DE20016695U1 - Device for filling a steel bottle with compressed gas - Google Patents
Device for filling a steel bottle with compressed gasInfo
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Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b 86153 Augsburg / DE
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26.09.2000
936-7 ern/ge26.09.2000
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BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Vorrichtung zum Befüllen einer Stahlflasche mit Druckgas 5 Device for filling a steel cylinder with compressed gas 5
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befüllen einer Stahlflasche mit Druckgas und zum Verschließen der Einfüllöffnung der gefüllten Stahlflasche mit einem durch Widerstands-Press-Schweißen befestigbaren Deckel, wobei die Stahlflasche in aufrechter Lage zwischen einem ortsfesten Unterteil und einem höhenverstellbaren Oberteil eines Schweißgehäuses eingespannt ist und eine erste, längs der Achse der Stahlflasche verstellbare Elektrode den Deckel nach dem Befüllvorgang gegen die Einfüllöffnung spannt und eine zweite Elektrode die Stahlflasche partiell umfasst und abstützt.The invention relates to a device for filling a steel bottle with compressed gas and for closing the filling opening of the filled steel bottle with a lid that can be fastened by resistance pressure welding, wherein the steel bottle is clamped in an upright position between a stationary lower part and a height-adjustable upper part of a welding housing and a first electrode that can be adjusted along the axis of the steel bottle clamps the lid against the filling opening after the filling process and a second electrode partially surrounds and supports the steel bottle.
Eine solche Vorrichtung ist durch die US-2,685,383 Al bekannt geworden. Dort ist die eine Elektrode auf dem Unterteil eines Schweißgehäjsas ortsfest angeordnet. "In ihr wird die Stahlflasche mit der Einfüllöffnung nach oben stehend eingesetzt. Der zum Verschließen benötigte Deckel wird in der Einfüllöffnung der Stahlflasche so geführt, dass das Druckgas durch Zwischenräume in die Stahlflasche gelangen kann. Das Oberteil des Schweißgehäuses ist vertikal beweglich und enthält die andere Schweißelektrode in Form eines zylinderförmigen Bolzens, der koaxial zur Stahlflasche im oberen Schweißgehäuseteil verschiebbar ist. Das Druckgas wird durch das Oberteil des Schweißgehäuses direkt in die Kamiu€;r zwischen dem Deckel und der oberen Schweißelektrode eingeführt.Such a device is known from US-2,685,383 Al. There, one electrode is fixed on the lower part of a welding housing. The steel bottle is inserted into it with the filling opening facing upwards. The lid required for closing is guided in the filling opening of the steel bottle in such a way that the compressed gas can enter the steel bottle through gaps. The upper part of the welding housing is vertically movable and contains the other welding electrode in the form of a cylindrical bolt that can be moved coaxially to the steel bottle in the upper part of the welding housing. The compressed gas is introduced through the upper part of the welding housing directly into the chamber between the lid and the upper welding electrode.
Die Stirnwand des kappenartigen Deckels soll sehr dünn ausgebildet sein, damit sie bei verschlossener Stahlflasche mit einer Nadtii leicht, durchstoßen werden kann. Offensichtlich soll in die Stahlflasche Kohlensäure als Druckgas eingefüllt werden, wie es in derThe front wall of the cap-like cover is to be very thin so that it can be easily penetrated with a needle when the steel bottle is closed. Obviously, carbon dioxide is to be filled into the steel bottle as a pressurized gas, as in the
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Getränkeindustrie zur Herstellung von Soda oder zum Ausschank von Bier benötigt wird. Deshalb ist die zu verschließende Stahlflasche als Druckgaspatrone verhältnismäßig klein. Auch die Füllmenge und der Druck des Druckgases halten sich in Grenzen.The beverage industry needs it to produce soda or serve beer. The steel bottle to be sealed as a compressed gas cartridge is therefore relatively small. The filling quantity and pressure of the compressed gas are also limited.
Die Erfindung befasst sich hingegen mit der Befüllung größerer Stahlflaschen, wie sie speziell für Airbags in Kraftfahrzeugen benötigt werden. In diesen Anwendungsfällen wird ein größeres Volumen der Stahlflasche und ein hoher Druck des Druckgases benötigt.The invention, however, deals with the filling of larger steel cylinders, such as those required specifically for airbags in motor vehicles. In these applications, a larger volume of the steel cylinder and a high pressure of the compressed gas are required.
