KOPPLUNGSVORRICHTUNG ZUR AUTOMATISCHEN KOPPLUNG EINES DRUCKGASBEHÄLTERS SOWIE AUTOMAT UND VERFAHREN ZUM AUTOMATISCHEN BEFÜLLEN EINES DRUCKGASBEHÄLTERS

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung zur automatischen Kopplung eines Druckgasbehälters, insbesondere eines CO2-Gaszylinders, für einen oder in einem Gasbefüllautomat, insbesondere zum Auffüllen von CO2-Gaszylindern: mit einem Anschlussadapter; mit einer Aufnahmeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Druckgasbehälter aufzunehmen und in einer vorbestimmten Ausrichtung zu dem Anschlussadapter zu halten; und mit einer Antriebseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälter in Richtung seiner Längsachse an den Anschlussadapter zu führen, sodass in einer vorbestimmten Endposition eine lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters zu dem Anschlussadapter herstellbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Automat sowie ein Verfahren zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters.

Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung zur automatischen Kopplung eines Druckgasbehälters für einen oder in einem Gasbefüllautomat sowie einen Automat und ein Verfahren zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters mit einer derartigen Vorrichtung.

TECHNISCHER HINTERGRUND

[0002] Druckgasbehälter werden unter anderem in sogenannten Wassersprudlern eingesetzt. Leitungswasser lässt sich mit Kohlenstoffdioxid anreichern. Ein Wassersprudler dient dazu, aus Leitungswasser kohlensäurehaltiges Sprudelwasser zu machen. In dem Wassersprudler befindet sich dazu ein als CO2-Flüssiggaszylinder ausgebildeter Druckgasbehälter.

[0003] Obwohl die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend in Bezug auf CO2-Flüssiggaszylinder näher erläutert wird, ist die darauf nicht beschränkt sondern auf vielfältige Druckgasbehälter bzw. deren Anwendungen übertragbar.

[0004] Ein solcher Druckgasbehälter ist ein in der Regel aus Metall, regelmäßig aus Stahl, bestehender Druckbehälter für den Transport und die Lagerung von unter Druck stehenden Gasen. Ist der Druckbehälter leer, muss er durch einen vollen Druckbehälter ausgetauscht werden. Üblicherweise wird der leere Druckbehälter im Handel gegen einen vollen Druckbehälter eingetauscht. Dort wird der Druckbehälter in der Regel nicht direkt wieder befüllt, sondern das Handelsunternehmen sammelt die leeren Druckbehälter und versendet diese an ein spezialisiertes Unternehmen, welches das Wiederbefüllen der Druckbehälter durchführt. Dadurch muss stets eine Vielzahl an vollen und leeren ungenutzten Gaszylindern vorgehalten werden und es entstehen hohe Kosten aufgrund der Lagerung und Transportwege der Druckbehälter. Ferner entsteht eine hohe Ausfallzeit, in welcher der Druckbehälter nicht genutzt werden kann.

[0005] In anderen Druckbehälter verwendenden Branchen, beispielsweise in Anwendungen für Camping oder für Paintball, werden Druckgasbehälter von Endverbrauchern in höherer Frequenz genutzt und müssen deshalb häufiger wieder befüllt werden. Bisweilen werden diesbezüglich sogenannte Abfüllstationen eingesetzt.

[0006] Die EP 3 021 033 A1 beschreibt eine Abfüllstation für Gasflaschen, die es einem Endverbraucher ermöglicht Gasflaschen automatisiert wieder zu befüllen.

[0007] Die WO 2010/030921 A1 beschreibt eine Methode und ein System zum Befüllen eines Gaszylinders. Dazu weist eine Ladestation unter anderem ein Gehäuse auf, welches Andockstellen hat an denen die Gaszylinder von einem Endverbraucher manuell befestigt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0008] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kopplungsvorrichtung für Druckgasbehälter und ein verbessertes Verfahren zum automatischen Befüllen bereitzustellen.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Automat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.

[0010] Demgemäß ist vorgesehen:

• Eine Kopplungsvorrichtung zur automatischen Kopplung eines Druckgasbehälters, insbesondere eines CO2-Gaszylinders, für einen oder in einem Gasbefüllautomat, insbesondere zum Auffüllen von CO2-Gaszylindern: mit einem Anschlussadapter; mit einer Aufnahmeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Druckgasbehälter aufzunehmen und in einer vorbestimmten Ausrichtung zu dem Anschlussadapter zu halten; und mit einer Antriebseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälter in Richtung seiner Längsachse an den Anschlussadapter zu führen, sodass in einer vorbestimmten Endposition eine lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters zu dem Anschlussadapter herstellbar ist.
• Ein Automat zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters, insbesondere eines CO2-Gaszylinders: mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung; und mit einem Vorratsdruckbehälter, welcher mit dem Anschlussadapter der Kopplungsvorrichtung fluidisch verbunden ist.
• Ein Verfahren zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters, insbesondere eines CO2-Gaszylinders, mittels eines Befüllautomaten, insbesondere mittels eines erfindungsgemäßen Automaten, mit den Schritten: Aufnehmen des zu befüllenden Druckgasbehälters in einer Aufnahmeeinrichtung einer Kopplungsvorrichtung des Befüllautomaten; Verlagern des Druckgasbehälters in Richtung seiner Längsachse in Bezug auf einen Anschlussadapter der Kopplungsvorrichtung; Koppeln des Druckgasbehälters mit dem Anschlussadapter, wobei der Druckgasbehälter in Richtung seiner Längsachse an den Anschlussadapter geführt wird, sodass in einer vorbestimmten Endposition eine lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters zu dem Anschlussadapter hergestellt wird; und Befüllen des Druckgasbehälters mit einem Fluid aus einem Vorratsdruckbehälter, welcher mit dem Anschlussadapter fluidisch verbunden ist.

[0011] Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, einen Druckgasbehälter durch Verlagerung in Längsrichtung automatisch in einem Gasbefüllautomat zu koppeln, sodass ein Nutzer, insbesondere ein Endverbraucher, den Druckgasbehälter auf einfache Art und Weise für ein automatisches Wiederbefüllen zuführen kann und nach der überwachten Befüllung sicher und einsatzbereit entnehmen kann.

[0012] Zum Befüllen wird der Druckgasbehälter von dem Nutzer in der axialen Ausrichtung in die Kopplungsvorrichtung eingelegt. Etwaige Anwendungsfehler, insbesondere für ungeübte Endverbraucher, werden dadurch vermieden, dass die lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters zu dem Anschlussadapter automatisch hergestellt wird. Somit kann sichergestellt werden, dass die Verbindung bestimmungsgemäß und sicher hergestellt ist und während des Befüllvorgangs keine Gefahr von dem Druckgasbehälter, beispielsweise durch unkontrolliertes Lösen der Verbindung oder dergleichen, ausgeht.

[0013] Die Benutzung durch einen Nutzer ist jedoch keine notwendige Voraussetzung. Gleichermaßen ist eine durch die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung realisierbare vereinfachte maschinelle Zuführung denkbar.

[0014] Die Ausrichtung und die Verlagerungsrichtung des Druckgasbehälters, das heißt die Richtung der Längsachse, sind auf keine spezifische Lage im Raum bzw. in dem Automaten beschränkt, sondern lediglich auf die Ausrichtung des Anschlussadapters bezogen. Vielmehr ermöglicht die vorliegende Erfindung den Druckgasbehälter in einer beliebigen durch die Ausrichtung des Anschlussadapters vorbestimmten Lage in der Kopplungsvorrichtung aufzunehmen.

