DE112017005324T5

DE112017005324T5 - Austauschbare dosierarmvorrichtung, system und verfahren

Info

Publication number: DE112017005324T5
Application number: DE112017005324.2T
Authority: DE
Inventors: Nathan Daniell Gaddis; James Robert Hight; Bryson Tyler Jones; Peter Zhi Ng
Original assignee: Chart Inc
Current assignee: Chart Inc
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-08-01
Also published as: US20180119884A1; US10451221B2; WO2018075770A1

Abstract

Ein Dosierer zur Abgabe einer kryogenen Flüssigkeit beinhaltet ein Dosiergehäuse, das zur Aufnahme der kryogenen Flüssigkeit konfiguriert ist. Der Dosierarm weist ein proximales Ende und ein distales Ende sowie einen zentralen Durchgang auf, der sich zwischen dem proximalen und dem distalen Ende erstreckt. Darüber hinaus ist der Dosierarm konfiguriert, um kryogene Flüssigkeit aus dem Dosiergehäuse aufzunehmen. Ein Bajonettanschluss verbindet das proximale Ende des Dosierarms lösbar mit dem Dosiergehäuse. Ein Dosierkopf ist am distalen Ende des Dosierarms montiert und konfiguriert, um kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang des Dosierarms aufzunehmen und die kryogene Flüssigkeit abzugeben.

Description

PRIORITÄTSANS PRUCH
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der am 19. Oktober 2016 eingereichten U.S. Provisional Application No. 62/409,980 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Dispenssysteme für kryogene Flüssigkeiten und insbesondere auf austauschbare Dosierarme für kryogene Flüssigkeitsdosierer.
HINTERGRUND
Kryogene Flüssigkeiten, d.h. Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt von im Allgemeinen unter -150°C bei Atmosphärendruck, werden in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt. Ein Beispiel ist die Verpackung von Lebensmitteln, Getränken und anderen Produkten.
Ein Teil des flüssigen Stickstoffs (ein kryogenes Fluid) erwärmt sich und dehnt sich bei Umgebungstemperatur auf 700 Teile gasförmigen Stickstoff aus. Basierend auf dieser Eigenschaft wurden automatisierte Dosiergeräte und -systeme entwickelt, die die gemessenen Dosen flüssigen Stickstoffs vor dem Verschließen präzise in Produktbehälter dosieren. Der eingeschlossene flüssige Stickstoff verdampft und erzeugt so Druck im Behälter, um dem Behälter Steifigkeit zu verleihen. Dies ermöglicht den Einsatz einer dünneren Behälterwand, was Materialkosten und Gewicht reduziert. Alternativ kann bei Konservierungs- und modifizierten Verpackungsanwendungen (MAP) das schnell expandierende Gas entweichen, bevor die Produktverpackung versiegelt wird, wobei Sauerstoff ausgespült und die Lebensdauer verlängert wird. In noch einer weiteren Anwendung wird eine Dosis flüssigen Stickstoffs eingeführt, um das Lebensmittel „einzuschließen“ und an der Oberfläche einzufrieren (z.B. neue Eiscreme).
Ein typisches Dosiersystem nach dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. Der flüssige Stickstoff wird in einem vakuumisolierten Schüttgutbehälter 20 gespeichert und über eine vakuumisolierte Rohrleitung 22 an einen Phasentrenner 24 übergeben. Flüssiger Stickstoff wird dann über die Leitung 26 einem Dosierer zugeführt, der im Allgemeinen bei 28 angegeben ist. Der Dosierer beinhaltet einen Dosiergehäuse 30, der ein isoliertes Kryogenquellen-Reservoir aufnimmt, der den flüssigen Stickstoff aus Linie 26 aufnimmt. Ein Dosierarm 32 ist mit dem Dosiergehäuse 30 verbunden und steht in Verbindung mit dem Kryogenquellen-Reservoir. Am distalen Ende des Dosierarms befindet sich ein Dosierkopf 34. Der Dosierarm 32 beinhaltet eine vakuumisolierte Rohrleitung, so dass flüssiger Stickstoff aus dem Kryogenquellen-Reservoir des Dosiergehäuses dem Dosierkopf 34 zugeführt wird. Ein Förderband eines Produktverpackungssystems verläuft unter dem Dosierkopf. Der Dosierkopf beinhaltet ein Ventil, das Tröpfchen mit sehr genauen Mengen an flüssigem Stickstoff in Produktbehälter dosiert oder einspritzt, während sie unter dem Dosierkopf auf dem Förderer hindurchgehen.
