DE102013206830A1

DE102013206830A1 - Vorrichtung zum Verschließen einer Öffnung einer Ampulle

Info

Publication number: DE102013206830A1
Application number: DE102013206830.1A
Authority: DE
Inventors: Fabian Werner; Ulrich Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-10-16
Also published as: CN104108861B; CN104108861A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zum Verschließen einer Öffnung von mindestens einer Ampulle, wobei die Vorrichtung (2) mindestens eine Ampullenbearbeitungsstation aufweist, die zumindest einen Gasbrenner (32) umfasst, wobei der zumindest eine Gasbrenner (32) dazu ausgebildet ist, eine Gasflamme bereitzustellen, mit dem ein Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, wobei mit der bereitgestellten Gasflamme die Öffnung der mindestens einen Ampulle zu erhitzen und zu verschließen ist, wobei die Vorrichtung (2) eine erste Gasleitung (4) und eine zweite Gasleitung (16) aufweist, wobei die erste Gasleitung (4) zum Transportieren von als Gas vorliegendem Wasserstoff ausgebildet ist, und wobei die zweite Gasleitung (16) zum Transportieren von als Gas vorliegendem Sauerstoff ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen einer Öffnung einer Ampulle.
Stand der Technik
Ampullen sind Behälter, die bspw. aus Glas bestehen und zur Aufnahme einer Substanz vorgesehen sind. Zum Bereitstellen einer Ampulle kann ein hierfür vorgesehener Rohling verwendet werden, der eine Öffnung aufweist, durch die die Substanz einzufüllen ist. Danach ist die Öffnung zu verschließen, wobei ein Rand der Öffnung mit einer Gasflamme erhitzt, geschmolzen und mechanisch verformt wird, wobei die Öffnung verschlossen wird. Danach kühlt der erhitzte Rand ab und härtet dabei aus. Für die Gasflammen wird ein Brenngas, bspw. Propan, verwendet.
Eine Vorrichtung zum Vertikalziehen von Glasröhren mit geschlossenen Böden ist aus der Druckschrift DE 37 44 369 C3 bekannt. Diese Vorrichtung ist dazu ausgebildet, von einem kontinuierlichen Glasrohrstrang nacheinander bestimmte Rohrlängen abzutrennen. Außerdem umfasst die Vorrichtung einen zur Aufnahme von geschmolzenem Glas vorgesehenen Behälter mit mindestens einem Speiserkopf, der zumindest im Bereich seiner Austrittsöffnung verjüngt und durch dessen Innenraum bis knapp vor die Austrittsöffnung eines Rohres geführt ist. Dieser Speiserkopf ist so an dem Behälter angeordnet, dass aus dem Behälter durch den Speiserkopf ein Glasrohrstrang vertikal aus dem geschmolzenen Glas abgezogen werden kann, wobei der Speiserkopf in der Nähe seiner Austrittsöffnung über ein Verbindungsrohr mit einem der Aufnahme einer geschmolzenen Farbkomponente dienenden Rohr verbunden ist. Weiterhin ist dem Speiserkopf ein Druckbehälter und dem Druckbehälter mindestens ein Rollenpaar zur vertikalen Vorwärtsbewegung des gezogenen Glasrohrstrangs nachgeordnet.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
Mit dem vorgestellten Verfahren sowie der vorgestellten Vorrichtung ist ein Verschließen von Ampullen möglich, wobei ein Gasbrenner, nämlich ein Wasserstoffbrenner, einer Ampullenbearbeitungsstation verwendet wird. Demnach wird mit der Vorrichtung zumindest Wasserstoff zum Erhitzen der Ampullen in einer Gasflamme verbrannt, wobei der Wasserstoff über eine erste Gasleitung gefördert und mit Sauerstoff, der über eine zweite Gasleitung gefördert wird, reagiert. Dabei ist es möglich, dass in mindestens einer Ampullenbearbeitungsstation mit zumindest einem als Wasserstoffbrenner ausgebildeten Gasbrenner molekularer, gasförmiger Wasserstoff bereitgestellt und als Gasflamme verbrannt wird, wobei dieser Wasserstoff mit Sauerstoff, der aus der zweiten Gasleitung gespeist wird, reagiert.
In Ausgestaltung weist die Vorrichtung mindestens eine Ampullenbearbeitungsstation mit zumindest einem Gasbrenner auf, mit dem ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff bereitzustellen und in einer Gasflamme zu verbrennen ist, wobei dieses Gasgemisch dem zumindest einen Gasbrenner über eine Gasgemischleitung bereitgestellt wird, die mit einem Mischkörper verbunden ist, der dazu ausgebildet ist, das Gasgemisch aus zwei Teilen gasförmigem Wasserstoff und einem Teil gasförmigem Sauerstoff zu mischen.
