DE4208841C1 - Pressure chamber - has drilling in head of central chamber with synthetic sapphire to allow laser beam through the weld container filling tube - Google Patents

Pressure chamber - has drilling in head of central chamber with synthetic sapphire to allow laser beam through the weld container filling tube

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Abstract

The pressure chamber to fill and compress a high pressure container has a central chamber (2) with an upper drilling (2b) in the head section (2a) to contain a transparent inserted crystalline body (6) to allow a laser beam (12a) to pass through. The filling tube (9) of the high pressure container (5) is welded together by the laser beam (12a). The transparent crystalline body is a colourless synthetic sapphire. The beam (12a) is transmitted by a Nd-YAG pulse laser. A further drilling (2c), of a smaller dia., is below the drilling (2b) in the head section (2a) of the central chamber (2), which opens into a lateral drilling (7) to fill the high pressure container (5) and the filling tube (9). The upper cover (3) has a drilling (3a) to allow the laser beam (12a) through, and the lower cover (4) has two blow-off drillings (4a). USE/ADVANTAGE - The assembly is for filling a high pressure container with nitrogen to be used as a gyro drive. The container is filled and sealed to hold its contents, at high pressure, simply and safely.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckkammer zur Aufnahme, zum Befüllen und Abdichten eines Hochdruckbehälters, wobei die Druckkammer aus einer Zen­ tralkammer, einen oberen Deckel und einem unteren Deckel besteht.The invention relates to a pressure chamber for receiving, filling and Sealing a high pressure container, the pressure chamber consisting of a zen tralkammer, an upper lid and a lower lid.

Eine derartige Druckkammer ist durch die DE-AS 11 83 108 bekannt. Bei dieser handelt es sich allerdings nicht um das Befüllen eines Hochdruck­ behälters sondern um das Füllen eines Aerosolbehälters mit einem Wirk­ stoff und einem als Treibmittel dienenden verflüssigten Gas, wobei der Behälter mit einem lose aufgesetzten Ventilverschluß in die Druckkammer eingebracht, der Ventilverschluß abgenommen, der Behälter gefüllt und sodann der Ventilverschluß auf den Behälter gesetzt wird.Such a pressure chamber is known from DE-AS 11 83 108. At However, this is not about filling a high pressure container but about filling an aerosol container with an active ingredient substance and a liquefied gas serving as a blowing agent, the Container with a loosely attached valve closure in the pressure chamber introduced, the valve closure removed, the container filled and then the valve cap is placed on the container.

Das Befüllen von Hochdruckbehältern, z. B. mit Stickstoff oder anderen Systemgasen und deren Mischungen, erfolgt üblicherweise aus Sicherheits­ gründen in einer Druckkammer mit einem Befüllrohr. Bisher war es erfor­ derlich, ein langes Befüllrohr zu verwenden, das beim Befüllen des Hoch­ druckbehälters in einem Aufsatz der Druckkammer gehalten wurde und des­ sen Ende mit einer Druckleitung für das Einfüllen des Mediums verbunden wurde. Mach dem Befüllen und Abdrücken des Hochdruckbehälters wurde das Befüllrohr durch eine in dem Aufsatz vorhandene Vorrichtung abge­ quetscht, der Hochdruckbehälter aus der Druckkammer herausgenommen und das freie Ende des Befüllrohres zugeschweißt. Das noch aus dem Hoch­ druckbehälter herausragende Befüllrohr wurde dann in eine spezielle am Kopf des Hochdruckbehälters angeordnete Kammer hineingebogen. Diese Ver­ fahrensweise ist umständlich und mit einer mechanischen Beanspruchung des Befüllrohres verbunden.Filling high pressure containers, e.g. B. with nitrogen or others System gases and their mixtures are usually made from safety establish in a pressure chamber with a filling pipe. So far it was needed It is necessary to use a long filling tube that is used when filling the high pressure vessel was held in an attachment of the pressure chamber and the Sen end connected to a pressure line for filling the medium has been. After filling and pressing the high pressure container that was Abge filling tube through an existing device in the attachment squeezes, the high pressure container is removed from the pressure chamber and the free end of the filling pipe is welded shut. That from the high pressure tank protruding filling tube was then in a special on Head of the high pressure container arranged chamber bent. This ver driving is cumbersome and with a mechanical load of the filling pipe connected.

