CN114667200A - 用于联接和以气密的方式密封包括不同材料的部件的方法 - Google Patents

用于联接和以气密的方式密封包括不同材料的部件的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于在第二部件(104)与内部构件(108)之间形成压力配合气密密封的方法。该方法包括以下步骤：通过对第一部件(102)和第二部件(104)中的一者或更多者施加热来将第二部件(104)联接至第一部件(102)；以及允许第一部件(102)和第二部件(104)冷却，其中，施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使气密元件(106)抵靠第二部件(104)压缩并且通过使气密元件(106)抵靠内部构件(108)压缩来形成气密密封。

Description

用于联接和以气密的方式密封包括不同材料的部件的方法
技术领域
以下描述的实施方式涉及气密密封，更具体地，涉及包括不同材料的部件之间的气密密封。
背景技术
虽然传统材料足以满足涉及非腐蚀性材料的典型流动遏制应用，但是需要专用材料来容纳和处理腐蚀性材料。钽、钛和锆是有效地处理腐蚀性材料的材料。在流量传感器中、例如科里奥利流量传感器中，如果设想涉及腐蚀性流动材料的应用，则使用钽、钛和/或锆通常是有益的，以便防止由更传统的材料、比如不锈钢所经受的腐蚀。将钽、锆、钛和不锈钢结合到单个装置中可能是困难的。用于联接四种材料的主要方法是爆炸结合和钎焊。四种材料具有截然不同的热膨胀系数(在下文中，“CTE”)从而使得在一些情况下接合金属的传统方法是有问题的。例如，当形成流量传感器时，必须在不同的温度下并且使用不同的材料形成多个不同的联接。由于热膨胀系数不同，金属响应于温度改变而膨胀和收缩的程度在每种材料之间变化。当形成流量传感器时，如果使用热来联接元件、例如使用钎焊、焊接和焊料中的一者或更多者，则不同材料的膨胀和收缩可能引起流量传感器中的应力。流量传感器可以具有现有的焊接和钎焊，现有的焊接和钎焊在由这些现有的焊接和钎焊联接的元件包括不同的材料并且暴露于由进一步钎焊或焊接所产生的较高温度时可能受到影响。特别地，材料的高焊接温度、例如在高于1,450°F的温度处可能引起流量传感器内的以气密的方式密封的钎焊接头回流并故障。
特别地，钽具有5,200°F的数量级的高熔融温度。钽是在用于腐蚀性材料应用的科里奥利流量传感器中使用的非常理想的材料。通常，为了在焊接中使用钽，必须在距离钎焊最小2.9英寸处进行焊接使得可以通过使用水冷散热器来控制材料的加热。对于许多流量传感器的设计，没有足够的空间允许在不使散热器熔化的情况下应用中间散热器。在不应用散热器的情况下，这些流量传感器设计不能在不损害气密密封的情况下结合钽或其他高熔点材料，并且潜在地允许水分进入流量传感器的壳体，从而潜在地导致流量传感器故障。
因此，需要一种联接和以气密的方式密封包括具有不同的熔点和热膨胀系数的材料的元件的方法。
发明内容
公开了一种用于在第二部件(104)与内部构件(108)之间形成压力配合气密密封的方法。该方法包括以下步骤：通过对第一部件(102)和第二部件(104)中的一者或更多者施加热来将第二部件(104)联接至第一部件(102)；以及允许第一部件(102)和第二部件(104)冷却，其中，施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使气密元件(106)抵靠第二部件(104)压缩并且通过使气密元件(106)抵靠内部构件(108)压缩来形成气密密封。
公开了一种组件(200)。该组件包括第一部件(102)、第二部件(104)、气密元件(106)和内部构件(108)。组件(200)具有由包括下述步骤的方法形成的气密密封：通过对第一部件(102)和第二部件(104)中的一者或更多者施加热来将第二部件(104)联接至第一部件(102)；以及允许第一部件(102)和第二部件(104)冷却。施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使气密元件(106)抵靠第二部件(104)压缩并且通过使气密元件(106)抵靠内部构件(108)压缩来形成气密密封。
各方面
根据一方面，公开了一种用于在第二部件(104)与内部构件(108)之间形成压力配合气密密封的方法。该方法包括以下步骤：通过对第一部件(102)和第二部件(104)中的一者或更多者施加热来将第二部件(104)联接至第一部件(102)；以及允许第一部件(102)和第二部件(104)冷却，其中，施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使气密元件(106)抵靠第二部件(104)压缩并且通过使气密元件(106)抵靠内部构件(108)压缩来形成气密密封。
