将端盖钎焊到柱状主体上的组装设备和包括该设备的真空管筒

摘要

本发明涉及一种将端盖(3)钎焊到柱状主体的组装设备，所述端盖存在环形缘边，所述端盖端部经由所述缘边钎焊到所述柱状主体(1)的一个端面(10)的一部分上，所述设备的特征在于，所述端盖以这样的方式构造，即在所述柱状主体(1)的所述端面(10)上，在钎焊之后，所述端盖的所述环形周边构件在所述端盖(3)的所述端面(19)和所述柱状主体(1)的所述端面(10)之间的基本上整个接触区域上施加压缩应力。

说明书

技术领域

本发明涉及将端盖或顶盖钎焊到柱状主体上的组装设备，所述端盖存在圆形周边缘边，所述端盖通过该周边缘边钎焊到柱状主体一个端面的一部分上，并且本发明涉及借助所述组装设备组装的真空管筒。

背景技术

在炉具中通过钎焊不同性质的构件进行组装诸如例如陶瓷构件与金属构件组装，所涉及的一个问题是这种组件中出现残余应力，主要原因是待组装的材料膨胀系数不同。这种残余应力可能导致该组件在短期或长期内出现裂纹。

已经知道文件US4436241描述了一种真空管筒，所述真空管筒包括以陶瓷制成的柱状主体，所述柱状主体在其相对两端被不锈钢制成的端盖闭合。这两个端盖分别表现为碗形，包括自由的环形缘边，所述端盖两者的端部经由所述缘边钎焊到所述柱状主体的端面上。

反应型钎焊获得的强度比传统钎焊低20％。因此，这种钎焊更难于在上述专利中所述的管筒设计方案中实施。

发明内容

本发明解决这些问题并提议一种将端盖钎焊到柱状主体上的组装设备，实现了提高两个构件之间的强度，特别是允许反应型钎焊在两个构件之间实施；并且还提议一种根据该设备组装的真空管筒。

为此，本发明的目标是提供一种通过上述类型的钎焊进行组装的设备，这种设备的特征在于，在钎焊到柱状主体上并沿着所述柱状主体中轴线方向的所述端盖的构件之后，所述端盖包括相对于所述柱状主体的所述端面向着所述柱状主体外侧方向偏移的第一构件，所述第一构件之后是延伸到所述柱状主体内侧的第二构件，所述第一和第二构件都围绕所述端盖轴线延伸，所述端盖以这样的方式构造，即所述端盖的环形周边构件在钎焊之后在所述柱状主体的所述端面的至少三分之一上施加压缩应力。

根据特定特征，在钎焊到柱状主体上并沿着所述柱状主体中轴线方向的所述端盖的构件之后，所述端盖包括相对于所述柱状主体的所述端面向着所述柱状主体外侧方向偏移的第一构件，所述第一构件之后是延伸到所述柱状主体内侧的第二构件。

根据特定特征，所述第一构件包括基本上垂直于所述柱状主体轴线延伸并形成所述端盖外壁的部分，并且所述第二构件包括基本上垂直于所述管筒轴线延伸并形成所述端盖内壁的部分。

根据特定实施方式，在所述端盖的所述端面的平面和构成所述端盖内壁的所述部分的外表面的平面之间测量，所述端盖的所述第二构件的深度大于6mm，并且在所述端盖的所述端面的平面和构成所述端盖外壁、被称为第一部分的所述部分的内表面的平面之间测量，所述端盖的第一构件的高度小于2mm。

具有优势的是，所述高度大于0.5mm。

根据另一种实施方式，在所述端盖的所述端面的平面和构成所述端盖内壁的所述部分的外表面的平面之间测量，所述端盖的第二构件的深度为任意尺寸，而在所述端盖的所述端面的平面和构成所述端盖外壁、被称为第一部分的所述部分的内表面的平面之间测量，所述端盖的所述第一构件的高度大于2mm。