[0015] Der Druckgasbehälter kann sowohl länglich und im Wesentlichen kreiszylinderförmig, wie es für Druckgasbehälter üblich ist, oder auch anders, beispielsweise polygonal und/oder kompakt und/oder kugelförmig oder dergleichen ausgebildet sein. Unabhängig von der vorbestimmten Form weist der Druckgasbehälter eine definierte Längsachse auf.

[0016] In dem Druckgasbehälter können verschiedenste Fluide, beispielsweise Kohlenstoffdioxid, brennbare Gase, Industriegase, Druckluft oder vergleichbare Fluide, unter hohem Druck in gasförmigem und/oder flüssigem Aggregatszustand gelagert werden.

[0017] Zum Aufnehmen bzw. Abgeben von Fluiden beinhaltet der Druckgasbehälter ein Ventil, welches vorzugsweise in Längsrichtung des Druckgasbehälters ausgerichtet und optional mit einem Druckminderer verbunden ist. Das Ventil kann insbesondere mit einem Ventilstift versehen sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt sondern kann beispielsweise ebenso mit einem Handventil versehen sein. Zum hermetischen Abdichten weist das Ventil oder der Anschlussadapter ein Dichtmittel, beispielsweise einen Dichtring, insbesondere an der stirnseitigen Kontaktebene zwischen Ventil und Anschlussadapter, auf.

[0018] Alternativ kann der Druckgasbehälter als Steigrohrflasche ausgebildet sein, wie es für Druckgasbehälter, die Kohlenstoffdioxid lagern, üblich und bekannt ist.

[0019] Der Druckgasbehälter kann beispielsweise aus Metall bzw. Leichtmetall, Stahl, Edelstahl, Faserverbundwerkstoffen und/oder Kombinationen daraus hergestellt sein.

[0020] Der Anschlussadapter ist in der Lage Ventile von Druckgasbehältern, beispielsweise Ventile mit Trapezgewinde, Außenrechts-/linksgewinde, Steckverbindungen oder Magnetverbindungen, zu koppeln und fluidisch mit dem Anschlussadapter zu verbinden. Insbesondere ist der Anschlussadapter korrespondierend für, zum Beispiel nach DIN 477, genormte Ventile ausgebildet. Dazu kann der Anschlussadapter automatisch auswechselbar vorgesehen sein, beispielsweise in einem Revolvermagazin oder dergleichen. Vorzugsweise ist der Anschlussadapter als Spannzange ausgebildet, kann jedoch auch auf andere Art und Weise mechanisch mit dem Ventil koppelbar sein.

[0021] Die Antriebseinrichtung ist derart ausgelegt, dass sie die zur Kopplung des Druckgasbehälters erforderliche Kraft mit dem Anschlussadapter aufbringt. Ferner kann die Antriebseinrichtung sowohl den Druckgasbehälter selbst als auch die Aufnahmeeinrichtung mit dem darauf liegenden Druckgasbehälter zumindest entlang der Längsachse bewegen. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung als Elektromotor, insbesondere als Servomotor, ausgebildet. Jedoch ist die Antriebsart nicht darauf beschränkt, beispielsweise kann auch ein magnetischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb vorgesehen sein. Optional kann die Antriebseinrichtung auch ein Getriebe aufweisen.

[0022] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.

[0023] Gemäß einer Ausführungsform weist die Aufnahmeeinrichtung eine erste und eine zweite Kontaktplatte auf, wobei die erste Kontaktplatte zum Kontakt mit einem von einem Anschlussbereich des Druckgasbehälters abgewandten Boden des Druckgasbehälters ausgebildet ist. Die zweite Kontaktplatte ist dabei zum Umschließen einer Verjüngung in dem Anschlussbereich des Druckgasbehälters vorgesehen, sodass ein Verlagern des Druckgasbehälters in Richtung seiner Längsachse relativ zu der Aufnahmeeinrichtung durch die erste und die zweite Kontaktplatte begrenzt ist. Somit kann der Druckgasbehälter in Richtung seiner Längsachse die Aufnahmeeinrichtung nicht selbständig verlassen, sondern wird durch die beiden Kontaktplatten auf der Aufnahmeeinrichtung gehalten und lässt sich daher in Ventilrichtung sichern. Ferner können die Kontaktplatten Kräfte zumindest in Richtung der Längsachse des Druckgasbehälters aufnehmen. Auf diese Weise lassen sich der Druckgasbehälter und die Aufnahmeeinrichtung auch zusammen entlang der Längsachse des Druckgasbehälters verlagern, wenn nur der Druckgasbehälter oder die Aufnahmeeinrichtung direkt angetrieben werden.

[0024] Gemäß einer Weiterbildung ist der Abstand der ersten und der zweiten Kontaktplatte zueinander variabel an ein Format eines Druckgasbehälters anpassbar. Insbesondere ist dazu die erste oder die zweite Kontaktplatte oder beide zumindest in Richtung der Längsachse des Druckgasbehälters verstellbar und arretierbar vorgesehen. Somit können vorteilhaft Druckgasbehälter mit unterschiedlichen Abmessungen, insbesondere unterschiedlichen Längen, in eine definierte Position auf der Aufnahmeeinrichtung gebracht werden. Dadurch wird gewährleistet, dass der Druckgasbehälter in Richtung seiner Längsachse nicht relativ zu der Aufnahmeeinrichtung verstellbar ist und der Druckgasbehälter folglich in vorbestimmter Weise definiert verlagert wird.

[0025] Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist die zweite Kontaktplatte relativ zu dem Anschlussadapter bewegbar ausgebildet. Sie ist ferner dazu ausgebildet, den Druckgasbehälter in Richtung seiner Längsachse von dem Anschlussadapter weg zu führen, sodass die lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters zu dem Anschlussadapter gelöst ist. Das heißt der Druckgasbehälter und der Anschlussadapter werden voneinander weggeführt, wobei der Druckgasbehälter die zum Entkoppeln benötigte Kraft an der zweiten Kontaktplatte, welche die Verjüngung in dem Anschlussbereich des Druckgasbehälters umschließt, abstützt und der Anschlussadapter die auf ihn wirkende zum Entkoppeln benötigte Kraft über eine Befestigung auf die Kopplungsvorrichtung ableitet bzw. abstützt. Die Befestigung des Anschlussadapters und/oder die Aufnahmeeinrichtung können dazu aktiv angetrieben sein. Somit wird eine einfache Konstruktion bereitgestellt, mit welcher die hermetische Verbindung des Druckgasbehälters zu dem Anschlussadapter lösbar ist.

[0026] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aufnahmeeinrichtung ferner motorisch angetriebene Rollen auf, welche in Kontakt mit dem Druckgasbehälter sind, wobei eine Rotationsachse der Rollen parallel zu der Längsachse des Druckgasbehälters angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Druckgasbehälter um seine Längsachse rotiert werden, um beispielsweise seine gesamte Mantelfläche auf mechanische Schäden zu überprüfen oder in den Anschlussadapter eingedreht zu werden, sofern dieser ein Gewinde oder einen anderen Drehverschluss aufweist. Des Weiteren kann der Druckgasbehälter durch die Rotation, beispielsweise durch Auslesen eines auf der Mantelfläche angeordneten Identifikationsmerkmals, wie einem Barcode, Symbol oder dergleichen, identifiziert werden.