Dosierer nach dem Stand der Technik verwenden einen festen Dosierarm, der sich vom Dosiergehäuse aus erstreckt. Dies erfordert eine Reihe von verschiedenen Dosierer-Modellen, um Anwenderanwendungen mit unterschiedlichen Armlängen zu ermöglichen. Darüber hinaus erhöhen Dosierer mit festen Dosierarmen die Schwierigkeit und die Kosten bei der Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen zur Erfüllung der Benutzerbedürfnisse.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Dosiersystems gemäß dem Stand der Technik;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Dosierers;
3 ist eine Explosionszeichnung des Dosierers von 2;
4 ist ein Querschnitt durch den Dosiergehäuse, die Auslassarmatur und den männlichen Bajonettanschluss der 1-3;
5A ist eine vergrößerte Ansicht des männlichen Bajonettanschlusses von 4;
5B ist ein Querschnitt durch den männlichen Bajonettanschluss von 5A entlang der Linie 5B-5B;
6 ist eine Seitenansicht der Außenhülle der Hülse, des Flansches und der Einführspindel des Bajonettanschlusses der 5A und 5B;
7 ist eine Seitenansicht des Einsatzes des männlichen Bajonettanschlusses der 5A und 5B;
8 ist eine perspektivische Ansicht des Dosierarms der 2 und 3;
9 ist eine Draufsicht auf den Dosierarm von 8;
10 ist eine Querschnittsansicht des Dosierers der 8 und 9 entlang der Linie 10-10 der 9;
11 ist eine vergrößerte Seitenansicht des weiblichen Bajonettanschlusses des Dosierarms der 7-10;
12 ist ein Querschnitt durch den weiblichen Bajonettanschluss von 11 entlang der Linie 12-12 von 11;
13 ist ein Querschnitt durch die verbundenen männlichen und weiblichen Bajonettanschlüsse von 2-12;
Die 14A und 14B veranschaulichen die männlichen und weiblichen Bajonettanschlüsse, eine Buchse und eine Klemme vor dem Verbinden (14A) und nach dem Verbinden und Klemmen (14B);
15 ist eine Seitenansicht des Dosierers der 2, 3 und 13 mit den verbundenen und geklemmten männlichen und weiblichen Bajonettanschlüssen.

ZUSAMMENFASSUNG
Es gibt mehrere Aspekte des vorliegenden Gegenstands, die in den nachfolgend beschriebenen und beanspruchten Vorrichtungen und Systemen getrennt oder zusammen dargestellt werden können. Diese Aspekte können allein oder in Kombination mit anderen Aspekten des hierin beschriebenen Gegenstands verwendet werden, und die Beschreibung dieser Aspekte zusammen soll nicht ausschließen, dass diese Aspekte einzeln oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
In einem Aspekt weist ein Dosierer zur Abgabe einer kryogenen Flüssigkeit ein Dosiergehäuse auf, das konfiguriert ist, um die kryogene Flüssigkeit aufzunehmen. Ein Dosierarm hat ein proximales Ende und ein distales Ende mit einem zentralen Durchgang, der sich zwischen dem proximalen und dem distalen Ende erstreckt und konfiguriert ist, um kryogene Flüssigkeit aus dem Dosiergehäuse aufzunehmen. Eine Bajonettverbindung verbindet das proximale Ende des Dosierarms lösbar mit dem Dosiergehäuse. Ein Dosierkopf ist am distalen Ende des Dosierarms montiert und konfiguriert, um kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang des Dosierarms aufzunehmen und die kryogene Flüssigkeit abzugeben.
In einem weiteren Aspekt weist ein Dosierer zur Abgabe einer kryogenen Flüssigkeit ein Dosiergehäuse mit einem Behälter auf, der konfiguriert ist, um die kryogene Flüssigkeit aufzunehmen. Eine Auslassarmatur beinhaltet einen Außenmantel der Auslassarmatur. Ein Innenrohr der Auslassarmatur befindet sich innerhalb des Außenmantels der Auslassarmatur. Das Auslass-Innenrohr steht in fluider Verbindung mit dem Behälter des Dosiergehäuses. Eine Auslassarmatur-Hülse ist mit dem Auslassarmatur-Außenmantel und dem Innenrohr verbunden, so dass zwischen ihnen ein Ringraum definiert ist. Auf der Auslassarmatur-Hülse ist ein Auslassarmatur-Flansch angeordnet. Eine männliche Bajonett-Einsatzstange ist an der Auslassarmaturen-Hülse befestigt und steht in fluider Verbindung mit dem Auslassarmatur-Innenrohr. Ein Dosierarm hat ein proximales Ende und ein distales Ende. Der Dosierarm beinhaltet auch einen Dosierarm-Außenmantel mit einem Dosierarm-Innenrohr, das innerhalb des Dosierarm-Außenmantels angeordnet ist. Das Innenrohr des Dosierarms hat einen zentralen Durchgang. Eine Dosierarm-Hülse ist mit dem Außenmantel des Dosierarms und dem Innenrohr verbunden, so dass ein abgedichteter Ringraum definiert ist. Der Ringraum wird im Allgemeinen von Luft evakuiert. Ein Dosierarm-Flansch, der auf der Dosierarm-Hülse positioniert ist und abnehmbar am Auslassarmatur-Flansch befestigt ist. Die männliche Bajonett-Einsatzstange ist abnehmbar innerhalb und in fluider Verbindung mit dem zentralen Durchgang des Innenrohrs des Dosierarms positioniert. Ein Dosierkopf ist am distalen Ende des Dosierarms montiert und konfiguriert, um kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang des Innenrohrs des Dosierarms aufzunehmen, um die kryogene Flüssigkeit abzugeben.