Die Vorrichtung kann als Bestandteil einer Maschine zum Füllen und Verschließen von Ampullen ausgebildet sein. Hierbei wird in einer Verschließstation eine noch offene Ampulle durch Schmelzen eines Ampullenspießes, der eine Öffnung der Ampulle aufweist und demnach einen Rand bzw. eine Berandung der Öffnung der Ampulle bildet, mit dem Gasbrenner verschlossen, was unabhängig davon möglich ist, ob mit dem Gasbrenner reiner, molekularer Wasserstoff oder das Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff bereitgestellt und verbrannt wird.
Während der Erwärmung wird mindestens eine aus Glas bestehende Ampulle z. B. mit einem Drehmodul der Vorrichtung kontinuierlich gedreht. Der hierbei zumindest teilweise geschmolzene Ampullenspieß wird mit einer Zange der Vorrichtung abgezogen. In der mindestens einen Ampullenbearbeitungsstation werden in Ausgestaltung mehrere Ampullen blockweise durch Gasflammen aus Knallgas erhitzt und verschlossen. Diese Gasflamme besteht aus einem Teil Sauerstoff (O₂) und zwei Teilen Wasserstoff (H₂). Die Formel für die exotherme Reaktion lautet: 2H₂ + O₂ -> 2H₂O.
Wasserstoff, der zu Durchführung des Verfahrens verwendet wird, kann durch Elektrolyse von Wasser (H₂O), bspw. mit einem hierfür vorgesehenen Generator, der als Komponente der Vorrichtung ausgebildet ist, effizient gewonnen werden. Dabei wird Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten: 2H₂O -> 2H₂ + O₂.
Sonst ist keine Speicherung von gasförmigem Wasserstoff, der bei der Elektrolyse entsteht, notwendig, da der ungiftige Wasserstoff direkt durch den Generator der Vorrichtung gewonnen werden kann.
In einer Ausgestaltung werden die Ampullen bzw. Rohlinge für die zu verschließenden Ampullen mit und/oder von einer als Verschließstation ausgebildeten Ampullenbearbeitungsstation der Vorrichtung blockweise durch Gasflammen erwärmt und/oder erhitzt sowie verschlossen. Außerdem werden die Ampullen zuvor in einer als Vorwärmstation ausgebildeten Ampullenbearbeitungsstation der Vorrichtung, die in einer Fertigungslinie vor der Verschließstation angeordnet ist, vorgewärmt und danach in der Verschließstation nach einem weiteren Erwärmen und/oder Erhitzen verschlossen.
Dabei ist jeweils möglich, mit mindestens einer der Ampullenbearbeitungsstationen, d. h. mit der Vorwärmstation und/oder der Verschließstation, über mindestens einen ersten Gasbrenner das Gasgemisch bereitzustellen und zu verbrennen. Weiterhin kann eine Temperatur einer Gasflamme durch Einstellen einer Düse des Gasbrenners und/oder durch Einstellen eines Drucks, mit dem das zu verbrennende Gas, d. h. der Wasserstoff oder das Gasgemisch, aus dem Gasbrenner austritt, variiert werden. Zum Zünden des Gasgemisches kann Wasserstoff aus der ersten Gasleitung, der über eine Zündgasleitung einem separaten Zündbrenner zugeführt wird, mit Sauerstoff aus der Atmosphäre verbrannt werden.
Jede der beiden Ampullenbearbeitungsstationen umfasst demnach mindestens einen bspw. als Bunsenbrenner oder Teclubrenner ausgebildeten Gasbrenner, aus dem der Wasserstoff oder das zu verbrennende Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff austritt und als Gasflamme verbrannt wird. Dieser Gasbrenner zum Bereitstellen der Gasflamme kann auch als Wasserstoffbrenner bezeichnet werden. In der Regel weist jede Ampullenbearbeitungsstation dieselbe Anzahl von mehreren, bspw. n Gasbrennern auf, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die n Gasbrenner der Vorwärmstation und die n Gasbrenner der Verschließstation können nebeneinander in einer Reihe oder ggf. untereinander angeordnet sein.
Im Rahmen des Verfahrens werden n Ampullenspieße der zu verschließenden Ampullen in einer Reihe nebeneinander angeordnet und zunächst in der Vorwärmstation simultan vorgewärmt. Danach werden die Ampullen mit den vorgewärmten Ampullenspießen üblicherweise über ein Transportmodul zu der Verschließstation transportiert, wobei jeder vorgewärmte Ampullenspieß einem weiteren Gasbrenner zugeordnet und von einer austretenden Gasflamme weiter erhitzt wird.
Beim Erwärmen und/oder Erhitzen eines Bereichs einer Ampulle, der die Öffnung der Ampulle begrenzt bzw. berandet und bspw. als Ampullenspieß bezeichnet werden kann, wird dieser Bereich ausgehend von einem ursprünglichen festen Aggregatszustand geschmolzen und/oder verflüssigt. Der genannte Bereich der Ampulle wird abhängig einer Temperatur einer Gasflamme zumindest so stark geschmolzen und/oder verflüssigt, dass dieser durch ein Verformungsmodul der Vorrichtung plastisch verformt und verschlossen werden kann.
