CN102909448B - 耐高压密封冷凝筒的焊接方法及冷凝筒 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种耐高压密封冷凝筒的焊接方法及冷凝筒，其设置了套接在金属外筒和金属内筒上的顶法兰和底法兰，并在法兰内径面和金属内筒外径面之间设置了填充了钎焊料的焊缝，钎焊料通过热熔焊接。本发明在整体上能实现冷凝筒的耐高压密封性，使其符合在高低温环境下高压密封的要求，并极大的提升了产品的合格率，实施简便，可操作性强，节约了大量原材料，有效地提高了劳动生产率。

Description

耐高压密封冷凝筒的焊接方法及冷凝筒

技术领域

本发明涉及制造焊接领域，特别涉及一种耐高压密封冷凝筒的焊接方法及冷凝筒。

背景技术

冷凝筒，特别是冷凝食物（如冰激凌）的冷凝筒，在工作时因为其内部要有冷冻剂、冷冻液流过，所以必须要保证其内部空间的耐高压密封性，一般来讲，耐高压密封冷凝筒要符合在高低温环境下常态工作压力4bar以及测试压力要求23bar保压一小时的要求。

为了符合以上技术要求，对于耐高压密封冷凝筒的结构以及焊接方法，申请人试验过诸多方式，比如图1所示，通过在金属内筒102和金属外筒101两端套接顶法兰103和底法兰104，然后在法兰与金属内筒102的焊接面打45°坡口106，然后以各种焊接方式将坡口填满达到将零件焊接牢固的目的。但是，该种方式在23bar的平衡压力测试下出现泄漏，在高低温环境测试中无法过关。

所以，对于耐高压密封冷凝筒的结构以及焊接方法，必须要进一步提供一种技术方案，使其能符合常态工作压力4bar，测试压力要求23bar保压一小时的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高压密封冷凝筒的焊接方法及冷凝筒，其具有良好的耐高压密封性，符合在高低温环境下常态工作压力4bar以及测试压力要求23bar保压一小时的要求。

一方面，本发明提供一种耐高压密封冷凝筒的焊接方法，所述冷凝筒包括金属外筒和金属内筒、顶法兰和底法兰，包括以下步骤：

将金属内筒套入金属外筒中并使内筒与外筒之间包括用以容纳冷冻剂的预设空间，两端分别用顶法兰和底法兰将所述金属内筒和金属外筒套接；

所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面间具有预设的焊缝；

分别对所述顶法兰和底法兰与所述金属外筒的连接处进行焊接密封；

向所述顶法兰和底法兰与所述金属内筒间的焊缝里均匀填塞钎焊料并进行热熔密封。

根据本发明一实施方式，所述步骤中的金属内筒为铜或铜合金材质，所述金属外筒、顶法兰、底法兰为钢材质。

根据本发明一实施方式，所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面之间预留的焊缝为均匀的环形焊缝，所述环形焊缝的缝宽为0.05～0.3mm，环形焊缝的长度为200～690mm。

根据本发明一实施方式，所述热熔密封步骤中填塞的钎焊料为含银量40%～95%的银铜合金带基焊料。

根据本发明一实施方式，所述热熔密封步骤包括：用高频焊接机加热至600°C～750°C，钎焊料充分融化均匀分布后停机，充分冷却凝固至室温。

根据本发明一实施方式，所述热熔密封步骤还包括在充分冷却凝固至室温后，再将其随炉升温至200°C保温2小时，随炉冷却到室温的退火处理步骤。

根据本发明一实施方式，在将金属内筒套入金属外筒的步骤前，还包括烘干和清洁步骤：清洗所述金属内筒、金属外筒、顶法兰、底法兰，用烘箱烘干后冷却至室温，用丙酮擦拭清除杂质。

另一方面，本发明还提供了一种使用了上述焊接方法焊接的耐高压密封冷凝筒，包括金属外筒、套入所述金属外筒中的金属内筒、将所述金属外筒和金属内筒顶端套接的顶法兰、将所述金属外筒和金属内筒底端套接的底法兰，所述金属内筒与金属外筒之间包括用以容纳冷冻剂的预设空间，所述顶法兰和底法兰与所述金属外筒的连接处为密封焊接，所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面之间具有均匀填充了钎焊料的焊缝，所述顶法兰和底法兰的内径面通过所述钎焊料热熔密封焊接所述金属内筒的外径面。

根据本发明一实施方式，所述金属内筒外径面上设有螺旋式的凹槽，所述金属内筒外径面与所述金属外筒内径面接触，所述金属外筒近顶端侧设有与所述凹槽一端连接的第一接口，所述金属外筒近底端侧设有与所述凹槽另一端连接的第二接口。

