DE102014218333B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten von Schutzgas in ein Receiverrohr - Google Patents

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Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum (3) eines Receiverrohres (4), insbesondere für Sonnenkollektoren, wobei der Ringraum (3) mindestens von einem außenliegenden Hüllrohr (2) und einem innenliegenden Absorberrohr (1) des Receiverrohres (4) gebildet wird und das außenliegende Hüllrohr (2) mittels einer Wandung (5) mit dem Absorberrohr (1) verbunden ist. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine das Hüllrohr (2) oder die Wandung (5) durchdringende Öffnung (O1, O2) erzeugt, Schutzgas durch die Öffnung (O1, O2) in den Ringraum (3) eingeleitet und die Öffnung (O1, O2) anschließend wieder verschlossen wird. Ferner beschreibt die Erfindung eine Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) zum Ausführen des Verfahrens.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum eines Receiverrohres, wobei der Ringraum zwischen einem außenliegenden Hüllrohr und einem innenliegenden Absorberrohr des Receiverrohres ausgebildet ist und das außenliegende Hüllrohr über eine Wandung gasdicht mit dem Absorberrohr verbunden ist. Die Wandung besteht in der Regel aus Metall und enthält ein Glas-Metall-Übergangselement, ein Dehnungsausgleichselement, sowie weitere Verbindungselemente. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Einleiten von Schutzgas in den Ringraum des Receiverrohres.
  • Sonnenkollektoren weisen einen Kollektorspiegel, beispielsweise einen parabolischen Zylinderspiegel (Parabolrinne), und ein Receiverrohr auf und werden in solarthermischen Kraftwerken vorzugsweise zur Stromerzeugung eingesetzt. Das Receiverrohr ist in der Brennlinie der jeweiligen Kollektorspiegel angeordnet und besteht in der Regel aus einem Absorberrohr, welches eine strahlungsabsorbierende Schicht aufweist, und einem Hüllrohr aus Glas, welches das Absorberrohr umgibt und dieses thermisch isoliert. In den bekannten solarthermischen Kraftwerken wird als Wärmeträgermedium ein Thermoöl eingesetzt, dass durch das Absorberrohr geleitet wird und das mittels der von den Kollektorspiegeln reflektierten und auf das Absorberrohr fokussierten Sonnenstrahlung bis auf eine Temperatur von circa 400°C erhitzt werden kann. Dieses erhitzte Öl wird schließlich einem Verdampfungsprozess zugeführt, durch den die in dem Thermoöl gespeicherte thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
  • Zwischen dem Absorberrohr und dem Hüllrohr ist in dem Receiverrohr ein Ringraum ausgebildet. Dieser dient dazu, die Wärmeverluste an der äußeren Oberfläche des Absorberrohres zu minimieren und somit den Wirkungsgrad des Sonnenkollektors zu steigern. Hierzu ist der Ringraum evakuiert, um eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen.
  • Das in dem Absorberrohr als Wärmeträgermedium eingesetzte Thermoöl ist jedoch aufgrund der hohen thermischen Belastung nicht langzeitstabil und setzt mit zunehmender Alterung Wasserstoff frei. Die bei dem Alterungsvorgang freigesetzte Menge hängt zum einen von dem verwendeten Thermoöl und den Betriebsbedingungen in den solarthermischen Kraftwerken und zum anderen von dem Wassergehalt ab, welcher insbesondere bei dem Verdampfungsprozess mit dem Öl entstehen kann.
  • Der freigewordene Wasserstoff gelangt durch Permeation in den evakuierten Ringraum. Folglich steigt in diesem der Druck und die Wärmeleitfähigkeit des Ringraums erhöht sich ebenfalls. Dies geschieht so lange, bis ein Gleichgewicht zwischen den Partialdrücken des Wasserstoffs in dem Absorberrohr und in dem Ringraum herrscht. Besonders von Nachteil ist hier, dass Wasserstoff eine höhere Wärmeleitfähigkeit als beispielsweise Luft aufweist, so dass die Wärmeleitfähigkeit in dem Ringraum bei weiter fortschreitender Wasserstoffpermeation sogar besser ist, als diejenige der Luft außerhalb des Receiverrohres. In Folge dessen sinkt der Wirkungsgrad des Receiverrohres und somit des kompletten Sonnenkollektors.
  • Um diesen Partialdruckanstieg des Wasserstoffs im Ringraum zumindest zu reduzieren und damit die Lebensdauer des Receiverrohres zu verlängern, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt.
  • Beispielsweise kann der in den Ringraum diffundierte Wasserstoff mittels Gettermaterialien gebunden werden. Die Aufnahmekapazität solcher Materialien ist jedoch begrenzt, so dass nach Erreichen der maximalen Aufnahmekapazität der Gettermaterialien kein weiterer Wasserstoff gebunden werden kann und der Druck im Ringraum wieder steigt.
  • Receiverrohre mit einem im Ringraum angeordnetem Gettermaterial sind beispielsweise aus der WO 2004/063640 A1 bekannt. Bei der in dieser Schrift beschriebenen Vorrichtung ist das Gettermaterial in Getterschienen zwischen Absorberrohr und Hüllrohr direkt im Ringraum angeordnet. Durch die Getterschienen wird ein Abstand zwischen dem Absorberrohr und dem Getter erzeugt, so dass die thermische Belastung des Getters vermindert und somit dessen Langzeitstabilität verbessert wird. Außer der Verwendung eines Gettermaterials wird jedoch keine weitere Lösung zur Verminderung der Wasserstoffkonzentration im Ringraum geliefert, so dass die voran beschriebenen Nachteile des Getters weiter bestehen bleiben.
  • Um das Problem der Gettermaterialien zu verringern ist aus der DE 198 21 137 A1 ein Receiverrohr für solarthermische Anwendungen bekannt, bei dem zusätzlich Edelgas mit einem Partialdruck von bis zu mehreren hundert mbar in dem Ringraum vorhanden ist. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass viele Edelgase eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Wasserstoff aufweisen, so dass die Wärmeleitung durch den Ringraum und die damit einhergehende Wirkungsgradverschlechterung reduziert werden kann. Der Nachteil dieser Ausgestaltung besteht jedoch darin, dass der Ringraum von Anfang an mit Edelgas befüllt ist, so dass bereits direkt nach der Installation des Sonnenkollektors kein optimaler Wirkungsgrad des Receiverrohres, wie bei einem evakuierten Ringraum, erzielt wird.
  • Alternative Ausführungsformen, wie z. B. in der DE 10 2005 057 276 B3 offenbart, sehen im Ringraum mindestens einen gasdicht verschlossenen, mit mindestens einem Edelgas befüllten Behälter vor, aus dem das Edelgas in den Ringraum eingeleitet wird, sobald das Gettermaterial erschöpft ist. Der Nachteil dieser alternativen Ausführungsform besteht jedoch darin, dass der Sonnenkollektor und insbesondere das Receiverrohr bereits mit gefülltem Behälter gefertigt werden muss. Ein Nachrüsten ist nicht möglich, so dass sich der Kunde direkt bei der Fertigung der Receiverrohre entscheiden muss, die Mehrkosten und den erhöhten Arbeitsaufwand zu tragen. Eine weitere Schwierigkeit stellt zudem das Öffnen des Behälters dar, was nur unter erhöhtem Aufwand erfolgen kann.
  • Ein Verfahren zum Öffnen des Behälters und zum Befüllen des Ringraums mit Edelgas ist aus der DE 10 2011 082 772 B9 bekannt, wobei der Behälter mittels Laserbohrverfahren geöffnet wird. Ein Laserstrahl wird von außen durch das Hüllrohr auf den Behälter gelenkt und dieser so lange bestrahlt, bis sich im Behälter eine Öffnung bildet und das Schutzgas freigibt. Nachteilig an dieser Erfindung ist jedoch ebenfalls, dass ein Nachrüsten des Receiverrohres mit dem Schutzgasbehälter nicht möglich ist und der Kunde den erhöhten Kosten- und Fertigungsaufwand bereits bei der Fertigung tragen muss, obgleich das Edelgas erst lange Zeit nach Inbetriebnahme zum Einsatz kommt.
  • Ein Verfahren zum Öffnen von Löchern in Werkstücken allgemeiner Art mit Hilfe von fokussierten Laserpulsen ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 27 11 889 A1 beschrieben.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, die das Befüllen des Ringraums eines Receiverrohres mit einem Schutzgas vereinfachen und zudem dessen nachträgliches Befüllen ermöglichen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 18. Die Unteransprüche 2 bis 17 und 19 bis 24 stellen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens, beziehungsweise der Vorrichtung, dar.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum eines Receiverrohres, insbesondere für Sonnenkollektoren, wobei der Ringraum zwischen einem außenliegenden Hüllrohr und einem innenliegenden Absorberrohr des Receiverrohres gebildet ist und das außenliegende Hüllrohr mittels einer Wandung mit dem Absorberrohr verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Prozessschritt eine das Hüllrohr oder die Wandung durchdringende Öffnung erzeugt wird. Anschließend wird Schutzgas durch die Öffnung in den Ringraum eingeleitet und in einem dritten Prozessschritt die Öffnung wieder verschlossen.
  • Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass der Ringraum eines bereits fertig hergestellten und sogar in einem Sonnenkollektor installierten Receiverrohres nachträglich und ohne großen Zeit- und Kostenaufwand mit einem Schutzgas befüllt werden kann. Desweiteren kann das Receiverrohr mit einem zunächst evakuierten Ringraum ausgeliefert werden, so dass zu Beginn des Einsatzes ein maximaler Wirkungsgrad realisierbar ist. Sobald der Wirkungsgrad des Receiverrohres aufgrund der Wasserstoffdiffusion jedoch einen kritischen Wert erreicht, kann der Ringraum entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Schutzgas befüllt und so der weitere Abfall des Wirkungsgrades gestoppt werden.
  • Es entfällt der kosten- und fertigungsintensive Einbau eines zusätzlichen mit Schutzgas gefällten Behälters. Zudem können auch die Ringräume bereits bestehende Anlagen jeder Zeit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Edelgas befüllt und so eine weitere Reduktion des Wirkungsgrades gestoppt werden. Hierdurch wird die Lebensdauer sämtlicher Receiverrohre erhöht, was einen erheblichen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteil bietet.
  • Der kritische Wert kann hierbei durch die in dem Ringraum tatsächlich vorhandene Wasserstoffkonzentration gebildet werden, die durch geeignete Sensoren gemessen wird. Auch eine an dem Glashällrohr gemessene Temperatur ist ein geeigneter Indikator, da mit zunehmender Wasserstoffkonzentration die Wärmeleitfähigkeit des Ringraums und somit auch die Temperatur des Glashüllrohrs während des Betriebs steigen. Desweiteren kann auch die Zeit oder der Wirkungsgrad der Solarkollektoren den kritischen Wert bilden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Öffnung mittels Laserbohrverfahren gebildet.
  • Das Laserbohrverfahren hat den Vorteil, dass Öffnungen beliebiger Größe und Form erzeugbar sind. Hierzu muss lediglich die Leistung und/oder Geometrie des Laserstrahls an die jeweiligen Geometrien und Beschaffenheit der Receiverrohre, Hüllrohre und/oder Wandungen angepasst werden. Desweiteren bietet das Laserbohrverfahren die Möglichkeit, die Öffnung sowohl in dem Hüllrohr, welches vorwiegend aus Glas besteht, oder in der Wandung, welche vorwiegend aus Metall oder einer Metall-Legierung besteht, gleichermaßen und mit derselben Vorrichtung zu erzeugen. Im Gegensatz zu spanenden Bohrprozessen ermöglicht ein Laserbohrverfahren Öffnungen ohne jeglichen Abrieb zu erzeugen, wodurch Verunreinigungen des Ringraums vermieden werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Öffnung auch wieder mittels Laserschweißverfahren verschlossen.
  • Das Verschließen mittels Laserschweißverfahren bietet den Vorteil, dass die Öffnung ohne zusätzliches Aufbringen eines Verschlussmaterials verschlossen werden kann. Desweiteren kann ein Laserstrahl durch Variation seiner Leistung und/oder Geometrie an unterschiedlichste Öffnungsgeometrien und an unterschiedliche Anforderungen, wie beispielsweise Wanddicke des Hüllrohres oder der Wandung oder deren Materialzusammensetzungen, angepasst werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Öffnung unter einem Druckgefälle von außen nach innen in den Ringraum erzeugt wird.