Temperaturen der Gasflammen können durch die Gasbrenner reguliert werden. So ist es möglich, für eine Temperatur einer Gasflamme eines Gasbrenners der Vorwärmstation einen Vorwärmwert und für eine Temperatur einer Gasflamme eines Gasbrenners der Verschließstation einen Verschließwert einzustellen, wobei der Verschließwert höher als der Vorwärmwert sein kann, der Verschließwert und der Vorwärmwert können jedoch auch gleich sein.
Für die Erzeugung der Gasflammen werden Wasserstoff und Sauerstoff über zwei separate Gasleitungen als Komponenten einer Zuleitungseinrichtung der Vorrichtung einem Mischkörper zugeleitet. In der Gasleitung für den Wasserstoff ist ein Gasfilter, mit dem der Wasserstoff vorfiltriert wird, integriert und somit angeordnet.
Eine Zufuhr des gasförmigen Wasserstoffs kann über mindestens ein Gassicherheitsventil, üblicherweise zwei Gassicherheitsventile, gesteuert werden, wobei das mindestens eine Gassicherheitsventil für den Wasserstoff entlang der Gasleitung für den Wasserstoff angeordnet sein kann.
Jedes Gassicherheitsventil kann durch einen Strom, der durch das Gassicherheitsventil fließt, geöffnet werden. In einem stromlosen Zustand ist ein Gassicherheitsventil geschlossen. Das mindestens eine Gassicherheitsventil kann über einen Gasfeuerungsautomat gesteuert werden, der den Strom zum Öffnen des Gassicherheitsventils bereitstellt. Dabei kann für die üblicherweise zwei Gassicherheitsventile ein gemeinsamer Gasfeuerungsautomat als Komponente der Vorrichtung vorgesehen sein. In ähnlicher Weise kann entlang der Gasleitung für den Sauerstoff ebenfalls mindestens ein Gassicherheitsventil angeordnet sein.
Sofern der mindestens eine Gasfeuerungsautomat korrekt funktioniert, wird dem mindestens einen ihm zugeordneten Gassicherheitsventil der hierfür vorgesehene Strom bereitgestellt, wodurch das mindestens eine Gassicherheitsventil geöffnet und der Vorwärmstation sowie der Verschließstation das zu verbrennende Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff zugeführt wird.
Mit einem Gasrücktrittssicherungsmodul, das zusätzlich in jeder der Gasleitungen eingebaut und somit angeordnet sein kann, kann ein Zurückströmen des Gasgemisches aus Sauerstoff und Wasserstoff in die jeweilige Gasleitung verhindert werden.
Zumindest ein Mischkörper, der als Komponente der Vorrichtung beiden Ampullenbearbeitungsstationen, d. h. sowohl der Vorwärmstation als auch der Verschließstation für die Ampullen und/oder den Gasleitungen zugeordnet sein kann, kann zum Einstellen eines Mischungsverhältnisses des zu verbrennenden Gasgemisches aus zwei Teilen Wasserstoff und einem Teil Sauerstoff für die beiden Ampullenbearbeitungsstationen ausgebildet sein. Die beiden Gase werden über den zumindest einen Mischkörper zusammengeführt und gemischt, wobei jeder Mischkörper jeweils einen Durchflussmesser zum Dosieren der beiden zu mischenden Gase aufweist.
In Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen derartigen Mischkörper auf, der über mindestens eine Gasgemischleitung, in der Regel über zwei separate Gasgemischleitungen, mit den beiden Ampullenbearbeitungsstationen verbunden ist. Alternativ können jeder der beiden Ampullenbearbeitungsstationen, d. h. sowohl der Vorwärmstation als auch der Verschließstation, ein derartiger Mischkörper mit zumindest zwei Durchflussmessern zugeordnet sein, wobei jeder Mischkörper mit beiden Gasleitungen zum Transportieren der Gase verbunden ist. Es ist weiterhin möglich, entlang zumindest einer der beiden Gasgemischleitungen zumindest eine der voranstehend beschriebenen Komponenten, bspw. ein Wegeventil, einen Gasfilter und/oder mindestens ein Gassicherungsventil, anzuordnen, wie sie auch entlang zumindest einer der Gasleitungen angeordnet sein kann.
Eine automatische Zündung des Gasgemisches für mindestens eine der beiden genannten Ampullenbearbeitungsstationen kann durch den Zündbrenner mit einer reinen Wasserstoffflamme durchgeführt werden. Dieser Zündbrenner kann über eine Zündgasleitung mit der ersten Gasleitung für den Wasserstoff verbunden sein. Aus diesem Zündbrenner austretender Wasserstoff wird nach einer Zündung mit Sauerstoff aus der Atmosphäre verbrannt. Ein Zünden des Wasserstoffs kann über eine Zündelektrode oder einen Funken, wie bei einem Feuerzeug, durchgeführt werden.