根据另一项特征，所述端盖的厚度E小于2.5mm。

根据另一项特征，所述端盖平整钎焊到所述柱状主体的所述端面上。

根据特定特征，从外周缘边开始，所述端盖包括被称为第一部分的端部部分，所述第一部分平整钎焊到所述管筒的主体的端面，在基本上垂直于所述管筒轴线的平面内延伸，随后是被称为第二部分的部分，所述第二部分相对于所述第一部分倾斜的角度为β，该倾斜部分随后是被称为第三部分的部分，所述第三部分平行于所述第一部分延伸，所述第三部分随后是被称为第四部分的另一部分，所述第四部分相对于前一部分倾斜的角度α介于90°和180°之间，所述第四部分随后是被称为第五部分的最后部分，所述第五部分基本上垂直于所述管筒轴线延伸。

根据另一项特征，角度β介于55°和125°之间。

根据另一项特征，被称为所述柱状主体的所述端面的第一区域的区域的长度大于1mm，该区域位于所述端面每个周边边缘和相对于所述端盖的所述端部位于同一侧的所述端面上的钎焊表面的边缘之间。

根据另一项特征，所述设备包括防止钎焊在被称为第二区域的所述端盖的所述端面的区域中形成焊接的器件，所述第二区域定位成面对被称为第一区域的所述柱状主体的所述端面的所述区域。

根据特定实施方式，被称为第一区域的所述区域被抗湿润试剂覆盖，或者被称为第二区域的所述区域被局部氧化层覆盖，从而防止钎焊在所述第二区域中形成焊接。

根据另一项特征，钎焊料相对于所述钎焊缝将要定位的区域回缩放置，回缩长度是钎焊温度下钎焊扩散率以及钎焊时间的函数，以便在钎焊结束时，所述钎焊料不会延伸超过所述端盖的所述端面和所述柱状主体的所述端面之间的接触表面。

根据特定特征，所实施的钎焊是反应型钎焊。

本发明进一步的目标是提供一种真空管筒，所述真空管筒包括钎焊组装设备，所述设备包括上述特征单独一项或者特征的组合。

附图说明

但是本发明的其他优势和特征将从以下描述中更为清楚地显现出来，以下描述参照仅作为非限制性示例给出的附图，在附图中：

图1是根据本发明的真空管筒的简略横截面视图；

图2是根据本发明设备的特定实施方式，示出将端盖组装到管筒上的局部横截面视图；和

图3是根据本发明的设备的实施方式，示出在端盖和柱状主体之间制作钎焊件的详细视图。

具体实施方式

在图1中，可以看到真空管筒A采用已知方式包括以陶瓷制成并被两个金属端盖2、3闭合的柱状主体1，其中被称为第一端盖的端盖2包括波纹密封件4，波纹密封件4配装在促动杆5周围，促动杆5支撑管筒的动触点6。管筒A的静触点7被固定到第二端盖3的杆8所支撑。两个端盖2、3借助符合本发明的组装设备分别组装到所述柱状主体的两个端面9、10上。

根据本发明的所述设备，每个端盖2、3钎焊到所述主体的对应端面9、10上，并且构造成让所述端盖在所述端盖和所述端面之间的最大接触表面(或钎焊表面11)上对所述柱状主体施加压缩力。

根据图2所示本发明的特定实施方式，端盖3包括相对于柱状主体1的所述端面10向着所述柱状主体外侧方向偏移的第一部件C，该第一部件C随后是冲入柱状主体1内的第二构件D。

从外周缘边12开始到中心13，端盖3包括称为第一部分14的端部部分，第一部分平整钎焊到管筒主体1的端面10上，所述第一部分在基本上垂直于管筒轴线X的平面内延伸，随后是被称为第二部分15的部分，第二部分相对于第一部分14倾斜的角度为β，倾斜部分15随后是称为第三部分16的部分，第三部分平行于第一部分并形成端盖3的外表面，部分16随后是称为第四部分的另一部分17，第四部分相对于前一部分倾斜的角度α介于90°和180°之间，第四部分随后是称为第五部分的最后一部分18，第五部分基本上垂直于管筒轴线延伸，构成所述端盖的内壁以及所述端盖的中央部分，角度β具有优势地介于55°和125°之间。

在位于端盖的端面19上或者柱状主体的端面10上的钎焊表面11的平面和被称为端盖第五部分的部分18的外表面18a的平面之间测量，端盖3的第二构件D的深度H1大于6mm。