Die Anordnung und das Befüllen einer Stahlflasche wie beim erwähnten Stand der Technik erweist sich als nachteilig schon deswegen, weil der vorbekannte Deckel unter Einwirkung des Druckgases leicht seine Zentrierlage in der Stahlflaschenöffnung verändern und damit zu Fehlverschweißungen Anlass geben kann.The arrangement and filling of a steel cylinder as in the aforementioned prior art proves to be disadvantageous because the previously known lid can easily change its centering position in the steel cylinder opening under the influence of the compressed gas and thus give rise to faulty welding.
Das Problem der Erfindung liegt darin, die Füllzeit der Stahlflasche gegenüber dem Stand der Technik wesentlich zu verkürzen. Das Druckgas muss daher mit hohem Druck und großer Füllgeschwindigkeit in das Schweißgehäuse eingeführt werden, was zu erheblichen Temperaturschwankungen führt. Diese verändern die Schweißparameter, weshalb die Gefahr der Fehlschweißung entsteht.The problem of the invention is to significantly reduce the filling time of the steel cylinder compared to the prior art. The compressed gas must therefore be introduced into the welding housing at high pressure and at a high filling speed, which leads to considerable temperature fluctuations. These change the welding parameters, which creates the risk of faulty welding.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, das Füllen und Verschließen von größeren Stahlflaschen unter hohem Druck und bei sehr geringer Füllzeit so vorzunehmen, dass dennoch konstante Schweißparameter gewährleistet sind.The object of the invention is therefore to fill and close larger steel bottles under high pressure and with a very short filling time in such a way that constant welding parameters are nevertheless guaranteed.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Stahlflasche mit ihrer Einfüllöffnung nach unten stehend angeordnet und mit dem die Einfüllöffnung umgebenden Bereich in der zweiten Elektrode geführt und abgestütztThis object of the invention is achieved in that the steel bottle is arranged with its filling opening facing downwards and is guided and supported with the area surrounding the filling opening in the second electrode.
ist, und dass die erste, auf den Deckel einwirkende Elektrode als ein von Druckgas über Nebenkanäle und eine Gegendruckfläche beaufschlagbarer Kolben ausgebildet ist, dessen Druckbeaufschlagung kompensierend gegen den in der Stahlflasche beim Befüllen entstehenden Innendruck wirkt.and that the first electrode acting on the lid is designed as a piston which can be acted upon by pressurized gas via secondary channels and a counter-pressure surface, the pressurization of which has a compensating effect against the internal pressure which arises in the steel bottle during filling.
Diese Druckkompensation ist dafür ursächlich, dass der in der gefüllten Stahlflasche befindliche Innendruck des Druckgases vor allem bei Temperaturschwankungen nicht den Anpressdruck der Elektroden beeinflussen kann. Es entsteht daher innerhalb des Schweißgehäuses ein Druckgleichgewicht, was zur Folge hat, dass die als Kolben ausgebildete zweite Elektrode das Anpressen des Deckels gegen die Einfüllöffnung immer unter gleichem Anpressdruck vollführen kann, wodurch konstante Schweißparameter gewährleistet sind.This pressure compensation ensures that the internal pressure of the compressed gas in the filled steel cylinder cannot influence the contact pressure of the electrodes, especially in the event of temperature fluctuations. This creates a pressure equilibrium within the welding housing, which means that the second electrode, designed as a piston, can always press the lid against the filling opening under the same contact pressure, thus ensuring constant welding parameters.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Stahlflasche unabhängig von ihrer Fertigungsgenauigkeit der Oberflächenbeschaffenheit im Außenmantelbereich immer gleichbleibend zentriert und festgespannt werden kann. Hierzu empfiehlt es sich, wenn die zweite Elektrode als radial geschlitzte und am Außenmantel konisch ausgebildete Hülse gestaltet ist, die.A further advantage of the invention is that the steel cylinder can always be centered and clamped in a consistent manner, regardless of the manufacturing accuracy of the surface finish in the outer casing area. For this purpose, it is recommended that the second electrode is designed as a radially slotted sleeve with a conical shape on the outer casing.
