EP4347411A2 - Vorrichtung zum befüllen eines nicht vakuumfesten systems mittels vakuum-druck-befüllung - Google Patents

Vorrichtung zum befüllen eines nicht vakuumfesten systems mittels vakuum-druck-befüllung

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Publication number
EP4347411A2
EP4347411A2 EP22760647.2A EP22760647A EP4347411A2 EP 4347411 A2 EP4347411 A2 EP 4347411A2 EP 22760647 A EP22760647 A EP 22760647A EP 4347411 A2 EP4347411 A2 EP 4347411A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filled
assembly
filling
vacuum
vacuum chamber
Prior art date
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Pending
Application number
EP22760647.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dany Dietel
Uwe Staffa
Stefan RUMBKE
Michael Rathe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Somac GmbH
Original Assignee
Duerr Somac GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Somac GmbH filed Critical Duerr Somac GmbH
Publication of EP4347411A2 publication Critical patent/EP4347411A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems
    • B60T17/222—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems by filling or bleeding of hydraulic systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/02—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/02—Fluid-pressure mechanisms
    • F16D2125/16—Devices for bleeding or filling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B45/00—Arrangements for charging or discharging refrigerant

Definitions

  • the invention relates to a device for filling an assembly of a non-vacuum-tight system with a fuel by means of vacuum-pressure filling and its subsequent sealing.
  • liquids or gases must be supplied as operating materials to an equipment system.
  • pressure fillings supported by vacuum are increasingly being implemented.
  • the system to be filled is first evacuated by sucking out the gases contained in this system with a vacuum pump. This ensures that the system is free of air before it is filled with the respective filling medium.
  • a typical area of application for vacuum pressure filling is the automotive industry.
  • the vehicles are filled with the necessary operating materials on the manufacturer's assembly lines. These operating materials are fed from filling systems via connection lines and filling adapters into the circuits and tanks of the vehicles to be filled.
  • Applications of this type are known, for example, from DE 197 00 436 C2, DE 10 2007 029 020 A1 and DE 10 2014 011 611 B4 and do not pose any inherent problems because the circuits and containers of the vehicles to be filled are designed to be vacuum-tight.
  • vacuum-pressure filling is to be used to fill a non-vacuum-tight system, this system would collapse under the application of vacuum.
  • a typical example in this regard are ultrasound probes for applications in medical technology. These assemblies are mainly filled by flushing, which, however, does not result in air-free filling. So far, there are no alternative methods available on the market to fill such assemblies without air.
  • the object of the invention is to create a device with which even non-vacuum-tight systems can be filled and sealed air-free by means of vacuum-pressure filling.
  • the device has a vacuum chamber for accommodating at least one assembly to be filled.
  • a rotary device for supporting and moving at least one receiving unit for an assembly to be filled is arranged in the lower area of the interior of the vacuum chamber.
  • the at least one The receiving unit is assembled from at least two separate segments which, in the assembled position, form a common free installation space in their interior, the inner contour of which is congruent to the outer contour of the assembly to be filled. Another free installation space is formed in a segment of the receiving unit above the outer contour of the assembly to be filled.
  • a screwing tool for a closure element of the assembly to be filled and a filling unit are arranged in the interior of the vacuum chamber above the receiving unit. The sections of the screwing tool and the filling unit that are to be brought into operative connection with the assembly to be filled can each be shifted into the other free installation space of the receiving unit above the outer contour of the assembly to be filled.
  • the basic approach consists of arranging a non-vacuum-tight assembly or a complete non-vacuum-tight system in a vacuum chamber with a structurally integrated filling and sealing technology and moving it to an optimal position for the respective process step using special handling technology.
  • the vacuum chamber has only a single opening, so that a fundamentally different process sequence is possible than with the previously customary filling of non-vacuum-tight systems by means of flushing.
  • the device shown in the drawing is designed for filling an assembly of a non-vacuum-tight system with a fuel by means of a vacuum-pressure filling and its subsequent sealing.
  • An application for ultrasound probes for the medical field is described as a relevant exemplary embodiment.
  • the device comprises a vacuum chamber 1 , the interior of which is accessible via a closure device 2 .
  • At least one assembly to be filled is arranged in the interior, in the specific exemplary embodiment an ultrasonic probe 3, the basic structure of which can be seen in FIG.