在钎焊表面11和指向管筒A内侧的上述第三部分16的表面16a之间测量，端盖3的第一构件C的高度H2小于2mm。但是，钎焊料不得爬升到端盖上，这限制了最小间隙高度H2min为0.5mm。

H1和H2的值允许最大应力被弹性变形吸收，从而在陶瓷中引入最小的应力。

为了在钎焊表面的可能最大面积上获得对管筒主体的压缩效果，需要所述深度和高度值。

根据能获得相同效果的另一种具有优势的方案，H2＞2mm，而H1可以为任意值。

端盖厚度E具有优势地小于2.5mm。

陶瓷的湿润角具有优势地＜90°。这使得端盖的间隙角β具有优势地介于55°和125°之间，这样的间隙角防止钎焊料沿着端盖爬升。

所述端盖必须定心在陶瓷上，并且距离陶瓷主体的缘边距离足够远，以便与钎焊接头端部对应的钎焊缝11a、11b位于该组件承受较小残余应力的区域内。

具有优势的是，如图3所示，钎焊表面11的每个边缘23和与陶瓷件主体1的端面10位于同一侧的边缘22之间的距离A具有优势地大于1mm。

根据第一实施方式，在实施组装时，钎焊料相对于钎焊缝所处区域回缩放置，回缩长度取决于钎焊温度下的钎焊扩散率。

在850℃±30℃进行钎焊的情况下，钎焊扩散率大约为1微米/秒。因此，对于大约10分钟的钎焊过程而言，钎焊料将相对于钎焊表面的每个端部偏移大约1mm。

可以采用其他溶体，诸如使用抗湿润溶体沉积在柱状主体1的端面10的区域A上或者在端盖3的端面19的区域B(图3)上实施局部氧化，所述区域B位于钎焊表面11的端部20和端盖3的端部19的对应边缘21之间，从而防止钎焊过程在承受拉伸应力的陶瓷主体区域内形成焊接。

对于图2所示实施方式，提供介于0.5和2mm之间的高度H2间隙和介于55°和125°之间的角度β，防止钎焊料沿着端盖爬升。

因此，根据本发明，所述端盖以这样的方式设计，即钎焊表面位于主要承受压缩应力的区域中，所以即使出现任何裂纹，裂纹也不会扩展到脆性材料中，即陶瓷件中。如果裂纹实际上开始出现于承受拉伸应力的组件区域中，则裂纹可以扩展，而如果裂纹开始出现于承受压缩应力的区域中，则裂纹不会扩展。

此外，钎焊缝11a、11b(钎焊接头的端部)是可能开始出现裂纹的组件点。因此，重要的是将组件设计成让这些钎焊缝处于承受尽可能轻微应力的区域中，并且优选承受压缩应力的区域中，以便开始出现的任何裂纹不会扩展到脆性材料中，即陶瓷件中。如果实际上裂纹确实开始出现于“承受拉伸应力”的组件区域中，则裂纹可以扩展并导致断裂，而如果裂纹出现在承受压缩应力的区域中，则裂纹不会扩展。根据本发明，通过下述任一措施已经解决了这一问题：根据钎焊扩散率和钎焊时间，相对于钎焊料将要定位的位置偏移钎焊料；或者在柱状主体上沉积抗湿润试剂；或者在端盖区域上实施局部氧化；或者这些方案相组合。

因此，本发明提议一种组件设计方案，这种设计方案使得应力最小并且将应力局限于可能出现的任何裂纹无法扩展的区域中。

因此，本发明能提高钎焊组件诸如金属与氧化物陶瓷组件的强度，从而降低废品率，并在使用要求最为严苛的情况下(特别是在通过铸造模制的情况下等等)有所改进。这样允许使用反应型钎焊，这种钎焊通过已知方式获得较之传统钎焊更低的强度。

本发明适用于真空管筒组件，普遍地说，适用于在其使用寿命中始终要求良好致密性的全部组件。

本发明当然并不以任何方式限制于文中所述和图中所示的实施方式，这些实施方式仅作为示例目的给出。

相反，本发明扩展到包括上述方案的全部技术等同方案以及它们的组合，如果这种组合是根据本发明的精神来实现的话。