[0027] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Antriebseinrichtung ferner dazu ausgebildet, die Aufnahmeeinrichtung in Richtung der Längsachse des von ihr in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälters zu führen. Somit muss der Druckgasbehälter nicht über die ihn kontaktierende Aufnahmeeinrichtung gleiten oder rollen, sondern wird ohne relative Bewegung zu der Aufnahmeeinrichtung verlagert. Dadurch wird Verschleiß an dem Gehäuse des Druckgasbehälters vermieden und die vorbestimmte Ausrichtung genauer eingehalten.

[0028] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Anschlussadapter zum Entkoppeln des Druckgasbehälters von dem Anschlussadapter in Richtung der Längsachse des in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälters bewegbar. Auf diese Weise kann die Antriebseinrichtung bevorzugt in einer Bewegungsrichtung ausreichend Kraft ausüben, um den Druckgasbehälter mit dem Anschlussadapter zu koppeln. Zum Entkoppeln fixiert die Aufnahmeeinrichtung den Druckgasbehälter und der Anschlussadapter wird davon weg bewegt. Ferner können sowohl der Anschlussadapter als auch der Druckgasbehälter bzw. die Aufnahmeeinrichtung voneinander weg bewegt werden und somit besonders schnell entkoppelt werden.

[0029] Gemäß einer Ausführungsform des Automaten weist der Automat eine Pumpe auf, die über ein Fluidleitungssystem mit dem Vorratsbehälter und dem Anschlussadapter verbunden ist. Ein in dem Vorratsbehälter bevorratetes Fluid ist dabei mithilfe der Pumpe zumindest zwischen dem Vorratsbehälter und dem Anschlussadapter förderbar. Auf diese Weise können insbesondere der Druckgasbehälter und der Vorratsbehälter unabhängig von der durch die Druckverhältnisse und Aggregatszustände vorgegebenen Strömung des bevorrateten Fluids angeordnet sein. Flüssiggas würde ohne Pumpe stets der Schwerkraft folgen und gasförmiges Gas würde entsprechend des Druckgefälles zwischen Vorratsbehälter und Druckgasbehälter strömen. Mithilfe der Pumpe können somit nicht nur die beispielhaft beschriebenen Fließrichtungen bei der Anordnung des Druckgasbehälters und des Vorratsbehälter unberücksichtigt bleiben, sondern das Fluid auch in verschiedenen Richtungen gefördert werden.

[0030] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Automat eine Entlüftungsvorrichtung auf, mit der zumindest ein Abschnitt des Fluidleitungssystems entlüftbar ist. Dabei ist ein Auslass der Entlüftungsvorrichtung zur kühlenden Anströmung von Komponenten ausgebildet und angeordnet, beispielsweise einer Pumpe, eines Abschnitts des Fluidleitungssystems oder des Druckgasbehälters oder Kombinationen daraus. Die Entlüftungsvorrichtung enthält ein Ventil, welches die Hauptaufgabe hat, die Strömung des Fluids in dem Fluidleitungssystem, insbesondere zwischen dem Vorratsbehälter beziehungsweise der Pumpe und dem Druckgasbehälter, einzuleiten oder zu sperren. Ferner ermöglicht die Entlüftungsvorrichtung bei Bedarf eine drucklose Leitung zumindest zwischen Entlüftungsvorrichtung und Anschlussadapter, sodass der Druckgasbehälter sicher von dem Anschlussadapter entkoppelt werden kann. Darüber hinaus kann über den Auslass die Pumpe zusätzlich gekühlt werden und somit deren Funktionalität sichergestellt und etwaige sonstige Aufwände zur Kühlung der Pumpe eingespart werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das aus dem Auslass ausströmende Gas für die normgerechte Reinigung und Desinfektion des Druckgasbehälters sowie des Anschlussadapter genutzt werden. Weiter alternativ oder zusätzlich kann das Fluid in dem Fluidleitungssystem dadurch gekühlt werden.

[0031] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automaten weist der Automat eine Waage auf, welche zur Überwachung des Gewichts des Druckgasbehälters vor, nach und zu jedem Zeitpunkt während eines Befüllvorgangs zur Ermittlung des Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter und zur Überwachung eines maximal zulässigen Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter ausgebildet und angeordnet ist. Somit kann das abgegebene Fluidgewicht bestimmt werden, um den Preis für das abgegebene Fluid zu bestimmen, insbesondere im Falle von CO2 da dieses nach Gewicht gehandelt wird. Demnach kann der Preis der Füllung vorteilhaft pro Gramm abgerechnet werden und nicht nur pro Füllung.

[0032] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindung des Anschlussadapters an das Fluidleitungssystem zumindest abschnittsweise flexibel vorgesehen, sodass zwischen dem Anschlussadapter und dem Fluidleitungssystem keine mechanischen Kräfte übertragen werden. Insbesondere kann dies nahe am Übergang zwischen Anschlussadapter und Fluidleitungssystem vorgesehen sein. Auf diese Weise können Abweichungen aufgrund von Fertigung oder Wärmeausdehnung kompensiert sowie die ungehinderte Bewegung des Anschlussadapters in Längsrichtung des Druckgasbehälters und eine präzise Messung des Gewichts des Druckgasbehälters inklusive befülltem Fluid ermöglicht werden.

[0033] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automaten weist die Aufnahmeeinrichtung der Kopplungsvorrichtung ferner motorisch angetriebene Rollen auf, welche in Kontakt mit dem Druckgasbehälter sind, wobei eine Rotationsachse der Rollen parallel zu der Längsachse des Druckgasbehälters angeordnet ist. Ferner ist dabei eine optische Überprüfungseinrichtung vorgesehen, welche den Druckgasbehälter identifiziert und/oder auf Schäden überprüft und der Druckgasbehälter mittels der Rollen in der Aufnahmeeinrichtung um seine Längsachse drehbar ist. Auf diese Weise kann die gesamte Mantelfläche des Druckgasbehälters auf einfache Art nach einem Identifikationsmerkmal, beispielsweise einem Barcode, gescannt und optisch auf Schäden überprüft werden. Daten zu diesem Druckgasbehälter können dann auf einem Speichermedium abgelegt und gespeichert werden. Vorteilhaft sind somit keine anderen Einrichtungen des Automaten im Sichtfeld der Überprüfungseinrichtung und auch keine aufwändigen Konstruktionen für eine schwenkbare Überprüfungseinrichtung notwendig.

[0034] Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Schritt des Entkoppelns des Druckgasbehälters vorgesehen, wobei eine zweite Kontaktplatte, die eine Verjüngung in einem Anschlussbereich des Druckgasbehälters zumindest teilweise umschließt, das Entkoppeln des Druckgasbehälters unterstützt. Dazu führt sie den Druckgasbehälter in Richtung seiner Längsachse von dem Anschlussadapter weg, sodass die lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters zu dem Anschlussadapter gelöst wird. Somit kann der Druckgasbehälter mit einfachen Mitteln automatisch von dem Anschlussadapter entkoppelt werden.

[0035] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist dieses vor dem Schritt des Verlagerns, nach dem Schritt des Entkoppelns und während jedem Schritt dazwischen einen Schritt des Wägens des Druckgasbehälters zur Ermittlung des Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter und zur Überwachung eines maximal zulässigen Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter auf. Auf diese Weise kann die maximale Füllmenge überwacht werden. Ferner wird so ein Abgleich des Gewichts vor und nach dem Befüllen vorgenommen. Somit kann das abgegebene Fluidgewicht exakt bestimmt werden, um dem Preis einer Füllung zu bestimmen, insbesondere für CO2 da CO2 nach Gewicht gehandelt wird.