优选地，气密元件(106)具有第一端部(506)和第二端部(508)，气密密封形成在内部构件(108)与具有共形内部周缘(120)的第二部件(104)之间，气密密封结合气密元件(106)。施加热还包括向加热部位(118)施加热，加热部位(118)位于第二部件(104)的外部和第一部件(102)的外部中的一者或更多者上，当第一部件(102)与第二部件(104)、气密元件(106)和内部构件(108)中的全部部件接合时施加热。压缩是由于由施加热的步骤产生的膨胀和由允许冷却的步骤产生的收缩引起的，膨胀和收缩是第一部件(102)和第二部件(104)的在施加热的步骤中被加热的各部分的膨胀和收缩。
优选地，该方法还包括：在联接步骤之前，将气密元件(106)的共形外部(502)接合至第二部件(104)的共形内部周缘(120)，同时将气密元件(106)的共形内部(504)接合至内部构件(108)的外部周缘的一部分；以及在联接步骤之前，将第一部件(102)的抵接端部(114)与气密元件(106)的第二端部(508)接合，同时将第一部件(102)的内部与内部构件(108)的外部周缘的另一部分接合，并且同时将第一部件(102)的第一联接部分(110)与第二部件(104)的第二联接部分(112)接合。施加热的步骤包括在加热部位(118)处加热，使得第二联接部分(112)和第一联接部分(110)的至少一部分熔融并形成焊缝。
优选地，在接合步骤之后但是在联接步骤之前，将第二联接部分(112)和第一联接部分(110)接合成至少部分地重叠，第二联接部分(112)至少部分地位于第一联接部分(110)的横截面周缘外部的至少一部分的径向外部。
优选地，中空的共形内部(504)与内部构件(108)的外部至少部分地一致，并且共形外部(502)与第二部件(104)的共形内部周缘(120)至少部分地一致。
优选地，第一部件(102)是凸缘(400)和共用组件(300)中的一者，并且第二部件(104)是凸缘(400)和共用组件(300)中的另一者，并且其中，内部构件(108)是流管(302)，该流管(302)在该方法开始之前已经联接至共用组件(300)的内部。
优选地，气密元件(106)包括比第一部件(102)、第二部件(104)和内部构件(108)中的一者或更多者所包括的材料更具延展性的材料。
优选地，施加热的步骤包括充分地加热使得在气密元件(106)与第一部件(102)、第二部件(104)和内部构件(108)中的两者或更多者之间形成熔结。
优选地，在施加热的步骤中施加的热不使气密元件(106)的任何部分熔融。
优选地，压缩是沿压缩方向压缩的，该压缩方向包括纵向压缩方向和径向向内压缩方向，其中，施加热的步骤和允许冷却的步骤足以引起纵向压力(802)和径向向内的压力(804)，使得纵向压力(802)使气密元件(106)的至少一部分沿纵向压缩方向的压缩量为至少千分之五十英寸，并且径向向内的压力(804)使气密元件(106)的至少一部分沿径向向内压缩方向的压缩量为至少千分之二十英寸。
根据一方面，公开了一种组件(200)。该组件包括第一部件(102)、第二部件(104)、气密元件(106)和内部构件(108)。组件(200)具有由包括下述步骤的方法形成的气密密封：通过对第一部件(102)和第二部件(104)中的一者或更多者施加热来将第二部件(104)联接至第一部件(102)；以及允许第一部件(102)和第二部件(104)冷却。施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使气密元件(106)抵靠第二部件(104)压缩并且通过使气密元件(106)抵靠内部构件(108)压缩来形成气密密封。
优选地，气密元件(106)具有第一端部(506)和第二端部(508)，气密密封形成在内部构件(108)与具有共形内部周缘(120)的第二部件(104)之间，气密密封结合气密元件(106)。施加热还包括向加热部位(118)施加热，加热部位(118)位于第二部件(104)的外部和第一部件(102)的外部中的一者或更多者上，当第一部件(102)与第二部件(104)、气密元件(106)和内部构件(108)中的全部部件接合时施加热。压缩是由于由施加热的步骤产生的膨胀和由允许冷却的步骤产生的收缩引起的，膨胀和收缩是第一部件(102)和第二部件(104)的在施加热的步骤中被加热的各部分的膨胀和收缩。
优选地，加热部位(118)在气密元件(106)的第二端部(508)的后面(510)。