根据本发明一实施方式，所述金属内筒为铜或铜合金材质，所述金属外筒、顶法兰、底法兰为钢材质。

根据本发明一实施方式，所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面之间具有的焊缝为均匀的环形焊缝，所述环形焊缝的缝宽为0.05～0.3mm，环形焊缝的长度为200～690mm。

根据本发明一实施方式，所述钎焊料为含银量40%～95%的银铜合金带基焊料。

本发明实施方式中，先通过设置顶法兰和底法兰对金属外筒和金属内筒进行了套接固定，形成了一个稳定的结构。然后对顶法兰和底法兰与所述金属外筒的连接处密封焊接，并对顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面之间预设环形焊缝以填充钎焊料，对所述填充的钎焊料热熔以使所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面密封焊接。本发明通过此种结构设计和焊接方式，形成的焊接面为一个底面为环形的圆柱，相对于图1中焊接面打45°坡口形成的环形焊接面，无疑具有极大的耐高压密封性。图1中的坡口焊接形式在高低温大压力工作条件下无法满足要求，而使用本发明的方案后，钎焊料环在环状焊缝中充分融化，大大提高了焊缝的致密性，满足了高低温大压力下的严酷工作条件要求。

本发明实施方式中，所述金属内筒为铜材质，所述金属外筒、顶法兰、底法兰为钢材质。作为铜材质的金属内筒可以更好地与作为钢材质（包括不锈钢等）的法兰等部件通过钎焊料进行焊接，以得到更好的耐高压密封性。

根据本发明一实施方式，所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面之间预留的焊缝为均匀的环形焊缝，所述环形焊缝的缝宽为0.05～0.3mm，环形焊缝的长度为200～690mm。根据压力密封测试数据，此范围的宽度和长度具有较好的焊接强度，能带来更好的耐高压密封性。

根据本发明一实施方式，所述热熔密封步骤中填塞的钎焊料为含银量40%～95%的银铜合金带基焊料。该种焊料适用于本发明时，具有可焊性好，焊接强度高等特点。

附图说明

图1是一种焊接方法焊接出的冷凝筒的轴剖面示意图；

图2是本发明一实施方式冷凝筒的整体外形示意图；

图3是本发明一实施方式金属外筒的结构示意图；

图4是本发明一实施方式金属内筒的结构示意图；

图5是图4中M部放大图；

图6是顶法兰示意图；

图7是底法兰示意图；

图8是图4所示金属内筒的轴剖面示意图；

图9是图2所示冷凝筒的轴剖面示意图；

图10是图9中N部放大图；

图11是图2所示冷凝筒的耐高压密封测试示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。需要说明的是，附图只是示意图，并非按实际比例绘制。

本发明提供一种耐高压密封冷凝筒100的焊接方法，作为一实施方式，参见图2，所述冷凝筒100包括金属外筒101、金属内筒102、顶法兰103和底法兰104，焊接方法包括以下步骤：

将金属内筒102套入金属外筒101中并使内筒与外筒之间包括用以容纳冷冻剂的预设空间，两端分别用顶法兰103和底法兰104将所述金属内筒102和金属外筒101套接。作为冷凝筒100，由于冷冻剂、冷冻液等要经过金属内筒102和金属外筒101之间的空间，进而对金属内筒102的食物等冷冻对象进行冷冻。所以，内筒与外筒之间要保证有用以容纳冷冻剂的空间，可以对金属内筒102外径或金属外筒101内径的尺寸和形状进行机加工形成所述空间。图3为金属外筒101示意图，图4为金属内筒102示意图,图6是顶法兰103示意图,图7是底法兰104示意图。

所述顶法兰103和底法兰104的内径面与所述金属内筒102的外径面间具有预设的焊缝1031。参见图9和图10，顶法兰103和底法兰104套接住金属外筒101和金属内筒102后，顶法兰103和底法兰104的内径面与所述金属内筒102的外径面间具有焊缝1031，以便后步骤的焊接。图10中的焊缝1031位于顶法兰103内径面与金属内筒102外径面之间，焊缝1031环绕在顶法兰103内径面与金属内筒102外径面之间，焊缝1031整体呈底面为环状的圆柱体。同理，底法兰104内径面与金属内筒102外径面之间的焊缝1031同上。可预先对顶法兰103和底法兰104的内径面或所述金属内筒102的外径面进行机加工而形成焊缝1031。