In noch einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Dosierarm einen Außenmantel des Dosierarms. Ein Dosierarm-Innenrohr ist innerhalb des Dosierarm-Außenmantels angeordnet und hat einen zentralen Durchgang. Ein Dosierkopf ist an einem distalen Ende des Dosierarms positioniert und konfiguriert, um eine kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang aufzunehmen. Eine Dosierarm-Hülse ist mit dem Außenmantel und dem Innenrohr des Dosierarms an einem proximalen Ende des Dosierarms verbunden, so dass zwischen ihnen ein abgedichteter Ringraum definiert ist. Der Ringraum wird im Allgemeinen von Luft evakuiert. Ein Dosierarm-Flansch ist auf der Dosierarm-Hülse positioniert.
In noch einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Wechseln eines Dosierarms eines Dosierers die Schritte des Trennens von Flanschen eines männlichen Bajonettanschlusses und eines ersten weiblichen Bajonettanschlusses, wobei der männliche Bajonettanschluss an einem Dosiergehäuse des Dosierers und der erste weibliche Bajonettanschluss an einem ersten Dosierarm befestigt ist, Entfernen einer Einsatzstange des männlichen Bajonettanschlusses aus einem zentralen Durchgang des ersten weiblichen Bajonettanschlusses, Einsetzen der Einsatzstange in einen zentralen Durchgang eines zweiten weiblichen Bajonettanschlusses eines zweiten Dosierarms und Verbinden der Flansche des männlichen Bajonettanschlusses und des zweiten weiblichen Bajonettanschlusses.
In noch einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Wechseln eines Dosierarms eines Dosierers die Schritte des Trennens von Flanschen eines ersten männlichen Bajonettanschlusses und eines weiblichen Bajonettanschlusses, wobei der erste männliche Bajonettanschluss an einem ersten Dosierarm befestigt ist und der weibliche Bajonettanschluss am Dosiergehäuse des Dosierers befestigt ist, Entfernen einer Einsatzstange des ersten männlichen Bajonettanschlusses aus einem zentralen Durchgang des weiblichen Bajonettanschlusses, Einsetzen einer Einsatzstange eines zweiten Dosierarms in den zentralen Durchgang des weiblichen Bajonettanschlusses und Verbinden der Flansche des zweiten männlichen Bajonettanschlusses und des weiblichen Bajonettanschlusses.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen der Erfindung bieten einen austauschbaren Dosierarm. Der austauschbare Dosierarm ist ein vollständig modularer Aufbau mit einem weiblichen kryogenen Bajonetteinlass, der den Aufbau des Dosierers vereinfacht und gleichzeitig die Flexibilität in Bezug auf die Anwenderanwendungen erhöht. Der Arm ist unabhängig vom Gehäuse vakuumisoliert und kann mehrere verschiedene Arten von Dosierantrieben aufnehmen. Es kann in verschiedenen Längen hergestellt werden, um eine Vielzahl von Standardanwendungen abzudecken, und bietet gleichzeitig die Möglichkeit, es an die individuellen Bedürfnisse des Benutzers anzupassen.
Während die Erfindung im Folgenden in Bezug auf Dosierer und Systeme zum Dosieren beschrieben wird, die Tröpfchen flüssigen Stickstoffs in die Produktverpackung injizieren, kann sie mit anderen Arten von Dosiersystemen und kryogenen Flüssigkeiten verwendet werden. Zusätzlich, während der Dosierarm in Form eines Dosierarms mit einem einzelnen Dosierkopf beschrieben wird, können alternative Ausführungsformen mehrere Dosierköpfe beinhalten, die auf einem einzelnen Dosierarm montiert sind.