[0036] Die obigen Ausführungsformen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere sind sämtliche Merkmale der Kopplungsvorrichtung oder des Automaten auf das zugehörige Verfahren zum automatischen Befüllen übertragbar, und umgekehrt.

[0037] Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG

[0038] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1

eine schematische Seitenansicht einer Kopplungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und eines darin aufgenommenen Druckgasbehälters;

Fig. 2

eine schematische Seitenansicht einer Kopplungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und eines darin aufgenommenen Druckgasbehälters;

Fig. 3

eine isometrische Perspektivansicht einer Kopplungsvorrichtung gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel mit einem gekoppelten Druckgasbehälter;

Fig. 4

eine schematische Darstellung eines Automaten mit einer Kopplungsvorrichtung und einem Druckgasbehälter;

Fig. 5

eine Perspektivansicht eines Automaten mit einem gekoppelten Druckgasbehälter;

Fig. 6

ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters mittels eines Befüllautomaten.

[0039] Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

[0040] In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

[0041] Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Kopplungsvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel und eines darin aufgenommenen Druckgasbehälters 2.

[0042] Die Kopplungsvorrichtung 1 ist zur automatischen Kopplung eines Druckgasbehälters 2 für einen oder in einem Gasbefüllautomat ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei dem Druckgasbehälter um einen CO2-Gaszylinder und bei dem Gasbefüllautomat um einen Befüllautomat zum Auffüllen von CO2-Gaszylindern.

[0043] Die Kopplungsvorrichtung 1 umfasst einen Anschlussadapter 3 zum Anschluss des Druckgasbehälters, eine Aufnahmeeinrichtung 4 zur Aufnahme des Druckgasbehälters und eine Antriebseinrichtung 5 zur Verlagerung des Druckgasbehälters.

[0044] Beispielhaft ist der Anschlussadapter 3 in diesem Ausführungsbeispiel an der Aufnahmeeinrichtung 4 befestigt.

[0045] Die Aufnahmeeinrichtung 4 ist dazu ausgebildet, einen Druckgasbehälter 2 aufzunehmen und in einer vorbestimmten Ausrichtung zu dem Anschlussadapter 3 zu halten. Dazu kann die Aufnahmeeinrichtung 4 beispielsweise eine Grundplatte mit erhöhten Randbereichen aufweisen.

[0046] Die Antriebseinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, einen in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälter 2 in Richtung seiner Längsachse X an den Anschlussadapter 3 zu führen, sodass in einer vorbestimmten Endposition eine lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters 2 zu dem Anschlussadapter herstellbar ist. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann die Antriebseinrichtung 5 beispielsweise mit der Aufnahmeeinrichtung 4 verbunden sein und den Druckgasbehälter 2 antreiben, was jedoch nicht zwangsweise andere Konfigurationen, insbesondere bezüglich der Antriebseinrichtung 5 und des Druckgasbehälters 2, ausschließt.

[0047] Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung 5 als Elektromotor, insbesondere als Servomotor, ausgebildet. Optional kann die Antriebseinrichtung 5 auch ein Getriebe aufweisen.

[0048] Ferner weist die Aufnahmeeinrichtung 4 in dem in Fig. 1 illustrierten Ausführungsbeispiel eine erste und eine zweite Kontaktplatte 6, 7 auf, wobei die erste Kontaktplatte 6 zum Kontakt mit einem von einem Anschlussbereich des Druckgasbehälters 2 abgewandten Boden 8 des Druckgasbehälters 2 ausgebildet ist. Die zweite Kontaktplatte 7 ist dabei zum Umschließen einer Verjüngung 9 in dem Anschlussbereich des Druckgasbehälters 2 vorgesehen, sodass ein Verlagern des Druckgasbehälters 2 in Richtung seiner Längsachse X relativ zu der Aufnahmeeinrichtung 4 durch die erste und die zweite Kontaktplatte 6, 7 begrenzt ist.

[0049] Der Abstand der ersten und der zweiten Kontaktplatten 6, 7 zueinander ist vorzugsweise variabel an ein Format eines Druckgasbehälters 2 anpassbar, insbesondere indem die erste Kontaktplatte 6 zumindest in Richtung der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 verstellbar und arretierbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch die zweite Kontaktplatte 7 in Richtung der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 verstellbar und arretierbar sein.

[0050] Zum Verstellen der Kontaktplatten 6, 7, insbesondere der zweiten Kontaktplatte 7, können beispielsweise ein oder mehrere Aussparungen in der Aufnahmeeinrichtung 4 in Richtung der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 vorgesehen sein. Dadurch können sich die Kontaktplatten 6, 7 mittels dieser Aussparungen durch die Aufnahmeeinrichtung 4 hindurch erstrecken, sofern, wie in diesem Ausführungsbeispiel, die Aufnahmeeinrichtung 4 zwischen dem Druckgasbehälter 2, welchen die zweite Kontaktplatte 7 an der Verjüngung 9 umschließt, und der Antriebseinrichtung 5, an welcher die Kontaktplatten 6, 7 befestigt sind, angeordnet ist.

[0051] Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Kontaktplatte 7 zum Lösen des Druckgasbehälters relativ zu dem Anschlussadapter 3 bewegbar ausgebildet sein. Entsprechend ist sie dazu ausgebildet, den Druckgasbehälter 2 in Richtung seiner Längsachse X von dem Anschlussadapter 3 weg zu führen, sodass die lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters 2 zu dem Anschlussadapter 3 gelöst wird. Das heißt der Druckgasbehälter 2 und der Anschlussadapter 3 werden voneinander weggeführt, wobei der Druckgasbehälter 2 die zum Entkoppeln benötigte Kraft an der zweiten Kontaktplatte 7 abstützt, welche die Verjüngung 9 in dem Anschlussbereich des Druckgasbehälters 2 umschließt. Der Anschlussadapter 3 leitet dabei die auf ihn wirkende zum Entkoppeln benötigte Kraft über die Befestigung auf die Aufnahmeeinrichtung 4 ab.

[0052] Bei der dargestellten Ausführungsform sind die erste und die zweite Kontaktplatte rein beispielhaft gemeinsam mittels der Antriebseinrichtung axial verlagerbar vorgesehen.

[0053] Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Kopplungsvorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und eines darin aufgenommenen Druckgasbehälters 2.

[0054] Die Kopplungsvorrichtung 1 des in der Fig. 2 illustrierten weiteren Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen der Kopplungsvorrichtung nach Fig. 1. Die Kopplungsvorrichtung 1 unterscheidet sich aber dadurch, dass hier der Anschlussadapter 3 zum Entkoppeln des Druckgasbehälters 2 von dem Anschlussadapter 3 in Richtung der Längsachse X des in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälters 2 bewegbar ist. Dabei kann der Anschlussadapter 3 zum Beispiel in einer Führungsschiene 19, an einer teleskopartigen Führung oder dergleichen angebracht sein.

[0055] Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist die zweite Kontaktplatte 7 an der Aufnahmeeinrichtung 4 befestigt, wobei die Aufnahmeeinrichtung 4 beispielsweise über die Führungsschiene 19 mit dem Anschlussadapter 3 gekoppelt ist. Die Aufnahmeeinrichtung 4 kann ferner beispielsweise als Prisma mit kanalartiger Vertiefung ausgebildet sein, in welcher der Druckgasbehälter 2 aufgenommen ist. Um ein Verlagern des Druckgasbehälters 2 in Bezug auf die Aufnahmeeinrichtung 4 zu erleichtern, kann die Aufnahmeeinrichtung 4 optional Rollen an Kontaktstellen zu dem Druckgasbehälter 2 aufweisen, deren Rotationsachsen im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse X des Druckgasbehälters angeordnet sind. Die Aufnahmeeinrichtung 4 kann sowohl fest als auch verschiebbar mit der Führungsschiene 19 verbunden sein.