an einem Gegenkonus des Unterteils abgestützt ist und unter der axialen Einspannung der Stahlflasche in festem Kontakt zu dem von ihr umgriffenen Teil der Stahlflasche gelangt. Zufolge dieser Schlitzung und der Konusausbildung im Außenmantel wird bei axialem Druck auf die Stahlflasche einerseits eine genaue Zentrierung und andererseits eine sichere Festspannung der Stahlflasche erreicht, auch wenn diese im Außenmantelbereich uneben ausgebildet und mit erheblichen Fertigungstoleranzen belastet ist.is supported on a counter-cone of the lower part and, when the steel cylinder is axially clamped, comes into firm contact with the part of the steel cylinder that it encompasses. As a result of this slotting and the conical design in the outer casing, axial pressure on the steel cylinder results in precise centering and secure clamping of the steel cylinder, even if the outer casing area is uneven and subject to considerable manufacturing tolerances.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Schweißgehäuse ein im Schließzustand gegen Entweichen des Druckgases abgedichtetes hohles Gebilde. Dies wird dadurchAccording to one embodiment of the invention, the welding housing is a hollow structure sealed against the escape of the compressed gas in the closed state. This is achieved by
erreicht, dass das Oberteil v.nd das Unterteil des Schweißgehäuses in der Schließstellung gegeneinander axial verspannbar ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise wird im Oberteil des Schweißgehäuses ein koaxial zur Stahlflasche gelagertes und diese mit Spiel führendes Rohrstück angeordnet, welches die Verspannkraft der beiden Gehäuseteile über die Stahlflasche auf die zweite Elektrode überträgt.This ensures that the upper and lower parts of the welding housing can be axially clamped against each other in the closed position. It is advisable to arrange a pipe section in the upper part of the welding housing which is mounted coaxially to the steel bottle and guides it with play, and which transfers the clamping force of the two housing parts via the steel bottle to the second electrode.
Im Sinne der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Druckgaszufuhr über das Oberteil des Schweißgehäuses und durch die Wandung des Rohrstückes auf die Außenfläche der Stahlflasche erfolgt, von wo das Druckgas über das Spiel zwischen der Stahlflasche und dem Rohrstück sowie durch Spalte in der zweiten Elektrode einerseits zur Einfüllöffnuag der Stahlflasche und andererseits durch weitere Kanäle zur Gegendruckfläche der kolbenartigen ersten Elektrode geführt wird.In the sense of the invention, it has proven to be advantageous if the pressurized gas supply takes place via the upper part of the welding housing and through the wall of the pipe section to the outer surface of the steel bottle, from where the pressurized gas is guided via the clearance between the steel bottle and the pipe section and through gaps in the second electrode on the one hand to the filling opening of the steel bottle and on the other hand through further channels to the counterpressure surface of the piston-like first electrode.
Auch hier wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Stahlflasche im Außenmantelbereich häufig uneben und mit erheblichen Fertigungstoleranzen versehen ist. Würde man den Außenmantelbereich der Stahlflasche abdichten wollen, käme es wegen der ungenauen Ausbildung der Außenmantelfläche zu Leckagen, welche die einzufüllende Gasmenge später nicht den erforderlichen Wert erreichen lassen.Here, too, account is taken of the fact that the steel cylinder is often uneven in the outer casing area and has considerable manufacturing tolerances. If one wanted to seal the outer casing area of the steel cylinder, the inaccurate design of the outer casing surface would lead to leaks, which would later prevent the amount of gas to be filled from reaching the required value.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass ein der Einfüllöffnung der Stahlflache zugekehrter zylinderförmiger Ansatz der ersten Elektrode von- einer Isolierhülse umgriffen ist, deren der Stahlflasche zugekehrte-Stirnfläche die des Ansatzes überragt, wobei der zu verschweißende Deckel in der zwischen beiden Stirnflächen gebildeten Stufe geführt ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that a cylindrical extension of the first electrode facing the filling opening of the steel surface is surrounded by an insulating sleeve, the end face of which facing the steel bottle projects beyond that of the extension, the lid to be welded being guided in the step formed between the two end faces.
Diese Maßnahme erleichtert außerordentlich das Einsetzen des Deckels und der Stahlflasche in das Schweißgehäuse. Außerdem ist der Deckel so geführt,, dass beim Einfüllen des Druckgases keine Lagerveränderung des Deckels stattfinden kann.This measure makes it extremely easy to insert the lid and the steel cylinder into the welded housing. In addition, the lid is guided in such a way that the position of the lid cannot change when the compressed gas is filled in.