  • Diese Ausführungsform sieht vor, dass außerhalb des Hüllrohrs, folglich von der dem Absorberrohr abgewandten Seite, ein höherer Druck als im Ringraum herrscht. Dieser erhöhte Druck kann beispielsweise durch eine Druckbeaufschlagung mittels Schutzgas erfolgen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass bereits Schutzgas in den Ringraum eindringt, sobald eine Öffnung gegeben ist, und der Füllprozess des Ringraums somit zeitlich verkürzt wird. Zudem wird eine Verunreinigung des Ringraums mit Fremdgasen ebenfalls stark eingeschränkt. Das Druckgefälle führt weiter dazu, dass auch sehr kleine Öffnungen, die beispielsweise mittels Laserbohrverfahren erzeugbar sind, geöffnet bleiben und nicht wieder mit aufgeschmolzenem Material zulaufen, wodurch ein anschließender kontinuierlicher Füllprozess trotz sehr kleinen Öffnungen ermöglicht wird.
  • In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform wird die Öffnung mittels Laserbohrverfahren mit einem Laserstrahldurchmesser dL1 erzeugt und die Öffnung nach dem Befüllen der Prozesskammer mittels Laserschweißverfahren mit einem Laserstrahldurchmesser dL2 verschlossen, wobei dL2 größer als dL1 ist. Diese Ausführungsform bietet die Möglichkeit, die Öffnung mit nur einer Laservorrichtung zu erzeugen und wieder zu verschließen. Bei dem Verschließen der Öffnung muss lediglich der Durchmesser des Laserstrahls durch beispielsweise ein optisches System erweitert werden. Anschließend wird die Öffnung mit dem Laserstrahl, dessen Radius größer als der Öffnungsradius ist, bestrahlt. Dies führt dazu, dass das um die Öffnung liegende Material durch Absorption erwärmt und schließlich aufgeschmolzen wird. Diese aufgeschmolzenen Bereiche fließen anschließend in die Öffnung hinein und verschließen diese.
  • In einer alternativen und weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt der Verschluss der Öffnung unter Verwendung eines zusätzlichen Verschlussmaterials.
  • Gerade bei dünnwandigen Hüllrohren oder Wandungen kann für den Verschluss der Öffnung durch Aufschmelzen nicht genug Material zur Verfügung stehen, so dass die Stabilität des Hüllrohres oder der Wandung im Bereich der verschlossenen Öffnung nicht gewährleistet ist. In solchen Fällen wird erfindungsgemäß zusätzliches Material auf oder in die Öffnung gebracht, wodurch sowohl die Öffnung verschlossen als auch umgebendes Material des Hüllrohres beziehungsweise der Wandung nicht oder weniger beeinträchtigt wird.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass vor dem Erzeugen der Öffnung das zusätzliche Verschlussmaterial auf die zu öffnende Stelle des Hüllrohrs oder der Wandung aufgebracht wird.
  • Die Öffnung wird durch das aufgebrachte Verschlussmaterial hindurch erzeugt. Das Verschlussmaterial hat dabei keinen signifikanten Einfluss auf den Öffnungs- und Befüllprozess des Ringraumes. Diese Ausführungsform hat ebenfalls den Vorteil, dass kein direktes Material des Hüllrohres oder der Wandung für den Verschluss der Öffnung verwendet werden muss. Es steht ausreichend zusätzliches Material zu Verfügung, so dass eine Beeinträchtigung der Stabilität des Hüllrohres oder/und der Wandung vermieden wird.
  • Vorteilhaft ist auch die Ausführungsform, in der das Verschlussmaterial durch ein Löt-, Schweiß- oder Klebeverfahren aufgebracht wird.
  • Durch sämtliche dieser Verfahren wird das Verschlussmaterial auf dem Hüllrohr oder der Wandung fixiert angeordnet, so dass die Gefahr des Verrutschens während des Öffnungs- oder Befüllprozess verringert ist.
  • Das zusätzliche Verschlussmaterial wird nach Befüllen des Ringraums aufgeschmolzen und läuft anschließend wenigstens teilweise zum Verschließen der Öffnung in diese ein.
  • Das Aufschmelzen des Verschlussmaterials kann, wie voranstehend beschrieben, mittels Laserstrahl erfolgen, dessen Durchmesser größer als der Öffnungsdurchmesser ist. Zudem kann als Verschlussmaterial ein Material mit einer Schmelztemperatur unterhalb der des Hüllrohres, beziehungsweise der Wandung gewählt werden, wodurch beim Aufschmelzen deutlich weniger Energie benötigt wird und die lokale thermische Belastung des Hüllrohres oder der Wandung weiter reduziert wird. Alternativ kann das Aufschmelzen auch durch unmittelbar eingebrachte thermische Energie erfolgen.
  • Alternativ zu dem aufgebrachten Verschlussmaterial ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass das Verschlussmaterial erst nach Befüllen des Ringraums in oder an die Öffnung geschoben und somit die Öffnung wenigstens teilweise verschlossen wird.
  • Durch das Heranführen des Verschlussmaterials erst nach dem Befüllen des Ringraums wird ein reibungsloser und ungestörter Öffnungs- und Befüllprozess ermöglicht. Trotzdem steht durch den Einsatz eines Verschlussmaterials genügend zusätzliches Material für den Verschluss der Öffnung zur Verfügung. Das Heranfahren des Materials in oder an die Öffnung kann automatisiert und/oder computergesteuert erfolgen, so dass die Öffnung gezielt und zuverlässig verschließbar ist.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird nach dem Befüllen des Ringraums das Verschlussmaterial wenigstens teilweise in oder an die Öffnung vorgeschoben, mittels Laser wenigstens teilweise aufgeschmolzen, wodurch die Öffnung verschlossen wird.
  • Dies hat den Vorteil, dass durch das Aufschmelzen des separaten Verschlussmaterials die thermische Belastung und eine damit einhergehende eventuelle Beschädigung des Hüllrohrs und/oder der Wandung vermieden werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung mit wenigstens zwei verschiedene Durchmesser dO1 und dO2 erzeugt wird, wobei dO2 der Öffnungsdurchmesser an der dem Absorberrohr abgewandten Seite und dO1 der Öffnungsdurchmesser an der dem Absorberrohr zugewandten Seite des Hüllrohrs oder der Wandung darstellen, wobei gilt: dO2 > dO1.
  • Durch den vergrößerten Durchmesser an der Außenseite des Hüllrohrs wird das Einführen eines zusätzlichen Verschlussmaterials in die Öffnung erleichtert. Zudem ermöglicht diese Ausgestaltung der Öffnung in Form einer Stufenbohrung einen sicheren Verschlussprozess. Durch das Aufschmelzen eines Verschlussmaterials in oder an dem Öffnungsdurchmesser dO2 läuft das Verschlussmaterial sowohl in den Öffnungsbereich mit kleinerem als auch größeren Durchmesser. Dies führt zu einer Verminderung von möglichen Hohlräumen des Verschlussmaterials innerhalb der Öffnung und somit auch zur Verminderung von möglichen Gasdurchlässen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Öffnung in der Wandung mittels Widerstandsschweißen verschlossen.
  • Dadurch, dass die Wandung insbesondere aus Metall oder einer Metall-Legierung besteht, leitet dieses den Strom. Somit ist durch das Anlegen einer Spannung das Verschließen der Öffnung mittels Widerstandsschweißen möglich. Der große Vorteil dieser Schweißtechnik besteht in der Möglichkeit, innerhalb kürzester Zeit eine hohe Energie in Form von elektrischem Strom auf eine kleine Fläche eines Werkstückes zu konzentrieren, wobei unter Zuführung von hohem Druck (pneumatisch oder elektromechanisch) eine unlösbare Verbindung entsteht. Somit kann die erzeugte Öffnung schnell und fest verschlossen werden.
  • Auch diese vorteilhafte Ausführungsform kann unter Verwendung eines zusätzlichen Verschlussmaterials erfolgen.
  • Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss der Öffnung durch Verwendung wenigstens einer Stabelektrode erfolgt.
  • Durch den Einsatz wenigstens einer Stabelektrode kann die Wirkung des Widerstandsschweißens ganz gezielt und lokal auf die Öffnung beschränkt werden. Somit werden umliegende Gebiete der Wandung nicht beeinflusst. Desweiteren ist es möglich, durch Wahl geeigneter Geometrien der Stabelektrode das Widerstandsschweißen für ebenfalls unterschiedliche Ausführungsformen der Wandung zu ermöglichen. Zudem kann durch die Stabelektrode ein ausreichender Druck lokal im Bereich der Öffnung aufgebracht werden, wodurch deren Verschluss vereinfacht und ebenfalls begünstigt wird.
  • Eine weitere und ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass nach dem Befüllen des Ringraums das Verschlussmaterial wenigstens teilweise in oder auf die Öffnung vorgeschoben, jeweils wenigstens eine Elektrode mit dem Verschlussmaterial und mit der Wandung kontaktiert, das Verschlussmaterial mittels Widerstandsschweißen aufgeschmolzen und somit die Öffnung verschlossen wird.
  • In dieser Ausführungsform kommen sämtliche voran erwähnten Vorteile des Widerstandsschweißens und der Verwendung eines Verschlussmaterials zusammen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die Öffnung mechanisch erzeugt. Das mechanische Öffnen kann beispielsweise mit einem Dorn erfolgen. Hierbei wird der Dorn durch die Wandung gedrückt und wieder herausgezogen, wodurch eine entsprechende Öffnung durch die Wandung entsteht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Öffnung jedoch durch die Verwendung einer Kanüle erzeugt, wobei die Kanüle durch die Wandung gedrückt wird.
  • Die Verwendung einer Kanüle hat den Vorteil, dass ein direkter Zugang zu dem Ringraum durch den Hohlraum der Kanüle gebildet wird, so dass die Kanüle nicht wieder aus der Öffnung herausgezogen werden muss. Nach dem Durchstechen der Kanüle befindet sich ein Teilabschnitt der Kanüle in dem Ringraum, während ein anderer Teilabschnitt aus der Wandung hervorsteht, an den leicht Zugänge für beispielsweise das Einleiten eines Schutzgases angeschlossen werden können. Die Kanüle wirkt dabei wie eine Kanüle einer Spritze und vereinfacht den anschließenden Befüllprozess. Desweiteren begünstigt die Verwendung einer Kanüle auch den späteren Verschluss der Öffnung.
  • So sieht eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform vor, dass die Kanüle durch die Wandung gedrückt, der Ringraum durch die Kanüle befüllt und die Öffnung durch Verschließen der Kanäle anschließend verschlossen wird.
  • Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Wandung lediglich einmal mittels Kanäle durchstochen wird und sämtliche weiteren Verfahrensschritte über diese Kanäle erfolgen. Die thermische Belastung der Wandung beim Öffnen und Verschließen des Ringraums wird somit verringert. Desweiteren erfolgt der Verschluss der Öffnung indirekt durch Verschließen der Kanäle. Die Kanäle ist dabei wesentlich leichter zugänglich und somit einfacher verschließbar, so dass auch hier eine Vereinfachung und damit einhergehende Zeitersparnis während des Verschließens erfolgt.
  • Vorteilhafterweise wird die Kanäle durch wenigstens eines der Verfahren Widerstandsschweißen, Reibschweißen oder Induktionslöten verschlossen.
  • Diese Verfahren seit langem erprobt, wodurch ein Verschluss der Kanäle schnell und zuverlässig erfolgen kann. Um das Widerstandsschweißen zu ermöglichen, besteht die Kanäle wenigstens teilweise aus Metall oder einer Legierung.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvorm des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erzeugen der Öffnung eine evakuierbare Prozesskammer die zu öffnende Stelle einschließend und gasdicht an dem Hüllrohr und/oder der Wandung angeordnet, anschließend evakuiert und mit Schutzgas befüllt wird.
  • Somit findet das Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum eines Receiverrohres aus dieser Prozesskammer statt. Der Vorteil dieser Prozesskammer besteht darin, dass das Verfahren geschätzt gegenüber sämtlichen Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Druck oder Luftfeuchtigkeit, aber auch geschützt gegenüber mechanischen Belastungen oder Fremdteilchen durchgeführt werden kann. Eine Verunreinigung der Prozesskammer wird somit vermieden. In der Prozesskammer können beliebige Umgebungsparameter angepasst werden, wodurch das Verfahren flexibel und unabhängig von Wettereinflüssen durchführbar ist. Desweiteren ermöglicht die Prozesskammer, dass sämtliche für das Verfahren benötigten Verfahrensmittel bereits vorab innerhalb der Prozesskammer angeordnet werden können, so dass diese während des Verfahrens nicht geöffnet werden muss.
  • In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform wird nach dem Erzeugen der Öffnung so lange gewartet wird, bis der gewünschte Gasaustausch zwischen Ringraum und Prozesskammer erfolgt ist.