[0056] Des Weiteren kann der Anschlussadapter 3 auch mit der Antriebseinrichtung 5 gekoppelt sein. Dabei können die Anbringung des Anschlussadapters 3 oder die Aufnahmeeinrichtung 4 oder beide aktiv angetrieben werden.

[0057] Darüber hinaus ist die erste Kontaktplatte 6 als lateral verlagerbare schräge Ebene ausgebildet, wobei die schräge Ebene derart ausgerichtet ist, dass Punkte auf ihr mit zunehmender lateraler Entfernung zu der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 entlang der Schräge auch geringeren Abstand in Richtung der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 zu der Verjüngung 9 aufweisen. Beispielhaft ist die erste Kontaktplatte 6 hier als Dreieckskörper ausgebildet.

[0058] Zur Verlagerung ist die erste Kontaktplatte 6 mit der Antriebseinrichtung 5 gekoppelt und senkrecht zu der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 beweglich antreibbar. Über die schräge Ebene wird der Druckgasbehälter axial gegen die zweite Kontaktplatte 7 verschoben.

[0059] Die zweite Kontaktplatte 7 ist hier somit nicht mit der Antriebseinrichtung gekoppelt und kann stationär vorgesehen sein.

[0060] Fig. 3 zeigt eine isometrische Perspektivansicht einer Kopplungsvorrichtung 1 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel mit einem gekoppelten Druckgasbehälter 2.

[0061] Die Kopplungsvorrichtung 1 des in der Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiels entspricht funktional im Wesentlichen der Kopplungsvorrichtung nach Fig. 1. Die Kopplungsvorrichtung 1 unterscheidet sich jedoch beispielsweise dadurch, dass die Antriebseinrichtung 5 ferner dazu ausgebildet ist, die Aufnahmeeinrichtung 4 in Richtung der Längsachse X des von ihr in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälters 2 zu führen. Dazu sind die erste und zweite Kontaktplatte 6, 7 an der Aufnahmeeinrichtung 4 befestigt, wobei die erste Kontaktplatte 6, die zweite Kontaktplatte 7 oder beide Kontaktplatten 6, 7 zusätzlich relativ zu der Aufnahmeeinrichtung 4 bewegbar sein können. Ferner ist die Aufnahmeeinrichtung 4 beispielsweise über eine weitere Platte oder über die Führungsschiene 19 mit dem Anschlussadapter 3 gekoppelt.

[0062] Der Anschlussadapter 3 ist in der Lage alle genormten Ventile von Druckgasbehältern, beispielsweise Ventile mit Trapezgewinde, Außengewinde rechts oder links, Steckverbindungen oder Magnetverbindungen, zu koppeln und fluidisch mit dem Anschlussadapter 3 zu verbinden. Insbesondere ist der Anschlussadapter 3 korrespondierend für, zum Beispiel nach DIN 477, genormte Ventile ausgebildet. Dazu kann der Anschlussadapter 3 automatisch auswechselbar vorgesehen sein, beispielsweise in einem Revolvermagazin oder dergleichen.

[0063] Vorzugsweise ist der Anschlussadapter 3, wie in Fig. 3 beispielhaft dargestellt, als Spannzange ausgebildet, kann jedoch auch auf andere Art und Weise mechanisch mit dem Ventil des Druckgasbehälters 2 koppelbar sein. Die beispielhaft dargestellte Spannzange wird mit dem Ventil des Druckgasbehälters 2 gekoppelt, indem sich die Spannzange mechanisch schließt, wenn der Anschlussbereich des Druckgasbehälters 2 in eine Öffnung der Spannzange auf Anschlag in die Endposition geschoben wird. Dazu sind in der Öffnung der Spannzange beispielsweise verzahnte Segmente kreisrund angeordnet, die in der Endposition den Anschlussbereich des Druckgasbehälters 2 fixierend umschließen. Ferner weist die Spannzange zusätzlich ein Dichtmittel, insbesondere einen Dichtring auf. Die Abstände der Verzahnung entsprechen dem Flaschengewinde, damit die Verzahnung das Flaschengewinde umschließt, sodass eine gasdichte Verbindung mit Hilfe des Dichtmittels in der Spannzange hergestellt wird.

[0064] Zum Lösen der hermetischen Verbindung wird der Druckgasbehälter 2 in seiner Längsrichtung X von der Spannzange wegbewegt. Ferner ist zur Befestigung der Spannzange an der Führungsschiene 19 beispielhaft eine Griffhülse vorgesehen.

[0065] Beispielhaft weist die Grundplatte der Aufnahmeeinrichtung 4 hier erhöhte Randbereiche mit abschnittsweisen im Wesentlichen senkrecht herausragenden Vorsprüngen auf. Wahlweise kann alternativ auch eine Grundplatte mit einer abgerundeten sich längs erstreckenden Einbuchtung vorgesehen sein, die in etwa einen Radius aufweist, welcher dem Radius der Mantelfläche des Druckgasbehälters 2 entspricht. Ferner können alternativ zwei winklig zueinander angeordnete Platten vorgesehen sein, deren v-förmige Öffnung im Wesentlichen nach oben zeigt und in etwa 90 bis 180° aufweisen. Selbstverständlich sind weitere konstruktive Ausgestaltungen denkbar.

[0066] Optional kann die zweite Kontaktplatte 7 auch die Aufnahmeeinrichtung 4 quer zur Längsachse X des Druckgasbehälters 2 umgeben. Dies ist vorzugsweise möglich, sofern die Aufnahmeeinrichtung 4 zwischen dem Druckgasbehälter 2, welchen die zweite Kontaktplatte 7 an der Verjüngung 9 umschließt, und der Antriebseinrichtung 5, an welcher die Kontaktplatten 6, 7 befestigt sind, angeordnet ist.

[0067] Die Kontaktplatten sind hinsichtlich ihrer Form und Konstruktion vielfältig ausführbar. Die Gestalt und das Material der beiden Kontaktplatten 6, 7 sind dabei nicht durch bestimmte Vorgaben beschränkt, sondern ermöglichen lediglich eine vordefinierte Kraftübertragung zumindest in Richtung der Längsachse X des Druckgasbehälters 2. Insbesondere sind sie nicht auf ebene Formen beschränkt sondern können auch dreidimensional geformt sein.

[0068] Ferner weist die Aufnahmeeinrichtung 4 motorisch angetriebene Rollen 10 auf, welche in Kontakt mit dem Druckgasbehälter 2 sind. Die Rotationsachse der Rollen 10 ist parallel zu der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 angeordnet. Der Druckgasbehälter 2 kann jedoch auch mittels vergleichbarer Einrichtungen, beispielsweise eines Förderbandes oder eines Greifers, um seine Längsachse X rotierbar gelagert sein. Die Rollen 10 können mit einem Motor oder mit der Antriebseinrichtung 5 gekoppelt sein.

[0069] Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung 5 als Elektromotor, insbesondere als Servomotor, ausgebildet. Jedoch ist die Antriebsart nicht darauf beschränkt, beispielsweise kann auch ein magnetischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb oder dergleichen vorgesehen sein. Optional kann die Antriebseinrichtung 5 auch ein Getriebe aufweisen.

