將端蓋釺焊到柱狀主體上的組裝設備和包括該設備的真空管筒的製作方法

2023-08-01 19:48:16 1

專利名稱：將端蓋釺焊到柱狀主體上的組裝設備和包括該設備的真空管筒的製作方法
技術領域：
本發明涉及將端蓋或頂蓋釺焊到柱狀主體上的組裝設備，所述端蓋存在圓形周邊 緣邊，所述端蓋通過該周邊緣邊釺焊到柱狀主體一個端面的一部分上，並且本發明涉及借 助所述組裝設備組裝的真空管筒。
背景技術：
在爐具中通過釺焊不同性質的構件進行組裝諸如例如陶瓷構件與金屬構件組裝， 所涉及的一個問題是這種組件中出現殘餘應力，主要原因是待組裝的材料膨脹係數不同。 這種殘餘應力可能導致該組件在短期或長期內出現裂紋。已經知道文件US4436241描述了一種真空管筒，所述真空管筒包括以陶瓷製成的 柱狀主體，所述柱狀主體在其相對兩端被不鏽鋼製成的端蓋閉合。這兩個端蓋分別表現為 碗形，包括自由的環形緣邊，所述端蓋兩者的端部經由所述緣邊釺焊到所述柱狀主體的端 面上。反應型釺焊獲得的強度比傳統釺焊低20%。因此，這種釺焊更難於在上述專利中 所述的管筒設計方案中實施。

發明內容
本發明解決這些問題並提議一種將端蓋釺焊到柱狀主體上的組裝設備，實現了提 高兩個構件之間的強度，特別是允許反應型釺焊在兩個構件之間實施；並且還提議一種根 據該設備組裝的真空管筒。為此，本發明的目標是提供一種通過上述類型的釺焊進行組裝的設備，這種設備 的特徵在於，在釺焊到柱狀主體上並沿著所述柱狀主體中軸線方向的所述端蓋的構件之 後，所述端蓋包括相對於所述柱狀主體的所述端面向著所述柱狀主體外側方向偏移的第一 構件，所述第一構件之後是延伸到所述柱狀主體內側的第二構件，所述第一和第二構件都 圍繞所述端蓋軸線延伸，所述端蓋以這樣的方式構造，即所述端蓋的環形周邊構件在釺焊 之後在所述柱狀主體的所述端面的至少三分之一上施加壓縮應力。根據特定特徵，在釺焊到柱狀主體上並沿著所述柱狀主體中軸線方向的所述端蓋 的構件之後，所述端蓋包括相對於所述柱狀主體的所述端面向著所述柱狀主體外側方向偏 移的第一構件，所述第一構件之後是延伸到所述柱狀主體內側的第二構件。根據特定特徵，所述第一構件包括基本上垂直於所述柱狀主體軸線延伸並形成所 述端蓋外壁的部分，並且所述第二構件包括基本上垂直於所述管筒軸線延伸並形成所述端 蓋內壁的部分。根據特定實施方式，在所述端蓋的所述端面的平面和構成所述端蓋內壁的所述部 分的外表面的平面之間測量，所述端蓋的所述第二構件的深度大於6mm，並且在所述端蓋的 所述端面的平面和構成所述端蓋外壁、被稱為第一部分的所述部分的內表面的平面之間測量，所述端蓋的第一構件的高度小於2mm。具有優勢的是，所述高度大於0. 5mm。根據另一種實施方式，在所述端蓋的所述端面的平面和構成所述端蓋內壁的所述 部分的外表面的平面之間測量，所述端蓋的第二構件的深度為任意尺寸，而在所述端蓋的 所述端面的平面和構成所述端蓋外壁、被稱為第一部分的所述部分的內表面的平面之間測 量，所述端蓋的所述第一構件的高度大於2mm。根據另一項特徵，所述端蓋的厚度E小於2. 5mm。根據另一項特徵，所述端蓋平整釺焊到所述柱狀主體的所述端面上。根據特定特徵，從外周緣邊開始，所述端蓋包括被稱為第一部分的端部部分，所述 第一部分平整釺焊到所述管筒的主體的端面，在基本上垂直於所述管筒軸線的平面內延 伸，隨後是被稱為第二部分的部分，所述第二部分相對於所述第一部分傾斜的角度為β，該 傾斜部分隨後是被稱為第三部分的部分，所述第三部分平行於所述第一部分延伸，所述第 三部分隨後是被稱為第四部分的另一部分，所述第四部分相對於前一部分傾斜的角度α 介於90°和180°之間，所述第四部分隨後是被稱為第五部分的最後部分，所述第五部分 基本上垂直於所述管筒軸線延伸。根據另一項特徵，角度β介於55°和125°之間。根據另一項特徵，被稱為所述柱狀主體的所述端面的第一區域的區域的長度大於 1mm，該區域位於所述端面每個周邊邊緣和相對於所述端蓋的所述端部位於同一側的所述 端面上的釺焊表面的邊緣之間。