  • Aufgrund dieses begrenzten Öffnungsdurchmessers ist es nötig, nachdem das Schutzgas in die Prozesskammer eingeleitet wurde, eine gewisse Zeit zu warten, bis sich das Schutzgas mit dem beabsichtigten Partialdruck innerhalb des Ringraumes verteilt hat. Diese Wartezeit hängt von dem Öffnungsdurchmesser, dem Schutzgas, sowie den Druckunterschieden zwischen Ringraum und Schutzgasreservoir ab. Überwacht werden kann der Befüllprozess direkt über Druckmessungen oder über Zeitmessungen, wenn die Druckverhältnisse und Öffnungsdurchmesser bekannt sind.
  • Im Anschluss an den Gasaustausch wird die Öffnung verschlossen und anschließend die Prozesskammer belüftet und wieder von dem Receiverrohr getrennt.
  • Somit ist die Prozesskammer lösbar an dem Receiverrohr angebracht und kann für mehrere Einsätze und verschiedene Receiverrohre wieder verwendet werden.
  • Alternativ kann die Prozesskammer jedoch auch unlösbar mit der Wandung und/oder dem Hüllrohr verbunden werden, so dass im Anschluss an den Gasaustausch die Öffnung verschlossen und die Prozesskammer zwar belüftet, jedoch nicht wieder von dem Receiverrohr getrennt wird.
  • Neben einem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum eines Receiverrohres, nachfolgend „Befüllvorrichtung” genannt, insbesondere für Sonnenkollektoren, wobei der Ringraum mindestens von einem außenliegenden Hüllrohr und einem innenliegenden Absorberrohr des Receiverrohres gebildet wird und das außenliegende Hüllrohr mittels einer Wandung mit dem Absorberrohr verbunden ist, und die Vorrichtung eine Prozesskammer, Mittel zum Erzeugen einer Öffnung durch das Hüllrohr oder die Wandung, Mittel zum Einleiten von Schutzgas in den Ringraum und Mittel zum Verschließen der Öffnung enthält.
  • Diese Vorrichtung bietet die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Mittel zum Erzeugen einer Öffnung durch das Hüllrohr oder die Wandung durch ein Lasersystem gebildet. Dieses Lasersystem bietet die Möglichkeit schnell und spanlos Öffnungen durch das Hüllrohr oder die Wandung mit verschiedensten Durchmessern oder Geometrien zu erzeugen. Detaillierte Vorteile eines Lasersystems wurden bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
  • In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform werden die Mittel zum Erzeugen einer Öffnung durch die Wandung durch ein Stempelsystem mit einer an diesem Stempelsystem angeordneten Kanüle gebildet.
  • Desweiteren werden die Mittel zum Einleiten von Schutzgas in den Ringraum vorteilhafterweise durch ein Gaszufuhrsystem gebildet. Dieses Zufuhrsystem ermöglicht einen schnellen und kostengünstigen Befüllprozess des Ringraums. Dabei weist das Gaszufuhrsystem einen Gasbehälter auf, der austauschbar in dem Gaszufuhrsystem angeordnet ist. Somit wird ein schneller Wechsel des Prozessgases oder Austausch eines leeren Gasbehälters ermöglicht.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verschließen der Öffnung durch ein Lasersystem oder ein Lasersystem mit Verschlussmaterial oder ein Heizsystem, beispielsweise eine Induktionsspule oder eine Heizspirale mit Verschlussmaterial gebildet sind.
  • Für die jeweiligen Vorteile der einzelnen Komponenten der Vorrichtung sei wiederum auf die Vorteilsbeschreibung im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Prozesskammer eine Auslassöffnung zum Evakuieren der Prozesskammer, eine Durchführungsöffnung für die Mittel zum Erzeugen der Öffnung durch das Hüllrohr oder die Wandung und eine Einlassöffnung zum Befüllen der Prozesskammer mit Schutzgas aufweist. Durch diese Öffnungen sind ein schneller und kostengünstiger Betrieb der Vorrichtung und eine effiziente Ausführung des Verfahrens möglich.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Prozesskammer über die Auslassöffnung mit einem Vakuumsystem, über die Einlassöffnung mit einem Gaszufuhrsystem und über die Durchführungsöffnung mit einem Lasersystem oder einem Stempelsystem verbindbar.
  • Um ein schnelles Befestigen der Prozesskammer an dem Receiverrohr und insbesondere an der Wandung zu gewährleisten sind an der Prozesskammer Mittel zum lösbaren Befestigen der Prozesskammer an einem Receiverrohr und insbesondere an der Wandung angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich zur Prozesskammer ein Trägersystem vorgesehen, das durch eine vakuumdichte Wellschlauchverbindung mit der Prozesskammer verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass alle mechanisch wirkenden Kräfte des Lasers, der Pumpe etc., die mit dem Trägersystem verbunden sind, vom Trägersystem aufgenommen werden und somit die Andichtung an die Wandung nicht mechanisch beansprucht wird. Zusätzlich kann eine Wellschlauchverbindung zur Laseraufnahme angebracht werden, um eine vollständige Kapselung des Laserstrahlweges zu erreichen.
  • Die Prozesskammer ist mit einem vakuumdichten, für den Laserstrahl durchlässigen Fenster ausgestattet. Zusätzlich kann in der Prozesskammer ein Schutzglas angebracht werden, das vorzugsweise drehbar ist und das Laserfenster vor Bedampfung während des Öffnungsprozesses schützt. Das Trägersystem weist ein weiteres Kammersystem mit den Anschlüssen für das Pump- und Gaszuführsystem inklusive aller benötigter Sensorik sowie eine Aufnahme und Justiervorrichtung für den Laserkopf auf. Anstelle einer Gasleitung kann vorzugsweise auch eine vorbefüllte Gaspatrone verwendet werden, die vor jedem neuen Befüllprozess getauscht wird. Vorzugsweise befindet sich am Kammersystem auch ein Anschluss zur Aufnahme eines Vakuumgetters, der die Erhaltung der Gasreinheit während des Befüllprozesses gewährleistet. Der Getter kann alternativ auch vor dem Befüllprozess der Edelgaspatrone in diese eingebracht und nach dem Verschließen aktiviert werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein verdampfbarer Bariumgetter in einem Glasröhrchen verwendet werden, der gleichzeitig als Indikator für die Qualität des Befüllvorgangs verwendet werden kann. Durch Verwendung eines Getters kann das Pumpsystem vor dem Öffnen des Receivers demontiert werden und der Öffnungsprozess kann nach Fluten der Kammern mit Edelgas unter Edelgasatmosphäre durchgeführt werden. Dadurch können störende Vibrationen durch das Pumpsystem vermieden und die Prozesssicherheit verbessert werden. Außerdem kann somit vor dem Öffnen sichergestellt werden, dass das Kammersystem nach dem Fluten noch gasdicht ist.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung zum Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum werden im Folgenden anhand der Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:
  • 1a eine erste Ausführungsform der Befüllvorrichtung,
  • 1b–1c die Befüllvorrichtung während verschiedener Prozessschritte zum Befüllen eines Ringraumes,
  • 2a eine zweite Ausführungsform der Befüllvorrichtung,
  • 2b–2d die Befüllvorrichtung der zweiten Ausführungsform während verschiedener Prozessschritte zum Befüllen eines Ringraumes,
  • 3a eine dritte Ausführungsform der Befüllvorrichtung,
  • 3b–3e die Befüllvorrichtung der dritten Ausführungsform während verschiedener Prozessschritte zum Befüllen eines Ringraumes,
  • 4a eine vierte Ausführungsform der Befüllvorrichtung,
  • 4b–4e die Befüllvorrichtung der vierten Ausführungsform während verschiedener Prozessschritte zum Befüllen eines Ringraumes,
  • 5a eine fünfte Ausführungsform der Befüllvorrichtung,
  • 5b eine vergrößerte Darstellung der Prozesskammer gemäß der fünften Ausführungsform,
  • 6a eine sechste Ausführungsform der Befüllvorrichtung,
  • 6b eine vergrößerte Darstellung der Prozesskammer gemäß der sechsten Ausführungsform.
  • In der 1a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung 100 dargestellt. Diese Vorrichtung 100 weist eine Prozesskammer 101 auf, die über ein Befestigungssystem 20, bestehend aus einer Schelle 21 und einem Verschluss 22, an einem Receiverrohr 4 fixierbar ist. Das Receiverrohr 4 ist durch ein Absorberrohr 1 und Hüllrohr 2 gekennzeichnet, wobei zwischen dem Absorberrohr 1 und dem Hüllrohr 2 ein Ringraum 3 ausgebildet ist. Die Befüllvorrichtung 100 wird mittels der Schelle 21 an dem Hüllrohr 2 oder vorzugsweise an der Wandung 5 befestigt. Die Wandung 5 enthält ein in der 1 nicht dargestelltes Dehnungsausgleichsstück, was bereits im einleitenden Abschnitt erläutert wurde. Weiterführende Details zu der Wandung 5 werden im Zusammenhang mit der 5b erläutert. Alternativ kann die Befüllvorrichtung 100 auch direkt auf dem Glas des Hüllrohres 2 platziert werden. Vorzugsweise ist das Befestigungssystem 20 wenigstens teilweise an einer Seitenwand 106 der Prozesskammer 101 angeordnet, wodurch ein homogener Anpressdruck auf die Wandung 5 oder das Hüllrohr 2 erzeugt wird.
  • Um die Prozesskammer 101 schnell und lösbar auf verschiedenen Receiverrohren 4 mit unterschiedlichen Durchmessern des Hüllrohres 2 beziehungsweise der Wandung 5 anbringen zu können, ist die umfängliche Größe der Schelle 21 variabel mittels Verschluss 22 einstellbar. Beispielhaft sind somit kommerziell erhältliche Schneckengewinde-Schellen als Befestigungssystem 20 geeignet. Alternativ zu einer Schelle 21 kann jedoch auch ein Gummiband oder Riemen zum Fixieren der Prozesskammer 101 auf dem Receiverrohr 4 verwendet werden.
  • Um das Innere der Prozesskammer 101 gegenüber äußeren Umwelteinflüssen abzudichten sind an den Kontaktstellen zwischen Prozesskammer 101 und Receiverrohr 4 Dichtungen 102 angebracht. Diese Dichtungen 102 können beispielsweise als Dichtungsring 102 ausgebildet sein. Mittels Befestigungssystem 20 und Dichtung 102 kann so das Innere der Prozesskammer 101 gasdicht auf dem Receiverrohr 4 lösbar befestigt werden.
  • Um die Prozesskammer 101 evakuieren zu können, weist diese eine Auslassöffnung 103 auf und ist über eine Flanschverbindung 33 mit einem Vakuumsystem 30 verbunden. Dieses Vakuumsystem 30 enthält eine Vakuumpumpe 31 und Vakuumschläuche 32, wobei wenigstens ein Vakuumschlauch 32 die Vakuumpumpe 31 über die Flanschverbindung 33 mit der Prozesskammer 101 verbindet. Somit ist die Prozesskammer 101 über die Auslassöffnung 23a evakuierbar und Drücke von einigen mbar innerhalb der Prozesskammer 101 realisierbar.
  • Desweiteren verfügt die Prozesskammer 101 über eine Durchführungsöffnung 104. Diese Öffnung 104 verbindet in der ersten Ausführungsform der Befüllvorrichtung 100 die Prozesskammer 101 mit einem Lasersystem 40. Das Lasersystem 40 weist dabei eine Laserquelle 41 in Form beispielsweise einer Laserdiode oder eines Festkörperlasers auf. Diese Laserquelle 41 ist über wenigstens einen Lichtleiter 42 mit einem Laserkopf 43 verbunden, wobei der Laserkopf 43 mit einer Flanschverbindung 46 die Verbindungstelle zwischen Lasersystem 40 und Prozesskammer 101 bildet. Um den aus der Laserquelle 41 austretenden Laserstrahl an die jeweiligen Charakteristika des Hüllrohres 2 oder der Wandung 5, wie beispielsweise deren Materialzusammensetzung oder Wandstärke, anzupassen weist der Laserkopf 43 eine optisches System 44 zur Einstellung der Strahltaille des Laserstrahls und eine Fokussiereinheit 45 zur Steuerung des Fokuspunktes des Laserstrahls in radialer Richtung des Receiverrohres 4 auf. Über den Laserkopf 43 gelangt der Laserstrahl durch die Durchführungsöffnung 104 in das Innere der Prozesskammer 101 und schließlich mit seinem Fokuspunkt auf die Oberfläche des Hüllrohres 2 oder der Wandung 5 des Receiverrohres 4.