Die genannten Merkmale der Erfindung erlauben es, eine automatische Befüllung der Stahlflaschen mit hoher Leistung durchzuführen. Hierzu empfiehlt es sich, auf einem rotorisch antreibbaren Drehteller paarweise zwei oder mehr Unterteile der Schweißgehäuse ortsfest zu befestigen und in einer peripher darüber befindlichen Arbeitsstation zwei Oberteile der Schweißgehäuse höhenverstellbar anzuordnen, wobei die Deckel und die Stahlflaschen abseits der Arbeitsstation in die Unterteile einsetzbar sind. Die Oberteile werden daraufhin mit ihren Rohrstücken -in der Arbeitsstation über die Stahlflaschen sich senkend gestülpt und zusätzlich gegenüber den Unterteilen axial verspannt. In dieser Arbeitsstation und bei geschlossenem Schweißgehäuse wird die Zufuhr des Druckgases und das Anschweißen des Deckels an die. Stahlflasche durchgeführt. Hierbei empfiehlt es sich, wenn das Oberteil des Schweißgehäuses gegenüber dem Unterteil in der Schließstellung durch Zentrierbolzen drehschlüssig gehalten und über eine Gewindedrehverbindung axial verspannt werden.The features of the invention mentioned allow automatic filling of the steel bottles at high speed. For this purpose, it is recommended that two or more lower parts of the welding housing be fixed in pairs on a rotary table that can be driven by a rotor, and that two upper parts of the welding housing be arranged in a height-adjustable manner in a work station located peripherally above them, with the lids and the steel bottles being able to be inserted into the lower parts away from the work station. The upper parts are then slipped over the steel bottles in the work station with their pipe sections and are additionally clamped axially relative to the lower parts. In this work station and with the welding housing closed, the compressed gas is supplied and the lid is welded to the steel bottle. It is recommended that the upper part of the welding housing is held in the closed position relative to the lower part by centering bolts and is axially clamped using a threaded rotary connection.
Diese und weitere Merkmale der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:These and other features of the invention are shown schematically and by way of example in the drawing. They show:
Figur 1:Figure 1:
einen Vertikalschnitt durch ein Schweißgehäuse mit eingespannter Stahlflasche,a vertical section through a welding housing with a clamped steel cylinder,
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Figur 2Figure 2
eine vergrößerte Darstellung des zentralen Bereiches des Schweißgehäuses,an enlarged view of the central area of the welding housing,
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Figur 3Figure 3
Figur 4:Figure 4:
Figur 5Figure 5
eine Draufsicht auf eine elastisch verformbare Schweißelektrode,a top view of an elastically deformable welding electrode,
eine Stirnansicht der sich gegenüberstehenden Stirnflächen der Ober- und Unterteile des Schweißgehäuses in Form einer Klauenkupplung,a front view of the opposing end faces of the upper and lower parts of the welding housing in the form of a claw coupling,
eine Stirnansicht eines über die Klauenkupplung hinwegführbaren Ve r s t e 11 r i &eegr;. &sgr; &iacgr; :■■, a front view of an adjustment device which can be guided over the claw coupling. &sgr;&iacgr; :■■,
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Figur 6:Figure 6:
eine Draufsicht auf die in Eingriffstellung befindlichen Klauenkupplungsteile unda plan view of the claw coupling parts in the engaged position and
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Figur 7Figure 7
eine Draufsicht auf einen Drehteller mit paarweise angeordneten Unterteilen der Schweißgehäuse und einer Arbeitsstation.a top view of a turntable with paired lower parts of the welding housings and a work station.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 zeigt eine vertikal 35 angeordnete Stahlflasche (1) mit einer nach unten angeordneten Einfüllöffnung (2), die durch einen Deckel (3) nach dem Füllvorgang schweißtechnisch verschlossenThe embodiment of Figure 1 shows a vertically arranged steel bottle (1) with a filling opening (2) arranged downwards, which is closed by a lid (3) after the filling process.
werden soll. Zum Verschweißen sind eine erste Elektrode (4) und eine zweite Elektrode (5) voneinander isoliert angeordnet, wobei die erste Schweißelektrode (4) koaxial zur Stahlflasche (1) vertikal beweglich geführt ist.For welding, a first electrode (4) and a second electrode (5) are arranged insulated from one another, the first welding electrode (4) being guided coaxially to the steel bottle (1) so as to be vertically movable.
Wie besonders das vergrößerte Ausführungsbeispiel in Figur 2 zeigt, weist die erste Schweißelektrode (4) an ihrem oberen Ende einen zylinderförmigen Ansatz (17) auf, der von einer Isolierhülse (18) umgriffen ist. Die der Stahlflasche (1) zugekehrte Stirnfläche (19) der Isolierhülse (18) ragt über die Stirnfläche (20) des Ansatzes (17) hinweg und bilc-et dadurch eine Stufe (21), in welche der Deckel (3) geführt eingesetzt werden kann.As the enlarged embodiment in Figure 2 shows, the first welding electrode (4) has a cylindrical projection (17) at its upper end, which is surrounded by an insulating sleeve (18). The end face (19) of the insulating sleeve (18) facing the steel bottle (1) projects beyond the end face (20) of the projection (17) and thereby forms a step (21) into which the lid (3) can be inserted.
im Beispiel der Figur 2 ist eine Stellung während des Schweißvorganges gezeigt. Beim Einsetzen des Deckels (3) befindet sich der Ansatz (17) in einer tieferen Lage, so dass der Deckel (3) sich unterhalb der Stirnfläche (19) der Isolierhülse (18) befindet und gänzlich geführt ist.In the example in Figure 2, a position is shown during the welding process. When inserting the cover (3), the projection (17) is in a lower position so that the cover (3) is located below the front surface (19) of the insulating sleeve (18) and is completely guided.