Ein Dosierer, der eine Ausführungsform der austauschbaren Dosierarme der Erfindung beinhaltet, ist im Allgemeinen mit 40 in 2 angegeben. Der Dosierer beinhaltet ein Dosiergehäuse 42, der auf einer Säule 44 eines Stativs montiert ist. Das Dosiergehäuse, wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, nimmt flüssigen Stickstoff über eine Einlassarmatur 46 auf, die über die Klemme 48 an einer Flüssigstickstoff-Zuleitung befestigt ist (ebenfalls in 3 und 4 dargestellt).
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 tritt eine vakuumisolierte schwanenhalsförmige Auslassarmatur 50 aus dem Boden des Dosiergehäuses aus und wird, wie im Folgenden näher beschrieben, über einen Bajonettanschluss an einem vakuumisolierten Dosierarm 52 befestigt. Ein Dosierkopf 54 ist am distalen Ende des Dosierarms positioniert und nimmt, wie im Folgenden näher erläutert, ein Dosierventil auf. Ein Dosierventilstellglied 56 ist über einen Adapter 58 an der Oberseite des Dosierkopfes 54 montiert und betätigt den Ventilschaft 57 zum Öffnen und Schließen des Dosierventils im Dosierkopf 54. Dadurch werden die Tröpfchen flüssigen Stickstoffs über die optionale Heizplatte 60, die am Boden des Dosierkopfes befestigt ist, sehr genau dosiert.
Unter Bezugnahme auf 4 befindet sich im Dosiergehäuse, im Allgemeinen mit 42 angegeben, ein vakuumisolierter Behälter, der den flüssigen Stickstoff aufnimmt. Genauer gesagt, beinhaltet das Dosiergehäuse 42 einen Außenmantel 62 und einen Innentank 64, wobei der Raum 66 dazwischen von Luft evakuiert ist, so dass der vakuum isolierte Speicher vorgesehen ist. Eine Zufuhr von flüssigem Stickstoff 68 (aufgenommen von der Einlassarmatur 46) wird im Innentank 64 gelagert. Nur als Beispiel können weitere Details zur Konstruktion des Dosierergehäuses wie in U.S. Patent Nr. 6,182,715 von Ziegler et al. veranschaulicht werden, deren Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
Die Auslassarmatur des Dosiergehäuses, die in 4 im Allgemeinen mit 50 angegeben ist, weist ein Innenrohr 72 und einen Außenmantel 74 auf. Ein männlicher Bajonettanschluss, der in den 4, 5A und 5B im Allgemeinen mit 76 angegeben ist, befindet sich am distalen Ende der schwanenhalsförmigen Auslassarmatur. Der männliche Bajonettanschluss beinhaltet eine Hülse 78, die in Umfangsrichtung befestigt und mit dem Außenmantel 74 durch Schweißen, Löten, Kleben oder andere in der Technik bekannte Anordnungen abgedichtet ist. Die Hülse 78 ist mit einem Ringflansch 82 versehen. Aus dem Hülsenflansch ragt eine Einsatzstange 84 heraus.
Die Einsatzstange 84 des männlichen Bajonettanschlusses beinhaltet einen rohrförmigen Schaftmantel, der in den 5A, 5B und 6 bei 86 angegeben ist. Wie in 6 dargestellt, beinhaltet der Schaftmantel 86 einen umlaufend verjüngten distalen Spitzenabschnitt 88. Ein männlicher Bajonettanschluss-Einsatz, der im Allgemeinen mit 92 in 7 angegeben ist, beinhaltet ein Innenrohr 94, das optional mit einer Umhüllung 96 versehen ist. Nur als Beispiele kann das Innenrohr 94 aus Edelstahl und die Wicklung 96 aus CRS WRAP bestehen, das von Lydall, Inc. in Rochester, New Hampshire, erhältlich ist. Der Einsatz 92 beinhaltet auch eine Flanschbuchse 98, die nur beispielhaft aus Edelstahl 304 oder Edelstahl 316L gefertigt werden kann.
Wie in den 5A und 5B dargestellt, wird der Einsatz 92 von 7 durch einen zentralen Durchgang eingeführt, der durch die Hülse 78 und den Schaftmantel 86 von 6 gebildet wird. Dadurch wird die Flanschbuchse 98 dichtend in der Buchse 78 aufgenommen. Die distale Spitze des Innenrohres ist in Umfangsrichtung befestigt und mit der Spitze des konischen distalen Spitzenabschnitts 88 des Mantels 86 durch Schweißen, Löten, Kleben oder andere in der Technik bekannte Befestigungsvorrichtungen abgedichtet. Dadurch wird ein ringförmiger Isolationsraum gebildet, der in 5B mit 102 angegeben ist. Wie mit 104 in 4 angegeben, liegt das proximale Ende des Innenrohrs 94 am distalen Ende des Innenrohrs 72 der Auslassarmatur 50 an und ist in Umfangsrichtung daran befestigt und durch Schweißen, Löten, Kleben oder andere in der Technik bekannte Anordnungen abgedichtet.