  • Um die Prozesskammer 101 mit einem Gas und insbesondere mit einem inerten Prozessgas, beispielsweise einem Edelgas zu befüllen, ist diese über eine Einlassöffnung 105 mit einem Gaszufuhrsystem 50 verbunden. Das Gaszufuhrsystem 50 weist einen mit dem Prozessgas gefüllten Gasbehälter 51 auf, der über eine Flanschverbindung 52 mit der Prozesskammer 101 verbunden ist. Um den Anteil an Prozessgas innerhalb der Prozesskammer 101 zu steuern ist beispielsweise ein Ventil, welches in der 1a nicht dargestellt ist, zwischen der Flanschverbindung 52 und dem Gasbehälter 51 angeordnet. Alternativ kann über einen Gasflussmesser, der ebenfalls zwischen der Flanschverbindung 52 und dem Gasbehälter 51 angeordnet und in der 1a nicht dargestellt ist, die Durchflussrate des Prozessgases in die Prozesskammer 101 analysiert und gesteuert werden.
  • Sowohl die Einlassöffnung 105, die Durchführungsöffnung 104, als auch die Auslassöffnung 103 sind jeweils auf der dem Receiverrohr 4 abgewandten Seite der Prozesskammer 101, der Deckwand 107, angeordnet.
  • Anhand der 1a bis 1c werden die verschiedenen Prozessschritte zur Befüllung des Ringraumes 3 des Receiverrohres 4 mittels erster Ausführungsform der Befüllvorrichtung 100 erläutert.
  • Wie in der 1a ersichtlich, wird in einem ersten Schritt die Befüllvorrichtung 100, bestehend aus Prozesskammer 101, Vakuumsystem 30, Lasersystem 40 und Gaszufuhrsystem 50 mittels Befestigungssystem 20 an einem Receiverrohr 4 und insbesondere an dessen Wandung 5 oder Hüllrohr 2 angeordnet. Dabei bildet die Dichtung 102 vorzugsweise den einzigen Kontakt zwischen der Prozesskammer 101 und der Wandung 5 beziehungsweise dem Hüllrohr 2. Anschließend wird das Befestigungssystem 20 gespannt, so dass die Prozesskammer 101 an das Glas-Metall-Übergangselement 5 angedrückt wird. Wird das Befestigungssystem 20 durch beispielsweise eine Schelle 21 gebildet, so erfolgt das Spannen durch ein Verstellen des Verschlusses 22.
  • Nachdem die Prozesskammer 101 gasdicht auf dem Hüllrohr 2 oder der Wandung 5 platziert wurde, wird anschließend deren Inneres mittels Vakuumpumpe 31 des Vakuumsystems 30 über die Auslassöffnung 103 evakuiert. Dies geschieht so lange, bis in der Prozesskammer 101 Drücke von circa 10–3 bis 10–2 mbar vorherrschen. Durch dieses Evakuieren wird das Innere der Prozesskammer 101 von Fremdstoffen befreit, die ansonsten bei der späteren Öffnung des Hüllrohres 2 oder der Wandung 5 zu einer Verunreinigung des Ringraums 3 führen könnten.
  • Optional kann nach dem Evakuieren der Prozesskammer 101 und vor dem Öffnen des Hüllrohres 2 beziehungsweise der Wandung 5 das Innere der Prozesskammer 101 bereits mit einem Prozessgas aus dem Gasbehälter 51 des Gaszufuhrsystems 50 über die Einlassöffnung 105 befüllt werden. Eine solche Druckbeaufschlagung wirkt vorteilhaft auf die anschließende Öffnung der Wandung 5 oder des Hüllrohres 2, indem der Druck ein Zulaufen der Löcher verhindert. Zusätzlich verringert ein vorheriges Befüllen der Prozesskammer 101 die anschließende Befüllzeit des Ringraumes 3.
  • Nachdem die Prozesskammer 101 evakuiert und optional bereits mit einem Prozessgas gefüllt ist, wird mittels Lasersystem 40 eine Öffnung O1 durch die Wandung 5 oder direkt das Hüllrohr 2 erzeugt, was in der 1b dargestellt ist.
  • In der Laserquelle 41 wird beispielsweise durch Laserdioden ein Laserstrahl erzeugt, der über Lichtleiter 42 in den Laserkopf 43 geleitet wird. In diesem Laserkopf 43 wird mittels des optischen Systems 44 die Strahltaille des Laserstrahls eingestellt. Über die Fokussiereinheit 45 kann auch der Fokuspunkt des Laserstrahls entlang der Achse L1 eingestellt und verändert werden.
  • Somit wird der in der Laserquelle 41 erzeugte Laserstrahl über den Laserkopf und die Durchführungsöffnung 104 entlang der Achse L1 in die Prozesskammer 101 und auf die Oberfläche des Hüllrohres 2 beziehungsweise der Wandung 5 geleitet. Infolge der hohen Energie des Laserstrahls kommt es zu Verdampfungsprozessen an dem Kontaktpunkt von Laserstrahl und Hüllrohr 2 oder Wandung 5, so dass Material abgetragen wird. Dies geschieht so lange, bis eine vollständige Öffnung O1 durch das Hüllrohr 2 oder die Wandung 5 erzeugt wird. Somit sind das Innere der Prozesskammer 101 und der Ringraum 3 räumlich miteinander verbunden und das Prozessgas kann aus dem Gasbehälter 51 des Gaszufuhrsystems 50 über die Einlassöffnung 105 in das Innere der Prozesskammer 101 und über die Öffnung O1 in den Ringraum 3 strömen.
  • Dies geschieht so lange, bis die gewünschte Menge an Prozessgas in den Ringraum 3 geströmt ist. Als charakteristische Größen können hier beispielsweise der Druck innerhalb der Prozesskammer 101, die Durchflussmenge an Prozessgas durch die Eintrittsöffnung 105 oder aber auch die Prozesszeit gemessen werden.
  • Im Anschluss an diesen Befüllprozess wird die Öffnung O1 wieder verschlossen, was in der 1c abgebildet ist. Hierzu wird der Laserstrahl durch das optische System 44 in dessen Fokus aufgeweitet. Somit hat der Laserstrahl im Fokuspunkt einen größeren Durchmesser als die Öffnung O1 und nicht mehr die Energiedichte das Material des Hüllrohres 2 beziehungsweise der Wandung 5 zu verdampfen, sondern dieses lediglich aufzuschmelzen. Zum Verschließen der Öffnung O1 wird der aufgeweitete Laserstrahl entlang der Achse L1 auf die Öffnung O1 gestrahlt. Dies führt dazu, dass die Ränder der Öffnung O1 aufweichen und schließlich aufschmelzen. Das aufgeschmolzene Material fließt daraufhin in die Öffnung O1 und verschließt diese, wodurch der Ringraum 3 und die Prozesskammer 101 wieder räumlich voneinander getrennt werden. Somit ist kein zusätzliches Verschlussmaterial für das Verschließen der Öffnung O1 notwendig.
  • In einem letzten Schritt wird das Befestigungssystem 20 gelöst, wodurch die Befüllvorrichtung 100 vollständig von dem Receiverrohr 4 entfernbar ist.
  • In der 2a ist eine zweite Ausführungsform der Befüllvorrichtung 200 dargestellt, wobei analog zu der Vorrichtung 100 aus 1a die Prozesskammer 201 mittels Befestigungssystem 20 auf dem Receiverrohr 4 lösbar befestigt ist. Auch in dieser Ausführungsform kann die Spannkraft des Befestigungssystems 20 und insbesondere der Schelle 21 über den Verschluss 22 reguliert werden, so dass der Anpressdruck der Prozesskammer 201 variabel einstellbar ist.
  • Um das Innere der Prozesskammer 201 gegenüber äußeren Umwelteinflüssen luftdicht abzudichten ist ebenfalls an den Kontaktbereichen zwischen Prozesskammer 201 und Receiverrohr 4 wenigstens eine Dichtung 202 beispielsweise in Form eines Dichtungsrings angebracht, wobei die Dichtung 202 auch in dieser Ausführungsform bevorzugt den einzigen Kontakt zwischen der Prozesskammer 201 und dem Receiverrohr 4 darstellt. Mittels Befestigungssystem 20 und Dichtung 21 ist das Innere der Prozesskammer 201 gasdicht auf dem Receiverrohr 4 lösbar befestigt.
  • Wie in der ersten Ausführungsform weist die Prozesskammer 201 ebenfalls eine Auslassöffnung 203, eine Durchführungsöffnung 204 und eine Einlassöffnung 205 auf. Dabei verbindet die Auslassöffnung 203 das Innere der Prozesskammer 201 über die Flanschverbindung 33 mit dem in der 2a nicht dargestellten Vakuumsystem, so dass die Prozesskammer 201 durch die Auslassöffnung 203 evakuierbar ist. Die Einlassöffnung 205 verbindet wiederum das Innere der Prozesskammer 201 über die Flanschverbindung 52 mit dem Gaszuführsystem 50. Dabei weist das Gaszufuhrsystem 50 ebenfalls einen mit Prozessgas gefüllten Gasbehälter 51 auf. Desweiteren verbindet die Durchführungsöffnung 204 die Prozesskammer 201 über die Flanschverbindung 46 mit dem Laserkopf 43 des in der 2a nicht vollständig dargestellten Lasersystems.
  • Weitere Eigenschaften und Merkmale des Vakuumsystems, des Lasersystems sowie des Gaszuführsystems 50 sind analog zu der in 1a dargestellten Befüllvorrichtung 100, mit Ausnahme der Positionierungen der Auslassöffnung 203, der Durchführungsöffnung 204 und der Einlassöffnung 205. Im Gegensatz zu der in 1a dargestellten Befüllvorrichtung 100 sind die Öffnungen 203, 204, 205 in der zweiten Ausführungsform 200 nicht in der Deckwand 207, sondern in der Seitenwand 206 der Prozesskammer 201 integriert. Dabei sind die Auslassöffnung 203 und die Einlassöffnung 205 der Durchführungsöffnung 204 gegenüberliegend angeordnet. Die Durchführungsöffnung 204 erstreckt sich jedoch nicht senkrecht durch die Seitenwand 206, sondern diese ist derart unter einem Winkel angeordnet, dass der durch die Öffnung 204 durchtretende Laserstrahl innerhalb der Prozesskammer 201 auf die Oberfläche des Hüllrohres 2 oder der Wandung 5 des Receiverrohres 4 trifft. Durch diese Anordnung der Durchführungsöffnung 204 und dem mit der Durchführungsöffnung 204 verbundenen Lasersystem ist mittels Laserstrahl eine Öffnung O2 durch das Hüllrohr 2 beziehungsweise die Wandung 5 erzeugbar, wobei die Öffnung O2 in der 2b dargestellt ist.
  • Um die Öffnung O2 nach dem Gasaustausch wieder zu verschließen ist zusätzlich innerhalb der Prozesskammer 201 ein Verschlussmaterial 209 in Form eines Schweißdrahtes angeordnet. Dieser Schweißdraht 209 erstreckt sich durch die gasdichte Durchführungsöffnung 208 durch die Deckwand 207 entlang einer Achse D in die Prozesskammer 201. Ist die Prozesskammer 201 auf dem Receiverrohr 4 angeordnet, so erstreckt sich das Verschlussmaterial 209 innerhalb der Prozesskammer 201 vorzugsweise radial zu dem Receiverrohr 4 von der Deckwand 207 in Richtung Hüllrohr 2 beziehungsweise Wandung 5. Dabei ist das Verschlussmaterial 209 entlang der Achse D, die vorzugsweise senkrecht durch die Deckwand 207 verläuft, in Richtung der Achse D beweglich angeordnet. Desweiteren sind das Verschlussmaterial 209, die Durchführungsöffnung 204 und der Laserkopf 43 derart angeordnet, dass sich die Strahlachse L2 des Laserstrahls und die Achse D des Verschlussmaterials 209 auf der Oberfläche des Hüllrohres 2 bzw. der Wandung 5 bei auf dem Receiverrohr 4 montierter Prozesskammer 201 in einem Schnittpunkt S treffen. Dieser Schnittpunkt S befindet sich innerhalb der Prozesskammer 201.
  • Um die Prozesskammer 201 zuverlässig gegenüber äußeren Umwelteinflüssen abzudichten ist die Durchführungsöffnung 208 vorzugsweise als Vakuumdurchführung ausgebildet.
  • Alternativ zu der Befestigung der in den 1a und 2a erläuterten Ausführungsformen der Befüllvorrichtung 100, 200 mittels Schelle 21 können die Prozesskammern 101, 201 auch direkt mit dem Receiverrohr 4 unlösbar verbunden werden, was im Zusammenhang mit den 3a und 3b näher erläutert werden wird.