Die Gasflammen der Vorwärmstation und der Verschließstation werden in Ausgestaltung ständig durch zumindest eine UV-Sonde als Sensor überwacht. Erkennt ein Gasflammüberwachungsmodul, das mit der zumindest einen UV-Sonde verbunden und als Komponente des mindestens einen Gasfeuerungsautomaten ausgebildet ist, innerhalb einer vorgegebenen Sicherheitszeit nach einem Einschalten keine Gasflamme, werden die Gassicherheitsventile, über die die zu verbrennenden Gase zur Bereitstellung des Brenngases zugeführt werden, durch Abschalten der bereits fließenden Ströme geschlossen. Verlöschen die Gasflammen während des Betriebs, werden die Gassicherheitsventile durch Abschalten der Ströme sofort geschlossen. Desweiteren ist entlang jeder Gasgemischleitung, üblicherweise an einem Ende jeder Gasgemischleitung, eine Flammensperre angeordnet und dazu ausgebildet, ein Zurückschlagen einer Gasflamme in die Gasgemischleitungen zu verhindern.
Weiterhin weist die Vorrichtung eine Absaugungseinrichtung auf, in der ein Strömungssensor zur Überwachung einer Strömung der beiden Gase, des Gasgemisches und/oder von Wasserdampf integriert ist.
Somit werden die beiden Gase, d. h. der gasförmige Wasserstoff und der gasförmige Sauerstoff, in einer Ausgestaltung zuerst gemischt und dann verbrannt. Das zu verbrennende Gasgemisch wird durch die Wasserstoffflamme von dem separaten Zündbrenner angezündet. Die Wasserstoffflamme entsteht durch Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Atmosphäre.
Zur Überwachung einer Leckage der Gasleitung für den Wasserstoff und/oder wenigstens einer Gasgemischleitung kann ein Wasserstoffsensor als Komponente der Vorrichtung eingesetzt werden.
Die vorgestellte Vorrichtung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Vorrichtung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Vorrichtung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Vorrichtung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen wenigstens einer Komponente der Vorrichtung realisiert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine erste schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung.
2 zeigt eine zweite schematische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung.
3 zeigt eine dritte schematische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung.
Ausführungsform der Erfindung
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Die Ausführungsform der Vorrichtung 2 ist in allen drei 1, 2 und 3 schematisch dargestellt. Dabei zeigt 1a Details der Vorrichtung 2 in einer ersten schematischen Darstellung. In 1b sind in Ergänzung zu der schematischen Darstellung aus 1a weitere Details der Vorrichtung 2, die eine Zündung betreffen, schematisch dargestellt. 2 zeigt Details der Vorrichtung 2 von oben in einer zweiten schematischen Darstellung. In 3 sind weitere Details der Vorrichtung 2 schematisch dargestellt.
Dabei umfasst die Vorrichtung 2 eine erste Gasleitung 4, die hier in mehrere Abschnitte unterteilt ist, wobei entlang dieser Gasleitung 4 zum Transportieren von gasförmigem Wasserstoff (H₂) ein Gasfilter 6 sowie ein erstes Gassicherheitsventil 8 und ein zweites Gassicherheitsventil 10 angeordnet sind. Diese beiden Gassicherheitsventile 8, 10 sind mit einem gemeinsamen Gasfeuerungsautomaten 12 verbunden, der dazu ausgebildet ist, die Gassicherungsventile 8, 10 zu kontrollieren und somit deren Betrieb zu steuern und/oder zu regeln. Weiterhin ist entlang der Gasleitung 4 für den Wasserstoff ein Gasrücktrittssicherungsmodul 14 angeordnet.
Außerdem umfasst die Vorrichtung 2 eine zweite Gasleitung 16, die zum Transportieren von Sauerstoff (O₂) ausgebildet ist. Entlang dieser zweiten Gasleitung 16 ist ein Wegeventil 18 angeordnet.
Die beiden voneinander getrennten Gasleitungen 4, 16 münden in einen Mischkörper 20, der mehrere Durchflussmesser 22 umfasst. Dieser Mischkörper 20 ist dazu ausgebildet, die über die beiden Gasleitungen 4, 16 bereitgestellten Gase, d. h. den Wasserstoff und den Sauerstoff, in einem Verhältnis von zwei Teilen Wasserstoff und einem Teil Sauerstoff zu einem Gasgemisch zu mischen. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Mischkörper 20 insgesamt vier derartige Durchflussmesser 22.