  • a rotary device 4 for supporting and moving at least one receiving unit 5 for the ultrasonic probe 3 is arranged in the interior of the vacuum chamber 1 in the lower region.
  • the basic structure of this rotary device 4 can be seen in FIG.
  • the rotating device 4 has a shaft 41 with a centering pin and clamp for the receiving unit 5 .
  • the drive of the rotary device 4 is designed as a swivel drive 42 with toothed belt pulleys 43 and is arranged outside of the vacuum chamber 1 . Starting from its drive 42 , the rotary device 4 is supported via a flange 44 with bearings and a vacuum-tight rotary feedthrough in the housing of the vacuum chamber 1 .
  • Locking elements that are congruent to one another are configured on the upper side of the rotating device 4 and on the underside of the segment 51 of the receiving unit 5 that rests on the rotating device 4 in the assembled position. These can, for example, be designed as two sword bolts 45 on the rotary device 4 according to FIG. 3 and as cylindrical recesses 55 on the segment 51 of the receiving unit 5 according to FIG. The operative connection of these locking elements can be seen, for example, in FIGS. 5 and 7 .
  • a recording unit 5 is assembled from at least two separate segments 51 and 52 . In their assembled position, these segments 51 and 52 form a common free installation space 53 in the interior. The inner contour of this free installation space 53 is congruent to the outer contour of the ultrasonic probe 3 to be filled. Furthermore, another free installation space 54 is formed in a segment 52 of the recording unit 5 above the outer contour of the ultrasonic probe 3 to be filled.
  • a filling unit 6 and a screwing tool 7 for a closure element 8 of the ultrasonic probe 3 are arranged in the interior of the vacuum chamber 1 above the receiving unit 5 .
  • the sections of the screwing tool 7 and the filling unit 6 that are to be brought into operative connection with the ultrasonic probe 3 can each be moved into the other free installation space 54 of the receiving unit 5 above the outer contour of the ultrasonic probe 3 to be filled.
  • the filling unit 6 is designed as a filling sleeve 61 with a front seal for the filling connection of the ultrasonic probe 3.
  • the filling sleeve 61 is supported by a housing 62, a sealing piston 63 and a flange 64 in the housing of the vacuum chamber 1.
  • the functional operative connection of the filling sleeve 61 with the ultrasound probe 3 which is arranged in the receiving unit 5 and is to be filled is shown in FIG.
  • the screwing tool 7 has a drive 71 , a clutch 72 , a shaft 73 and a screw bit 74 .
  • the drive 71 for the screwing tool 7 is arranged outside of the vacuum chamber 1 .
  • the screwing tool 7 is supported via a housing 75, a piston 76 and a flange 77 with a vacuum-tight rotary feedthrough in the housing of the vacuum chamber 1.
  • the screwing tool 7 can also have a mechanical clamping element (not shown) with which a Fixing the position of a closure element 8 for the ultrasonic probe 3 to be filled is possible.
  • the closure element 8 for the ultrasonic probe 3 to be filled is preferably designed with a screw contour.
  • FIG. 8 shows a variant in which the closure element 8 is designed, for example, as a special screw with a guide pin and a seal on the end face.
  • the ultrasonic probe 3 is placed in a receiving unit 5 outside of the vacuum chamber 1 and fixed in position by joining the segments 51 and 52 together.
  • a closure element 8 is then placed on the screwing tool 7 in the vacuum chamber 1 .
  • the recording unit 5 equipped with the ultrasonic probe 3 is inserted into the vacuum chamber 1, positioned on the rotary device 4 and clamped over the shaft 41 with centering pin and clamp.
  • the vacuum chamber 1 is closed by means of the closure device 2 .
  • the receiving unit 5 is pushed inside the vacuum chamber 1 to the filling position (on the left in FIG. 1). Thereafter, the filling tip of the filling sleeve 61 is delivered. Thereafter, the entire system inside the vacuum chamber 1 is evacuated. Then the filling process is carried out. The filling sleeve 61 is then reset. After that, the sniffing will start. Thereafter, the receiving unit 5 is pushed to the screwing position (on the right in FIG. 1). Then the screwing tool 7 is delivered. Then the closure element 8 is screwed into the filling connection of the ultrasonic probe 3 . Thereafter, the screwing tool 7 is reset. At the same time, the vacuum chamber 1 is vented. Thereafter, the receiving unit 5 is moved to the basic position
  • the closure device 2 of the vacuum chamber 1 is opened.
