DE2332123A1 - Verfahren zur herstellung von verschlossenen und abgedichteten behaeltern und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zur herstellung von verschlossenen und abgedichteten behaeltern und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

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DE2332123A1
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Description

SKP KUGETIAGERPA^RIKEN GMBH Schweinfurt, 1973-06-22
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I !
Verfahren zur Herstellung von verschlossenen und abgedichteten Behältern und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von verschlossenen und abgedichteten Behältern, in welchen Material unter einem Druck von weniger als 10" Torr i
führung dieses Verfahrens.
von weniger als 10" Torr aufbewahrt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durch-
Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem Gegenstände verschlossen werden, welche vorzugsweise durch Fließpressen oder dergleichen hergestellt sind. Diese Gegenstände haben meist die Form einer Stange, Röhre oder ähnlichem und bestehen in erster Linie aus einem Gehäuse oder Behälter, in welchem gewöhnlich pulverisiertes oder körniges Material aufbewahrt wird, und einem Verschluß. Das Material wird zu einer relativ festen Masse verdichtet. Anschließend wird der Behälter evakuiert, d. h. Luft und Feuchtigkeit werden aus dem Behälter gepumpt, bis der Druck darin einen Wert zwischen 10" und 10 Torr erreicht hat. Das Verfahren, die Luft, Feuchtigkeit und ähnliehe Substanzen abzuziehen, wird bis heute mit Hilfe eines Rohres, das mit dem Behälter verbunden ist, und einer daran angeschlossenen Pumpe- ausgeführt. Wenn der gewünschte Druck im Behälter erreicht ist, wird die Verbindung des Rohres zwischen Behälter und der Pumpe unterbrochen und gleichzeitig der Behälter verschlossen oder abgedichtet. Bei diesem Verfahren ist das Auftreten von Undichtigkeiten und Nachströmen von Luft nicht selten und damit die Ausschußquote sehr groß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches die vorgenannte bekannte Methode beträchtlich vereinfacht und erleichtert sowie die Ausschußquote senkt. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Behälter in einer Kammer verschlossen und abgedichtet wird, in welcher der Druck zumindest gleich dem Druck des Vakuums im Behälter ist.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisehe Darstellung einer Vorrichtung mit einer Kammer, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird,
Fig. 2-4 Längsschnitte durch Behälter, auf die das Verfahren entsprechend der Erfindung angewendet wird,
Fig. 5 eine schematisehe Darstellung einer Schweißvorrichtung mit deren Hilfe die Behälter verschlossen werden können.
Nach Fig. 1 besteht die Vorrichtung 1, mit der das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise ausgeführt werden kann, aus einer Kammer la mit einem Arbeitstisch 2, untereinander verbundenen, beweglichen Montagebahnen 3a, ^b und J)C, auf denen Behälter 4a, 4b und 4c angeordnet sind. Die Montagebahn ~$a ist mit einer Verdichtungsvorrichtung 5, z. B. einer Vibrationsvorrichtung, verbunden. Pulverförmiges, körniges oder ähnliches Material 6 wird durch die Verdichtungsvorrichtung 5 zu einer festen, kompakten Masse 7 verdichtet. Die Behälter 4b mit der kompakten Masse werden dann weiter zur Bahn JSb geleitet, wo der Luft- und Feuchtigkeitsentzug und der Verschluß der Behälter durchgeführt wird. Zu diesem Zweck wird die Kammer la mit Hilfe einer Luftpumpe 8 unter einen Druck von wenigstens 10~ Torr gesetzt. Der erforderliche Druck in der Kammer la wird mittels Ventilsteuerungen 9& und 9b aufrecht erhalten. Während der Erzeugung des Vakuums in den Behältern 4b sind diese von Mitteln 10 umgeben, welche sicherstellen, daß die feste Masse 7 in den Behältern verbleibt. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel bestehen die Mittel 10 aus Magnetspulen, deren Magnetfelder kontrollierbar sind. Die Feldstärke wird z. B. abhängig von den magnetischen Eigenschaften des Materials 6 und 7 gewählt. Es ist klar, daß auch andere Mittel zum Fixieren des Materials, so z. B. eine Saugeinrichtung oder andere mechanische Verfahren Anwendung finden können. Darauf wird jeder Behälter 4b wenigstens an einer Seite mit Hilfe eines besonderen Verschlußver-
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3emäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorteilhafterweise eine Elektronen-Strahl-Schweißvorrichtung 11 verwendet, die ebenfalls die Vakuumkammer la benutzt. Diese Schweißvorrichtung 11 weist im wesentlichen eine Hochspannungseinheit 12, eine Faden-Kathode Ij5 mit einer Kontroll-Elektrode und eine Anode 15 in einiger Distanz davon auf. Am unteren Ende der Säule 11a sind eine elektromagnetische fokussierende Linse 16 und Strahlauslenkungsspulen 17 angeordnet. Außerdem trägt die Säule 11a noch ein Ablese- und Kontrollgerät l8a mit Spiegel 18, mit deren Hilfe die Stärke und die Richtung des Schweißstrahles 19 geregelt werden kann.
Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann ein scharfer, sehr genau arbeitender Schweißstrahl erzielt werden, welcher außerhalb der Vorrichtung kontrolliert werden kann und der in der Lage ist, vorteilhaft und schnell evakuierte Behälter zu verschließen und abzudichten. Es ist offensichtlich, daß dieses Schweißverfahren, im besonderen weil es in einer Vakuumkammer und mit einem kontrollierbaren Schweißstrahl vonstatten geht, bedeutende Vorteile bringt, besonders dann, wenn die zu verschließenden und abzudichtenden Behälter eine rotationssymmetrische Form aufweisen.
Das Verfahren entsprechend der Erfindung hat noch den Vorteil, daß der Ausschuß an Behältern, die durch Fließpressen hergestellt werden können, gering ist. Denn bei nach dem bisher bekannten Verfahren - durchtrennen des Rohres zwischen Pumpe und Behälter und anschließendem verschließen des Behälters verschlossenen Behältern war das Auftreten von Undichtigkeiten nicht selten. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten jedoch beseitigt.
Anschließend an das Verschließen einer oder mehrerer Seiten des Behälters wird dieser der Montagebahn j5c zugeführt und, nachdem der normale Druck in der Kammer la durch die Ventilsteuerung 9 wieder hergestellt ist, wird der Behälter 4c aus der Kammer befördert.
Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung bringt der Verschluß der Behälter 4a dann wirkungsvolle Vorteile, wenn das Füllmaterial gleichzeitig das Material für den Verschluß bildet.
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Fig. 2a veranschaulicht einen Längsschnitt durch einen Behälter 20, der aus einem aus relativ dünnem Material gefertigten Gehäuse 21 besteht, in welchem pulverförmiges oder körniges Material 22 aufbewahrt wird. Es ist zu bemerken, daß das Gehäuse nicht unbedingt aus Metall bestehen muß; ein Kunststoff, z. B. PVC, mit ausreichender Härte in bezug auf die bei Anwendung des Verfahrens auftretende Temperatur eignet sich ebenfalls als Behälter- oder Gehäusematerial. In diesem AusfUhrungsbeispiel ist der Behälter 20 bis zum Rande der Gehäusewand mit verdichtetem, pulverförmigem oder körnigem Material gefüllt. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die obere Schicht 2.~*> des Materials 22 mit Hilfe des SchweißStrahls 19 so geschmolzen, daß diese Schicht mit dem oberen Rand 21a des Behälters verschmolzen wird und sich somit ein Verschluß bzw. eine Abdichtung 25 (Fig. 2b) bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist es klar, daß das körnige oder pulverförmige Material 18 besonders geeignet ist, eine gut abdichtende Schicht zu bilden. Außerdem ist es klar, daß mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung der Verschluß nicht nur am oberen Rand des Behälters, sondern an einer anderen Stelle geschaffen werden kann.
Fig. Ja veranschaulicht einen Behälter 26, dessen Inhalt 27 aus einer nicht schmelzbaren, zumindest nicht völlig schmelzbaren Substanz besteht. Allgemein gesprochen, dieses Füllmaterial 27 ist nicht so gut als Verschlußmaterial für Behälter geeignet, oder es ist schwerer zu prüfen, ob es einen vollkommen luftdichten Verschluß bildet, oder es ist völlig ungeeignet hierfür.
Eine weitere vorteilhafte Lösung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verdichtungsverfahren und der Herstellung des Vakuums am obersten Teil der verdichteten Masse 27a eine leicht schmelzfähige Schicht 28 mit der Wand des Behälters vereinigt wird und so an der oberen Randzone 26a einen Verschluß 29 bildet. (Fig. Jo)
Es ist zu bemerken, daß das Füllen eines Behälters in der Vakuumkammer la den Vorteil hat, daß das (pulverförmige oder körnige) Material nicht verlorengeht, sondern aufgrund der besonderen Bedingungen in der Kammer jederzeit wieder verwendbar ist. Es ist weiter zu bemerken, daß die obere Schicht 28 (Fig. 3a) z. B·
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dieselbe chemische Zusammensetzung aber andere physikalische Eigenschaften wie das eigentliche Füllmaterial haben kann. Der Inhalt 27 des Behälters 26 kann z. B. aus pulverigem Material und die obere Schicht 28, die als Abdichtung dient, aus körnigem Material mit sonst gleichen Eigenschaften wie das eigentliche Füllmaterial bestehen.