Bei den 8 und 9 wird der Dosierarm von 2 im Allgemeinen mit 52 und der Dosierkopf mit 54 angezeigt. Der Dosierarm 52 beinhaltet einen Außenmantel des Dosierarms, der im Allgemeinen bei 110 angegeben ist, der einen umlaufend verjüngten proximalen Endabschnitt 112 beinhaltet. Das distale Ende des Mantels 110 ist in Umfangsrichtung befestigt und mit dem Dosierkopf 54 abgedichtet. Eine optionale Montagehalterung 114 am Dosierkopf 54 ermöglicht den Anbau von Komponenten für spezielle Anwendungen. Auf der Oberseite des Dosierkopfes 54 befindet sich eine Halterung 116 zur Befestigung des Dosieraktuators (z.B. 56 in 1). Wie bereits erwähnt, können, während ein einzelner Dosierkopf 54 dargestellt ist, stattdessen mehrere Dosierköpfe am distalen Ende des Dosierarms 52 angebracht werden.
Wie in 10 dargestellt, ist ein Dosierarm-Innenrohr 120 innerhalb des Außenmantels 110 angeordnet. Wie in den 11 und 12 dargestellt, ist eine Hülse 122 mit einem ringförmigen Flansch 124 in Umfangsrichtung befestigt und über eine Flanschbuchse 126 (12) am proximalen Ende des Innenrohrs 120 abgedichtet. Nur als Beispiel kann das Innenrohr 120 aus Edelstahl gefertigt werden. Die Flanschbuchse 126 kann nur beispielhaft aus Edelstahl 304 oder Edelstahl 316L hergestellt werden.
Zurück zu 10, ist die Hülse 122 der 11 und 12 in Umfangsrichtung befestigt und mit dem konischen Endabschnitt 112 des Außenmantels 110 durch Schweißen, Löten, Kleben oder eine andere in der Technik bekannte Befestigungsanordnung abgedichtet. Ein Faltenbalg 126 ist mit einem Ende am distalen Ende des Innenrohrs 120 befestigt. Ein Rohrabschnitt 128 verbindet das andere Ende des Balges mit einem Ventilkörper 130. Der Faltenbalg nimmt die thermische Ausdehnung des Innenrohres 120 auf, wenn der kalte flüssige Stickstoff strömt und nicht mehr durchströmt. Der Faltenbalg 126 kann nur beispielhaft aus Edelstahl 304 oder Edelstahl 316L hergestellt werden.
Unter Bezugnahme auf 10 strömt flüssiger Stickstoff während des Einsatzes des Dosierers in eine vom Ventilkörper 130 definierte Vorratskammer 129. Ein Nadelventilschaft, der in der geschlossenen Position fiktiv mit 57 dargestellt ist (ebenfalls in 3 dargestellt), wird durch das Dosierventilstellglied (56 in 2 und 3) betätigt. Beim Öffnen des Dosierventils fährt der Ventilschaft 57 nach oben und vom Ventilsitz 131 weg. Infolgedessen gelangen ein oder mehrere Tröpfchen flüssigen Stickstoffs aus der Zuführkammer 129 aus dem Boden des Dosierkopfes 54, wie durch Pfeil 133 angezeigt. Alternative Ausführungsformen des Dosierventils und des Dosierkopfes sowie exemplarische Details des Dosierventilstellglieds sind im U.S. Patent Nr. 7,281,550 von Ziegler, dessen Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird, sowie im U.S. Patent Nr. 6,182,715 von Ziegler et al., das zuvor durch Verweis aufgenommen wurde, dargestellt.
Das Innenrohr 120 definiert einen zentralen Durchgang, der so bemessen ist, dass er die Einsatzstange 84 (3-5) des männlichen Bajonettanschlusses aufnehmen kann. Dadurch wird am proximalen Ende des Dosierarms 52 ein weiblicher Bajonettanschluss gebildet.
Zwischen dem Innenrohr 120 und dem Außenmantel 110 ist ein Ringraum 132 definiert. Eine Vakuumanschlussanordnung, die im Allgemeinen bei 134 in 10 angegeben ist, ermöglicht die Evakuierung von Luft aus dem Ringraum, um den Dosierarm mit einer Vakuumisolierung zu versehen. Die Vakuumanschlussanordnung beinhaltet eine Armatur 136, die einen Durchgang definiert, der in Fluidverbindung mit dem Ringraum 132 steht. Ein Verschlussstopfen 138 ist abnehmbar innerhalb der Armatur positioniert und wird bei der Entlüftung des Ringraumes entfernt und anschließend ausgetauscht. Eine abnehmbare Kappe 142 greift in die Armatur 136 ein, um den Stopfen 138 abzudecken. Eine abnehmbare Abdeckung 144 greift in eine Basis 146 ein, um die Vakuumanschlussbaugruppe bei Nichtgebrauch zu schützen.