  • the receiving unit 5 is removed from the vacuum chamber 1 .
  • the now filled ultrasonic probe 3 is removed from the recording unit 5 .
  • an ultrasonic probe 3 which previously could not be filled air-free due to a lack of vacuum resistance, was advantageously filled air-free using a vacuum-pressure method and sealed.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen einer Baugruppe eines nicht vakuumfesten Systems mit einem Betriebsstoff. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der solche nicht vakuumfesten Systeme mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung luftfrei befüllt und verschlossen werden können. Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Vorrichtung eine Vakuumkammer (1) zur Aufnahme von mindestens einer zu befüllenden Baugruppe (3) aufweist, wobei im Innenraum der Vakuumkammer (1) im unteren Bereich eine Drehvorrichtung (4) zur Abstützung und Verlagerung von mindestens einer Aufnahmeeinheit (5) für eine zu befüllende Baugruppe (3) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Aufnahmeeinheit (5) aus mindestens zwei separaten Segmenten (51; 52) zusammengefügt ist, die in der zusammengefügten Position in ihrem Innenraum einen gemeinsamen freien Bauraum (53) ausbilden, dessen Innenkontur kongruent ist zur Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe (3) und wobei in einem Segment (52) der Aufnahmeeinheit (5) oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe (3) ein weiterer freier Bauraum (54) ausgebildet ist, wobei im Innenraum der Vakuumkammer (1) oberhalb der Aufnahmeeinheit (5) ein Schraubwerkzeug (7) für ein Verschlusselement (8) der zu befüllenden Baugruppe (3) und eine Befülleinheit (6) angeordnet sind und wobei die mit der zu befüllenden Baugruppe (3) in Wirkverbindung zu bringenden Abschnitte vom Schraubwerkzeug (7) und der Befülleinheit (6) jeweils in den weiteren freien Bauraum (54) der Aufnahmeeinheit (5) oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe (3) verlagerbar sind.

Description

Vorrichtung zum Befüllen eines nicht vakuumfesten Systems mittels Vakuum-Druck-
Befüllung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen einer Baugruppe eines nicht vakuumfesten Systems mit einem Betriebsstoff mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung und deren nachfolgendes Verschließen.
Für zahlreiche technische Anwendungen müssen Flüssigkeiten oder Gase als Betriebsstoffe einem gerätetechnischen System zugeführt werden. Um hierbei eine luftfreie Befüllung des jeweiligen Systems zu ermöglichen, werden zunehmend mittels Vakuum unterstützte Druckbefüllungen realisiert. Das zu befüllende System wird zunächst evakuiert, indem die in diesem System enthaltenen Gase mit einer Vakuumpumpe abgesaugt werden. Somit wird eine Luftfreiheit des Systems vor der Befüllung mit dem jeweiligen Befüllmedium erreicht.
Ein typisches Einsatzgebiet der Vakuum-Druck-Befüllung ist die Automobilindustrie. Dabei werden die Fahrzeuge an Montagelinien der Hersteller mit den notwendigen Betriebsstoffen befüllt. Diese Betriebsstoffe werden aus Befüllanlagen über Verbindungsleitungen und Befülladapter in die zu befüllenden Kreisläufe und Behälter der Fahrzeuge eingespeist. Derartige Anwendungen sind zum Beispiel aus DE 197 00 436 C2, DE 10 2007 029 020 A1 und DE 10 2014 011 611 B4 bekannt und ergeben keine prinzipbedingten Probleme, weil die zu befüllenden Kreisläufe und Behälter der Fahrzeuge vakuumfest ausgeführt sind.
