffnen von Ampullen
33: Halterung
35: Stößel
37: trichterförmiger Abschnitt des Befüllstutzens
39: Einsatz
40: Element
41: Flansch
43: Ausnehmung
45: Anschlussleitung
47: Verteilerstück

Claims

Befüllvorrichtung zur Befüllung von Druckmittlern (7) mit Druck übertragenden Flüssigkeiten, mit – einem Befüllstutzen (1), – der auslassseitig ein Anschlusselement (3) aufweist, über das der Befüllstutzen (1) an eine Befüllöffnung (5) des zu befüllenden Druckmittlers (7) anschließbar ist, und – der einlassseitig eine Eingangsöffnung (17) aufweist, – über die der Befüllstutzen (1) vor der jeweiligen Befüllung mit einer mit der Druck übertragender Flüssigkeit gefüllten verschlossenen Ampulle (19, 19‘) bestückbar ist, – einem auf der Eingangsöffnung (17) montierbaren Verschluss (25), – der den Befüllstutzen (1) im montierten Zustand nach außen verschließt, und – der einen Anschluss (27) aufweist, über den der Befüllstutzen (1) an eine Evakuierungseinrichtung (29) anschließbar ist, und – einer Vorrichtung (31, 31‘) zum Öffnen der in den Befüllstutzen (1) einzubringenden Ampulle (19, 19‘).
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung (31, 31‘) zum Öffnen der Ampulle (19, 19‘) einen in einer Halterung (33) entlang dessen Längsachse verschiebbar gelagerten Stößel (35) umfasst.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, bei der – die Ampulle (19‘) einen mit einer Verschlussfolie (23) verschlossenen Behälter (21) aufweist, – die Vorrichtung (31‘) zum Öffnen der Ampulle (19‘) ein im Befüllstutzen (1) angeordnetes Element (40) umfasst, – dessen Querschnittsfläche geringer als die Querschnittsfläche der Verschlussfolie (23) ist, und – auf das die Ampulle (19‘) derart auflegbar ist, dass ein Teilbereich von deren Verschlussfolie (23) auf dem Element (40) aufliegt, und – die Vorrichtung (31‘) eine Einrichtung, insb. eine Halterung (33) mit einem darin entlang dessen Längsachse in Richtung des Elements (40) verschiebbar gelagerten Stößel (35) umfasst, mittels der die Ampulle (19‘) gegen das Element (40) drückbar ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Befüllstutzen (1) auslassseitig einen trichterförmigen Abschnitt (37) aufweist.
Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der in den Befüllstutzen (1) auslassseitig ein flüssigkeitsdurchlässiger Einsatz (39), insb. ein als Sieb, als Gitter oder als Filter ausgebildeter Einsatz (39), eingesetzt ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Einsatz (39) als Auflagefläche für die Ampulle (19) ausgebildet ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, mit – einem Flansch (41), – der auf einem eine Trennmembran (9) umfassenden Bereich des zu befüllenden Druckmittlers (7) montierbar ist, und – der eine Ausnehmung (43) aufweist, die die Trennmembran (9) bei montiertem Flansch (31) frei gibt, und – einer in der Ausnehmung (43) mündenden Anschlussleitung (45), über die die Ausnehmung (43) an die Evakuierungseinrichtung (29) anschließbar ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 7, mit einem Verteilerstück (47), über das die Evakuierungseinrichtung (29) parallel an den Anschluss (27) des Verschlusses (25) des Befüllstutzens (1) und die Anschlussleitung (45) des Flanschs (41) anschließbar ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, bei der im Befüllstutzen (1) eine Vorrichtung zur Positionierung und/oder Fixierung der Ampulle (19), insb. eine Halterung (H), vorgesehen ist.
Verfahren zur Befüllung von Druckmittlern (7), bei dem in einem Befüllvorgang jeweils ein Druckmittler (7) mit einer für diesen Befüllvorgang vorgesehenen Druck übertragenden Flüssigkeit befüllt wird, indem – die für diesen Befüllvorgang vorgesehene Druck übertragende Flüssigkeit in einer verschlossenen Ampulle (19, 19‘) in einen Befüllstutzen (1) eingebracht wird, – der Befüllstutzen (1) auslassseitig an eine Befüllöffnung (5) des zu befüllenden Innenraums des Druckmittlers (7) angeschlossen wird, – der Befüllstutzen (1) einlassseitig an eine Evakuierungseinrichtung (29) angeschlossen wird, – der Befüllstutzen (1) und der damit über den Anschluss (3) des Befüllstutzens (1) an die Befüllöffnung (5) verbundene zu befüllende Innenraum des Druckmittlers (7) mittels der Evakuiereinrichtung (29) evakuiert wird, – die Ampulle (19, 19‘) unter Aufrechterhaltung des Vakuums geöffnet wird, und – der Innenraum mit der aus der geöffneten Ampulle (19, 19‘) austretenden Flüssigkeit befüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem – der Befüllstutzen (1) nach der Befüllung des Innenraums mit der aus der geöffneten Ampulle (19, 19‘) ausgetretenen Flüssigkeit belüftet wird, – der Befüllstutzen (1) von der Befüllöffnung (5) getrennt wird, und – die Befüllöffnung (5) verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem – in einem ersten Befüllvorgang ein erster Druckmittler (7) mit einer dafür vorgesehenen ersten Flüssigkeit befüllt wird, – der Befüllstutzen (1) ausgetauscht oder gereinigt wird, und – in einem zweiten Befüllvorgang ein zweiter Druckmittler (7) mit einer dafür vorgesehenen von der ersten Flüssigkeit verschiedenen Flüssigkeit befüllt wird.
Ampulle für den Einsatz in einer Befüllvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 9 und/oder in einem Verfahren gemäß Anspruch 10 bis 12, mit einem Behälter (21), insb aus einem Kunststoff oder aus einem Metall, insb. aus Aluminium, und einer den Behälter (21) verschließenden Verschlussfolie (23), insb. einer Metallfolie.
Ampulle für den Einsatz in einer Befüllvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 9 und/oder in einem Verfahren gemäß Anspruch 10 bis 12, mit einem Behälter, insb. einem Behälter aus Glas, Metallfolie oder Kunststoff, an den ein länglicher abbrechbarer oder abcknickbarer Fortsatz geringerer Querschnittsfläche angeformt ist
Ampulle für den Einsatz in einer Befüllvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 9 und/oder in einem Verfahren gemäß Anspruch 10 bis 12, die, insb. unter Vakuum, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit, insb. mit Silikonöl, insb. Silikonöl auf Polydimethylsilixan- oder Polymethylphenylsiloxanbasis, Olephynöl, Planzenöl, perfluorierter Flüssigkeit, Halokarbonöl, ionischer Flüssigkeit, oder Glyzerin, befüllt ist.