根據另一項特徵，所述設備包括防止釺焊在被稱為第二區域的所述端蓋的所述端 面的區域中形成焊接的器件，所述第二區域定位成面對被稱為第一區域的所述柱狀主體的 所述端面的所述區域。根據特定實施方式，被稱為第一區域的所述區域被抗溼潤試劑覆蓋，或者被稱為 第二區域的所述區域被局部氧化層覆蓋，從而防止釺焊在所述第二區域中形成焊接。根據另一項特徵，釺焊料相對於所述釺焊縫將要定位的區域回縮放置，回縮長度 是釺焊溫度下釺焊擴散率以及釺焊時間的函數，以便在釺焊結束時，所述釺焊料不會延伸 超過所述端蓋的所述端面和所述柱狀主體的所述端面之間的接觸表面。根據特定特徵，所實施的釺焊是反應型釺焊。本發明進一步的目標是提供一種真空管筒，所述真空管筒包括釺焊組裝設備，所 述設備包括上述特徵單獨一項或者特徵的組合。


但是本發明的其他優勢和特徵將從以下描述中更為清楚地顯現出來，以下描述參 照僅作為非限制性示例給出的附圖，在附圖中圖1是根據本發明的真空管筒的簡略橫截面視圖；圖2是根據本發明設備的特定實施方式，示出將端蓋組裝到管筒上的局部橫截面 視圖；和圖3是根據本發明的設備的實施方式，示出在端蓋和柱狀主體之間製作釺焊件的 詳細視圖。
具體實施例方式在圖1中，可以看到真空管筒A採用已知方式包括以陶瓷製成並被兩個金屬端蓋 2、3閉合的柱狀主體1，其中被稱為第一端蓋的端蓋2包括波紋密封件4，波紋密封件4配 裝在促動杆5周圍，促動杆5支撐管筒的動觸點6。管筒A的靜觸點7被固定到第二端蓋3 的杆8所支撐。兩個端蓋2、3藉助符合本發明的組裝設備分別組裝到所述柱狀主體的兩個 端面9、10上。根據本發明的所述設備，每個端蓋2、3釺焊到所述主體的對應端面9、10上，並且 構造成讓所述端蓋在所述端蓋和所述端面之間的最大接觸表面(或釺焊表面11)上對所述 柱狀主體施加壓縮力。根據圖2所示本發明的特定實施方式，端蓋3包括相對於柱狀主體1的所述端面 10向著所述柱狀主體外側方向偏移的第一部件C，該第一部件C隨後是衝入柱狀主體1內 的第二構件D。從外周緣邊12開始到中心13，端蓋3包括稱為第一部分14的端部部分，第一部 分平整釺焊到管筒主體1的端面10上，所述第一部分在基本上垂直於管筒軸線X的平面內 延伸，隨後是被稱為第二部分15的部分，第二部分相對於第一部分14傾斜的角度為β，傾 斜部分15隨後是稱為第三部分16的部分，第三部分平行於第一部分並形成端蓋3的外表 面，部分16隨後是稱為第四部分的另一部分17，第四部分相對於前一部分傾斜的角度α介 於90°和180°之間，第四部分隨後是稱為第五部分的最後一部分18，第五部分基本上垂 直於管筒軸線延伸，構成所述端蓋的內壁以及所述端蓋的中央部分，角度β具有優勢地介 於55°和125°之間。在位於端蓋的端面19上或者柱狀主體的端面10上的釺焊表面11的平面和被稱 為端蓋第五部分的部分18的外表面18a的平面之間測量，端蓋3的第二構件D的深度Hl 大於6mmο在釺焊表面11和指向管筒A內側的上述第三部分16的表面16a之間測量，端蓋 3的第一構件C的高度H2小於2mm。但是，釺焊料不得爬升到端蓋上，這限制了最小間隙高 度 H2min 為 0. 5mm。Hl和H2的值允許最大應力被彈性變形吸收，從而在陶瓷中引入最小的應力。為了在釺焊表面的可能最大面積上獲得對管筒主體的壓縮效果，需要所述深度和高度值。根據能獲得相同效果的另一種具有優勢的方案，H2 > 2mm，而Hl可以為任意值。端蓋厚度E具有優勢地小於2. 5mm。陶瓷的溼潤角具有優勢地<90°。這使得端蓋的間隙角β具有優勢地介於55° 和125°之間，這樣的間隙角防止釺焊料沿著端蓋爬升。所述端蓋必須定心在陶瓷上，並且距離陶瓷主體的緣邊距離足夠遠，以便與釺焊 接頭端部對應的釺焊縫IlaUlb位於該組件承受較小殘餘應力的區域內。具有優勢的是，如圖3所示，釺焊表面11的每個邊緣23和與陶瓷件主體1的端面 10位於同一側的邊緣22之間的距離A具有優勢地大於1mm。