Abfüllkopf

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfüllen von tiefkalten verflüssigten Gasen, insbesondere verflüssigtem Stickstoff, in einen Behälter, insbesondere einen Kryobehälter, bestehend aus einem auf oder an dem Behälter befestigbaren Abfüllkopf, welcher eine abschaltbare Fülleitung (5) für das verflüssigte Gas und eine Füllstandsmeßeinrichtung (1, 2, 3, 4, 7, 9) aufweist, wobei die Füllstandsmeßeinrichtung ein sich mindestens teilweise in das Behälterinnere erstreckendes Mittel zur Erfassung des aktuellen Befüllungsgrades aufweist und mit Abschaltmitteln zur Unterbrechung des Abfüllvorganges beim Erreichen des gewünschten Endbefüllungsgrades zusammenwirkt. Zur Verbesserung der Vorrichtung hinsichtlich ihrer Störanfälligkeit wird vorgeschlagen, daß das Mittel zur Erfassung des aktuellen Befüllungsgrades durch einen vom Spiegel des verflüssigten Gases getragenen Meßfühler (7) gebildet ist, welcher ein Betätigungsorgan (4) aufweist, das mit einem räumlich fixierbaren Endwertgeber (1) für die Ansteuerung der Abschaltmittel beim Erreichen des gewünschten Endbefüllungsgrades zusammenwirkt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfüllen von tiefkalten verflüssigten Gasen, insbesondere verflüssigtem Stickstoff, in einen Behälter, insbesondere einen Kryobehälter, bestehend aus einem auf oder an dem Behälter befestigbaren Abfüllkopf, welcher eine abschaltbare Fülleitung für das verflüssigte Gas und eine Füllstandsmeßeinrichtung aufweist, wobei die Füllstandsmeßeinrichtung ein sich mindestens teilweise in das Behälterinnere erstreckendes Mittel zur Erfassung des aktuellen Befüllungsgrades aufweist und mit Abschaltmitteln zur Unterbrechung des Abfüllvorganges beim Erreichen des gewünschten Endbefüllungsgrades zusammenwirkt.

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der Praxis bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist der Abfüllkopf so gestaltet, daß dessen Füllstandsmeßeinrichtung eine in den Behälter eingebrachte Sonde aufweist. Innerhalb dieser Sonde befinden sich elektrische Meßsensoren, die unterschiedliche Signale abgeben, je nachdem ob sie bereits vom Spiegel des abgefüllten Flüssiggases erreicht sind oder nicht. Beim Erreichen eines vorgegebenen Füllgrades, beispielsweise 95%, wird ein in der Fülleitung angeordnetes Magnetventil durch entsprechende elektrische Ansteuerung geschlossen und der Abfüllvorgang dadurch beendet.

[0003] Eine andere Vorrichtung zum Abfüllen von tiefkalten verflüssigten Gasen ist aus dem deutschen Patent DE 3421803 bekannt. Hierbei ist zur Ermittlung des Füllstandes in Kryobehältern ein im Phasentrenner der Fülleitung befindlicher stromdurchflossener Meßfühler vorgesehen, dessen Signal mit einer einstellbaren Referenzspannung vergleichbar ist, wobei die Referenzspannung über einen Referenzfühler erzeugt wird, der an einer immer mit verflüssigtem Gas gefüllten tiefen Stelle des Phasentrenners angeordnet ist.

[0004] Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen sind aufgrund ihrer Funktion als elektronische bzw. elektrische Sensorelemente im Zusammenhang mit der Anwendung im Bereich Tieftemperaturtechnik vergleichsweise störempfindlich. Außerdem wirken sich Feuchtigkeitsreste, gebildet durch Tauwasser, auf der Oberfläche der Sonde bei der bekannten Vorrichtung insofern nachteilig aus, als es hierdurch zu Fehlfunktionen kommen kann. Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine

[0005] Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie einerseits störunanfälliger wird und andererseits aber mit noch vertretbaren Kosten herstellbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mittel zur Erfassung des aktuellen Befüllungsgrades durch einen vom Spiegel des verflüssigten Gases getragenen Meßfühler gebildet ist, welches ein Betätigungsorgan aufweist, das mit einem räumlich fixierbaren Endwertgeber für die Ansteuerung der Abschaltmittel beim Erreichen des gewünschten Endbefüllungsgrades zusammenwirkt.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine rein mechanische Lösung für die Ermittlung des aktuellen Füllstandes und zur Feststellung des gewünschten Endbefüllungsgrades darstellt. Der Meßfühler wird in einfacher Weise als ein vom Flüssigkeitsspiegel getragenes Element ausgelegt und kann so über sein Bestätigungsorgan stets den aktuellen Füllstand wiedergeben. Diese Lösung ist sowohl einfach hinsichtlich der Bedienbarkeit als auch kostengünstig, da die aufwendige und störanfällige Elektronik für den Meßfühler entfällt. Darüber hinaus ist sie für ihren Einsatz in der Tieftemperaturtechnik äußerst robust und störungsunanfällig.

[0007] Bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0008] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles (einzige Figur) näher erläutert.

[0009] Der in Fig. 1 dargestellte Schnitt zeigt einen Abfüllkopf einer Vorrichtung zum Abfüllen von tiefkalten verflüssigten Gasen.