Das erfindungsgemäße Schv/eißgehäuse (6) besteht gemäß Figur 1 aus einem höhenbeweglichen Oberteil (8) und einem ortsfesten Unterteil (7). In das höhenbewegliche Oberteil (8) ist koaxial zur Stahlflasche ein Rohrstück (12) eingesetzt, welches die Stahlflasche (1) mit Spiel (16) umgreift und an der Höhenbewegung des Oberteiles (8) teilnimmt. Über diese HöherrL^wegung wird ein axialer Druck auf die Stahlflasche (1) dergestalt erzeugt, dass der untere gewölbte Teil der Stahlflasche (1) in die hülsenartig ausgebildete zweite Schweißelektrode (5) eingreift, wie dies in Figur 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt wird. Gemäß Figur 3 besitzt diese zweite - Schweißelektrode in ihrer Wandung mehrere radiale Schlitze (30), wodurch die zwischen den Schlitzen (30) befindlichen Wandteile der zweiten Schweißelektrode (5) elastisch verformbar sind. Der Außenumfang der zweiten Schweißelektrode (5) weist-einen Konus (10) auf, der mitThe welding housing (6) according to the invention consists, according to Figure 1, of a height-adjustable upper part (8) and a stationary lower part (7). A pipe section (12) is inserted into the height-adjustable upper part (8) coaxially to the steel cylinder, which pipe section surrounds the steel cylinder (1) with play (16) and participates in the height movement of the upper part (8). This height movement generates an axial pressure on the steel cylinder (1) in such a way that the lower curved part of the steel cylinder (1) engages in the sleeve-like second welding electrode (5), as shown in an enlarged view in Figure 2. According to Figure 3, this second welding electrode has several radial slots (30) in its wall, whereby the wall parts of the second welding electrode (5) located between the slots (30) are elastically deformable. The outer circumference of the second welding electrode (5) has a cone (10) which is
einem Gegenkonus (9) eines fcülsenförmigen Spannteiles (41) zusammenwirkt. Oberhalb der zweiten Schweißelektrode (5) ist die Stahlflasche (1) in einem Zentrierteil (11) des Unterteils (7) des Schweißgehäuses (6) geführt.a counter-cone (9) of a sleeve-shaped clamping part (41). Above the second welding electrode (5), the steel bottle (1) is guided in a centering part (11) of the lower part (7) of the welding housing (6).
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass vor Beginn des Füllvorganges zunächst der Deckel (3) in die Stufe (21) eingesetzt und danach die Stahlflasche (1) mit der Einfüllöffnung (2) nach unten stehend durch das Zentrierteil (11) in die zweite Schweißelektrode (5) eingeführt werden kann. In dieser Lage können, wie dies später gezeigt wird, das Unterteil (7) des Schweißgehäuses (6) mit der eingeführten Stahlflasche (1) von einer Stelle zur anderen bewegt werden, ohne dass die Stahlflasche (1) oder der Deckel (3) ihre Lage verändern.This design has the advantage that before the filling process begins, the lid (3) can first be inserted into the step (21) and then the steel bottle (1) with the filling opening (2) facing downwards can be inserted through the centering part (11) into the second welding electrode (5). In this position, as will be shown later, the lower part (7) of the welding housing (6) with the inserted steel bottle (1) can be moved from one place to another without the steel bottle (1) or the lid (3) changing their position.
Im oberen Teil des Rohrstückes (12) sind, wie Figur 1 zeigt, nicht näher bezeichnete Bauteile einer Sprenganordnung (13) vorgesehen. Im Falle der Verwendung der Stahlflasche (1) für Airbags kommt es darauf an, die gefüllte Stahlflasche (1) mit Hilfe dieser Sprenganordnung (13) so schnell zu öffnen, dass das in der Stahlflasche (1) befindliche und unter hohem Druck stehende Gasvolumen den Airbag im Gefahrensfall sofort ausblähen kann. Solche Sprenganordnungen (13) sind vorbekannt und bedürfen daher nicht der näheren Darstellung.As shown in Figure 1, unspecified components of an explosive device (13) are provided in the upper part of the pipe section (12). If the steel bottle (1) is used for airbags, it is important to open the filled steel bottle (1) with the aid of this explosive device (13) so quickly that the gas volume in the steel bottle (1) under high pressure can immediately inflate the airbag in the event of danger. Such explosive devices (13) are already known and therefore do not require further description.