Sofern eine Vakuum-Druck-Befüllung hingegen zur Befüllung eines nicht vakuumfesten Systems eingesetzt werden soll, würde dieses System unter der Vakuumbeaufschlagung kollabieren. Ein diesbezüglich typisches Beispiel sind Ultraschallsonden für Anwendungen in der Medizintechnik. Diese Baugruppen werden überwiegend mittels einer Durchspülung befüllt, die jedoch keine luftfreie Befüllung bewirkt. Bisher sind auch keine alternativen Verfahren am Markt verfügbar, um solche Baugruppen luftfrei zu befüllen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auch nicht vakuumfeste Systeme mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung luftfrei befüllt und verschlossen werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Vorrichtung eine Vakuumkammer zur Aufnahme von mindestens einer zu befüllenden Baugruppe aufweist. Im Innenraum der Vakuumkammer ist im unteren Bereich eine Drehvorrichtung zur Abstützung und Verlagerung von mindestens einer Aufnahmeeinheit für eine zu befüllende Baugruppe angeordnet. Die mindestens eine Aufnahmeeinheit ist aus mindestens zwei separaten Segmenten zusammengefügt, die in der zusammengefügten Position in ihrem Innenraum einen gemeinsamen freien Bauraum ausbilden, dessen Innenkontur kongruent ist zur Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe. In einem Segment der Aufnahmeeinheit oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe ist ein weiterer freier Bauraum ausgebildet. Im Innenraum der Vakuumkammer sind oberhalb der Aufnahmeeinheit ein Schraubwerkzeug für ein Verschlusselement der zu befüllenden Baugruppe und eine Befülleinheit angeordnet. Die mit der zu befüllenden Baugruppe in Wirkverbindung zu bringenden Abschnitte vom Schraubwerkzeug und der Befülleinheit sind jeweils in den weiteren freien Bauraum der Aufnahmeeinheit oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe verlagerbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren technische Merkmale in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.
Der grundlegende Lösungsansatz besteht demzufolge darin, dass eine nicht vakuumfeste Baugruppe bzw. ein komplettes nicht vakuumfestes System in einer Vakuumkammer mit einer baulich integrierten Befüll- und Verschlusstechnik angeordnet und mit spezieller Handlingstechnik in eine für den jeweiligen Verfahrensschritt optimale Position verlagert wird. Dabei weist die Vakuumkammer lediglich eine einzige Öffnung auf, so dass ein grundsätzlich anderer Verfahrensablauf möglich wird als bei der bisher üblichen Befüllung nicht vakuumfester Systeme mittels einer Durchspülung.
Durch die Verwendung einer Vakuumkammer, in der sich die zu befüllende Baugruppe bzw. das zu befüllende System während der Evakuierung und Befüllung befindet, wird es möglich, auch nicht vakuumfeste Komponenten zu evakuieren. Dies wird erreicht, indem die Vakuumkammer während der Evakuierung ebenfalls evakuiert wird. Damit bleibt der Druck in der zu befüllenden Baugruppe bzw. in dem zu befüllenden System gleich zu dem Druck, der ihn umgibt. Somit kann ein Kollabieren der zu befüllende Baugruppe bzw. des zu befüllenden Systems vermieden werden und eine nachfolgende luftfreie Befüllung mit einem Betriebsstoff ist möglich.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung sind keine manuellen Handhabungen an einer zu befüllenden Baugruppe bzw. einem zu befüllenden System zum Adaptieren eines Befüllwerkzeuges erforderlich. Durch die in der Vakuumkammer baulich integrierten Baugruppen können alle notwendigen translatorischen und rotatorischen Zustellbewegungen realisiert werden. Dabei ist es für die Funktionsfähigkeit wesentlich, dass alle Abdichtungen zwischen den außerhalb der Vakuumkammer angeordneten Antrieben und der innerhalb der Vakuumkammer angeordneten Befüll- und Handlingstechnik vakuumdicht ausgeführt sind.
Somit wird eine Vorrichtung geschaffen, mit der auch Systeme, die bisher nicht luftfrei befüllt werden konnten, da sie die erforderliche Vakuumfestigkeit nicht aufweisen, durch die Nutzung einer Vakuum-Druck-Methode luftfrei befüllt und verschlossen werden können. Folglich kann diese technische Lösung bei zahlreichen Anwendungen zum Einsatz kommen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Aufbau der Vorrichtung in stilisierter Darstellung
Fig. 2 eine zu befüllende Baugruppe und eine Aufnahmeeinheit
Fig. 3 eine Drehvorrichtung mit Antrieb
Fig. 4 eine Befülleinheit als separate Baugruppe
Fig. 5 die Wirkverbindung von Befülleinheit und Aufnahmeeinheit
Fig. 6 ein Schraubwerkzeug als separate Baugruppe
Fig. 7 die Wirkverbindung von Schraubwerkzeug und Aufnahmeeinheit
Fig. 8 eine spezifische Ausgestaltung eines Verschlusselementes
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist zum Befüllen einer Baugruppe eines nicht vakuumfesten Systems mit einem Betriebsstoff mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung und deren nachfolgendes Verschließen konzipiert. Als diesbezügliches Ausführungsbeispiel wird eine Anwendung für Ultraschallsonden für den medizinischen Bereich beschrieben.