  • In den 2a bis 2d werden die verschiedenen Prozessschritte zur Befüllung des Ringraumes 3 des Receiverrohres 4 mittels der zweiten Ausführungsform der Befüllvorrichtung 200 erläutert.
  • Zuerst wird die Prozesskammer 201 mittels Befestigungssystem 20 an dem Receiverrohr 4 und insbesondere an dessen Hüllrohr 2 beziehungsweise Wandung 5 angeordnet, wobei die Dichtungen 202 vorzugsweise den einzigen Kontakt zwischen Prozesskammer 201 und dem Hüllrohr 2 beziehungsweise der Wandung 5 bilden.
  • Nachdem die Prozesskammer 201 gasdicht auf dem Hüllrohr 2 bzw. der Wandung 5 platziert wurde, wird deren Inneres mittels Vakuumsystem über die Auslassöffnung 203 evakuiert. Optional kann nach dem Evakuieren der Prozesskammer 201 und vor dem Öffnen des Hüllrohres 2 beziehungsweise der Wandung 5 das Innere der Prozesskammer 201 mit einem Prozessgas über die Einlassöffnung 205 befüllt werden.
  • Für detaillierte Informationen zu diesen Prozessschritten sei an dieser Stelle auf die Beschreibung der 1 b verwiesen, da diese Schritte bei der ersten und zweiten Ausführungsform der Befüllvorrichtung 100, 200 identisch sind.
  • Nachdem die Prozesskammer 201 evakuiert und optional mit einem Prozessgas gefüllt ist, wird mittels Lasersystem eine Öffnung O2 durch das Hüllrohr 2 oder die Wandung 5 erzeugt, was in der 2b dargestellt ist. Das Erzeugen der Öffnung O2 verläuft analog zu der Öffnung O1 der ersten Ausführungsform 100. Die Öffnung O2 erstreckt sich jedoch nicht radial durch das Hüllrohr 2 bzw. die Wandung 5 sondern unter einem Winkel, wobei sich die Mittelachse der Öffnung O2 und die Achse D im Inneren der Prozesskammer 201 in dem Punkt S schneiden. Nachdem die Öffnung O2 erzeugt wurde, ist der Ringraum 3 wiederum räumlich mit der Prozesskammer 201 verbunden, so dass ein Befüllen des Ringraums 3 mit dem Prozessgas erfolgen kann. Dieses Befüllen verläuft ebenfalls identisch zu dem Befüllen des Ringraums 3 mit der ersten Ausführungsform der Befüllvorrichtung 100.
  • Um die Öffnung O2 wieder zu verschließen wird das Verschlussmaterial 209 entlang der Achse D mit einer in der 2c nicht dargestellten Hubvorrichtung in Richtung des Receiverrohres 4 verfahren. Dies geschieht so lange, bis das Verschlussmaterial 209 die Achse L2 des Laserstrahls wenigstens berührt. Vorzugsweise erstreckt sich das Verschlussmaterial 209 jedoch bis zu dem Hüllrohr 2 bzw. der Wandung 5. Sobald das Verschlussmaterial 209 diese Position erreicht hat, schmilzt der Laserstrahl das Material 209 an dem Schnittpunkt S auf. Daraufhin fließt das geschmolzene Verschlussmaterial 209 wenigstens teilweise in die Öffnung O2, in der es anschließend wieder erstarrt. Somit wird die Öffnung O2 verschlossen und der Ringraum 3 von der Prozesskammer 201 räumlich getrennt. Der Laserstrahl weist zum Aufschmelzen des Materials 209 vorzugsweise eine geringere Energiedichte im Vergleich zum Erzeugen der Öffnung O2 auf. Dies wird beispielsweise durch eine Vergrößerung des Fokusdurchmessers oder Strahlungsenergieminderung erreicht.
  • Anschließend wird, wie in der 2d dargestellt, das Verschlussmaterial 209 wieder entlang der Achse D in dessen Ausgangsposition von dem Receiverrohr 4 wegbewegt und die Befüllvorrichtung 200 kann durch Lösen der Befestigungsvorrichtung 20 von dem Receiverrohr 4 abgehoben werden.
  • Um das zerbrechliche Hüllrohr 2 bzw. die Wandung 5 vor zu starken Belastungen durch ein Befestigungssystem 20 und dadurch eventuell entstehenden Schäden zu schützen, ist in der 3a eine dritte Ausführungsform der Befüllvorrichtung 300 dargestellt, die ohne zusätzliche Befestigungsvorrichtungen an dem Receiverrohr 4 und insbesondere an der Wandung 5 anbringbar ist. Hierzu wird die Prozesskammer 301 an den Kontaktstellen von Seitenwand 306 und Hüllrohr 2 bzw. Wandung 5 direkt mit dem Hüllrohr 2 und insbesondere mit der Wandung 5 verbunden. Durch diese Verbindung wird ebenfalls das Innere der Prozesskammer 301 gegenüber äußeren Umwelteinflüssen gasdicht verschlossen. Bestehen die Wandung 5 und die Prozesskammer 301 jeweils aus elektrisch leitfähigem Material, so kann die Verbindung beispielsweise über das Widerstandsschweißen erfolgen. Alternativ kann die Verbindung auch über ein Lötverfahren oder Kleben erzeugt werden.
  • Detaillierte Informationen zu dem Aufbringen der Prozesskammer 301 und dem Befüllvorgang des Ringraumes 3 werden im Zusammenhang mit den 3b–3e erläutert.
  • Die Prozesskammer 301 gemäß 3a weist, wie die ersten beiden Ausführungsformen, eine Auslassöffnung 303 und eine Einlassöffnung 305 auf, die jeweils an der Seitenwand 306 der Prozesskammer 301 angeordnet sind. Über die Auslassöffnung 303 ist die Prozesskammer 301 wiederum mit einem nicht dargestellten Vakuumsystem verbunden, wobei die Kopplung auch in dieser Ausführungsform über eine Flanschverbindung 33 erfolgt. Mittels der Auslassöffnung 303 ist das Innere der Prozesskammer 301 evakuierbar. Über die Einlassöffnung 305 ist die Prozesskammer 301 mit dem Gaszufuhrsystem 50 verbunden, so dass die Prozesskammer 301 aus einem Gasbehälter 51 mit einem entsprechenden Prozessgas befüllbar ist. Weitere Merkmale und Eigenschaften des Gaszufuhrsystems 50, des Vakuumsystems sowie deren Verbindung mit der Prozesskammer 301 sind den Erläuterungen im Zusammenhang mit der ersten und zweiten Ausführungsform zu entnehmen.
  • Desweiteren weist die Prozesskammer 301 eine Durchführungsöffnung 304 auf, die an der Deckwand 307 der Prozesskammer 301 angeordnet ist. Um das Innere der Prozesskammer 301 mit dem Ringraum 3 des Receiverrohres 4 zu verbinden, enthält die Befüllvorrichtung 300 ein Stempelsystem 70, mit dessen Hilfe eine beidseitig geöffnete Kanüle 309 durch die Wandung 5 gedrückt werden kann. Das Stempelsystem 70 weist eine Stempelstange 72 auf, die sich senkrecht durch die Durchführungsöffnung 304 wenigstens teilweise in das Innere der Prozesskammer 301 erstreckt und auf einer Achse T beweglich angeordnet ist. Um die Stempelstange 72 bewegen zu können ist diese mit einer in der 3a nicht dargestellten Hubvorrichtung außerhalb der Prozesskammer 301 verbunden. Durch eine Kraftbeaufschlagung der Stempelstange 72 durch die Hubvorrichtung entlang der Achse T kann diese in das Innere der Prozesskammer 301 geschoben und wieder in die Ausgangposition zurück bewegt werden.
  • In dem Inneren der Prozesskammer 301 ist die Stempelstange 72 vollständig von einer Dichtung 74 in Form eines Faltenbalgs umgeben. Diese Dichtung 74 dichtet das Innere der Prozesskammer 301 gegenüber der Durchführungsöffnung 304 ab und erstreckt sich von der Deckwand 307 bis zu dem Stempelkopf 73. Dabei bildet der Stempelkopf 73 das der Deckwand 307 abgewandte und innerhalb der Prozesskammer 301 angeordnete Ende der Stempelstange 72.
  • An diesem Stempelkopf 73 ist die Kanüle 309 lösbar befestigt. Die Kanüle 309 weist zwei Enden 310 und 311 auf. Das Ende 310 bildet das Verbindungsende 310 zwischen Kanüle 309 und Stempelkopf 73 und das Ende 311 das Durchstoßende 311 mit dem die Kanüle 309 durch die Wandung 5 gestoßen wird. Das Verbindungsende 310 ist für eine verlustfreie Kraftübertragung zwischen Kanüle 309 und Stempelkopf 73 abgeflacht, während das Durchstoßende 311 für ein erleichtertes Durchdringen der Wandung 5 eine Spitze aufweist.
  • Innerhalb der Dichtung 74 kann eine Spiralfeder angeordnet sein, die bei der Bewegung der Stempelstange 72 eine das Stempelsystem 70 in dessen Ausgangsposition wirkende Rückstellkraft bildet.
  • In der dritten Ausführungsform der Befüllvorrichtung 300 sind durch die Seitenwand 306 zudem zwei Durchführungsöffnungen 313 für jeweils eine Elektrode 312 angeordnet. Diese Elektroden 312 sind auf einer Achse E senkrecht zu der Seitenwand 306 beweglich. Desweiteren sind die Elektroden 312 mit einer in der
  • 3a nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden. Weitere Informationen zu den Elektroden 312 werden im Zusammenhang mit der 3e erläutert.
  • In den 3b bis 3e sind schematisch einzelne Schritte des Befüllvorgangs des Ringraums 3 eines Receiverrohres 4 mittels der dritten Ausführungsform der Befüllvorrichtung 300 dargestellt.
  • In der 3b ist der erste Prozessschritt des Befüllvorgangs des Ringraums 3 abgebildet, in dem die Prozesskammer 301 auf das Hüllrohr 2 und insbesondere auf die Wandung 5 aufgesetzt wird, so dass die Seitenwand 306 in direktem Kontakt mit der Wandung 5 steht. Sowohl die Prozesskammer 301, als auch die Wandung 5 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material. Anschließend werden die Prozesskammer 301 und die Wandung 5 mittels elektrischer Leitungen 81a mit einer Spannungsquelle 82a verbunden. Die elektrischen Leitungen 81a und die Spannungsquelle 82a bilden zusammen das elektrische System 80a. Eine zwischen der Seitenwand 306 und der Wandung 5 erzeugt elektrische Spannung führt dazu, dass durch die Verbindungsstelle ein elektrischer Strom fließt, der aufgrund der Jouleschen Stromwärme zum Verschweißen der Prozesskammer 301 mit der Wandung 5 an deren Verbindungsstellen führt. Die so entstehende Verbindung Va dichtet das Innere der Prozesskammer 301 nach außen gasdicht ab. Alternativ kann die Verbindung Va stoffschlüssig auch durch Löten oder Kleben hergestellt werden.
  • Nachdem die Verbindung Va hergestellt ist, wird die Prozesskammer 301 mit der in 3c dargestellten Vakuumpumpe 31 des Vakuumsystems 30 über die Auslassöffnung 303 evakuiert. Sobald das Innere der Prozesskammer 301 einen Maximaldruck unterschreitet, kann die Prozesskammer 301 optional mit einem Prozessgas aus dem Gasbehälter 51 des Gaszuführsystems 50 befüllt werden. Anschließend wird die Kanäle 309 mittels Stempelsystem 70 durch die Wandung 5 gedrückt. Hierzu ist die Kanäle 309 mit dem Verbindungsende 310 an dem Stempelkopf 73 angeordnet. Mittels einer externen Hubvorrichtung wird die Stempelstange 72 samt Kanüle 309 auf der Achse T von der Ausgangsstellung in Richtung des Receiverrohres 4 verfahren. Diese Bewegung erfolgt vorzugsweise so lange, bis das Durchstoßende 311 vollständig in den Ringraum 3 eingedrungen ist. Das Vakuum oder Prozessgas innerhalb der Prozesskammer 301 verhindern dabei Verunreinigungen des Ringraumes 3, wenn die Kanüle 309 durch die Wandung 5 stößt.
  • Weil die Dichtung 74 sowohl mit der Deckwand 307, als auch mit dem Stempelkopf 73 verbunden ist, dehnt sich diese während der Bewegung in Achsrichtung aus. Dabei bleibt der Innenraum der Prozesskammer 301 während der kompletten Bewegung des Stempelsystems 70 von der Durchgangsöffnung 304 abgedichtet.