Gemäß der Aufgabe der Erfindung kommt es darauf an, Druckgas, beispielsweise Helium, mit hohem Druck innerhalb kürzester Zeit in die Stahlflasche (1) zu füllen und diese zu verschließen. Aufgrund eier hohen Drücke führen geringe Änderungen der Umgebungstemperatur zu nennenswerten Druckänderungen, die den Schweißparameter Elektrodendruckkraft erheblich beeinflussen. Um dies zu vermeiden, sieht die Erfindung eine Maßnahme vor, um den Anpressdruck der ersten Schweißelektrode (4) gegen den Deckel (3) und die Einfüllöffnung (2) unabhängig von According to the object of the invention, it is important to fill the steel bottle (1) with compressed gas, for example helium, at high pressure within the shortest possible time and to close it. Due to high pressures, small changes in the ambient temperature lead to significant pressure changes, which significantly affect the welding parameter electrode pressure force. In order to avoid this, the invention provides a measure to adjust the contact pressure of the first welding electrode (4) against the lid (3) and the filling opening (2) independently of
diesen Temperaturänderungen zu machen und damit konstante Schweißparameter zu erhalten. Dies geschieht im Sinne der Erfindung durch die Maßnahme, den sich in der Stahlflasche (1) aufbauenden Innendruck, durch einen Gegendruck zu kompensieren, der durch das eingeführte Druckgas erzeugt wird.these temperature changes and thus to maintain constant welding parameters. This is achieved in accordance with the invention by compensating the internal pressure building up in the steel cylinder (1) by a counterpressure which is generated by the introduced compressed gas.
Zu diesem Zweck wird, wie Figur 1 zeigt, das Druckgas über den Druckgasanschluss (14) und die Druckleitung (15) im Oberteil (8) des Schweißgehäuses (6) und durch die Wandung des Rohrstückes (12) gegen die Außenmantelfläche der Stahlflasche (1) geführt. Da zwischen.dieser Stahlflasche (1) und dem Rohrstück (12) ein Spiel (16) vorhanden ist, wie dies aus Figur 2 deutlich hervorgeht, gelangt das Druckgas längs der Mantelfläche der Stahlflasche (1) nach unten in Richtung zur Einfüllöffnung (2) der Stahlflasche (1). Im Zentrierstück (11), welches die Stahlflasche (1) in vertikaler Lage hält, befinden sich Kanäle (22), durch welche das Druckgas in Riehteng zur zweiten Schweißelektrode (5) gelangen kann. Dort befinden sich, wie Figur 3 zeigt, radiale Schlitze (30), durch welche das Druckgas in Richtung zur Einfüllöffnung (2) gelangen kann. Im Spannteil (41), welches die zweite Schweißelektrode (5) konisch führt, befinden sich weitere Kanäle (23), durch welche das Druckgas in den Außenmantelbereich des zylinderförmigen Ansatzes (17) gelangen kann. Von dort führt eine Querbohrung (24) zu einer Axialbohrung (25) innerhalb der ersten Schweißelektrode (4), die wiederum in eine Querbohrung (28) mündet. Im Bereich dieser Querbohrung (28) ist die erste Schweißelektrode (4) kolbenartig ausgebildet und weist eine Druckfläche (27) auf, gegen welche das Druckgas während der Einfüllbewegung der Stahlflasche (1) gelangt. Dadurch wird ein nach oben gerichteter Druck auf den kolben (26) der ersten Schweißelektrode (4) erzeugt, der den Gegendruck kompensiert, den das in die Stahlflasche (1) eingeführte Druckgas gegen den zylinderförmigen Ansatz (17) der erstenFor this purpose, as shown in Figure 1, the compressed gas is guided via the compressed gas connection (14) and the pressure line (15) in the upper part (8) of the welding housing (6) and through the wall of the pipe section (12) against the outer surface of the steel bottle (1). Since there is a clearance (16) between this steel bottle (1) and the pipe section (12), as can be clearly seen in Figure 2, the compressed gas flows downwards along the outer surface of the steel bottle (1) in the direction of the filling opening (2) of the steel bottle (1). In the centering piece (11), which holds the steel bottle (1) in a vertical position, there are channels (22) through which the compressed gas can flow in the direction of the second welding electrode (5). There, as shown in Figure 3, there are radial slots (30) through which the compressed gas can flow in the direction of the filling opening (2). In the clamping part (41), which conically guides the second welding electrode (5), there are further channels (23) through which the compressed gas can reach the outer casing area of the cylindrical attachment (17). From there, a transverse bore (24) leads to an axial bore (25) within the first welding electrode (4), which in turn opens into a transverse bore (28). In the area of this transverse bore (28), the first welding electrode (4) is designed like a piston and has a pressure surface (27) against which the compressed gas passes during the filling movement of the steel bottle (1). This generates an upward pressure on the piston (26) of the first welding electrode (4), which compensates for the counterpressure that the compressed gas introduced into the steel bottle (1) exerts against the cylindrical attachment (17) of the first
- 10 Schweißelektrode
(4) erzeugt.- 10 welding electrodes
(4) is generated.