优选地，方法还包括：在联接步骤之前，将气密元件(106)的共形外部(502)接合至第二部件(104)的共形内部周缘(120)，同时将气密元件(106)的共形内部(504)接合至内部构件(108)的外部周缘的一部分；以及在联接步骤之前，将第一部件(102)的抵接端部(114)与气密元件(106)的第二端部(508)接合，同时将第一部件(102)的内部与内部构件(108)的外部周缘的另一部分接合，并且同时将第一部件(102)的第一联接部分(110)与第二部件(104)的第二联接部分(112)接合。施加热的步骤包括在加热部位(118)处加热，使得第二联接部分(112)和第一联接部分(110)的至少一部分熔融并形成焊缝。
优选地，第一部件(102)的抵接端部(114)是第一平坦端部，并且气密元件(106)的第二端部(508)具有平坦的气密端部(116)。
优选地，中空的共形内部(504)与内部构件(108)的外部至少部分地一致，并且共形外部(502)与第二部件(104)的共形内部周缘(120)至少部分地一致。
优选地，共形内部(504)是筒形的并且共形外部(502)呈截头体的周缘外部的形状。
优选地，第一部件(102)是凸缘(400)和共用组件(300)中的一者，并且第二部件(104)是凸缘(400)和共用组件(300)中的另一者，并且其中，内部构件(108)是流管(302)，该流管(302)在该方法开始之前已经联接至共用组件(300)的内部。
优选地，气密元件(106)包括比第一部件(102)、第二部件(104)和内部构件(108)中的一者或更多者所包括的材料更具延展性的材料。
优选地，内部构件(108)至少部分地包括钽、锆和钛中的一者或更多者，并且其中，第一部件(102)和第二部件(104)中的一者或更多者至少部分地包括不锈钢和C22中的一者或更多者。
附图说明
相同的附图标记在所有附图上表示相同的元件。应当理解的是，附图不一定按比例绘制。
图1示出了未联接的部件的集合体100的实施方式的等分侧视图。
图2示出了来自图1的联接的部件的组件200的实施方式的等分侧视图。
图3示出了共用组件300的实施方式的等分侧视图。
图4示出了凸缘400的实施方式的等分侧视图。
图5示出了气密元件106的实施方式的等分侧视图。
图6示出了用于通过焊接形成压力配合气密密封的方法600的实施方式的流程图。
图7示出了用于通过焊接形成压力配合气密密封的方法700的实施方式的流程图。
图8A示出了未联接的部件在接合或焊接之前的实施方式的等分侧视图的图示。
图8B示出了未联接的部件在部件接合之后但是在焊接之前的实施方式的等分侧视图的图示。
图8C示出了部件在热被施加以在第二部件104与第一部件102之间形成焊缝时的实施方式的等分侧视图的图示。
图8D示出了部件在部件被焊接之后被允许冷却时的实施方式的等分侧视图的图示。
图8E示出了部件在部件被焊接并且被允许冷却之后的实施方式的等分侧视图的图示。
具体实施方式
图1至图8E以及以下描述描绘了具体示例以教导本领域技术人员如何做出和使用用于在不同材料的部件之间形成气密密封的方法的实施方式的最佳模式。出于教导创造原理的目的，已经简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解落入本说明书范围内的这些示例的变型。本领域技术人员将理解的是，以下描述的特征可以以各种方式结合，以形成用于在不同材料的部件之间形成气密密封的方法的多种变型。因此，以下描述的实施方式不限于以下描述的具体示例，而是仅由权利要求及其等同物限制。
使用传统的方法在热特性截然不同的部件之间联接以及/或者产生气密密封是不切实际的。对于这些应用，可能最好使用压力配合或熔结来在具有不同特性的材料的部件之间产生气密密封。实现该目标的一个方式是将类似材料的两个部件联接成使得这导致了部件与另一部件——该另一部件包括具有与其他部件的特性截然不同的特性的材料——之间的中间气密元件的压缩。例如，在用于腐蚀性材料的流量传感器中，可能需要由钽制成的流管。钽是昂贵的，因此由钽构成整个传感器没有意义。最好可以使与腐蚀性物质相互作用的整个流动路径包括钽。将其他部件焊接至钽部件是有问题的，因为钽的熔融温度显著高于用于流量传感器的传统的不太昂贵的材料的温度。此外，膨胀系数也截然不同，从而导致问题。在实施方式中，流管可以包括钽。可以优选地将壳体联接至凸缘，壳体和凸缘分别由传统材料制成，以便使焊缝绕气密元件(可以由更具延展性材料制成)收缩。这将使气密元件抵靠流管的外部以及壳体和凸缘中的一者或更多者的内部被压缩，从而在壳体和凸缘中的一者或更多者的内部与气密元件的外部之间产生气密密封、以及在气密元件的内部与流管的外部之间产生气密密封。这样一来，由传统材料制成的壳体和凸缘中的一者或更多者与由钽制成的流管之间可以产生压力配合气密密封，而无需尝试将传统材料与钽焊接。如果施加足够的热和压力并且如果部件足够共形地布置，则可以除压力配合联接之外或者代替压力配合联接在元件之间进一步形成熔结，从而可以形成更稳健的联接和/或气密密封。应当理解的是，虽然提出的实施方式是关于流量传感器公开的，但是设想了用于在其他装置或布置中形成气密密封的实施方式。