分别对所述顶法兰103和底法兰104与所述金属外筒101的连接处1013进行焊接密封。参见图9，顶法兰103和底法兰104与所述金属外筒101套接后扣住了金属外筒101的外径面，形成了连接处1013，对顶法兰103和底法兰104与所述金属外筒101的这些连接处1013进行焊接密封。由于顶法兰103和底法兰104已将金属外筒101牢牢扣住，所以此处的焊接方式可以是相应的常规焊接方式，达到密封即可。

向所述顶法兰103和底法兰104与所述金属内筒102间的焊缝1031里均匀填塞钎焊料105并进行热熔密封。参见图9和图10，焊缝1031里均匀填塞钎焊料105，在两端分别形成填塞好的钎焊料105，进行热熔密封后，就使顶法兰103、底法兰104、金属外筒101、金属内筒102、钎焊料105之间形成可密封的空间，以容纳冷冻剂。填塞的钎焊料105进行热熔密封后，可将图9、图10中钎焊料105超出顶法兰103、底法兰104端面的剩余部分去除。

根据本发明一实施方式，金属内筒102和金属外筒101可以选取相应的金属材质，优选地，所述步骤中的金属内筒102为铜或铜合金材质，所述金属外筒101、顶法兰103、底法兰104为钢材质，包括不锈钢材质。

根据本发明一实施方式，所述顶法兰103和底法兰104的内径面与所述金属内筒102的外径面之间预留的焊缝1031为均匀的环形焊缝1031，参见图9、图10，所述环形焊缝1031的缝宽为0.05～0.3mm（此宽度为在金属圆筒102径向上的宽度），环形焊缝1031的长度为200～690mm（此长度为在金属圆筒102轴向上的长度）。

根据本发明一实施方式，所述热熔密封步骤中填塞的钎焊料105为含银量40%～95%的银铜合金带基焊料。

根据本发明一实施方式，所述热熔密封步骤包括：用高频焊接机加热至600°C～750°C，钎焊料105充分融化均匀分布后停机，充分冷却凝固至室温。

根据本发明一实施方式，所述热熔密封步骤还包括在充分冷却凝固至室温后，再将其随炉升温至200°C保温2小时，随炉冷却到室温的退火处理步骤。

根据本发明一实施方式，在将金属内筒102套入金属外筒101的步骤前，还包括烘干和清洁步骤：清洗所述金属内筒102、金属外筒101、顶法兰103、底法兰104，用烘箱烘干后冷却至室温，用丙酮擦拭清除杂质。即全部零件用清洗液彻底洗清，清水反复冲洗，进烘箱100°C保持30分钟，切断电源冷却至室温。彻底烘干水分。全部零件再用清洁棉布蘸丙酮内外擦拭，不允许零件表面有任何残留杂质。

另一方面，本发明还提供了一种用所述焊接方法焊接的耐高压密封冷凝筒100，参见图2、图3、图4、图6、图7、图9，其包括金属外筒101、套入所述金属外筒101中的金属内筒102、将所述金属外筒101、金属内筒102顶端套接的顶法兰103、将所述金属外筒101、金属内筒102底端套接的底法兰104，所述金属内筒102与金属外筒101之间包括用以容纳冷冻剂的预设空间，所述顶法兰103和底法兰104与所述金属外筒101的连接处1013为密封焊接，所述顶法兰103和底法兰104的内径面与所述金属内筒102的外径面之间具有均匀填充了钎焊料105的焊缝1031，所述顶法兰103和底法兰104的内径面通过所述钎焊料105热熔密封焊接所述金属内筒102的外径面。

以上内容具体的描述，前文已有记载，在此不再赘述。

根据本发明一实施方式，参见图4和图5，所述金属内筒102外径面上设有螺旋式的凹槽1021，参见图9，所述金属内筒102外径面与所述金属外筒101内径面接触，所述金属外筒101近顶端侧设有与所述凹槽1021一端连通的第一接口1011，第一接口1011通过第一连通处1021与所述凹槽1021一端连通，参见图2，所述金属外筒101近底端侧设有与所述凹槽1021另一端连通的第二接口1012，第二接口1012通过图9中的第二连通处1022与所述凹槽1021一端连通，实际工作中，第一接口1011作为冷冻剂的入口，第二接口1012作为冷冻剂的出口。金属内筒102外径面与所述金属外筒101内径面之间螺旋式的凹槽1021作为所述金属内筒102与金属外筒101之间的用以容纳冷冻剂的预设空间，冷冻剂可以顺着若干螺旋式的凹槽1021从第一接口1011流到第二接口1012，对处在金属内筒102里的物体（如冰激凌等）进行冷冻。