Die Durchflussmesser 22 sind mit einer ersten Gasgemischleitung 24 sowie einer zweiten Gasgemischleitung 26 verbunden. Die erste Gasgemischleitung 24 ist zudem mit einer ersten Ampullenbearbeitungsstation, die bei dieser Ausführung als Vorwärmstation 28 ausgebildet ist, und einer zweiten Ampullenbearbeitungsstation, die als Verschließstation 30 ausgebildet ist, verbunden. Jede der beiden Ampullenbearbeitungsstationen umfasst jeweils acht Gasbrenner 32, aus denen das Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff austritt und nach einer Zündung als Gasflamme verbrannt wird. Die Anzahl der Gasbrenner 32 kann beliebig gewählt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorwärmstation 28 dieselbe Anzahl Gasbrenner 32 wie die Verschließstation 30 aufweist.
Der Gasgemischleitung 24 für die Vorwärmstation 28 sind zwei Durchflussmesser 22 des Mischkörpers 20 zugeordnet, wobei mit einem ersten Durchflussmesser 22 eine strömende und/oder durchfließende Menge des Wasserstoffs und mit einem zweiten Durchflussmesser 22 eine strömende und/oder durchfließende Menge des Sauerstoffs zu regeln ist. Entsprechend weist der Mischkörper 20 für die zweite Gasgemischleitung 26, die mit der Verschließstation 30 verbunden ist, einen ersten Durchflussmesser 22 für den Wasserstoff und einen zweiten Durchflussmesser 22 für den Sauerstoff auf.
Jede der beiden Ampullenbearbeitungsstationen, d. h. sowohl die Vorwärmstation 28 als auch die Verschließstation 30, weisen jeweils eine UV- bzw. Ultraviolett-Sonde 34 als Sensor zur Überwachung der über die Gasbrenner 32 durch Verbrennen von ausströmendem Gas bereitgestellten Gasflammen auf. Außerdem ist an einem Ende jeder Gasgemischleitung 24, 26 eine Flammensperre 36 angeordnet. Die Flammensperre 36 ist beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet oder in der Geometrie so ausgestaltet, dass beim Zurückziehen des Gases die Flamme nicht den vor der Flammensperre 36 liegenden Teil der Gasgemischleitung 24, 26 erreichen kann.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 2 eine Absaugungseinrichtung 38 zum Absaugen des bei einer Verbrennung des Gasgemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff entstehenden Wasserdampfs. Diese Absaugungseinrichtung 38 umfasst zudem einen Strömungssensor 40.
Wie 1b zeigt, weist die Vorrichtung 2 mindestens einen separaten Zündbrenner 49 auf. Dieser mindestens eine separate Zündbrenner 49 umfasst eine Zündelektrode 50 und ist über eine Zündgasleitung 54 mit einem Zündgasventil 56 zur Steuerung, bspw. zur Dosierung, des Zündgases, hier reinem molekularem Wasserstoff, verbunden. Das Zündgasventil 56 wiederum ist lediglich mit der Gasleitung 4 für den Wasserstoff verbunden. Mit dem Zündbrenner 49 ist Wasserstoff, der über die erste Gasleitung 4 und die Zündgasleitung 54 bereitgestellt wird, mit Sauerstoff aus der Atmosphäre zu verbrennen. Der aus dem Zündbrenner 49 austretende Wasserstoff wird durch die Zündelektrode 50 über eine Funkenzündung gezündet, wodurch eine Wasserstoffflamme bereitgestellt wird. Ein Zünden des gasförmigen Wasserstoffs wird über einen Zündbaustein 52 des Gasfeuerungsautomaten 12 gesteuert. Das Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff, das aus dem mindestens einen Gasbrenner 32 austritt, ist mit der Wasserstoffflamme des Zündbrenners 49 zu zünden.
Die 2 und 3 zeigen weiterhin in schematischer Darstellung einen Maschinengrundbau 42 der Vorrichtung 2, in dem u. a. die beiden Gasleitungen 4, 16 der Mischkörper 20 sowie die beiden Gasgemischleitungen 24, 26 angeordnet sind. Außerdem ist innerhalb des Maschinengrundbaus 42 ein Wasserstoffsensor 44 zum Nachweis einer möglichen Leckage der ersten Gasleitung 4 zum Transport des Wasserstoffs und/oder mindestens einer der Gasgemischleitungen 24, 26 angeordnet.
2 zeigt ferner einen optionalen zur Durchführung einer Elektrolyse ausgebildeten Generator 50, der als Komponente der Vorrichtung 2 ausgebildet ist. Mit diesem Generator 50 ist bei der Elektrolyse Wasser in seine gasförmigen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten, wobei der bereitgestellte gasförmige Wasserstoff der ersten Gasleitung 4 zugeführt wird.
Die Vorrichtung 2 ist zum Verschließen einer Öffnung von mindestens einer Ampulle ausgebildet und weist allgemein mindestens eine Ampullenbearbeitungsstation auf, die zumindest einen Gasbrenner 32 umfasst, wobei der zumindest eine Gasbrenner 32 dazu ausgebildet ist, eine Gasflamme bereitzustellen, mit der gasförmiger Wasserstoff verbrannt wird, wobei mit der bereitgestellten Gasflamme die Öffnung bzw. ein die Öffnung umschließender Bereich der mindestens einen Ampulle zu erwärmen und/oder zu erhitzen sowie nach einem Verformen zu verschließen ist.