  • Um ein sicheres Durchgleiten der Kanüle 309 durch die Wandung 5 zu gewährleisten, bestehen sowohl die Kanüle 309 als auch Wandung 5 vorzugsweise aus Metall. Metall hat auch den Vorteil, elektrisch leitfähig und schweißbar zu sein, was für den unten beschriebenen Verbindungsprozess zwischen Kanüle 309 und Wandung 5 erforderlich ist. Auch die Stempelstange 72 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, wobei die Stempelstange 72 und die Kanüle 309 elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Nachdem das Durchstoßende 311 der Kanüle 309 vollständig durch die Wandung 5 gedrückt wurde, wird zwischen Stempelsystem 70 und Wandung 5 mittels Spannungsquelle 82b und elektrischen Leitungen 81b ebenfalls eine elektrische Spannung induziert. Aufgrund des elektrischen Kontakts zwischen Stempelstange 72 und Kanüle 309 führt diese Spannung dazu, dass durch die Verbindungsstelle von Kanüle 309 und Wandung 5 ein elektrischer Strom fließt, was wiederum aufgrund der Jouleschen Stromwärme zu einer stoffschlüssigen Schweißverbindung Vb zwischen der Kanüle 309 und der Wandung 5 an dieser Verbindungsstelle führt. Somit ist die Kanüle 309 fest und fluiddicht mit der Wandung 5 verbunden.
  • Das elektrische System 80b, bestehend aus elektrischen Leitungen 81b und Spannungsquelle 82b kann identisch mit dem elektrischen System 80a sein. Die im Anschluss an die hergestellte Verbindung Vb zwischen Kanüle 309 und Wandung 5 erfolgenden Prozessschritte sind in der 3d dargestellt.
  • Um eine räumliche Verbindung zwischen dem Inneren der Prozesskammer 301 und dem Ringraum 3 herzustellen wird die Stempelstange 72 samt Stempelkopf 73 entlang der Achse T von dem Receiverrohr 4 wegbewegt, so dass die Ausgangsposition des Stempelsystems 70 wieder eingenommen wird. Die Kanüle 309 ist jedoch nach wie vor mit der Wandung 5 verbunden. Somit liegt das Verbindungsende 310 der Kanüle frei im Inneren der Prozesskammer 301 und das Durchstoßende 311 frei im Ringraum 3 des Receiverrohres 4 vor, wodurch die Kanüle 309 einen räumlichen Durchgang zwischen Prozesskammer 301 und Ringraum 3 bildet. Sobald das Prozessgas aus dem Gasbehälter 51 in die Prozesskammer 301 eingeleitet wird, strömt aufgrund des nun vorherrschenden Druckgefälles von der Prozesskammer 301 in den Ringraum 3 das Prozessgas von der Prozesskammer 301 durch die Kanüle 309 in den Ringraum 3 des Receiverrohres 4. Dieser Gasfluss G erfolgt so lange, bis in dem Ringraum 3 der beabsichtigte Druck vorherrscht, eine beabsichtigte Gasmenge in den Ringraum 3 geströmt oder eine beabsichtigte Durchflusszeit verstrichen ist.
  • Nachdem der Ringraum 3 mit dem Prozessgas gefüllt ist, wird die Kanüle 309 wieder verschlossen, was in der 3e dargestellt ist.
  • Um dieses Verschließen zu ermöglichen sind, kommen die zwei in der Seitenwand 306 der Prozesskammer 301 gegenüber liegenden Elektroden 312 zum Einsatz. Diese sind auf einer Achse E verschiebbar gelagert und erstrecken sich durch die Durchführungsöffnungen 313 von außen in das Innere der Prozesskammer 301. Dabei sind die Durchführungsöffnungen 313 vorzugsweise Vakuumdurchführungen.
  • Die Elektroden 312 sind über elektrische Leitungen 81c mit einer elektrischen Spannungsquelle 82c verbunden, mittels der zwischen den beiden Elektroden 312 eine elektrische Spannung erzeugbar ist. Die elektrischen Leitungen 81c bilden zusammen mit der Spannungsquelle 82c das elektrische System 80c. Dieses System 80c kann identisch mit den elektrischen Systemen 80b und/oder 80a sein.
  • Um die Kanüle 309 zu verschließen werden die Elektroden 312 auf der Achse E auf die Kanüle 309 zubewegt, bis sie diese berühren. Die Berührungsstellen befinden sich dabei vorzugsweise nahe dem Verbindungsende 310 der Kanüle 309. Anschließend wird an die Elektroden 312 eine elektrische Spannung angelegt. Aufgrund der Jouleschen Stromwärme führt diese Spannung zu einer Temperaturerhöhung und letztendlich zu einem Erweichen der Kanüle 309 an den Kontaktstellen zwischen Kanüle 309 und den Elektroden 312. Das Ende 310 der Kanüle 309 wird somit durch eine Kraftbeaufschlagung verformbar. Sobald die Kanüle 309 an den Kontaktstellen zu den Elektroden 312 eine zur Verformung geeignet hohe Viskosität erreicht hat, werden die Elektroden 312 weiter auf der Achse E aufeinander zu bewegt. Dies geschieht so lange, bis sich die gegenüberliegenden Wände der Kanüle 309 berühren. Durch einen entsprechend hohen Druck der Elektroden 312 auf die Wand der Kanüle 309 wird schließlich eine stoffschlüssige Schweißverbindung Vc gebildet, die den Ringraum 3 wieder von dem Inneren der Prozesskammer 301 luftdicht trennt.
  • Somit ist der Ringraum 3 des Receiverrohres 4 mit dem Prozessgas gefüllt und wieder gegenüber äußeren Einflüssen luftdicht verschlossen.
  • In der 4a ist eine vierte Ausführungsform der Befüllvorrichtung 400 dargestellt. Diese Vorrichtung 400 weist ebenfalls eine Prozesskammer 401 auf, die direkt an dem Receiverrohr 4 luftdicht angeordnet ist. Die Anordnung kann dabei beispielsweise über ein Befestigungssystem 20, wie in der 1a dargestellt, erfolgen, oder über eine unlösbare Verbindung, wie in den 3a oder 4a dargestellt.
  • Die Prozesskammer 400 weist, wie die zwei Ausführungsformen 200 und 300, eine Auslassöffnung 403 und eine Einlassöffnung 405 auf, die jeweils an der Seitenwand 406 der Prozesskammer 401 angeordnet sind, wobei sich die Öffnungen 403 und 405 gegenüberliegen. Über die Auslassöffnung 403 ist die Prozesskammer 401 wiederum mit einem Vakuumsystem 30 verbunden, wobei die Kopplung auch in dieser Ausführungsform über eine Flanschverbindung 33 erfolgt. Über die Einlassöffnung 405 ist die Prozesskammer 401 mit dem Gaszufuhrsystem 50 verbunden. Somit ist die Prozesskammer 401 evakuierbar und mit einem Prozessgas befüllbar.
  • Weitere Merkmale und Eigenschaften des Gaszufuhrsystems 50, des Vakuumsystems 30 sowie deren Verbindung mit der Prozesskammer 401 sind den Erläuterungen im Zusammenhang mit der zweiten und dritten Ausführungsform zu entnehmen.
  • Die 4b stellt eine Ausschnittsdarstellung der 4a dar. Wie aus dieser Figur ersichtlich wird, weist die Prozesskammer 401 eine Durchführungsöffnung 404 auf, die an der Deckwand 407 angeordnet ist. Um das Innere der Prozesskammer 401 mit dem Ringraum 3 des Receiverrohres 4 zu verbinden, enthält die Befüllvorrichtung 400 ein Stempelsystem 70, mit dessen Hilfe eine beidseitig geöffnete Kanüle 409 durch die Wandung 5 gedrückt werden kann.
  • Das Stempelsystem 70 weist die gleichen Eigenschaften und Merkmale auf, die bereits im Zusammenhang mit der 3a erläutert wurden.
  • Jedoch unterscheidet sich die Kanüle 409 von der Kanüle 309 der dritten Ausführungsform der Befüllvorrichtung 300. Die Kanüle 409 weist zwei verschiedene Abschnitte 414 und 415 auf. Der Abschnitt 414 stellt den Verschlussabschnitt 414 und der Abschnitt 415 den Durchstoßabschnitt 415 dar, wobei der Durchmesser des Verschlussabschnitts 414 größer ist als der Durchmesser des Durchstoßabschnittes 415. Desweiteren umfasst der Verschlussabschnitt 414 das Verbindungsende 410, über das die Kanüle 409 mit dem Stempelkopf 73 des Stempelsystems 70 verbunden ist. Am unteren Ende des Durchstoßabschnittes 415 befindet sich das Durchstoßende 411 der Kanüle 409, mit dem beispielsweise die Wandung 5 durchdrungen wird. In der Kanüle 409 und insbesondere in dem Verschlussabschnitt 414 ist zusätzlich ein Verschlussmaterial 417 angeordnet. Dieses Verschlussmaterial 417 ist derart angeordnet, dass zunächst ein räumlicher Durchgang zwischen den beiden Enden 410 und 411 besteht und die Funktion als Kanüle gewährleistet ist.
  • Desweiteren ist Verschlussmaterial 418 außerhalb der Kanüle 409 in dem Verbindungsbereich zwischen Verschlussabschnitt 414 und Durchstoßabschnitt 415 angeordnet. Die Verschlussmaterialien 417 und 418 können identisch oder unterschiedlich sein. Bestehen sowohl das Verschlussmaterial 417, als auch das Verschlussmaterial 418 jeweils aus einem Lot, so besitzt das Verschlussmaterial 417 vorzugsweise eine höhere Schmelztemperatur, als das Material 418.
  • Um die Verschlussmaterialien 417 und 418 zu erwärmen und aufzuschmelzen weist die Prozesskammer 401 eine Heizvorrichtung 416, beispielsweise in Form einer Heizspirale oder einer Induktionsspule auf, die sich im Inneren der Prozesskammer 401 befindet. Die Heizvorrichtung 416 ist derart angeordnet, dass sich die Kanüle 409 wenigstens teilweise durch diese erstreckt.
  • Der Befüllprozess des Ringraums 3 eines Receiverrohres 4 wird im Zusammenhang mit den 4c bis 4e erläutert.
  • Die ersten Prozessschritte vom Aufsetzen der Prozesskammer 401, Verbinden der Prozesskammer 401 mit der Wandung 5 und anschließendem Evakuieren der Prozesskammer 401 und Befüllen mit einem Prozessgas entsprechen den Prozessschritten, die im Zusammenhang mit der 3b erläutert wurden.
  • Nachdem die Prozesskammer 401 auf der Wandung 5 des Receiverrohres 4 gasdicht aufgesetzt, evakuiert und optional bereits mit dem Prozessgas gefüllt ist, wird die Kanüle 409 mittels Stempelsystem 70 durch die Wandung 5 gedrückt. Dieser Schritt ist in der 4c dargestellt. Hierzu ist die Kanüle 409 mit dem Verbindungsende 410 an dem Stempelkopf 73 angeordnet. Durch eine externe Hubvorrichtung, die in der 4c nicht dargestellt ist, wird die Stempelstange 72 samt Kanüle 409 auf der Achse T von der Ausgangsstellung in Richtung des Receiverrohres 4 verfahren. Diese Bewegung erfolgt so lange, bis das Durchstoßende 411 vorzugsweise vollständig in den Ringraum 3 eingedrungen ist und das Verschlussmaterial 418 in direkter Verbindung zwischen dem Verschlussabschnitt 414 der Kanüle 409 und der Wandung 5 steht. Dabei durchstößt die Kanüle 409 die Wandung 5 lediglich mit dem Durchstoßabschnitt 415. Der Verschlussabschnitt 414 verbleibt vollständig innerhalb der Prozesskammer 401.
  • Vorzugsweise wird das Verschlussmaterial 418 durch einen thermisch resistenten Klebstoff gebildet. Das Verschlussmaterial 418 kann alternativ auch aus einem Lot gebildet sein, das nach dem Durchstoßen der Kanüle 409 durch die Wandung 5 mittels Heizvorrichtung 416 aufgeschmolzen wird. Nach anschließendem Erstarren fixiert es die Kanüle 409 an der Wandung 5 und dichtet die Verbindungsstelle ab.
  • Das Vakuum oder Prozessgas innerhalb der Prozesskammer 401 verhindern Verunreinigungen des Ringraumes 3, wenn die Kanüle 409 durch die Wandung 5 stößt.
  • Weil die Dichtung 74 sowohl mit der Deckwand 407, als auch mit dem Stempelkopf 73 verbunden ist, dehnt sie sich während der Bewegung aus. Der Innenraum der Prozesskammer 401 ist deshalb während der kompletten Bewegung des Stempelsystems 70 von der Durchgangsöffnung 404 abgedichtet.