Wie in 13 dargestellt, wird der männliche Bajonettanschluss der 3 und 4 mit dem weiblichen Bajonettanschluss der 10 verbunden, indem die Einführstange 84 des männlichen Bajonettanschlusses in den mittleren Durchgang eingeführt wird, der durch das Innenrohr 120 des weiblichen Bajonettanschlusses definiert ist. Das Einsetzen wird fortgesetzt, bis der Ringflansch 82 des männlichen Bajonettanschlusses angrenzend an den Ringflansch 124 des weiblichen Bajonettanschlusses positioniert ist, wie in 13 dargestellt. Zwischen den Ringflanschen befindet sich eine Buchse, die in den 8, 9 und 14A mit 150 angegeben ist.
Die Bajonettverbindung ist mit der mit 152 in den 8, 9, 14A und 14B angegebenen Klemme abgedichtet. Genauer gesagt, wie in den 8, 9, 14A und 14B dargestellt, beinhaltet die Klemme eine zentrale Öffnung, die durch eine Innenfläche und eine Ringnut 154 in der Innenfläche definiert ist. Die Klemme besteht aus einem flexiblen Material (z. B. Metall) und kann auf einen reduzierten Durchmesser geschlossen und durch Betätigen einer Verriegelung oder eines Verschlusses 156 ver- oder entriegelt und geöffnet werden. Geeignete Klemmen sind in der Technik bekannt.
Wie in den 14A und 14B dargestellt, ist die Bajonettverbindung in der in 13 dargestellten Konfiguration verriegelt, indem die ringförmigen Flansche 82 und 124 in die mittlere Öffnung der Klemme 152 mit der dazwischen befindlichen Dichtung 150 eingesetzt werden. Die Verriegelung 156 der Klemme ist dann geschlossen, so dass die Flansche 82 und 124 innerhalb der Ringnut 154 der Klemme mit der dazwischen komprimierten oder sandwichartig eingelegten Dichtung 150, wie in den 14B und 15 dargestellt, miteinander verbunden sind.
Anstelle der dargestellten Klemme können alternativ andere, in der Technik bekannte Vorrichtungen zur Befestigung der Flansche des männlichen Bajonettanschlusses und des weiblichen Bajonettanschlusses verwendet werden. Nur als Beispiel können die Flansche durch Verbindungselemente, wie beispielsweise Schrauben, die durch Öffnungen in den Flanschen hindurchgehen, miteinander verbunden werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Ausrichtung der männlichen und weiblichen Bajonettanschlüsse der Bajonettverbindung umgekehrt werden. Genauer gesagt, könnte die Auslassarmatur 50 des Dosiergehäuses mit dem weiblichen Bajonettanschluss versehen werden, während das proximale Ende des Dosierarms 52 mit dem männlichen Bajonettanschluss versehen werden könnte.
In Bezug auf 15 weist der Dosierarm 52 eine Länge auf, die durch die Pfeile 160 gekennzeichnet ist. Wenn eine Benutzeranwendung eine andere Länge erfordert, kann die Klemme 152 einfach geöffnet, der vorhandene Dosierarm entfernt und ein anderer Dosierarm der gleichen Konstruktion, jedoch mit einer anderen Länge 160, an der Dosiererauslassarmatur 150 befestigt werden. Nur als Beispiele kann die Länge 160 15 Zoll oder 22,5 Zoll betragen.
Die Verwendung eines einzigen Dosiergehäuses und austauschbarer Dosierarme macht den oben beschriebenen Dosierer wirklich modular und ermöglicht es ihm, schnelle, kostengünstige und maßgeschneiderte Lösungen für individuelle Situationen anzubieten, in denen Benutzer auftauchen können.
Während die bevorzugten Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt und beschrieben wurden, wird es für die Fachwelt offensichtlich sein, dass Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Offenbarung abzuweichen, deren Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/409980 [0001]
US 6182715 [0017, 0024]
US 7281550 [0024]

Claims

Was beansprucht wird, ist:
Ein Dosierer zur Abgabe eines kryogenen Fluids, umfassend: a. einen Dosiergehäuse, das konfiguriert ist, um die kryogene Flüssigkeit aufzunehmen; b. einen Dosierarm mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende, wobei der Dosierarm einen zentralen Durchgang aufweist, der sich zwischen dem proximalen und dem distalen Ende erstreckt und konfiguriert ist, um kryogene Flüssigkeit aus dem Dosiergehäuse aufzunehmen; c. eine Bajonettverbindung, die das proximale Ende des Dosierarms lösbar mit dem Dosiergehäuse verbindet; und d. einen Dosierkopf, der am distalen Ende des Dosierarms montiert und konfiguriert ist, um kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang des Dosierarms aufzunehmen und die kryogene Flüssigkeit abzugeben.