根據第一實施方式，在實施組裝時，釺焊料相對於釺焊縫所處區域回縮放置，回縮長度取決於釺焊溫度下的釺焊擴散率。在850°C 士30°C進行釺焊的情況下，釺焊擴散率大約為1微米/秒。因此，對於大 約10分鐘的釺焊過程而言，釺焊料將相對於釺焊表面的每個端部偏移大約1mm。可以採用其他溶體，諸如使用抗溼潤溶體沉積在柱狀主體1的端面10的區域A上 或者在端蓋3的端面19的區域B(圖幻上實施局部氧化，所述區域B位於釺焊表面11的 端部20和端蓋3的端部19的對應邊緣21之間，從而防止釺焊過程在承受拉伸應力的陶瓷 主體區域內形成焊接。對於圖2所示實施方式，提供介於0. 5和2mm之間的高度H2間隙和介於55°和 125°之間的角度β，防止釺焊料沿著端蓋爬升。因此，根據本發明，所述端蓋以這樣的方式設計，即釺焊表面位於主要承受壓縮應 力的區域中，所以即使出現任何裂紋，裂紋也不會擴展到脆性材料中，即陶瓷件中。如果裂 紋實際上開始出現於承受拉伸應力的組件區域中，則裂紋可以擴展，而如果裂紋開始出現 於承受壓縮應力的區域中，則裂紋不會擴展。此外，釺焊縫IlaUlb(釺焊接頭的端部)是可能開始出現裂紋的組件點。因此，重 要的是將組件設計成讓這些釺焊縫處於承受儘可能輕微應力的區域中，並且優選承受壓縮 應力的區域中，以便開始出現的任何裂紋不會擴展到脆性材料中，即陶瓷件中。如果實際上 裂紋確實開始出現於「承受拉伸應力」的組件區域中，則裂紋可以擴展並導致斷裂，而如果 裂紋出現在承受壓縮應力的區域中，則裂紋不會擴展。根據本發明，通過下述任一措施已經 解決了這一問題根據釺焊擴散率和釺焊時間，相對於釺焊料將要定位的位置偏移釺焊料； 或者在柱狀主體上沉積抗溼潤試劑；或者在端蓋區域上實施局部氧化；或者這些方案相組I=I O因此，本發明提議一種組件設計方案，這種設計方案使得應力最小並且將應力局 限於可能出現的任何裂紋無法擴展的區域中。因此，本發明能提高釺焊組件諸如金屬與氧化物陶瓷組件的強度，從而降低廢品 率，並在使用要求最為嚴苛的情況下(特別是在通過鑄造模製的情況下等等)有所改進。這 樣允許使用反應型釺焊，這種釺焊通過已知方式獲得較之傳統釺焊更低的強度。本發明適用於真空管筒組件，普遍地說，適用於在其使用壽命中始終要求良好致 密性的全部組件。本發明當然並不以任何方式限制於文中所述和圖中所示的實施方式，這些實施方 式僅作為示例目的給出。相反，本發明擴展到包括上述方案的全部技術等同方案以及它們的組合，如果這 種組合是根據本發明的精神來實現的話。
權利要求
1.一種將端蓋釺焊到柱狀主體的組裝設備，所述端蓋存在環形緣邊，所述端蓋端部經 由所述緣邊釺焊到所述柱狀主體的一個端面的一部分上，其特徵在於，在釺焊到柱狀主體 上並沿著所述柱狀主體中軸線方向的所述端蓋的構件之後，所述端蓋包括相對於所述柱狀 主體(1)的所述端面(10)向著所述柱狀主體外側方向偏移的第一構件(C)，所述第一構件 (C)之後是延伸到所述柱狀主體(1)內側的第二構件(D)，所述第一和第二構件都圍繞所述 端蓋軸線延伸，所述端蓋(3)以這樣的方式構造，即所述端蓋的環形周邊構件在釺焊之後 在所述柱狀主體(1)的所述端面(10)的至少三分之一上施加壓縮應力。
2.如權利要求1所述的組裝設備，其特徵在於，所述第一構件(C)包括基本上垂直於所 述柱狀主體軸線(X)延伸並形成所述端蓋外壁的部分(14)，並且所述第二構件(D)包括基 本上垂直於所述柱狀主體(1)軸線(X)延伸並形成所述端蓋內壁的部分(18)。
3.如權利要求2所述的組裝設備，其特徵在於，在所述端蓋(3)的端面(19)的平面和 形成所述端蓋內壁的所述部分(18)的外表面(18a)的平面之間測量，所述端蓋(3)的所述 第二構件(D)的深度(Hl)大於6mm，並且在所述端蓋(3)的端面(19)的平面和形成所述端 蓋外壁、被稱為第一部分的部分(16)的內表面(16a)的平面之間測量，所述端蓋的所述第 一構件(C)的高度(H2)小於2mm。