Die in den Figuren beispielhaft dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 2 ist zum Verschließen einer Öffnung von mindestens einer Ampulle ausgebildet und weist mindestens eine Ampullenbearbeitungsstation auf, die zumindest einen Gasbrenner 32 umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine Gasflamme bereitzustellen, mit der ein über mindestens eine Gasgemischleitung 24, 26 zu dem mindestens einen Gasbrenner 32 transportiertes Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, wobei mit der bereitgestellten Gasflamme die Öffnung der mindestens einen Ampulle zu erhitzen und zu verschließen ist.
Dabei wird ein die Öffnung begrenzender Bereich der mindestens einen, üblicherweise aus Glas gebildeten Ampulle, der auch als Ampullenspieß bezeichnet werden kann, durch das Erhitzen und/oder Erwärmen geschmolzen, so dass dieser Bereich durch ein nicht dargestelltes Verformungsmodul plastisch verformt werden kann. Hierbei werden die Ampullen mit einem Haltemodul relativ zu den Gasbrennern 32 und/oder den Gasflammen positioniert und beim Erwärmen und/oder Erhitzen gedreht.
Dabei ist die erste Ampullenbearbeitungsstation als Vorwärmstation 28 und die zweite Ampullenbearbeitungsstation als Verschließstation 30 ausgebildet, wobei die Vorwärmstation 28 zumindest einen Gasbrenner 32 umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine erste Gasflamme bereitzustellen, mit der ein Ampullenspieß der mindestens einen Ampulle, der die zu verschließende Öffnung aufweist, auf eine Temperatur mit einem Vorwärmwert vorzuwärmen ist, wobei die mindestens eine Ampulle mit dem vorgewärmten Ampullenspieß mit einem Transportmodul der Vorrichtung 2 zu der Verschließstation 30 zu transportieren ist. Die Verschließstation 30 umfasst zumindest einen Gasbrenner 32, der dazu ausgebildet ist, eine zweite Gasflamme bereitzustellen, mit der der vorgewärmte Ampullenspieß der mindestens einen Ampulle auf eine Temperatur mit einem Verschließwert zu erhitzen, zu schmelzen und/oder zu verflüssigen sowie durch plastisches Verformen zu verschließen ist.
Bei der vorgestellten Ausführungsform wird von allen Gasbrennern 32 das Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff verbrannt. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Vorrichtung 2 nur eine Ampullenbearbeitungsstation aufweisen, die Gasbrenner 32 aufweist, die Gasflammen bereitstellen, mit denen Bereiche, die zu verschließende Öffnungen von Ampullen begrenzen, ausreichend erwärmt und/oder erhitzt, geschmolzen und verschlossen werden können. Hierbei ist es ggf. möglich, Temperaturen der Gasflammen bspw. ausgehend von einem Vorwärmwert zu einem Verschließwert zu erhöhen, was bspw. durch kontinuierliches Einstellen der Gasbrenner 32 möglich ist.
Die schematisch dargestellte Vorrichtung 2 umfasst die erste Ampullenbearbeitungsstation, die als Vorwärmstation 28 ausgebildet ist, und eine zweite Ampullenbearbeitungsstation, die als Verschließstation 30 ausgebildet ist. Dabei umfasst die Vorwärmstation 30 zumindest einen Gasbrenner 32, der dazu ausgebildet ist, eine erste Gasflamme, mit der das Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, bereitzustellen, mit der der Ampullenspieß der mindestens einen Ampulle, der die zu verschließende Öffnung aufweist, auf eine Temperatur mit dem Vorwärmwert vorzuwärmen ist.
Die mindestens eine Ampulle mit dem vorgewärmten Ampullenspieß ist mit einem Transportmodul der Vorrichtung 2 von der Vorwärmstation 28 zu der Verschließstation 30 zu transportieren. Die Verschließstation 30 umfasst zumindest einen Gasbrenner 32, der dazu ausgebildet ist, eine zweite Gasflamme, mit der das Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, bereitzustellen, mit der der vorgewärmte Ampullenspieß der mindestens einen Ampulle auf eine Temperatur mit einem Verschließwert zu erhitzen ist. Hierdurch ist der Ampullenspieß zu schmelzen und/oder zu verflüssigen sowie von einem Verformungsmodul der Vorrichtung 2 zu verschließen.
Die Gasbrenner 32 der mindestens einen Ampullenbearbeitungsstation der Vorrichtung 2 können als Gasbrenner, bspw. Bunsenbrenner oder Teclubrenner, ausgebildet sein. Die zum Vorwärmen und/oder Verschließen erforderliche Temperatur der Gasflamme hängt von einer Materialbeschaffenheit der Ampulle ab und ist durch Regulierung der Gasbrenner 32, bspw. durch Einstellen von Düsen der Gasbrenner 32, aus denen das zu verbrennende Gasgemisch oder Gas austritt, unter Berücksichtigung der Materialbeschaffenheit der Ampulle einstellbar.