[0070] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Automaten 11 mit einer Kopplungsvorrichtung 1 und einem Druckgasbehälter 2.

[0071] Der Automat 11 zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters 2 umfasst eine Kopplungsvorrichtung 1 und einen Vorratsdruckbehälter 12 sowie eine Pumpe 13, ein Fluidleitungssystem 14, eine Entlüftungsvorrichtung 15, einen Auslass 16, eine Waage 17, eine optische Überprüfungseinrichtung 18 und ein Kühlaggregat 20. Insbesondere handelt es sich bei der Kopplungsvorrichtung 1 um ein Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 oder Kombinationen daraus.

[0072] Der Vorratsdruckbehälter 12 ist mit dem Anschlussadapter 3 der Kopplungsvorrichtung 1 fluidisch verbunden. Über die Pumpe 13 ist das Fluidleitungssystem 14 mit dem Vorratsbehälter 12 und dem Anschlussadapter 3 verbunden, wobei ein in dem Vorratsbehälter 12 bevorratetes Fluid mithilfe der Pumpe 13 zumindest zwischen dem Vorratsbehälter 12 und dem Anschlussadapter 3 förderbar ist. Die Pumpe 13 ist beispielsweise als Flüssiggasförderpumpe ausgebildet.

[0073] Das Fluidleitungssystem 14 kann beispielsweise aus querschnittsformstabilen Kunststoffschläuchen ausgebildet sein.

[0074] Mit der Entlüftungsvorrichtung 15 ist zumindest ein Abschnitt des Fluidleitungssystems 14 entlüftbar. Dabei ist ein Auslass 16 der Entlüftungsvorrichtung 15 zur kühlenden Anströmung von Komponenten ausgebildet und angeordnet. Die kühlende Wirkung wird dabei durch die Expansion des aus dem Auslass 16 ausströmenden Gases bereitgestellt. Beispielsweise kann damit die Pumpe 13, ein Abschnitt des Fluidleitungssystems 14, der Druckgasbehälter 2 oder Kombinationen daraus gekühlt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das aus dem Auslass 16 ausströmende Gas für die normgerechte Reinigung und Desinfektion des Druckgasbehälters 2 sowie des Anschlussadapters 3 genutzt werden. Dabei kann das Gas beispielsweise mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit aus dem Auslass 16 ausströmen und die Komponenten fluidmechanisch von Verschmutzungen und/oder Ablagerungen reinigen. Zusätzlich können die Komponenten durch das kühle ausströmende Gas derart abgekühlt werden, dass Bakterien, Keime oder Ähnliches absterben und die betreffenden Komponenten desinfiziert werden.

[0075] Die Waage 17 ist zur Überwachung des Gewichts des Druckgasbehälters 2 vorgesehen. Auf diese Weise kann vor, nach und zu jedem Zeitpunkt während eines Befüllvorgangs das Fluidgewicht in dem Druckgasbehälter 2 ermittelt werden. Ferner ist somit eine Überwachung eines maximal zulässigen Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter 2 vorgesehen, wozu die Waage ausgebildet und angeordnet ist.

[0076] Die Aufnahmeeinrichtung 4 der Kopplungsvorrichtung 1 entspricht im Wesentlichen der Aufnahmeeinrichtung 4 nach Fig. 3 und weist motorisch angetriebene Rollen 10 auf, welche in Kontakt mit dem Druckgasbehälter 2 sind. Die Rotationsachse der Rollen 10 ist dabei parallel zu der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 angeordnet. Dabei ist ferner eine optische Überprüfungseinrichtung 18 vorgesehen, welche den Druckgasbehälter 2 identifiziert und auf Schäden überprüft, wobei der Druckgasbehälter 2 mittels der Rollen 10 in der Aufnahmeeinrichtung 4 um seine Längsachse X drehbar ist.

[0077] Dabei kann von der optischen Überprüfungseinrichtung 18 die Oberfläche des Druckgasbehälters 2 bildlich festgehalten und über eine Steuereinrichtung die Bilder an einen hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellten Datenspeicher übermittelt werden. Beispielsweise kann die optische Überprüfungseinrichtung 18 einen auf dem Druckgasbehälter aufgebrachten Barcode oder Vergleichbares erkennen und mit auf dem Datenspeicher gespeicherten Identifikationsdaten abgleichen. Somit können Daten des Druckgasbehälters, beispielsweise zu Typ, Alter und/oder Anzahl von Wiederbefüllungen herangezogen werden um zu entscheiden, ob der Druckgasbehälter wiederbefüllt werden darf.

[0078] In dem Automat 11 kann ein Energiespeicher eingebaut und mit allen Komponenten des Automaten 11, insbesondere der Antriebseinrichtung 5, der Pumpe 13, der Waage 17 und der optischen Überprüfungseinrichtung 18 elektrisch bzw. elektronisch verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich ist selbstverständlich ein Netzanschluss möglich.

[0079] Das Automatengehäuse umgibt im Wesentlichen die oben genannten Elemente. Somit sind die Kopplungsvorrichtung 1, die Pumpe 13, das Fluidleitungssystem 14, die Entlüftungsvorrichtung 15, die Waage 17, die optische Überprüfungseinrichtung 18 und das Kühlaggregat 20 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von einem Automatengehäuse 21 umgeben.

[0080] Fig. 5 zeigt eine Perspektivansicht eines Automaten 11 mit einem gekoppelten Druckgasbehälter 2.

[0081] Der Automat 11 ist funktional im Wesentlichen gemäß Fig. 4 aufgebaut. Der Druckgasbehälter 2 ist länglich und im Wesentlichen kreiszylinderförmig, wie es für Druckgasbehälter üblich ist, ausgebildet. Jedoch sind auch andersartige Druckgasbehälter denkbar, beispielsweise polygonal und/oder kompakt und/oder kugelförmig ausgebildete Druckgasbehälter. Selbiges gilt für den Vorratsdruckbehälter 12.

[0082] In dem Vorratsdruckbehälter 12 können Fluide, beispielsweise Kohlenstoffdioxid, brennbare Gase, Industriegase, Atemluft oder vergleichbare Fluide, unter hohem Druck in gasförmigem und/oder flüssigem Aggregatszustand gelagert werden. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen CO2 Vorratsdruckbehälter.

[0083] Zum Aufnehmen bzw. Abgeben von Fluiden weist der Vorratsdruckbehälter 12 ein Ventil auf und ist optional mit einem Druckminderer verbunden. Das Ventil ist nicht auf bestimmte Ventilarten beschränkt, sondern kann beispielsweise als Handventil, pneumatisches, elektrisches oder magnetisches Ventil vorgesehen sein. Alternativ kann der Vorratsdruckbehälter 12 auch als Steigrohrflasche ausgebildet sein, wie es für Vorratsdruckbehälter 12, die Kohlenstoffdioxid lagern, üblich und bekannt ist.

[0084] Der Vorratsdruckbehälter 12 kann beispielsweise aus Metall bzw. Leichtmetall, Stahl, Edelstahl, Faserverbundwerkstoffen und/oder Kombinationen daraus hergestellt sein.