  • Die im Anschluss an das Durchstoßen der Wandung 5 mittels Kanüle 409 erfolgenden Prozessschritte sind in der 4d dargestellt.
  • Um eine räumliche Verbindung zwischen dem Inneren der Prozesskammer 401 und dem Ringraum 3 herzustellen wird die Stempelstange 72 samt Stempelkopf 73 entlang der Achse T von dem Receiverrohr 4 wegbewegt, so dass die Ausgangsposition des Stempelsystems 70 wieder eingenommen wird. Die Kanüle 409 ist jedoch nach wie vor stoffschlüssig mit der Wandung 5 verbunden. Somit liegt das Verbindungsende 410 der Kanüle 409 frei im Inneren der Prozesskammer 401 und das Durchstoßende 411 frei im Ringraum 3 des Receiverrohres 4 vor. Die Kanüle 409 bildet einen räumlichen Durchgang zwischen der Prozesskammer 401 und dem Ringraum 3. Das Prozessgas strömt aus dem Gasbehälter 51 in die Prozesskammer 401 aufgrund des vorherrschenden Druckgefälles in dieser Richtung. Der Gasfluss G erfolgt so lange, bis in dem Ringraum 3 der beabsichtigte Druck vorherrscht, eine beabsichtigte Gasmenge in den Ringraum 3 geströmt oder eine beabsichtigte Durchflusszeit verstrichen ist.
  • Nachdem der Ringraum 3 mit dem Prozessgas gefüllt ist, wird die Kanüle 409 wieder verschlossen, was in der 4e dargestellt ist.
  • Hierzu besteht das innerhalb des Verschlussabschnitts 414 angeordnete Verschlussmaterial 417 vorzugsweise ebenfalls aus einem Lot, das mittels der Heizvorrichtung 416 aufgeschmolzen wird. Sobald das Verschlussmaterial 417 von der Heizvorrichtung 416 aufgeschmolzen wird, fließt es wenigstens teilweise in den Durchstoßabschnitt 415 und verschließt die Kanüle 409.
  • Bestehen sowohl das Verschlussmaterial 417, als auch das Verschlussmaterial 418 jeweils aus einem Lot, so ist entweder sicher zu stellen, dass das Verschlussmaterial 417 in den Verschlussabschnitt 414 nicht bereits beim Aufschmelzen zwecks fixieren der Kanäle an der Wandung 5 verläuft. Deshalb weist es vorzugsweise eine höhere Schmelztemperatur auf als das Verschlussmaterial 418. Andernfalls, wenn beide Verschlussmaterialien identisch sind, werden beide Materialien einmalig erst nach dem Befüllen aufgeschmolzen, wodurch sowohl die Verbindungsstelle zwischen der Kanüle und der Wandung als auch die Durchgangsöffnung in der Kanüle in einem Prozessschritt abgedichtet werden.
  • Nach anschließendem Erstarren der Verschlussmaterialien liegen der Ringraum 3 und die Prozesskammer 409 erneut räumlich getrennt voneinander vor und der Befüllprozess des Ringraums 3 mit einem Prozessgas ist beendet.
  • In der 5a ist eine fünfte Ausführungsform der Befüllvorrichtung 500 in Längsschnitt durch das Receiverrohr dargestellt. 5b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt daraus. Die Wandung 5 weist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Glas-Metall-Übergangselement 6, eine Dehnungsausgleichseinrichtung 7 sowie weitere Verbindungselemente 8 auf.
  • Die Befüllvorrichtung 500 weist eine Prozesskammer 501 auf, die direkt auf der Wandung 5 gasdicht angeordnet ist. Desweiteren weist die Befüllvorrichtung 500 ein Trägersystem 520 auf, welches beispielsweise schwingungsgedämpft an dem Hüllrohr 2 angeordnet ist. Dieses Trägersystem 520 ist mittels zweier Wellschläuche 526 und 527 mit der Prozesskammer 501 verbunden und dient zur Entkopplung etwaiger mechanischer Belastungen durch beispielsweise ein Vakuumsystem 30 oder ein Lasersystem 40 von der Prozesskammer 501.
  • Das Trägersystem 520 weist zwei Ventile 525 und 529 auf. Mittels dieser Ventile 525 und 529 kann das Trägersystem 520 einerseits mit einem Vakuumsystem 30 zum Evakuieren des Trägersystems 520 und der Prozesskammer 501 und andererseits mit einem Gas-Zuführsystem 550 zum Befüllen des Trägersystems 520 und der Prozesskammer 501 mit einem Prozessgas wahlweise verbunden beziehungsweise von diesem getrennt werden.
  • In dem Gas-Zuführsystem 550 ist ein Getter 551 untergebracht. Zirkon-basierte Getter 551 absorbieren Luft oder Wasserstoff, nicht jedoch das vorzugsweise verwendete Prozessgas Xenon. Somit dient der Getter 551 dazu, das Trägersystem 520 und die Prozesskammer 501 frei von Luft aus der Umgebung oder Wasserstoff aus dem Ringraum 3 des Receiverrohres 4 zu halten, wenn das Vakuumsystem 30 durch Schließen des Ventils 529 abgetrennt wurde.
  • Desweiteren weist das Trägersystem 520 einen Sensor 521 auf, mittels dessen Zustandsdaten des Trägersystems 520 und somit auch der Prozesskammer 501 ermittelt werden können. So lassen sich beispielsweise der vorhandene Druck, die Gaszusammensetzung, die Temperatur oder andere Kenngrößen des Trägersystems 520 bestimmen.
  • Das Trägersystem 520 weist weiterhin einen Trägerarm 522 auf, an dem das Lasersystem 40 und insbesondere der Laserkopf 43 angeordnet ist. Mittels des Wellschlauches 526 ist die Prozesskammer 501 mit dem Trägerarm 522 und somit auch mit dem Laserkopf 43 verbunden. Dabei sind der Trägerarm 522 und der Laserkopf 43 derart angeordnet, dass der aus dem Laserkopf 43 austretende Laserstrahl auf der Mittelachse in Längsrichtung durch die Prozesskammer 501 verläuft und senkrecht auf die Wandung 5 trifft.
  • In der 5b wird zusätzlich ersichtlich, dass in der Prozesskammer 501 an der der Wandung 5 zugewandten Seite ein Schutzglas 530 und an der dem Laserkopf 43 zugewandten Seite ein Fenster 531 angeordnet sind. Sowohl das Fenster 531, als auch das Schutzglas 530 sind für den Laserstrahl optisch transparent. Zudem ist das Fenster 531 gasdicht in der Prozesskammer 501 verbaut, so dass lediglich der Laserstrahl und keine weiteren Fremdkörper wie beispielsweise Staub oder Gase in die Prozesskammer 501 gelangen können.
  • Das Schutzglas 530 ist hingegen derart in der Prozesskammer 501 angeordnet, dass während des Laserstrahlbohrens aus dem Bohrloch verdampfendes Metall aufgefangen werden kann, ein anschließendes Evakuieren des Ringraums 3 jedoch weiterhin ermöglicht ist. Folglich ist das Schutzglas 530 lösbar in der Prozesskammer 501 angeordnet und/oder gasdurchlässig ausgeführt.
  • In der 6a ist eine sechste Ausführungsform der Befüllvorrichtung 600 dargestellt. Diese Befüllvorrichtung 600 gleicht der Befüllvorrichtung 500 bis auf zwei Unterschiede. Als erster Unterschied ist der Getter 641 in einem Schauglas 640 angeordnet. Dieses Schauglas 640 ist mit dem Trägersystem 620 verbunden und ermöglicht einen Gasaustausch zwischen Schauglas 641 und dem Trägersystem 620. Der Getter 641 wird beispielsweise durch einen Verdampfungsgetter gebildet. Ein solcher Verdampfungsgetter entsteht durch einen Niederschlag aus Barium auf der Innenseite des Schauglases 640. Der Barium-Niederschlag dient einerseits zum Absorbieren unerwünschter Gase, andererseits verändert er aber auch sein metallisch blankes Erscheinungsbild, wenn er eine größere Menge an Gasen absorbiert hat. Mit dem Verdampfungsgetter 641 im Schauglas 640 lässt sich somit feststellen, ob während des Befüllvorgangs unzulässig hohe Mengen Luft oder anderer reaktiver Gase in die Prozesskammer 601 oder das Trägersystem 620 eingedrungen sind.
  • Als zweiter Unterschied zu der Befüllvorrichtung 500 ist das Schutzglas 630 drehbar und innerhalb der Prozesskammer 601 angeordnet. Dies wird im Folgenden anhand des vergrößerten Ausschnittes in 6b näher erläutert.
  • Die Prozesskammer 601 ist analog zu der Prozesskammer 501 mittels zweier Wellschläuche 626 und 627 mit dem Trägersystem 620 verbunden. Auch weist die Prozesskammer 601 analog zu der Prozesskammer 501 ein Fenster 631 mit gleichen Eigenschaften des Fensters 531 auf. Der Unterschied zu der Prozesskammer 501 besteht jedoch wie bereits erwähnt, in der Drehbarkeit und Anordnung des Schutzglases 630 innerhalb der Prozesskammer 601. Über eine Drehwelle 633 ist das Schutzglas 630 mit einem Motor 634 verbunden, der das Schutzglas 630 um die Längsachse der Drehwelle 633 rotieren kann. Der Motor 634 ist dabei vorzugsweise auf dem Trägerarm 622 angeordnet. Alternativ kann anstelle des Motors 634 auch eine Handhabe vorgesehen sein, so dass das Schutzglas 630 manuell um die Längsachse der Drehwelle 633 rotiert werden kann.
  • Das drehbare Schutzglas 630 ist ebenfalls für den Laserstrahl optisch transparent und dient dazu, während des Laserbohrens aus dem Bohrloch verdampfendes Metall aufzufangen und vom Fenster 631 fernzuhalten. Nachdem das Bohrloch erzeugt worden ist, kann das Schutzglas 630 weitergedreht werden, so dass der Laserstrahl erneut durch eine nicht bedampfte Glasfläche hindurch treten kann. Alternativ kann das Schutzglas 630 auch segmentiert oder gelocht sein, so dass nach dessen Drehung der Laserstrahl auf eine freie Zone trifft, also nicht mehr durch das Material des Schutzglases hindurchtritt.
  • Alternativ zu einer Drehbewegung kann auch eine Schiebebewegung erfolgen, um einen nicht bedampften oder freien Fensterabschnitt in den Weg des Laserstrahls zu bringen. Zudem kann alternativ das Schutzglas 630 um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse aus dem Strahlweg geschwenkt (herausgeklappt) werden.
  • Um den Ringraum 3 bei der fünften und sechsten Ausführungsform zu evakuieren und mit einem Prozessgas zu befüllen werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt. Die Verfahrensbeschreibung bezieht sich exemplarisch auf die sechste Ausführungsform.
  • Zuerst wird die Prozesskammer 601 mit dem Trägersystem 620 mittels der Wellschläuche 626 und 627 verbunden. Anschließend wird das Gas-Zuführsystem 650 und der Sensor 621 ebenfalls mit dem Trägersystem 620 verbunden. Daraufhin werden die Prozesskammer 601 an der Wandung 5 und das Trägersystem 620 an dem Hüllrohr 2 des Receiverrohres 4 befestigt. Nachdem auch das Vakuumsystem 30 an dem Trägersystem 620 angeschlossen ist, werden sowohl das Trägersystem 620, als auch die Prozesskammer 601 evakuiert. Dies erfolgt so lange, bis durch den Sensor 621 ein Druck von kleiner 10–3 mbar registriert wird.
  • Anschließend wird der Getter 640 mit dem Innenraum des Trägersystems 620 verbunden, indem ein Ventil 642 zwischen dem Schauglas 641 und dem Trägersystem 620 geöffnet wird. Daraufhin wird das Ventil 629 geschlossen, wodurch das Vakuumsystem 30 von dem Trägersystem 620 getrennt vorliegt. Um die Öffnung durch die Wandung 5 zu erzeugen wird der Laserkopf 43 auf den Trägerarm 622 befestigt. Mit Beginn der Laserbohrung durch die Wandung 5 muss der Getter 640 metallisch glänzen, wodurch erkennbar ist, dass keine Verunreinigungen der Prozesskammer 601 oder des Trägersystems 620 während der vorangegangenen Prozessschritte erfolgt sind. Anschließend erfolgt die eigentlich Bohrung des Lochs O1 durch die Wandung 5 mittels Laserstrahl.