根据本发明一实施方式，金属内筒102和金属外筒101可以选取相应的金属材质，优选地，所述金属内筒102为铜或铜合金材质，所述金属外筒101、顶法兰103、底法兰104为钢材质。

根据本发明一实施方式，所述顶法兰103和底法兰104的内径面与所述金属内筒102的外径面之间具有的焊缝1031为均匀的环形焊缝1031，所述环形焊缝1031的缝宽为0.05～0.3mm，环形焊缝1031的长度为200～690mm。

根据本发明一实施方式，所述钎焊料105为含银量40%～95%的银铜合金带基焊料。

参见图11，其显示了耐高压密封冷凝筒100的耐高压密封测试过程，氮气从图中的箭头方向进入装有压力表200的管道，从金属外筒101的第一接口1011进入，金属外筒101的第二接口1012封闭。经过测试，本发明完全符合测试压力要求23bar保压一小时的要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种耐高压密封冷凝筒的焊接方法，所述冷凝筒包括金属外筒和金属内筒、顶法兰和底法兰，其特征在于，包括以下步骤：

将金属内筒套入金属外筒中并使内筒与外筒之间包括用以容纳冷冻剂的预设空间，两端分别用顶法兰和底法兰将所述金属内筒和金属外筒套接，所述顶法兰靠近外端面的部分具有第一内径，靠近内端面的部分具有第二内径，所述底法兰靠近外端面的部分具有第一内径，靠近内端面的部分具有第二内径，所述顶法兰第一内径小于其第二内径，所述底法兰第一内径小于其第二内径，所述金属内筒一端套入所述顶法兰的第一内径，其另一端套入所述底法兰的第一内径，所述金属外筒一端套入所述顶法兰的第二内径，其另一端套入所述底法兰的第二内径；

所述顶法兰和底法兰的第一内径的内径面与所述金属内筒的外径面间具有预设的焊缝；

分别对所述顶法兰和底法兰的第二内径的内径面与所述金属外筒的连接处进行焊接密封；

向所述顶法兰和底法兰的第一内径的内径面与所述金属内筒间的焊缝里均匀填塞钎焊料并进行热熔密封，所述钎焊料为含银量40％～95％的银铜合金带基焊料，所述热熔密封步骤包括：用高频焊接机加热至600℃～750℃，钎焊料充分融化均匀分布后停机，充分冷却凝固至室温。

2.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述步骤中的金属内筒为铜或铜合金材质，所述金属外筒、顶法兰、底法兰为钢材质。

3.如权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面之间预留的焊缝为均匀的环形焊缝，所述环形焊缝的缝宽为0.05～0.3mm，环形焊缝的长度为200～690mm。

4.如权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，所述热熔密封步骤还包括在充分冷却凝固至室温后，再将其随炉升温至200℃保温2小时，随炉冷却到室温的退火处理步骤。

5.如权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，在将金属内筒套入金属外筒的步骤前，还包括烘干和清洁步骤：清洗所述金属内筒、金属外筒、顶法兰、底法兰，用烘箱烘干后冷却至室温，用丙酮擦拭清除杂质。

6.一种使用了权利要求1所述焊接方法焊接的耐高压密封冷凝筒，其特征在于，包括金属外筒、套入所述金属外筒中的金属内筒、将所述金属外筒和金属内筒顶端套接的顶法兰、将所述金属外筒和金属内筒底端套接的底法兰，所述金属内筒与金属外筒之间包括用以容纳冷冻剂的预设空间，所述顶法兰和底法兰与所述金属外筒的连接处为密封焊接，所述顶法兰和底法兰的第一内径的内径面与所述金属内筒的外径面之间具有均匀填充了钎焊料的焊缝，所述顶法兰和底法兰的第一内径的内径面通过所述钎焊料热熔密封焊接所述金属内筒的外径面。

7.如权利要求6所述的耐高压密封冷凝筒，其特征在于，所述金属内筒外径面上设有螺旋式的凹槽，所述金属内筒外径面与所述金属外筒内径面接触，所述金属外筒近顶端侧设有与所述凹槽一端连接的第一接口，所述金属外筒近底端侧设有与所述凹槽另一端连接的第二接口。

8.如权利要求6或7所述的耐高压密封冷凝筒，其特征在于，所述金属内筒为铜或铜合金材质，所述金属外筒、顶法兰、底法兰为钢材质。

9.如权利要求8所述的耐高压密封冷凝筒，其特征在于，所述顶法兰和底法兰的内径面与所述金属内筒的外径面之间具有的焊缝为均匀的环形焊缝，所述环形焊缝的缝宽为0.05～0.3mm，环形焊缝的长度为200～690mm。