Die Folge davon ist, dass die erste Schweißelektrode (4) beim Anschweißen des Deckels (3) an die Stahlflasche (1) durch den Gegendruck an der Gegendruckfläche (27) unterstützt wird und damit unabhängig von der Größe des Innendruckes in der Stahlflasche (1) ist. Auf diese Weise wird ein konstanter Schweißparameter gesichert, der Fehlverschweißungen des Deckels (3) ausschließt.The result of this is that the first welding electrode (4) is supported by the counterpressure on the counterpressure surface (27) when welding the lid (3) to the steel bottle (1) and is therefore independent of the level of internal pressure in the steel bottle (1). In this way, a constant welding parameter is ensured, which excludes incorrect welding of the lid (3).
Die erste Schweißelektrode (4) ist mit ihrem Kolben (26) in einem Isolierteil (29) geführt, welches sich im Unterteil (7) des Schweißgehäuses (6) befindet.The first welding electrode (4) is guided with its piston (26) in an insulating part (29) which is located in the lower part (7) of the welding housing (6).
Diese Funktion der Befüllung der Stahlflasche wird dadurch gesichert, dass das Schweißgehäuse (6) mit seinem Unterteil (7) und Oberteil (8) im Schließzustand ein nach außen abgedichtetes Gehäuse ist. Diese Abdichtung wird dadurch erreicht, dass das Oberteil (8) einerseits heb- und senkbar ist, um es über die im Unterteil (7) geführte Stahlflasche (1) hinweg zu stülpen. Andererseits wird eine zusätzliche axiale Schließbewegung herbeigeführt, welche die Abdichtung der beiden "ehweißgehäuseteile (7,8) veranlasst. Es befinden sich im Oberteil (8) Zentrierbolzen (31), die in entsprechender Zentrierbohrung des Unterteils (7) bei der Absenkbewegung des Oberteils (8) eingreifen und dadurch eine Relativdrehbewegung ausschließen. In dieser Eingriffsstellung sind beide Teile (7,8) noch etwas distanziert.This function of filling the steel bottle is ensured by the fact that the welded housing (6) with its lower part (7) and upper part (8) is a housing that is sealed to the outside when closed. This sealing is achieved by the upper part (8) being able to be raised and lowered on the one hand in order to put it over the steel bottle (1) guided in the lower part (7). On the other hand, an additional axial closing movement is brought about, which causes the two welded housing parts (7,8) to be sealed. There are centering bolts (31) in the upper part (8) which engage in the corresponding centering hole in the lower part (7) when the upper part (8) is lowered, thus preventing any relative rotational movement. In this engaged position, both parts (7,8) are still somewhat spaced apart.
Um diese Schließbewegung durchzuführen, sind die einander zugekehrten Stirnflächen (35) des Oberteiles (8)und des Unterteiles (7) klauenmäßig ausgebildet, wie dies aus Figur 4 hervorgeht. Zwischen vorstehenden Ansätzen (42) sind Lücken (43) ungefähr gleichen Querschnittes vorgesehen. Diese Ansätze (42) und Lücken (43) der Stirnflächen (35) der Ober- und Unterteile (7,8) desIn order to carry out this closing movement, the mutually facing end faces (35) of the upper part (8) and the lower part (7) are designed in the form of claws, as can be seen in Figure 4. Gaps (43) of approximately the same cross-section are provided between the protruding projections (42). These projections (42) and gaps (43) of the end faces (35) of the upper and lower parts (7,8) of the
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Schweißgehäuses (6) liegen im Schließzustand deckungsgleich gegenüber.welding housing (6) are congruently opposite each other when closed.