Gemäß Fig. 1 umfasst die Vorrichtung eine Vakuumkammer 1 , deren Innenraum über eine Verschlusseinrichtung 2 zugänglich ist. Im Innenraum wird mindestens eine zu befüllenden Baugruppe angeordnet, im konkreten Ausführungsbeispiel eine Ultraschallsonde 3, deren grundsätzlicher Aufbau aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Im Innenraum der Vakuumkammer 1 ist im unteren Bereich eine Drehvorrichtung 4 zur Abstützung und Verlagerung von mindestens einer Aufnahmeeinheit 5 für die Ultraschallsonde 3 angeordnet. Der grundsätzliche Aufbau dieser Drehvorrichtung 4 ist aus Fig. 3 ersichtlich. Die Drehvorrichtung 4 weist eine Welle 41 mit Zentrierzapfen und Spanner für die Aufnahmeeinheit 5 auf. Der Antrieb der Drehvorrichtung 4 ist als ein Schwenkantrieb 42 mit Zahnriemenscheiben 43 ausgestaltet und außerhalb der Vakuumkammer 1 angeordnet. Die Drehvorrichtung 4 ist ausgehend von ihrem Antrieb 42 über einen Flansch 44 mit Lagerung und vakuumdichter Drehdurchführung im Gehäuse der Vakuumkammer 1 abgestützt. An der Oberseite der Drehvorrichtung 4 und an der Unterseite des in der zusammengefügten Position auf der Drehvorrichtung 4 aufliegenden Segments 51 der Aufnahmeeinheit 5 sind jeweils zueinander kongruente Arretierungselemente ausgestaltet. Diese können z.B. gemäß Fig. 3 an der Drehvorrichtung 4 als zwei Schwertbolzen 45 und gemäß Fig. 2 am Segment 51 der Aufnahmeeinheit 5 als zylinderförmige Aussparungen 55 ausgestaltet werden. Die Wirkverbindung dieser Arretierungselemente ist z.B. aus Fig. 5 und Fig. 7 ersichtlich.
Der grundsätzliche Aufbau einer Aufnahmeeinheit 5 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Demzufolge ist eine Aufnahmeeinheit 5 aus mindestens zwei separaten Segmenten 51 und 52 zusammengefügt. Diese Segmente 51 und 52 bilden in ihrer zusammengefügten Position im Innenraum einen gemeinsamen freien Bauraum 53 aus. Die Innenkontur dieses freien Bauraums 53 ist kongruent zur Außenkontur der zu befüllenden Ultraschallsonde 3. Weiterhin ist in einem Segment 52 der Aufnahmeeinheit 5 oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Ultraschallsonde 3 ein weiterer freier Bauraum 54 ausgebildet.
Im Innenraum der Vakuumkammer 1 sind oberhalb der Aufnahmeeinheit 5 eine Befülleinheit 6 und ein Schraubwerkzeug 7 für ein Verschlusselement 8 der Ultraschallsonde 3 angeordnet. Die mit der Ultraschallsonde 3 in Wirkverbindung zu bringenden Abschnitte vom Schraubwerkzeug 7 und der Befülleinheit 6 sind jeweils in den weiteren freien Bauraum 54 der Aufnahmeeinheit 5 oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Ultraschallsonde 3 verlagerbar.
Der grundsätzliche Aufbau der Befülleinheit 6 ist aus Fig. 4 ersichtlich. Demzufolge ist die Befülleinheit 6 als eine Befüllpinole 61 ausgestaltet mit einer stirnseitiger Abdichtung zum Befüllanschluss der Ultraschallsonde 3. Die Befüllpinole 61 ist über ein Gehäuse 62, einen Dichtkolben 63 und einen Flansch 64 im Gehäuse der Vakuumkammer 1 abgestützt. Die funktionelle Wirkverbindung der Befüllpinole 61 mit der in der Aufnahmeeinheit 5 angeordneten und zu befüllenden Ultraschallsonde 3 ist in Fig. 5 dargestellt.