Dosierer nach Anspruch 1, wobei der Dosierarm vakuumisoliert ist und das proximale Ende des Dosierarms einen weiblichen Bajonettanschluss beinhaltet.
Dosierer nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Auslassarmatur in Fluidverbindung mit dem Dosiergehäuse, wobei die Auslassarmatur mit einem männlichen Bajonettanschluss versehen ist, der eine Einsatzstange aufweist, die abnehmbar innerhalb des zentralen Durchgangs des Dosierarms positioniert ist.
Dosierer nach Anspruch 3, wobei der weibliche Bajonettanschluss einen weiblichen Bajonettflansch und der männliche Bajonettanschluss einen männlichen Bajonettflansch beinhalten, der abnehmbar an dem weiblichen Bajonettflansch befestigt ist.
Dosierer nach Anspruch 4, worin der männliche Bajonettflansch abnehmbar an dem weiblichen Bajonettflansch durch eine Klemme befestigt ist.
Dosierer nach Anspruch 4, wobei der männliche Bajonettflansch mit abnehmbar an dem weiblichen Bajonettflansch durch Verbindungselemente befestigt ist.
Dosierer nach einem der Ansprüche 4-6, ferner umfassend eine Buchse, die zwischen dem männlichen Bajonettflansch und dem weiblichen Bajonettflansch eingelegt ist.
Dosierer nach Anspruch 1, wobei der Dosierer einen äußeren Mantel des Dosiergehäuses und einen inneren Tank enthält, der innerhalb des äußeren Mantels des Dosiergehäuses so positioniert ist, dass ein Isolationsbereich des Dosiergehäuses dazwischen definiert ist, wobei der Raum im Allgemeinen von Luft evakuiert ist.
Dosierer nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Auslassarmatur mit einem Auslassarmatur-Außenmantel und einem Auslassarmatur-Innenrohr, das innerhalb des Auslassarmatur-Außenmantels so angeordnet ist, dass dazwischen ein Ringraum definiert ist, wobei der Ringraum in Fluidverbindung mit dem Isolationsbereich des Dosiergehäuses steht, so dass die Auslassarmatur vakuumisoliert ist.
Dosierer nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das kryogene Fluid flüssiger Stickstoff ist.
Dosierer nach einem der Ansprüche 1-10, ferner umfassend mindestens einen zusätzlichen Dosierkopf, der am distalen Ende des Dosierarms montiert und konfiguriert ist, um kryogene Flüssigkeiten aus dem zentralen Durchgang des Dosierarms aufzunehmen und die kryogene Flüssigkeit abzugeben.
Dosierer zur Abgabe eines kryogenen Fluids, umfassend: a. einen Dosiergehäuse mit einem Behälter, der zur Aufnahme der kryogenen Flüssigkeit konfiguriert ist; b. eine Auslassarmatur, die Folgendes beinhaltet: i) einen Auslassarmatur-Außenmantel; ii) ein Auslassarmatur-Innenrohr, das innerhalb des Auslassarmatur-Außenmantels positioniert ist, wobei das Auslass-Innenrohr in Fluidverbindung mit dem Behälter des Dosiergehäuses steht; iii) eine Auslassarmatur-Hülse, die mit dem Auslassarmatur-Außenmantel und dem Innenrohr verbunden ist, so dass dazwischen ein Ringraum definiert ist; iv) einen Auslassarmatur-Flansch, der auf der Auslassarmatur-Hülse positioniert ist; v) eine männliche Bajonett-Einsatzstange, die an der Auslassarmatur-Hülse befestigt ist und in Fluidverbindung mit dem Auslassarmatur-Innenrohr steht; c. einen Dosierarm mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende, wobei der Dosierarm Folgendes beinhaltet: i) einen Dosierarm-Außenmantel; ii) ein Dosierarm-Innenrohr, das innerhalb des Dosierarm-Außenmantels angeordnet ist und einen zentralen Durchgang aufweist; iii) eine Dosierarm-Hülse, die mit dem Außenmantel und dem Innenrohr des Dosierarms verbunden ist, so dass dazwischen ein abgedichteter Ringraum definiert ist, wobei der Ringraum im Allgemeinen von Luft evakuiert wird; iv) einen Dosierarm-Flansch, der auf der Dosierarm-Hülse positioniert ist, wobei der Dosierarm-Flansch abnehmbar am Auslassarmatur-Flansch befestigt ist; d. die männliche Bajonett-Einsatzstange, die abnehmbar innerhalb und in Fluidverbindung mit dem zentralen Durchgang des Innenrohrs des Dosierarms positioniert ist; und e. einen Dosierkopf, der am distalen Ende des Dosierarms montiert und konfiguriert ist, um kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang des Innenrohrs des Dosierarms aufzunehmen und die kryogene Flüssigkeit abzugeben.