4.如權利要求3所述的組裝設備，其特徵在於，在所述端蓋(3)的端面(19)的平面和 形成所述端蓋外壁、被稱為第一部分的部分(16)的內表面(16a)的平面之間測量，所述端 蓋的所述第一構件(C)的所述高度(H2)大於0. 5mm。
5.如權利要求2所述的組裝設備，其特徵在於，在所述端蓋(3)的端面(19)的平面和 形成所述端蓋內壁的部分(18)的外表面(18a)的平面之間測量，所述端蓋(3)的所述第二 構件(D)的深度(Hl)為任意值，而在所述端蓋的端面(19)的平面和形成所述端蓋外壁、被 稱為第一部分的部分(16)的內表面(16a)的平面之間測量，所述端蓋的所述第一構件(C) 的高度(H2)大於2mm。
6.如前述權利要求任一項所述的組裝設備，其特徵在於，所述端蓋的厚度(E)小於 2. 5mmο
7.如前述權利要求任一項所述的組裝設備，其特徵在於，所述端蓋C3)平整釺焊到所 述柱狀主體(1)的所述端面(10)上。
8.如權利要求2所述的組裝設備，其特徵在於，從外周緣邊(12)開始，所述端蓋(3) 包括被稱為第一部分的端部部分(14)，所述第一部分平整釺焊到所述主體(1)的所述端面 (10)上，在基本上垂直於所述主體軸線(X)的平面內延伸，隨後是被稱為第二部分(15)的 部分，所述第二部分相對於所述第一部分(14)傾斜的角度為β，該傾斜部分(1 隨後是 被稱為第三部分(16)的部分，所述第三部分(16)平行於所述第一部分延伸，所述第三部分 (16)隨後是被稱為第四部分(17)的另一部分，所述第四部分相對於前一部分傾斜的角度 α介於90°和180°之間，所述第四部分隨後是被稱為第五部分(18)的最後部分，所述第 五部分基本上垂直於所述柱狀主體(1)軸線(X)延伸。
9.如權利要求8所述的組裝設備，其特徵在於，所述角度β介於55°和125°之間。
10.如前述權利要求任一項所述的組裝設備，其特徵在於，被稱為所述柱狀主體(1)的 所述端面(10)的第一區域的區域(A)的長度大於1mm，該區域(A)位於所述端面(10)每個 周邊邊緣0 和相對於所述端蓋的端部位於同一側的所述端面(10)上的釺焊表面(11)的邊緣之間。
11.如權利要求10所述的組裝設備，其特徵在於，所述設備包括防止釺焊在被稱為第 二區域的所述端蓋的所述端面(19)的區域(B)中形成焊接的器件，所述第二區域定位成面 對被稱為第一區域的所述柱狀主體(1)的所述端面(10)的所述區域(A)。
12.如權利要求11所述的組裝設備，其特徵在於，被稱為第一區域的所述區域(A)被抗 溼潤試劑覆蓋，或者被稱為第二區域的所述區域(B)被局部氧化層覆蓋，從而防止釺焊在 所述第二區域中形成焊接。
13.如權利要求11或12所述的組裝設備，其特徵在於，釺焊料相對於釺焊縫將要定位 的區域回縮放置，回縮長度是釺焊溫度下釺焊擴散率以及釺焊時間的函數，以便在釺焊結 束時，釺焊料不會延伸超過所述端蓋C3)的所述端面(19)和所述柱狀主體(1)的所述端面 (10)之間的接觸表面。
14.如前述權利要求任一項所述的組裝設備，其特徵在於，所實施的釺焊是反應型釺焊。
15.一種包括如權利要求1至14任一項所述的釺焊組裝設備的真空管筒。
全文摘要
本發明涉及一種將端蓋(3)釺焊到柱狀主體的組裝設備，所述端蓋存在環形緣邊，所述端蓋端部經由所述緣邊釺焊到所述柱狀主體(1)的一個端面(10)的一部分上，所述設備的特徵在於，所述端蓋以這樣的方式構造，即在所述柱狀主體(1)的所述端面(10)上，在釺焊之後，所述端蓋的所述環形周邊構件在所述端蓋(3)的所述端面(19)和所述柱狀主體(1)的所述端面(10)之間的基本上整個接觸區域上施加壓縮應力。
文檔編號B23K1/19GK102039461SQ20101050614
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者多米尼克·馬祖奇, 奧爾加·科茲洛瓦, 漢斯·謝爾肯斯, 瑪麗-弗朗索瓦·德維斯梅斯 申請人:施耐德電器工業公司