Der grundsätzliche Aufbau des Schraubwerkzeuges 7 ist aus Fig. 6 ersichtlich. Demzufolge weist das Schraubwerkzeug 7 einen Antrieb 71 , eine Kupplung 72, eine Welle 73 und ein Schraubbit 74 auf. Der Antrieb 71 für das Schraubwerkzeug 7 ist außerhalb der Vakuumkammer 1 angeordnet. Das Schraubwerkzeug 7 ist ausgehend vom Antrieb 71 über ein Gehäuse 75, einen Kolben 76 und einen Flansch 77 mit einer vakuumdichten Drehdurchführung im Gehäuse der Vakuumkammer 1 abgestützt. Das Schraubwerkzeug 7 kann weiterhin ein mechanisches Klemmelement (nicht dargestellt) aufweisen, mit dem eine Lagefixierung eines Verschlusselementes 8 für die zu befüllende Ultraschallsonde 3 möglich ist.
Das Verschlusselement 8 für die zu befüllende Ultraschallsonde 3 wird vorzugsweise mit einer Schraubkontur ausgeführt. Fig. 8 zeigt eine Variante, bei der das Verschlusselement 8 beispielsweise als eine Sonderschraube mit einem Führungsstift und einer stirnseitigen Dichtung ausgestaltet ist.
Sofern eine derartige Vorrichtung zum Befüllen einer nicht vakuumfesten Ultraschallsonde 3 für den medizinischen Bereich mit einem Betriebsstoff mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung verwendet werden soll, ergibt sich folgender Funktionsablauf:
Die Ultraschallsonde 3 wird außerhalb der Vakuumkammer 1 in eine Aufnahmeeinheit 5 eingelegt und dabei durch das Zusammenfügen der Segmente 51 und 52 lagefixiert. Danach wird in der Vakuumkammer 1 ein Verschlusselement 8 auf das Schraubwerkzeug 7 gesteckt. Danach wird die mit der Ultraschallsonde 3 bestückte Aufnahmeeinheit 5 in die Vakuumkammer 1 eingelegt, auf der Drehvorrichtung 4 positioniert und über die Welle 41 mit Zentrierzapfen und Spanner gespannt. Danach wird die Vakuumkammer 1 mittels der Verschlusseinrichtung 2 verschlossen.
Während die bisher erläuterten Arbeitsschritte von einem Werker manuell durchgeführt worden sind, werden die nachfolgenden Arbeitsschritte automatisch durchgeführt:
Die Aufnahmeeinheit 5 wird innerhalb der Vakuumkammer 1 zur Befüllposition (in Fig. 1 links) geschoben. Danach wird die Befüllspitze der Befüllpinole 61 zugestellt. Danach wird das gesamte System innerhalb der Vakuumkammer 1 evakuiert. Danach wird der Befüllvorgang durchgeführt. Danach wird die Befüllpinole 61 zurückgestellt. Danach wird das Schnüffeln gestartet. Danach wird die Aufnahmeeinheit 5 zur Schraubposition (in Fig. 1 rechts) geschoben. Danach wird das Schraubwerkzeug 7 zugestellt. Danach wird das Verschlusselement 8 in den Befüllanschluss der Ultraschallsonde 3 eingeschraubt. Danach wird das Schraubwerkzeug 7 zurückgestellt. Gleichzeitig wird die Vakuumkammer 1 belüftet. Danach wird die Aufnahmeeinheit 5 in die Grundstellung verschoben
Nach diesen automatisch durchgeführten Arbeitsschritten werden folgende Arbeitsschritte von einem Werker nochmals manuell durchgeführt: Die Verschlusseinrichtung 2 der Vakuumkammer 1 wird geöffnet. Die Aufnahmeeinheit 5 wird aus der Vakuumkammer 1 entnommen. Die nunmehr befüllte Ultraschallsonde 3 wird aus der Aufnahmeeinheit 5 entnommen.
Somit wurde eine Ultraschallsonde 3, die bisher wegen fehlender Vakuumfestigkeit nicht luftfrei befüllt werden konnte, in vorteilhafter Weise unter Nutzung einer Vakuum-Druck- Methode luftfrei befüllt und verschlossen.