Fig. 4a zeigt einen Längsschnitt durch einen Behälter JO, dessen Inhalt anstelle von körnigem oder pulverigem Material aus Tabletten besteht. Diese Tabletten werden normalerweise aus Pulvermaterial hergestellt und verfügen selbst über eine größere Dichte als das Grundmaterial, so daß auf die Behandlung zur Verdichtung des Inhalts der Behälter verzichtet werden kann, zumindest aber nicht so intensiv sein muß, wie in den Fällen, in denen nur pulveriges oder körniges Material verwendet wird. In dieser bevorzugten Ausführung ist eine Schicht ]52 der obersten Tablette mit dem Rand des Behälters 30 mit Hilfe des Schweißstrahles 19 so verbunden, daß eine (luftdichte) Abdichtung 33 (Fig. 4b) gewährleistet ist. Es ist klar, daß auch die gesamte Tablette J\ ebenso zu einer Abdichtung umgeschmolzen werden kann. Wenn jedoch das Material der Tablette nicht geeignet zum Verschmelzen mit dem Rand 30a des Gehäuses 30 ist, wird die oberste Tablette Jk (Fig. 4c) entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhafterweise mit einer geeigneten Schicht 35 versehen, welche ihrerseits mit dem Rand 30a des Behälters 30 verschmilzt und eine Abdichtung 33 (Fig. 4b) bildet.
In Fig. 5 ist eine Reibschweißvorrichtung J6 schematisch dargestellt, mit deren Hilfe die Endabschnitte 37 und 38 des Behälters abgeschlossen werden können. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Füllmaterial 40 leicht schweißbar, oder es befindet sich zumindest leicht verschweißbares Material nahe an den Endabschnitten 37 und 38 des Behälters 39.
Kurz zusammengefaßt arbeitet diese besondere Einrichtung 36 zum Verschließen des Behälters wie folgt:
Relativ schwere, aus besonders geeignetem Material bestehende Scheiben 36a und 36b drehen sich mit großer Geschwindigkeit in der Vakuumkammer und bewegen sich zur selben Zeit in die durch Pfeile ρ gekennzeichnete Richtung senkrecht zur Mittellinie des Behälters 39. Wo die Behälterwand 39 und die
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Schmelzschichten 37 und 38 aufeinander treffen, findet ein intensiver Energieaustausch statt, der die Schichten und die Endzonen des Behälters 39 verschmilzt und so eine Abdichtung 41 bildet (Pig.5b). Dieses Schweißverfahren bringt den Vorteil der Wirtschaftlichkeit in bezug auf Anschaffungskosten und Instandhaltung mit sich und es kann vorteilhaft und wirkungsvoll in einem Raum, in dem der Druck wenigstens IO"
kontrollierbar ist, ausgeführt werden.
Raum, in dem der Druck wenigstens IO" Torr herrscht und der von außen
Mit den vorstehend beschriebenen Verfahren lassen sich nicht nur Behälter herstellen, die zur Aufnahme von irgendwelchen Erzeugnissen dienen, vielmehr ist es möglich, die auf diese Weise hergestellten Werkstücke einer anschließenden Verformung, z. B. durch Fließpressen oder dergleichen, zu unterziehen und so z. B. Verbundkörper herzustellen.
3 0 9 8 B 2 / 0 6 U 2

Claims (22)

Patentansprüche
1. Ein Verfahren zur Herstellung von verschlossenen und abgedichteten Behaltern, in welchen Material unter einem Druck von weniger als 10 Torr aufbewahrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in einer Kammer verschlossen und abgedichtet wird, in welcher der Druck zumindest gleich dem oben genannten Druck des Vakuums im Behälter ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer der Behälter wenigstens mit einem oder mehreren Verschlüssen versehen wird, welche mit der Wand des Gehäuses fest verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch Erschmelzen einer Schicht des in dem Behälter vorhandenen Materials verschlossen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß eine Auflage (Schicht) auf das im Behälter befindliche Material aufgebracht und diese mit der Wand des Gehäuses verschmolzen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (Schicht) aus einem anderen Material als dem im Behälter befindlichen Material besteht .
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage
(Schicht), welche geschmolzen wird, im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie das Material im Behälter aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges Material verwendet wird.
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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß für den Behälter leichter verformbares Material verwendet wird als das Material im Behälter.
9· Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel verwendet werden, mit deren Hilfe wenigstens während der Anwendung des Verfahrens das pulverige Material im Behälter fixiert wird,
10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das pulverige Material mit Hilfe von magnetischen Feldern fixiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld durch einen elektrischen Strom erz?ugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus scheiben- oder tablettenförmigen Elementen bestehendes Material verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das äußerste scheiben- oder tablet tenfb'rmige Element über einen Teil seiner Dicke mit der Wand des Behälters verschmolzen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 Ms 1J>, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verschließen des Behälters dieser einer Vibration in der Kammer unterworfen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in der Kammer gefüllt wird.
16. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mittels Elektronen-Strahl-Schweißung verschlossen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch Schweißung mit Laserstrahlen verschlossen wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch Reibschweißung verschlossen wird.
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19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (la) in der der Behälter (4a, 4b, 4c, 20, 26, 30) verschlossen wird, gleichzeitig die Vakuumkammer einer Elektronen-Strahl- bzw. Laser-Strahl-Schweißvorrichtung (11) bildet.
20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reibungsschweißvorrichtung (36) in der Kammer (la) angeordnet ist.
21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17> dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (10) vorgesehen sind, mit deren Hilfe das Material in den Behältern (4a, 4b, 4c, 20, 26, 30, 39) fixiert wird.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (10) elektromagnetische Spulen sind.
309882/0642
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