Es ist zwar aus der DE-AS 12 67 472 für eine Stoßdämpfer- oder Gasfeder­ kammer bekannt, eine Füllbohrung nach dem Befüllen zuzuschweißen, dieses erfolgt aber im Wege einer Widerstandsschweißung dadurch, daß über der Bohrung befindliches Material so weit erwärmt und eingedrückt wird bis die Bohrung dadurch verschweißt ist.It is from DE-AS 12 67 472 for a shock absorber or gas spring Chamber known to weld a filling hole after filling, this but is carried out by resistance welding in that over the Material located in the bore is heated and pressed in until the hole is welded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckkammer zu schaffen, in der das Befüllen des Hochdruckbehälters und das Zuschweißen desselben einfacher und sicherer vorgenommen werden kann.The invention has for its object to provide a pressure chamber in which the filling of the high pressure container and the welding of the same can be made easier and safer.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the features characterized in claim 1. Advantageous Ausge Events of the invention are characterized in the subclaims.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß im Kopfteil der Druckkammer der kristalline durchsichtige Körper eingebaut ist, durch den mit dem Laser die Befüllöffnung, auch unter dem Betriebsdruck, zuge­ schweißt werden kann. Der kristalline Körper hat eine hohe Lichtdurch­ lässigkeit, die bei Verwendung eines synthetischen farblosen Saphirs et­ wa 87% beträgt. Durch den Saphir kann auch der Schweißvorgang mit dem Laser beobachtet werden. Im Verwendungsbeispiel einer Füllung des Hoch­ druckbehälters mit Stickstoff wird die Befüllung unter einem Betriebs­ druck von etwa 280 bar und einem Prüfdruck von etwa 420 bar vorgenommen. The main advantage of the invention is that in the head part Pressure chamber of the crystalline transparent body is built through the with the laser, the filling opening, even under the operating pressure can be welded. The crystalline body has a high light transmission casualness that occurs when using a synthetic colorless sapphire et wa is 87%. The sapphire can also be used to weld with the Lasers are observed. In the usage example of a filling of the high Pressure tank with nitrogen will fill under one farm pressure of about 280 bar and a test pressure of about 420 bar.  

Die Druckkammer hat aus Sicherheitsgründen einen unteren Deckel mit Ab­ blasbohrungen, durch die bei einem Bersten des Hochdruckbehälters das Druckgas ohne Gefährdung der Druckkkammer und der Umwelt entweichen kann. Der zu verwendende Laser kann ein handelsüblicher ND-YAG-Laser sein. Gegenüber dem bekannten Verfahren entfällt somit das Befüllrohr einschließlich dem Abquetschen und Biegen desselben, außerdem wird die Sicherheit des Befüllens erhöht.For safety reasons, the pressure chamber has a lower cover with Ab Blow holes through which the high-pressure container bursts Pressurized gas can escape without endangering the pressure chamber and the environment can. The laser to be used can be a commercially available ND-YAG laser be. Compared to the known method, the filling pipe is therefore not required including squeezing and bending the same, also the Filling safety increased.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Druckkammer mit einem Laser zum Zuschweißen eines Befüllrohres.The invention is illustrated below with reference to a in the drawing th embodiment explained. The only figure shows one Pressure chamber with a laser for welding a filling pipe.