  • Zum Befüllen des Ringraums 3 mit dem Prozessgas werden die Ventile 624 und 625 geöffnet, so dass das Prozessgas, wie beispielsweise Xenon, bis zum Erreichen des Druckausgleichs bei circa 10 mbar aus dem Gas-Zuführsystem 650 in den Ringraum 3 strömt. Gemessen wird der Druck beispielsweise mittels des Sensors 621. Zur weiteren Kontrolle, dass es während des Befüllvorgangs keinen Lufteintritt in das Trägersystem 620 oder die Prozesskammer 601 gegeben hat, kann der Getter 640 weiterhin auf sichtbare Veränderungen geprüft werden. Zum anschließenden Verschließen der Öffnung in der Wandung 5 wird mittels des optischen Systems 44 der Brennfleckdurchmesser des Laserstrahls erweitert und die Öffnung in der Wandung 5 erneut bestrahlt. Zur Kontrolle, ob die Öffnung auch erfolgreich verschlossen ist, erfolgt einerseits eine visuelle Inspektion und andererseits kann mittels des Sensors 621 ein Absinken des Wasserstoffpartialdruckes registriert werden. Für eine dritte Kontrollmöglichkeit kann das Ventil 629 erneut geöffnet werden, wodurch aufgrund des Vakuumsystems 30 ein rapider Druckabfall und ein Enddruck von circa 10–3 mbar erreicht werden müssten. Wird dieser Enddruck nicht oder nur sehr langsam erreicht, könnte möglicherweise Gas aus dem Ringraum 3 in die Prozesskammer 601 zurückströmen, was auf einen undichten Verschluss der Öffnung hindeutet. Ist der Ringraum 3 erfolgreich mit dem Prozessgas befüllt und die Öffnung verschlossen, so werden die Prozesskammer 601 und das Trägersystem 620 belüftet und sämtliche Komponenten der Befüllvorrichtung 600 von dem Receiverrohr 4 demontiert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Absorberrohr
    2
    Hüllrohr
    3
    Ringraum
    4
    Receiverrohr
    5
    Wandung
    6
    Glas-Metall-Übergangselement
    7
    Dehnungsausgleichseinrichtung
    8
    Verbindungselement
    20
    Befestigungssystem
    21
    Schelle
    22
    Verschluss
    30
    Vakuumsystem
    31
    Vakuumpumpe
    32
    Vakuumschläuche
    33
    Flanschverbindung
    40
    Lasersystem
    41
    Laserquelle
    42
    Lichtleiter
    43
    Laserkopf
    44
    optisches System
    45
    Fokussiereinheit
    46
    Flanschverbindung
    50
    Gaszufuhrsystem
    51
    Gasbehälter
    52
    Flanschverbindung
    70
    Stempelsystem
    72
    Stempelstange
    73
    Stempelkopf
    74
    Dichtung
    80a, b, c
    elektrisches System
    81a, b, c
    elektrische Leitungen
    82a, b, c
    Spannungsquelle
    100
    erste Ausführungsform der Befüllvorrichtung
    101
    Prozesskammer
    102
    Dichtung
    103
    Auslassöffnung
    104
    Durchführungsöffnung
    105
    Einlassöffnung
    106
    Seitenwand
    107
    Deckwand
    200
    zweite Ausführungsform der Befüllvorrichtung
    201
    Prozesskammer
    202
    Dichtung
    203
    Auslassöffnung
    204
    Durchführungsöffnung
    205
    Einlassöffnung
    206
    Seitenwand
    207
    Deckwand
    208
    Durchführungsöffnung
    209
    Verschlussmaterial
    300
    dritte Ausführungsform der Befüllvorrichtung
    301
    Prozesskammer
    303
    Auslassöffnung
    304
    Durchführungsöffnung
    305
    Einlassöffnung
    306
    Seitenwand
    307
    Deckwand
    309
    Kanüle
    310
    Verbindungsende der Kanüle
    311
    Durchstoßende der Kanüle
    312
    Elektrode
    313
    Durchführungsöffnung
    400
    vierte Ausführungsform der Befüllvorrichtung
    401
    Prozesskammer
    403
    Auslassöffnung
    404
    Durchführungsöffnung
    405
    Einlassöffnung
    406
    Seitenwand
    407
    Deckwand
    409
    Kanüle
    410
    Verbindungsende der Kanüle
    411
    Durchstoßende der Kanüle
    414
    Verschlussabschnitt
    415
    Durchstoßabschnitt
    416
    Heizsvorrichtung
    417
    Verschlussmaterial
    418
    Verschlussmaterial
    500
    fünfte Ausführungsform der Befüllvorrichtung
    501
    Prozesskammer
    502
    Dichtung
    503
    Einlass-/Auslassöffnung
    504
    Durchführungsöffnung
    520
    Trägersystem
    521
    Sensor
    522
    Trägerarm
    524
    Ventil
    525
    Ventil
    526
    Wellschlauch
    527
    Wellschlauch
    528
    Wellschlauch
    529
    Ventil
    530
    Schutzglas
    531
    Fenster
    550
    Gas-Zuführsystem
    551
    Getter
    600
    sechste Ausführungsform der Befüllvorrichtung
    601
    Prozesskammer
    602
    Dichtung
    603
    Einlass-/Auslassöffnung
    604
    Durchführungsöffnung
    620
    Trägersystem
    621
    Sensor
    622
    Trägerarm
    624
    Ventil
    625
    Ventil
    626
    Wellschlauch
    627
    Wellschlauch
    628
    Wellschlauch
    629
    Ventil
    630
    Schutzglas
    631
    Fenster
    633
    Drehwelle
    634
    Motor
    640
    Schauglas
    641
    Getter
    642
    Ventil
    650
    Gas-Zuführsystem
    O1
    Öffnung der ersten Ausführungsform
    O2
    Öffnung der zweiten Ausführungsform
    D
    Achse des Verschlussmaterials
    E
    Achse der Elektroden
    G
    Gasfluss
    L1
    Achse des Laserstrahls der ersten Ausführungsform
    L2
    Achse des Laserstrahls der zweiten Ausführungsform
    S
    Schnittpunkt der Achsen D und L2
    T
    Achse der Stempelstange
    Va
    stoffschlüssige Verbindung
    Vb
    stoffschlüssige Verbindung
    Vc
    stoffschlüssige Verbindung

Claims (25)

  1. Verfahren zum Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum (3) eines Receiverrohres (4), insbesondere für Sonnenkollektoren, wobei der Ringraum (3) mindestens von einem außenliegenden Hüllrohr (2) und einem innenliegenden Absorberrohr (1) des Receiverrohres (4) gebildet wird und das außenliegende Hüllrohr (2) mittels einer Wandung (5) mit dem Absorberrohr (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Hüllrohr (2) oder die Wandung (5) durchdringende Öffnung (O1, O2) erzeugt, Schutzgas durch die Öffnung (O1, O2) in den Ringraum (3) eingeleitet und die Öffnung (O1, O2) anschließend wieder verschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (O1, O2) mittels Laserbohrverfahren erzeugt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (O1, O2) mittels Laserschweißverfahren verschlossen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (O1, O2) mittels Laserbohrverfahren mit einem Laserstrahldurchmesser dL1 erzeugt und die Öffnung (O1, O2) mittels Laserschweißverfahren mit einem Laserstrahldurchmesser dL2 verschlossen wird, wobei gilt: dL2 > dL1.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss der Öffnung (O2) unter Verwendung eines zusätzlichen Verschlussmaterials (209) erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmaterial (209) nach Befüllen des Ringraums (3) in die Öffnung (O2) eingeführt und somit die Öffnung (O2) wenigstens teilweise verschlossen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Befüllen des Ringraums (3) das Verschlussmaterial (209) wenigstens teilweise in oder an die Öffnung (O2) geschoben, mittels Laser wenigstens teilweise aufgeschmolzen und somit die Öffnung (O2) verschlossen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (O2) in der Wandung (5) mittels Widerstandsschweißen verschlossen wird.
  9. Verfahren Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss der Öffnung (O2) durch Verwendung wenigstens einer Stabelektrode erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Befüllen des Ringraums (3) das Verschlussmaterial (209) wenigstens teilweise in oder auf die Öffnung (O2) geschoben, jeweils wenigstens eine Elektrode mit dem Verschlussmaterial (209) und mit der Wandung (5) kontaktiert, das Verschlussmaterial (209) mittels Widerstandsschweißen aufgeschmolzen und somit die Öffnung (O2) verschlossen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung mechanisch erzeugt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung durch Verwendung einer Kanüle (309, 409) erzeugt wird, wobei die Kanüle (309, 409) durch die Wandung (5) gedrückt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanüle (309, 409) durch die Wandung (5) gedrückt, der Ringraum (3) durch die Kanüle (309, 409) befüllt und die Öffnung durch Verschließen der Kanäle (309, 409) verschlossen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (309, 409) durch wenigstens eines der Verfahren Widerstandsschweißen, Reibschweißen oder Induktionslöten verschlossen wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erzeugen der Öffnung eine evakuierbare Prozesskammer (101, 201, 301, 401) die zu öffnende Stelle einschließend und gasdicht an dem Hüllrohr (2) und/oder der Wandung (5) angeordnet, evakuiert und mit Schutzgas befüllt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erzeugen der Öffnung so lange gewartet wird, bis der gewünschte Gasaustausch zwischen Ringraum (3) und Prozesskammer (101, 201, 301, 401) erfolgt ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Gasaustausch die Öffnung verschlossen wird und anschließend die Prozesskammer (101, 201, 301, 401) belüftet wird.
  18. Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) zum Einleiten eines Schutzgases in einen Ringraum (3) eines Receiverrohres (4), insbesondere für Sonnenkollektoren, wobei der Ringraum (3) mindestens von einem außenliegenden Hüllrohr (2) und einem innenliegenden Absorberrohr (1) des Receiverrohres (4) gebildet wird und das außenliegende Hüllrohr (2) mittels einer Wandung (5) mit dem Absorberrohr verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Prozesskammer (101, 201, 301, 401, 501, 601), Mittel (40, 70, 309, 409) zum Erzeugen einer Öffnung (O1, O2) durch das Hüllrohr (2) oder die Wandung (5), Mittel (50) zum Einleiten von Schutzgas in den Ringraum (3) und Mittel (40, 80, 209, 312, 416, 417, 418) zum Verschließen der Öffnung (O1, O2).
  19. Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (40, 70, 309, 409) zum Erzeugen einer Öffnung (O1, O2) durch das Hüllrohr (2) oder die Wandung (5) durch ein Lasersystem (40) oder ein Stempelsystem (70) mit an dem Stempelsystem angeordneter Kanüle (309, 409) gebildet sind.
  20. Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (50) zum Einleiten von Schutzgas in den Ringraum (3) durch ein Gaszufuhrsystem (50) gebildet sind.
  21. Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (40, 80, 209, 416, 417, 418) zum Verschließen der Öffnung (O1, O2) durch ein Lasersystem (40) oder ein Lasersystem (40) mit Verschlussmaterial (209) oder eine Heizvorrichtung (416) mit Verschlussmaterial (417, 418) oder ein elektrisches System (80) gebildet sind.
  22. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer (101, 201, 301, 401) eine Auslassöffnung (103, 203, 303, 403) zum Evakuieren der Prozesskammer (101, 201, 301, 401), eine Durchführungsöffnung (104, 204, 304, 404) für die Mittel (40, 70, 309, 409) zum Erzeugen der Öffnung (O1, O2) durch das Hüllrohr (2) oder die Wandung (5) und eine Einlassöffnung (105, 205, 305, 405) zum Befüllen der Prozesskammer (101, 201, 301, 401) mit Schutzgas aufweist.
  23. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer (101, 201, 301, 401) über die Auslassöffnung (103, 203, 303, 403) mit einem Vakuumsystem (30), über die Einlassöffnung (105, 205, 305, 405) mit einem Gaszufuhrsystem (50) und über die Durchführungsöffnung (104, 204, 304, 404) mit einem Lasersystem (40) oder einem Stempelsystem (70) verbindbar ist.
  24. Vorrichtung (500, 600) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch ein Trägersystem (520, 620), welches mit der Prozesskammer (501, 601) verbindbar ist und an dem die Mittel (40, 70, 309, 409) zum Erzeugen einer Öffnung (O1, O2) durch das Hüllrohr (2) oder die Wandung (5), Mittel (50) zum Einleiten von Schutzgas in den Ringraum (3) und Mittel (40, 80, 209, 312, 416, 417, 418) zum Verschließen der Öffnung (O1, O2) angeordnet sind.
  25. Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass an der Prozesskammer (101, 201, 301, 401) Mittel (20) zum lösbaren Befestigen der Prozesskammer (101, 201, 301, 401) an einem Receiverrohr (4) und insbesondere an der Wandung (5) angeordnet sind.
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