[0085] Die Pumpe 13 kann beispielsweise als Flüssiggasförderpumpe, Schlauchpumpe oder ähnliches ausgebildet sein. Bevorzugt ist sie als Membran-Pleuelpumpe oder als Kolbenpumpe ausgebildet. Das Fluidleitungssystem 14 kann beispielsweise aus Kunststoffschläuchen oder Metall- bzw. Stahlrohren ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Verbindung des Anschlussadapters 3 an das Fluidleitungssystem 14 zumindest abschnittsweise flexibel vorgesehen, sodass zwischen dem Anschlussadapter 3 und dem Fluidleitungssystem 14 keine mechanischen Kräfte übertragen werden. Insbesondere kann dies nahe am Übergang zwischen Anschlussadapter 3 und Fluidleitungssystem 14 vorgesehen sein.

[0086] Beispielhaft ist hier eine Halteeinrichtung 22 vorgesehen, welche die Kopplungsvorrichtung 1 trägt und diese mit der Waage 17 verbindet, sodass die Waage 17 in jeder vorgesehenen Position der Aufnahmeeinrichtung 4 und des Druckgasbehälters 2 ein Gewicht ermitteln kann.

[0087] Das Automatengehäuse 21 kann eine Eingabeöffnung, eine Schließvorrichtung zum Schließen bzw. Sichern der Eingabeöffnung, ein Anzeigedisplay, eine Ein-/Ausgabevorrichtung und eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung aufweisen.

[0088] Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters 2 mittels eines Befüllautomaten 11.

[0089] Das Verfahren zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters 2 mittels eines Automaten 11 umfasst die Schritte des Aufnehmens V1, Verlagerns V2, Koppelns V3, Befüllens V4, Entkoppelns V5 und Wägens V6. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren zum automatischen Befüllen eines CO2-Gaszylinders und mittels eines CO2-Befüllautomaten.

[0090] Der erste Schritt des Verfahrens beinhaltet das Aufnehmen V1 des zu befüllenden Druckgasbehälters 2 in einer Aufnahmeeinrichtung 4 der Kopplungsvorrichtung 1 des Automaten 11. Vorzugsweise wird der Druckgasbehälter 2 dazu von einem Nutzer oder einer andersartigen Zuführung durch die entsprechende Öffnung des Automaten 11 in der Aufnahmeeinrichtung 4 in der vorbestimmten Ausrichtung bereitgestellt. Beispielsweise können dazu entsprechende Bedienhinweise für einen Nutzer sichtbar an dem Anzeigedisplay textuell beschrieben oder visuell abgebildet sein.

[0091] Der zweite Schritt beinhaltet das Verlagern V2 des Druckgasbehälters 2 in Richtung seiner Längsachse X in Bezug auf einen Anschlussadapter 3 der Kopplungsvorrichtung 1. Der Druckgasbehälter 2 wird dabei entweder unmittelbar von der Antriebseinrichtung 5 angetrieben oder mittelbar durch das Antreiben der Aufnahmeeinrichtung 4 verlagert. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung 5 den Druckgasbehälter 2 mithilfe der an ihr befestigten ersten, zweiten oder beiden Kontaktplatten 6, 7 verlagern. Dabei bewegt sich der Druckgasbehälter 2 zumindest in Bezug auf die Aufnahmeeinrichtung 4, insbesondere gleitet er auf der Aufnahmeeinrichtung 4. Gleichermaßen kann die Antriebseinrichtung 5 die Aufnahmeeinrichtung 4 in Richtung der Längsachse X des Druckgasbehälters 2 bewegen, wobei der Druckgasbehälter 2 mit seinem Boden 8 oder der Verjüngung 9 in Kontakt mit der ersten 6 bzw. der zweiten 7 Kontaktplatte ist und dadurch mit der Aufnahmeeinrichtung 4 mit bewegt wird. Weiter ist es auch möglich, dass der Druckgasbehälter 2 zunächst relativ zu der Aufnahmeeinrichtung 4 bewegt wird und, sobald er Kontakt zu der ersten oder zweiten Kontaktplatte 6,7 aufweist, die Aufnahmeeinrichtung 4, an welcher die erste und/oder zweite Kontaktplatte 6,7 befestigt ist, mit bewegt.

[0092] Ein weiterer Schritt beinhaltet das Koppeln V3 des Druckgasbehälters 2 mit dem Anschlussadapter 3. Der Druckgasbehälter 2 wird in Richtung seiner Längsachse X an den Anschlussadapter 3 geführt, sodass in einer vorbestimmten Endposition eine lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters 2 zu dem Anschlussadapter 3 hergestellt wird. In der vorbestimmten Endposition kontaktiert das Ventil des Druckgasbehälters 2 den Anschlussadapter 3. Das Ventil wird beispielsweise in den Anschlussadapter 3 gedrückt, wobei die zur Herstellung der lösbaren hermetischen Verbindung benötigte Kraft von der Antriebseinrichtung 5 bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird die benötigte Kraft mittels der ersten Kontaktplatte 6 auf den Druckgasbehälter 2 in Richtung seiner Längsachse X übertragen.

[0093] Ferner beinhaltet ein nachfolgender Schritt das Befüllen V4 des Druckgasbehälters 2 mit einem Fluid aus einem Vorratsdruckbehälter 12, welcher mit dem Anschlussadapter 3 fluidisch verbunden ist. Vorzugsweise wird das Fluid mithilfe der Pumpe 13 zwischen dem Vorratsdruckbehälter 12 und dem Druckgasbehälter 2 durch das Fluidleitungssystem 14 gefördert. Die Anzahl der Vorratsdruckbehälter 12, die in dem Automaten 11 gelagert werden, ist nicht beschränkt und kann somit auch eine Vielzahl von Vorratsdruckbehältern 12 aufweisen. Die Vielzahl von Vorratsdruckbehältern 12 ist dabei zusammen, teilweise oder nur einer der Vorratsdruckbehälter 12 an das Fluidleitungssystem 14 angeschlossen.

[0094] Des Weiteren kann das Verfahren ferner den Schritt des Entkoppelns V5 des Druckgasbehälters 2 aufweisen, wobei eine zweite Kontaktplatte 7, die eine Verjüngung 9 in einem Anschlussbereich des Druckgasbehälters 2 zumindest teilweise umschließt, das Entkoppeln V5 des Druckgasbehälters 2 unterstützt. Dazu führt sie den Druckgasbehälter 2 in Richtung seiner Längsachse X von dem Anschlussadapter 3 weg, sodass die lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters 2 zu dem Anschlussadapter 3 gelöst wird.

[0095] In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner zumindest vor dem Schritt des Verlagerns V2 und nach dem Schritt des Entkoppelns V5 und optional auch während jedem der Schritte V2, V3, V4, V5 den Schritt des Wägens V6 des Druckgasbehälters 2 auf. Dieser Schritt dient zur Ermittlung des Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter 2 und zur Überwachung eines maximal zulässigen Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter 2.

[0096] Das Verfahren kann ferner einen hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht separat dargestellten Schritt des Freigebens des Druckgasbehälters 2 zur Entnahme des Druckgasbehälters 2 aus dem Automaten 11 durch einen Nutzer aufweisen, nachdem der Schritt des Wägens V6 positiv, das heißt mit einem innerhalb vorbestimmter Toleranzgrenzen zulässigen Ergebnis, beendet wurde.