Eine Druckkammer 1 besteht aus einer Zentralkammer 2, einem oberen Deckel 3 und einem unteren Deckel 4, die durch nicht dargestellte Schrauben miteinander verbunden sind. Die Zentralkammer 2 ist in der Länge durchbohrt mit wechselnden Bohrungen. In einem Kopfteil 2a ist erst eine größere Bohrung 2b und darunter eine kleinere Bohrung 2c. Der Hauptteil der Zentralkammer 2 weist eine größere Bohrung 2d auf, in die ein zu füllender Hochdruckbehälter 5 so eingesetzt ist, daß ein Hals­ stück 5a in eine Zwischenbohrung 2e geschoben ist. In die obere Bohrung 2b ist ein farbloser synthetischer Saphir 6 eingesetzt und durch den oberen Deckel 3 gehalten. Quer durch den Kopfteil 2a führt eine Querboh­ rung 7, die innen in der Bohrung 2c endet und sich außen zu einer Gewin­ debohrung 7a erweitert. In die Gewindebohrung 7a ist eine Endschraube 8 einer Hochdruckleitung 8a eingeschraubt. In das Halsstück 5a des Hoch­ druckbehälters 5 ist eine Befüllbohrung 5b gebohrt, in die ein etwas über das Halsstück 5a überstehendes Befüllrohr 9 eingesetzt ist. Das Halsstück 5a des Hochdruckbehälters 5 ist in der Bohrung 2e und der Saphir 6 in der Bohrung 2b mittels Dichtringe 10 und 11 eingesetzt. In dem oberen Deckel 3 ist eine Bohrung 3a vorhanden. Der untere Deckel 4 hat zwei Abblasbohrungen 4a. Außerhalb der Druckkammer 1 ist ein Laser 12 so angeordnet, daß sein Strahl 12a durch die Mitte der Bohrung 3a führen kann. Unter dem Druckbehälter befindet sich eine Abstützung 13 für den Druckbehälter, sowie ein beweglicher Thermofühler 14 zur Tempe­ raturkontrolle. Zur Beobachtung des Schweißvorganges befindet sich seit­ lich angeordnet eine Lichtquelle 15, eine Druckschraube 16 und ein klei­ nes Saphirfenster 17.A pressure chamber 1 consists of a central chamber 2 , an upper cover 3 and a lower cover 4 , which are connected to one another by screws, not shown. The length of the central chamber 2 is drilled with changing holes. In a head part 2 a is only a larger hole 2 b and below that a smaller hole 2 c. The main part of the central chamber 2 has a larger bore 2 d, into which a high-pressure container 5 to be filled is inserted so that a neck piece 5 a is pushed into an intermediate bore 2 e. In the upper hole 2 b, a colorless synthetic sapphire 6 is inserted and held by the upper cover 3 . Across the head part 2 a leads a Querboh tion 7 , which ends inside the hole 2 c and extends outside to a threaded hole 7 a. An end screw 8 of a high-pressure line 8 a is screwed into the threaded bore 7 a. In the neck piece 5 a of the high pressure container 5 , a filling hole 5 b is drilled, into which a filling tube 9 projecting slightly beyond the neck piece 5 a is inserted. The neck piece 5 a of the high-pressure container 5 is inserted in the bore 2 e and the sapphire 6 in the bore 2 b by means of sealing rings 10 and 11 . In the upper lid 3 has a bore 3 is a available. The lower cover 4 has two blow-off holes 4 a. Outside the pressure chamber 1 , a laser 12 is arranged so that its beam 12 a can lead through the center of the bore 3 a. Under the pressure vessel is a support 13 for the pressure vessel, and a movable temperature sensor 14 for temperature control. To observe the welding process, a light source 15 , a pressure screw 16 and a small sapphire window 17 are arranged since Lich.