Bezugszeichenliste Vakuumkammer Verschlusseinrichtung Ultraschallsonde Drehvorrichtung Welle mit Zentrierzapfen und Spanner Schwenkantrieb Zahnriemenscheibe Flansch mit Lagerung und vakuumdichter Drehdurchführung Schwertbolzen Aufnahmeeinheit Segment Segment freier Bauraum freier Bauraum Aussparung Befülleinheit Befüllpinole Gehäuse Dichtkolben Flansch Schraubwerkzeug Antrieb Kupplung Welle Schraubbit Gehäuse Kolben Flansch mit vakuumdichter Drehdurchführung Verschlusselement

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Befüllen einer Baugruppe eines nicht vakuumfesten Systems mit einem Betriebsstoff mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung und deren nachfolgendes Verschließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vakuumkammer (1) zur Aufnahme von mindestens einer zu befüllenden Baugruppe (3) aufweist, wobei im Innenraum der Vakuumkammer (1) im unteren Bereich eine Drehvorrichtung (4) zur Abstützung und Verlagerung von mindestens einer Aufnahmeeinheit (5) für eine zu befüllende Baugruppe (3) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Aufnahmeeinheit (5) aus mindestens zwei separaten Segmenten (51 ; 52) zusammengefügt ist, die in der zusammengefügten Position in ihrem Innenraum einen gemeinsamen freien Bauraum (53) ausbilden, dessen Innenkontur kongruent ist zur Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe (3) und wobei in einem Segment (52) der Aufnahmeeinheit (5) oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe (3) ein weiterer freier Bauraum (54) ausgebildet ist, wobei im Innenraum der Vakuumkammer (1) oberhalb der Aufnahmeeinheit (5) ein Schraubwerkzeug (7) für ein Verschlusselement (8) der zu befüllenden Baugruppe (3) und eine Befülleinheit (6) angeordnet sind und wobei die mit der zu befüllenden Baugruppe (3) in Wirkverbindung zu bringenden Abschnitte vom Schraubwerkzeug (7) und der Befülleinheit (6) jeweils in den weiteren freien Bauraum (54) der Aufnahmeeinheit (5) oberhalb der Außenkontur der zu befüllenden Baugruppe (3) verlagerbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung (4) eine Welle (41) mit Zentrierzapfen und Spanner für die Aufnahmeeinheit (5) aufweist, wobei der Antrieb (42) für die Drehvorrichtung (4) als ein Schwenkantrieb (42) mit Zahnriemenscheiben (43) ausgestaltet sowie außerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist und wobei die Drehvorrichtung (4) ausgehend von ihrem Antrieb (42) über einen Flansch (44) mit Lagerung und vakuumdichter Drehdurchführung im Gehäuse der Vakuumkammer (1) abgestützt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite der Drehvorrichtung (4) und an der Unterseite des in der zusammengefügten Position auf der Drehvorrichtung (4) aufliegenden Segments (51) der Aufnahmeeinheit (5) jeweils zueinander kongruente Arretierungselemente ausgestaltet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungselemente an der Drehvorrichtung (4) als zwei Schwertbolzen (45) und am Segment (51) der Aufnahmeeinheit (5) als zwei zylinderförmige Aussparungen (55) ausgestaltet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befülleinheit (6) mit einer Befüllpinole (61) ausgestaltet ist, eine stirnseitige Abdichtung zum Befüllanschluss der zu befüllenden Baugruppe (3) aufweist und über ein Gehäuse (62), einen Dichtkolben (63) und einen Flansch (64) im Gehäuse der Vakuumkammer (1) abgestützt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubwerkzeug (7) einen Antrieb (71), eine Kupplung (72), eine Welle (73) und ein Schraubbit (74) aufweist, wobei der Antrieb (71) für das Schraubwerkzeug (7) außerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist und wobei das Schraubwerkzeug (7) ausgehend von seinem Antrieb (71) überein Gehäuse (75), einen Kolben (76) und einen Flansch (77) mit einer vakuumdichten Drehdurchführung im Gehäuse der Vakuumkammer (1) abgestützt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubwerkzeug (7) ein mechanisches Klemmelement zur Lagefixierung eines Verschlusselementes (8) für die zu befüllende Baugruppe (3) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (8) der zu befüllenden Baugruppe (3) als eine Sonderschraube mit einem Führungsstift und einer stirnseitigen Dichtung ausgestaltet ist.
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