Die Vorrichtung 2 weist die erste Gasleitung 4, die zum Transportieren von als Gas vorliegendem Wasserstoff ausgebildet ist, auf. Weiterhin weist die Vorrichtung 2, wie anhand der Figuren gezeigt, die zweite Gasleitung 16, die zum Transportieren von als Gas vorliegendem Sauerstoff ausgebildet ist, auf. Beide Gasleitungen 4, 16 sind voneinander getrennt, wodurch die zu transportierenden Gase, bevor sie miteinander zu dem Gasgemisch gemischt werden, aus voneinander unabhängigen Quellen voneinander getrennt transportiert werden können.
Dabei ist entlang der mindestens einer der hier zwei Gasleitungen 4, 16 ein Gasfilter 6, der zum Filtern von zu transportierendem Gas ausgebildet ist, zumindest ein Gassicherheitsventil 8, 10, das zum Öffnen und Schließen der mindestens einen Gasleitung 4, 16 ausgebildet ist, und ein Gasrücktrittssicherungsmodul 14, das zum Verhindern eines Zurückströmens des Gasgemisches aus Sauerstoff und Wasserstoff in die mindestens eine Gasleitung 4, 16 ausgebildet ist, angeordnet. Mindestens eine der genannten Komponenten kann somit entlang der ersten Gasleitung 4 für den Wasserstoff angeordnet sein. Es ist auch möglich, mindestens eine der genannten Komponenten entlang der zweiten Gasleitung 16 für den Sauerstoff anzuordnen. Ferner kann entlang mindestens einer der beiden Gasleitungen 4, 16 zumindest das Wegeventil 18, eine Flammensperre und/oder eine Rückschlagsicherung angeordnet sein. Entlang der ersten Gasleitung 4 kann ein Ultraviolettsensor zum Detektieren von Wasserstoff angeordnet sein.
Das zumindest eine Gassicherheitsventil 8, 10 ist von einem Gassteuerautomaten 12 zu steuern, der dazu ausgebildet ist, dem zumindest einen Gassicherheitsventil 8, 10 einen Strom bereitzustellen, mit dem das zumindest eine Gassicherheitsventil 8, 10 zu öffnen ist, wobei das zumindest eine Gassicherheitsventil 8, 10 verschlossen ist, wenn dieses unbestromt ist.
Die Vorrichtung 2 weist zumindest einen Mischkörper 20 mit zumindest einem Durchflussmesser 22 auf, der einerseits mit den beiden Gasleitungen 4, 16 zum Transportieren der beiden Gase und andererseits über zumindest eine Gasgemischleitung 24, 26 zum Transportieren des Gasgemisches aus den beiden Gasen mit der mindestens einen Ampullenbearbeitungsstation, d. h. mit der Vorwärmstation 28 und/oder mit der Verschließstation 30, verbunden ist. Mit dem Mischkörper 20 sind zwei Teile Wasserstoff aus der ersten Gasleitung 4 mit einem Teil Sauerstoff aus der zweiten Gasleitung 16 zu mischen, wobei das hierbei bereitgestellte Gasgemisch (2H₂ + O₂) mindestens einer der beiden Gasgemischleitungen 24, 26 zugeführt wird. Entlang mindestens einer der beiden Gasgemischleitungen 24, 26 kann auch eine Rückschlagsicherung und/oder Flammensperre angeordnet sein.
Außerdem weist die Vorrichtung 2 den Generator 50 auf, der dazu ausgebildet ist, Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse von Wasser zu erzeugen. Die beiden getrennten Gase, d. h. der Wasserstoff und der Sauerstoff, werden den beiden separaten Gasleitungen 4, 16 zugeführt.
Bei einer möglichen Ausführungsform eines Verfahrens zum Verschließen einer Öffnung von mindestens einer Ampulle, bei dem die vorgestellte Ausführungsform der Vorrichtung 2 verwendet wird, wird die Öffnung der mindestens einen Ampulle mit zumindest einer Gasflamme, mit der wenigstens gasförmiger Wasserstoff und somit ggf. lediglich molekularer, gasförmiger Wasserstoff verbrannt wird, erhitzt und verschlossen.
Mit der Vorrichtung 2 ist bei Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens zum Verschließen einer Öffnung von mindestens einer Ampulle vorgesehen, dass die Öffnung der mindestens einen Ampulle, d. h. ein diese Öffnung umgebender bzw. begrenzender Bereich der Ampulle, mit zumindest einer Gasflamme, mit der ein Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, erhitzt, geschmolzen und verschlossen wird.