Funktionsweise: Nachdem der Hochdruckbehälter 5 von unten in die Zen­ tralkammer 2 eingesetzt und der untere Deckel 4 an die Zentralkammer 2 geschraubt ist, wird durch die Hochdruckleitung 8a über die Bohrung 7, die Bohrung 2c und das Befüllrohr 9 der Hochdruckbehälter 5 mit z. B. Stickstoff bis zum Prüfdruck von etwa 420 bar geprüft. Danach wird über denselben Weg der Betriebsdruck von 280 bar aufgebracht. Daraufhin wird der Laser 12 eingeschaltet, der mit seinem Strahl durch die Bohrung 3a, den Saphir 6, die Bohrung 2c genau auf das Befüllrohr 9 gerichtet ist und dessen überstehendes Ende zum Schweißpunkt 9a zusammengeschweißt. Schließlich kann nach dem Entlüften der Druckkammer und dem Lösen des unteren Deckels 4 der Hochdruckbehälter 5 der Druckkammer entnommen wer­ den.Function: After the high-pressure container 5 is inserted into the Zen tralkammer 2 from below and the lower lid 4 is screwed to the central chamber 2, through the high-pressure line 8 a via hole 7, the hole 2 c and the filling tube 9, the high-pressure container 5 with e.g. . B. nitrogen up to the test pressure of about 420 bar. Then the operating pressure of 280 bar is applied in the same way. Then the laser 12 is switched on, which is directed with its beam through the bore 3 a, the sapphire 6 , the bore 2 c exactly onto the filling tube 9 and the projecting end of which is welded together to the welding point 9 a. Finally, after venting the pressure chamber and loosening the lower cover 4, the high-pressure container 5 can be removed from the pressure chamber.

Claims (6)

1. Druckkammer zur Aufnahme, zum Befüllen und Abdichten eines Hoch­ druckbehälters, wobei die Druckkammer (1) aus einer Zentralkammer (2), einem oberen Deckel (3) und einem unteren Deckel (4) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralkammer (2) in einem Kopfteil (2a) eine obere Bohrung (2b) aufweist, in die ein durchsichtiger kristalliner Körper (6) eingesetzt ist, der den Durchtritt eines Laserstrahls (12a) gestattet und daß durch den Laserstrahl (12a) ein Befüllrohr (9) des Hochdruckbehälters (5) zuschweißbar ist.1. Pressure chamber for receiving, filling and sealing a high pressure container, the pressure chamber ( 1 ) consisting of a central chamber ( 2 ), an upper cover ( 3 ) and a lower cover ( 4 ), characterized in that the central chamber ( 2 ) in a head part ( 2 a) has an upper bore ( 2 b) into which a transparent crystalline body ( 6 ) is inserted, which allows the passage of a laser beam ( 12 a) and that a filling tube through the laser beam ( 12 a) ( 9 ) of the high-pressure container ( 5 ) can be welded. 2. Druckkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchsichtige kristalline Körper aus einem farblosen synthetischen Saphir besteht.2. Pressure chamber according to claim 1, characterized in that the transparent crystalline body made of a colorless synthetic Sapphire exists. 3. Druckkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (12a) von einem Nd-YAG-Pulslaser ausgesendet wird.3. Pressure chamber according to claim 1, characterized in that the laser beam ( 12 a) is emitted by an Nd-YAG pulse laser. 4. Druckkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kopfteil (2a) der Zentralkammer (2) unterhalb der oberen Bohrung (2b) eine weitere im Durchmesser kleinere Bohrung (2c) vorhanden ist, in die eine Querbohrung (7) zum Befüllen des Hochdruckbehälters (5) und das Be­ füllrohr (9) einmünden.4. Pressure chamber according to claim 1, characterized in that in the head part ( 2 a) of the central chamber ( 2 ) below the upper bore ( 2 b) there is a further smaller bore ( 2 c) in which a transverse bore ( 7 ) for filling the high pressure container ( 5 ) and the filling tube ( 9 ) open. 5. Druckkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Deckel (3) eine Bohrung (3a) zum Durchtritt des Laserstrahls (12a) und der untere Deckel (4) zwei Abblasbohrungen (4a) aufweisen.5. Pressure chamber according to claim 1, characterized in that the upper cover ( 3 ) has a bore ( 3 a) for the passage of the laser beam ( 12 a) and the lower cover ( 4 ) have two blow-off bores ( 4 a). 6. Verwendung der Druckkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für einen mit Stickstoff zu befüllenden und als Kreiselantrieb zu verwendenden Hochdruckbehälter (5).6. Use of the pressure chamber according to one of claims 1 to 5 for a high-pressure container ( 5 ) to be filled with nitrogen and to be used as a centrifugal drive.
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