[0010] Der Abfüllkopf besteht aus einem Grundkörper 3, welcher auf der Oberseite eines nicht näher dargestellten Behälters befestigt ist. Er kann beispielsweise an ihm angeflanscht sein. Innerhalb des Grundkörpers 3 des Abfüllkopfes verlaufen sowohl eine Fülleitung 5 zur Befüllung des Behälters mit tiefkaltem verflüssigten Gas, insbesondere flüssigem Stickstoff (LN2), von einer nicht näher dargestellten äußeren Quelle her. Die Fülleitung 5 weist an ihrem unteren im Behälter befindlichen Ende einen Phasenseparator 6 auf.
Des weiteren ist eine sich durch den Abfüllkopf-Grundkörper 3 erstreckende Abgasleitung 8 vorgesehen, welche mit ihrem einen Ende ebenfalls im Behälter mündet. Diese dient zur Abfuhr von sich oberhalb des Flüssiggasspiegels befindlichen Abgas in die Umgebung.

[0011] Des weiteren trägt der Abfüllkopf eine Füllstandsmeßeinrichtung, die im folgenden beschrieben wird:

[0012] Auf der Oberseite des Grundkörpers 3 befindet sich ein vertikal verstellbares Führungsrohr 9, welches in der Art eines Endanschlages für das Betätigungsorgan 4 eines Schwimmers 7, welche im folgenden beschrieben werden, in einer gewünschten Lage durch die Quetschverschraubung 2 gesichert wird. An der Oberseite des Führungsrohres 9 befindet sich ein Reed-Kontakt 1, dessen Ausgangssignal elektrisch mit Abschaltmitteln für ein in der Fülleitung 5 angeordnetes Magnetventil zusammenwirkt.

[0013] Innerhalb des Führungsrohres 9 ist ein als Betätigungsorgan 4 dienender Permanentmagnet 4 frei beweglich, welcher auf einer sich vertikal erstreckenden Stange befestigt ist, die mit einem Auftriebskörper 7 gekoppelt ist. Der Auftriebskörper 7, der als Schwimmer ausgebildet ist, wird vom Flüssigkeitsspiegel des verflüssigten Gases getragen.

[0014] Der Abfüllvorgang mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung verläuft wie folgt:

[0015] Zunächst erfolgt das Aufsetzen des Grundkörpers 3 auf den Behälter. Dann wird durch das Lösen der Quetschverschraubung 2 und vertikale Höhenverstellung des Führungsrohres 9 der gewünschte Endbefüllungsgrad eingestellt. Dann wird der Abfüllvorgang für das tiefkalte verflüssigte Gas manuell durch Öffnen des Magnetventils in der Fülleitung 5 gestartet. Das Betätigungsorgan 4 des Schwimmers 7 befindet sich dabei in der in der Figur dargestellten unteren Stellung.

[0016] Im Verlaufe des Befüllungsvorganges folgt der Schwimmer 7 dem steigenden Spiegel des Flüssiggases im Behälter, wobei sich gleichzeitig das Betätigungsorgan 4 in Form des Permanentmagneten vertikal nach oben bewegt. Sobald der Permanentmagnet 4 in den Wirkungsbereich des Reed-Kontaktes 1 kommt, wird ein Signal für das Erreichen des gewünschten Endbefüllungsgrades an die Meßvorrichtung zur Betätigung des Magnetventils in der Fülleitung 5 gegeben und das Magnetventil schaltet ab. Hierdurch wird der Abfüllvorgang bei Erreichen des gewünschten Befüllungsgrades automatisch beendet.

Bezugszeichenliste

[0017] 

1

Reed-Kontakt (Endwertgeber)

2

Quetschverschraubung

3

Grundkörper des Abfüllkopfes

4

Permanentmagnet (Betätigungsorgan)

5

Fülleitung

6

Phasenseparator

7

Auftriebskörper (Meßfühler)

8

Abgasleitung

9

Führungsrohr

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Abfüllen von tiefkalten verflüssigten Gasen, insbesondere verflüssigtem Stickstoff, in einen Behälter, insbesondere einen Kryobehälter, bestehend aus einem auf oder an dem Behälter befestigbaren Abfüllkopf, welcher eine abschaltbare Fülleitung (5) für das verflüssigte Gas und eine Füllstandsmeßeinrichtung (1, 2, 3, 4, 7, 9) aufweist, wobei die Füllstandsmeßeinrichtung ein sich mindestens teilweise in das Behälterinnere erstreckendes Mittel zur Erfassung des aktuellen Befüllungsgrades aufweist und mit Abschaltmitteln zur Unterbrechung des Abfüllvorganges beim Erreichen des gewünschten Endbefüllungsgrades zusammenwirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Mittel zur Erfassung des aktuellen Befüllungsgrades durch einen vom Spiegel des verflüssigten Gases getragenen Meßfühler (7) gebildet ist, welcher ein Betätigungsorgan (4) aufweist, das mit einem räumlich fixierbaren Endwertgeber (1) für die Ansteuerung der Abschaltmittel beim Erreichen des gewünschten Endbefüllungsgrades zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßfühler (7) durch einen Schwimmer gebildet ist, oberhalb dessen sich vertikal beabstandet das Betätigungsorgan befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Verbindungsachse von Schwimmer und Betätigungsorgan parallel zur Fülleitung erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Betätigungsorgan ein Permanentmagnet (4) ist, welcher mit einem Reed-Kontakt als räumlich fixierbarem Endwertgeber zusammenwirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reed-Kontakt (1) an oder auf einem vertikal verstellbaren Rohr (9) angeordnet ist, innerhalb dessen das Betätigungsorgan (4) des Meßfühlers (7) vertikal frei bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (9) durch eine Quetschverschraubung (2) vertikal gesichert ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abfüllkopf eine Abgasleitung (8) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fülleitung (5) einen Phasenseparator (6) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgangssignal des Reed-Kontaktes (1) auf eine elektrische Abschalteinrichtung für die Fülleitung, insbesondere auf ein Magnetventil, einwirkt.

Zeichnung