Dosierer nach Anspruch 12, wobei der Dosierer einen äußeren Mantel des Dosiergehäuses beinhaltet und wobei das Reservoir ein innerer Tank ist, der mit dem äußeren Mantel des Dosiergehäuses mit einem dazwischen liegenden Ringraum positioniert ist, der im Allgemeinen von Luft evakuiert ist.
Dosierer nach einem der Ansprüche 12 und 13, ferner umfassend einen Faltenbalg mit einem ersten Ende in Fluidverbindung mit dem zentralen Durchgang des Dosierarm-Innenrohrs und einem zweiten Ende in Fluidverbindung mit dem Dosierkopf.
Dosierer nach Anspruch 12, wobei der Dosierkopf ein Dosierventil beinhaltet.
Dosierer nach einem der Ansprüche 12-15, wobei der Auslassarmatur-Flansch abnehmbar an dem Dosierarm-Flansch durch eine Klemme befestigt ist.
Dosierer nach einem der Ansprüche 12-15, wobei der Auslassarmatur-Flansch abnehmbar mit Befestigungsmitteln am Dosierarm-Flansch befestigt ist.
Dosierer nach einem der Ansprüche 12-17, wobei das kryogene Fluid flüssiger Stickstoff ist.
Dosierer nach einem der Ansprüche 12-18, ferner umfassend mindestens einen zusätzlichen Dosierkopf, der am distalen Ende des Dosierarms montiert und konfiguriert ist, um kryogene Flüssigkeiten aus dem zentralen Durchgang des Dosierarms aufzunehmen und die kryogene Flüssigkeit abzugeben.
Dosierarm, umfassend: a. einen Dosierarm-Außenmantel; b. ein Dosierarm-Innenrohr, das innerhalb des Dosierarm-Außenmantels angeordnet ist und einen zentralen Durchgang aufweist; c. einen Dosierkopf, der an einem distalen Ende des Dosierarms positioniert und konfiguriert ist, um eine kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang aufzunehmen; d. eine Dosierarm-Hülse, die mit dem Dosierarm-Außenmantel und der Dosierarm-Innenseite an einem proximalen Ende des Dosierarms verbunden ist, so dass ein abgedichteter Ringraum dazwischen definiert ist, wobei der Ringraum im Allgemeinen von Luft evakuiert ist; und e. einen Dosierarm-Flansch, der auf der Dosierarm-Hülse positioniert ist.
Dosierarm nach Anspruch 20, ferner mindestens einen zusätzlichen Dosierkopf umfasst, der am distalen Ende des Dosierarms positioniert und konfiguriert ist, um kryogene Flüssigkeit aus dem zentralen Durchgang des Dosierarms aufzunehmen.
Verfahren zum Wechseln eines Dosierarms eines Dosierers, umfassend die Schritte von: a. Trennen der Flansche eines männlichen Bajonettanschlusses und eines ersten weiblichen Bajonettanschlusses, wobei der männliche Bajonettanschluss an einem Dosiergehäuse des Dosierers und der erste weibliche Bajonettanschluss an einem ersten Dosierarm befestigt ist; b. Entfernen einer Einsatzstange des männlichen Bajonettanschlusses aus einem zentralen Durchgang des ersten weiblichen Bajonettanschlusses; c. Einsetzen der Einsatzstange in einen zentralen Durchgang eines zweiten weiblichen Bajonettanschlusses eines zweiten Dosierarms. d. Verbinden der Flansche des männlichen Bajonettanschlusses und des zweiten weiblichen Bajonettanschlusses.
Verfahren zum Wechseln eines Dosierarms eines Dosierers, umfassend die Schritte von: a. Trennen der Flansche eines ersten männlichen Bajonettanschlusses und eines weiblichen Bajonettanschlusses, wobei der erste männliche Bajonettanschluss an einem ersten Dosierarm befestigt ist und der weibliche Bajonettanschluss am Dosiergehäuse des Dosierers befestigt ist; b. Entfernen einer Einsatzstange des ersten männlichen Bajonettanschlusses aus einem zentralen Durchgang des weiblichen Bajonettanschlusses; c. Einsetzen einer Einsatzstange eines zweiten Dosierarms in den zentralen Durchgang des weiblichen Bajonettanschlusses; und d. Verbinden der Flansche des zweiten männlichen Bajonettanschlusses und des weiblichen Bajonettanschlusses.