[0097] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Bezugszeichenliste

[0098] 

1

Kopplungsvorrichtung

2

Druckgasbehälter

3

Anschlussadapter

4

Aufnahmeeinrichtung

5

Antriebseinrichtung

6

erste Kontaktplatte

7

zweite Kontaktplatte

8

Boden des Druckgasbehälters

9

Verjüngung des Druckgasbehälters

10

Rollen

11

Automat

12

Vorratsdruckbehälter

13

Pumpe

14

Fluidleitungssystem

15

Entlüftungsvorrichtung

16

Auslass

17

Waage

18

optische Überprüfungseinrichtung

19

Führungsschiene

20

Kühlaggregat

21

Automatengehäuse

22

Halteeinrichtung

X

Längsachse des Druckgasbehälters

V1

Aufnehmen

V2

Verlagern

V3

Koppeln

V4

Befüllen

V5

Entkoppeln

V6

Wägen

Ansprüche

1. Kopplungsvorrichtung (1) zur automatischen Kopplung eines Druckgasbehälters (2), insbesondere eines CO2-Gaszylinders, für einen oder in einem Gasbefüllautomat, insbesondere zum Auffüllen von CO2-Gaszylindern:

mit einem Anschlussadapter (3);

mit einer Aufnahmeeinrichtung (4), die dazu ausgebildet ist, einen Druckgasbehälter (2) aufzunehmen und in einer vorbestimmten Ausrichtung zu dem Anschlussadapter (3) zu halten; und

mit einer Antriebseinrichtung (5), die dazu ausgebildet ist, einen in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälter (2) in Richtung seiner Längsachse (X) an den Anschlussadapter (3) zu führen, sodass in einer vorbestimmten Endposition eine lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters (2) zu dem Anschlussadapter herstellbar ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahmeeinrichtung (4) eine erste und eine zweite Kontaktplatte (6,7) aufweist, wobei die erste Kontaktplatte (6) zum Kontakt mit einem von einem Anschlussbereich des Druckgasbehälters (2) abgewandten Boden (8) des Druckgasbehälters (2) ausgebildet ist, und wobei die zweite Kontaktplatte (7) zum Umschließen einer Verjüngung (9) in dem Anschlussbereich des Druckgasbehälters (2) vorgesehen ist, sodass ein Verlagern des Druckgasbehälters (2) in Richtung seiner Längsachse (X) relativ zu der Aufnahmeeinrichtung (4) durch die erste und die zweite Kontaktplatte (6,7) begrenzt ist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand der ersten und der zweiten Kontaktplatte (6,7) zueinander variabel an ein Format eines Druckgasbehälters (2) anpassbar ist, insbesondere indem die erste (6) und/oder die zweite (7) Kontaktplatte zumindest in Richtung der Längsachse (X) des Druckgasbehälters (2) verstellbar und arretierbar sind.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Kontaktplatte (7) relativ zu dem Anschlussadapter (3) bewegbar und dazu ausgebildet ist, den Druckgasbehälter (2) in Richtung seiner Längsachse (X) von dem Anschlussadapter (3) weg zu führen, sodass die lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters (2) zu dem Anschlussadapter (3) gelöst ist.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahmeeinrichtung (4) ferner motorisch angetriebene Rollen (10) aufweist, welche in Kontakt mit dem Druckgasbehälter (2) sind, wobei eine Rotationsachse der Rollen (10) parallel zu der Längsachse (X) des Druckgasbehälters (2) angeordnet ist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (5) ferner dazu ausgebildet ist, die Aufnahmeeinrichtung (4) in Richtung der Längsachse (X) des von ihr in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälters (2) zu führen.

7. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussadapter (3) zum Entkoppeln des Druckgasbehälters (2) von dem Anschlussadapter (3) in Richtung der Längsachse (X) des in der vorbestimmten Ausrichtung gehaltenen Druckgasbehälters (2) bewegbar ist.

8. Automat (11) zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters (2), insbesondere eines CO2-Gaszylinders:

mit einer Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche; und

mit einem Vorratsdruckbehälter (12), welcher mit dem Anschlussadapter (3) der Kopplungsvorrichtung (1) fluidisch verbunden ist.

9. Automat (11) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Automat (11) ferner eine Pumpe (13) aufweist, die über ein Fluidleitungssystem (14) mit dem Vorratsbehälter (12) und dem Anschlussadapter (3) verbunden ist, wobei ein in dem Vorratsbehälter (12) bevorratetes Fluid mithilfe der Pumpe (13) zumindest zwischen dem Vorratsbehälter (12) und dem Anschlussadapter (3) förderbar ist.

10. Automat (11) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Automat (11) ferner eine Entlüftungsvorrichtung (15) aufweist, mit der zumindest ein Abschnitt des Fluidleitungssystems (14) entlüftbar ist, und wobei ein Auslass (16) der Entlüftungsvorrichtung (15) zur kühlenden Anströmung einer Pumpe (13) und/oder eines Abschnitts des Fluidleitungssystems (14) und/oder des Druckgasbehälters (2) ausgebildet und angeordnet ist.

11. Automat (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Automat (11) ferner eine Waage (17) aufweist, welche zur Überwachung des Gewichts des Druckgasbehälters (2) vor, nach und zu jedem Zeitpunkt während eines Befüllvorgangs zur Ermittlung des Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter (2) und zur Überwachung eines maximal zulässigen Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter (2) ausgebildet und angeordnet ist.

12. Automat (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 ausgebildet ist, wobei ferner eine optische Überprüfungseinrichtung (18) vorgesehen ist, welche den Druckgasbehälter (2) identifiziert und/oder auf Schäden überprüft, und wobei der Druckgasbehälter (2) mittels der Rollen (10) in der Aufnahmeeinrichtung (4) um seine Längsachse (X) drehbar ist.

13. Verfahren zum automatischen Befüllen eines Druckgasbehälters (2), insbesondere eines CO2-Gaszylinders, mittels eines Befüllautomaten (11), insbesondere mittels eines Automaten nach einem der Ansprüche 8 bis 12, mit den Schritten:

Aufnehmen (V1) des zu befüllenden Druckgasbehälters (2) in einer Aufnahmeeinrichtung (4) einer Kopplungsvorrichtung (1) des Befüllautomaten (11);

Verlagern (V2) des Druckgasbehälters (2) in Richtung seiner Längsachse (X) in Bezug auf einen Anschlussadapter (3) der Kopplungsvorrichtung (1);

Koppeln (V3) des Druckgasbehälters (2) mit dem Anschlussadapter (3), wobei der Druckgasbehälter (2) in Richtung seiner Längsachse (X) an den Anschlussadapter (3) geführt wird, sodass in einer vorbestimmten Endposition eine lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters (2) zu dem Anschlussadapter (3) hergestellt wird; und

Befüllen (V4) des Druckgasbehälters (2) mit einem Fluid aus einem Vorratsdruckbehälter (12), welcher mit dem Anschlussadapter (3) fluidisch verbunden ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren ferner den Schritt des Entkoppelns (V5) des Druckgasbehälters (2) aufweist, wobei eine zweite Kontaktplatte (7), die eine Verjüngung (9) in einem Anschlussbereich des Druckgasbehälters (2) zumindest teilweise umschließt, das Entkoppeln (V5) des Druckgasbehälters (2) unterstützt, indem sie den Druckgasbehälter (2) in Richtung seiner Längsachse (X) von dem Anschlussadapter (3) weg führt, sodass die lösbare hermetische Verbindung des Druckgasbehälters (2) zu dem Anschlussadapter (3) gelöst wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Schritt des Verlagerns (V2), nach dem Schritt des Entkoppelns (V5) und während jedem Schritt (V2, V3, V4, V5) dazwischen das Verfahren ferner den Schritt des Wägens (V6) des Druckgasbehälters (2) zur Ermittlung des Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter (2) und zur Überwachung eines maximal zulässigen Fluidgewichts in dem Druckgasbehälter (2) aufweist.

Zeichnung