Um das Schweißgehäuse (6) zu schließen, wird über dieTo close the welding housing (6), the
Stirnflächen (35) mit den Ansätzen (42) und Lücken (43)End faces (35) with the projections (42) and gaps (43)
ein Verstellring (33) gemäß Figur 5 gestülpt, dessen Ansätze (44) durch die Lücken (43) der Stirnflächen (35)an adjusting ring (33) according to Figure 5 is put on, the lugs (44) of which pass through the gaps (43) of the end faces (35)
gemäß Figur 4 gleiten und damit in eine Lage gemäß Figur gelangen.according to Figure 4 and thus reach a position as shown in the figure.
Die Eingriffsstellung ist in Figur 6 dargestellt, wobeiThe engagement position is shown in Figure 6, where
man in Verbindung mit Figur 2 sehen muss, dass die AnsätzeIn connection with Figure 2, one must see that the approaches
(42) der Stirnflächen (35) des Schweißgehäuses vertikal(42) of the front surfaces (35) of the welding housing vertically
zwischen den Ansätzen (44) des Verstellringes (33) zu liegen kommen.between the lugs (44) of the adjusting ring (33).
Die axiale Verspannung der Gehäuseteile (7,8) wird nur durch eine Drehbewegung des Verstellringes (33) herbeigeführt. Zu diesem Zweck befinden sich an den einander benachbarten Ansätzen (42,44) gekrümmte und mit Schrägen nach Art eines Gewindes oder eines Bajonettverschlusses versehene Gleitelemente (45,46), die beim Verdrehen des Verstellringes (33) aufeinander gleiten und die axiale Verspannung herbeiführen.The axial clamping of the housing parts (7, 8) is only brought about by a rotary movement of the adjusting ring (33). For this purpose, curved sliding elements (45, 46) with bevels in the manner of a thread or a bayonet lock are located on the adjacent lugs (42, 44), which slide on each other when the adjusting ring (33) is rotated and bring about the axial clamping.
Im Beispiel der Figur 7 ist schematisch eine automatische Befüllvorrichtung vorgesehen, bei welcher ein Drehteller (37) um eine vertikale Achse (38) schrittweise bewegt wird. Auf dem Drehteller (37) sind mehrere Gehäuseunterteile (7) paarweise angeordnet, um die Stahlflaschen (1) und den Deckel (3) aufzunehmen.In the example of Figure 7, an automatic filling device is schematically provided in which a rotary plate (37) is moved step by step around a vertical axis (38). Several housing bases (7) are arranged in pairs on the rotary plate (37) in order to accommodate the steel bottles (1) and the lid (3).
In einer Arbeitsstation (39) sind die Oberteile (8) von zwei Schweißgehäusen (6) über vertikale Führungen (40) heb- und senkbar ausgebildet. Sobald bei der Drehbewegung des Drehtellers (37) die mit Stahlflaschen (1) und Deckel (3) beschickten Unterteile- (7) unter der ArbeitsstationIn a work station (39), the upper parts (8) of two welding housings (6) are designed to be raised and lowered via vertical guides (40). As soon as the lower parts (7) loaded with steel bottles (1) and lids (3) are lowered below the work station during the rotation of the turntable (37),
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(39) angelangt sind, werden die Oberteile (8) des Schweißgehäuses (6) bei ihrer vertikalen Abwärtsbewegung über die Stahlflaschen gestülpt. Darauf werden die Schweißgehäuseteile (7,8) gegeneinander verspannt und das Druckgas eingeführt.(39), the upper parts (8) of the welding housing (6) are pulled over the steel cylinders during their vertical downward movement. The welding housing parts (7,8) are then clamped against each other and the compressed gas is introduced.
Das durch die kolbenartige Bewegung der ersten Schweißelektrode (4) verdrängte Luftmedium wird durch die Entlüftungsleitung (36) ins Freie geführt. 10The air medium displaced by the piston-like movement of the first welding electrode (4) is led outside through the vent line (36). 10
In Figur 1 ist ein Drehlager (32) für den Verstellring (33) gezeigt, das an einem ortsfesten Teil (34) abgestützt ist. Über eine nicht dargestellte Kolbenstange eines Hubmotors wird der Verstellring (33) hin- und hergedreht. 15Figure 1 shows a rotary bearing (32) for the adjusting ring (33), which is supported on a stationary part (34). The adjusting ring (33) is rotated back and forth via a piston rod (not shown) of a lifting motor. 15
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