Dabei wird ein Ampullenspieß der mindestens einen Ampulle, der die zu verschließende Öffnung aufweist, von einer ersten Gasflamme, mit der reiner gasförmiger Wasserstoff oder das Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, auf eine Temperatur mit dem Vorwärmwert vorgewärmt, wobei die mindestens eine Ampulle mit dem vorgewärmten Ampullenspieß zu einer zweiten Gasflamme transportiert wird. Der vorgewärmte Ampullenspieß wird von der zweiten Gasflamme, mit der das Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, auf eine Temperatur mit einem Verschließwert erhitzt, geschmolzen und verschlossen. Das zu verbrennende Gasgemisch wird über eine von dem Zündbrenner 49 bereitgestellt Wasserstoffflamme gezündet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3744369 C3 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Verschließen einer Öffnung von mindestens einer Ampulle, wobei die Vorrichtung (2) mindestens eine Ampullenbearbeitungsstation aufweist, die zumindest einen Gasbrenner (32) umfasst, wobei der zumindest eine Gasbrenner (32) dazu ausgebildet ist, eine Gasflamme bereitzustellen, mit dem ein Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, wobei mit der bereitgestellten Gasflamme die Öffnung der mindestens einen Ampulle zu erhitzen und zu verschließen ist, wobei die Vorrichtung (2) eine erste Gasleitung (4) und eine zweite Gasleitung (16) aufweist, wobei die erste Gasleitung (4) zum Transportieren von als Gas vorliegendem Wasserstoff ausgebildet ist, und wobei die zweite Gasleitung (16) zum Transportieren von als Gas vorliegendem Sauerstoff ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine erste Ampullenbearbeitungsstation als Vorwärmstation (28) und eine zweite Ampullenbearbeitungsstation als Verschließstation (30) ausgebildet ist, wobei die Vorwärmstation (28) zumindest einen Gasbrenner (32) umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine erste Gasflamme bereitzustellen, mit der ein Ampullenspieß der mindestens einen Ampulle, der die zu verschließende Öffnung aufweist, auf eine Temperatur mit einem Vorwärmwert vorzuwärmen ist, wobei die mindestens eine Ampulle mit dem vorgewärmten Ampullenspieß mit einem Transportmodul der Vorrichtung (2) zu der Verschließstation (30) zu transportieren ist, wobei die Verschließstation (30) zumindest einen Gasbrenner (32) umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine zweite Gasflamme bereitzustellen, mit der der vorgewärmte Ampullenspieß der mindestens einen Ampulle auf eine Temperatur mit einem Verschließwert zu erhitzen, zu schmelzen und zu verschließen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der entlang mindestens einer Gasleitung (4, 16) ein Gasfilter, der zum Filtern von zu transportierendem Gas ausgebildet ist, zumindest ein Gassicherheitsventil (8, 10), das zum Öffnen und Schließen der Gasleitung (4, 16) ausgebildet ist, ein Gasrücktrittssicherungsmodul (14), das zum Verhindern eines Zurückströmens eines Gasgemisches aus Sauerstoff und Wasserstoff in die mindestens eine Gasleitung (4, 16) ausgebildet ist, eine Flammensperre, eine Rückschlagsicherung, ein Ultraviolettsensor und/oder ein Wegeventil (18) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das zumindest eine Gassicherheitsventil (8, 10) von einem Gassteuerautomaten (44) zu steuern ist, der dazu ausgebildet ist, dem zumindest einen Gassicherheitsventil (8, 10) einen Strom bereitzustellen, mit dem das Gassicherheitsventil (8, 10) zu öffnen ist, wobei das zumindest eine Gassicherheitsventil (8, 10) verschlossen ist, wenn dieses unbestromt ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die zumindest einen Mischkörper (20) zum Bereitstellen des Gasgemisches aus Wasserstoff und Stickstoff aufweist, wobei dieser zumindest eine Mischkörper (20) zumindest einen Durchflussmesser (22) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der zumindest eine Mischkörper (20) einerseits mit den beiden Gasleitungen (4, 16) zum Transportieren der beiden Gase und andererseits über zumindest eine Gasgemischleitung (24, 26) zum Transportieren des Gasgemisches aus den beiden Gasen mit der mindestens einen Ampullenbearbeitungsstation verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die einen Zündbrenner (49) aufweist, mit dem Wasserstoffgas zu verbrennen ist, wodurch das Gasgemisch zu zünden ist.
Verfahren zum Verschließen einer Öffnung von mindestens einer Ampulle, bei dem die Öffnung der mindestens einen Ampulle mit zumindest einer Gasflamme, mit der ein Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff verbrannt wird, erhitzt und verschlossen wird, wobei als Gas vorliegender Wasserstoff über eine erste Gasleitung (4) und als Gas vorliegender Sauerstoff über eine zweite Gasleitung (16) transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Gasgemisch mit zumindest einem Mischkörper (20) bereitgestellt wird, wobei das bereitgestellte Gasgemisch zwei Anteile Wasserstoff und einen Anteil Sauerstoff umfasst.