图1示出了未联接的部件的集合体100的实施方式的等分侧视图。在实施方式中，未联接的部件的集合体100可以是未联接的流量传感器部件的集合体。集合体100可以包括第一部件102、第二部件104、气密元件106和内部构件108。
第一部件102是组件、例如是流量传感器的部件。第一部件可以具有第一联接部分110。第一联接部分110是第一部件102的与第二部件104的一部分联接的一部分。在实施方式中，第一联接部分110是第一部件的外周向部分。第一部件102还可以具有抵接端部114。抵接端部114可以在气密元件的第二侧部508处抵接气密元件106。在实施方式中，抵接端部114可以是用以接合气密元件106的平坦的气密端部116的可选的第一平坦端部。
第二部件104可以是流量传感器的部件。在实施方式中，第二部件104与第一部件102不同。第二部件104可以具有第二联接部分112。在实施方式中，第二联接部分112是第二部件104的内周缘部分。应当理解的是，第一联接部分110和第二联接部分112分别可以是第一部件102和第二部件104的外周缘部分和内周缘部分(可以是外周向部分和内周向部分)。第二部件104还可以具有与气密元件106的外部在很大程度上一致的内部圆周。第二部件104还可以具有加热部位118，在加热部位118处，热可以被施加至第二部件104的外部以形成便于本文中所描述的联接的焊缝。尽管在有限的侧视图中被描绘为在第二部件104的上方及下方，但是应当理解的是，加热是绕第二部件104的周缘进行的、可以是在第二部件104的在第一部件102和第二部件104接合时第二联接部分112与第一联接部分110重叠的纵向部分处的外周缘部分处进行。出于本说明书的目的，纵向是指沿着内部构件108的长度。例如，在共用组件是流量传感器的内部部件的实施方式中，纵向方向将沿着流管302。另外，纵向轴线可以被描述为沿着内部构件108的纵向长度延伸的中央轴线并且在内部构件108的纵向长度的每个横截面中居中地定位。例如，在直管式流量传感器中，流管302将具有直的纵向轴线。在弯管式流量传感器中，纵向轴线将沿着流管302的纵向长度在流管302的每个位置处与流管302的在每个横截面处的中央一致，使得纵向轴线对应地弯曲。
在另一实施方式中，加热部位可以替代性地或附加地位于第一部件102的外部部分上。应当理解的是，在进行加热/焊接时，第一联接部分110和第二联接部分112中的一者或更多者的各部分可以牺牲以用于焊接，从而在第一联接部分110与第二联接部分112之间形成联接和/或焊缝。第二部件104可以具有内部腔，内部腔具有共形内部周缘120。应当理解的是，共形内部周缘120可以是使用气密元件106与内部构件108的外部以气密的方式密封的元件。
内部构件108是气密密封围绕其形成的内部构件。流管302可以是内部构件108的实施方式。内部构件108可以由第一部件102和第二部件104中的一者或更多者部分地以周向的方式围绕。当在共用组件的一侧于第一部件102与第二部件104之间形成焊缝时，可以理解的是，内部构件108可以在该侧被所得到的组件周向地围绕。在实施方式中，内部构件108可以是共用组件的一体部件，共用组件可以是第一部件102和第二部件104中的一者。
应当理解的是，第一联接部分110与第二联接部分112之间的联接可以通过第一联接部分110和第二联接部分112两者附近的部位处的焊缝完成。加热部位118是第一部件102焊接至第二部件104的部位。加热部位118可以定位成使得第一联接部分110和第二联接部分112由加热部位118处的焊缝联接。在接合时以及/或者在联接完成之后，加热部位118可以具有相对于系统200中的其他部件不同的布置。例如，加热部位118可以处于以下位置中的一者或更多者处：在第二部件104的在该部分处在第一联接部分110与第二联接部分112之间在径向轴线上关于内部构件108(例如流管302的内部)存在一些重叠的部分的外部上、在相比于靠近气密元件的第一端部506而言更靠近气密元件106的第二端部508的位置处、在气密元件的第二端部508的“后面”510的位置处(如在图5中所讨论的)、在凸缘与壳体之间的重叠位置处、在焊缝收缩期间焊缝收缩将施加压力以迫使气密元件106在第二部件104与内部构件108之间产生气密密封的位置处和/或类似位置处。利用周向焊接来焊接基本上筒形的元件通常需要在一点处施加焊接，其中，基本上筒形的元件在焊接被施加时旋转。在实施方式中，加热部位118将随着部件旋转而改变，但是加热部位118可以在元件旋转时处于基本上相同的纵向位置处。加热可以是快速的，其中，随后的冷却几乎立即开始。
气密元件106是用于在第二部件104的共形内部周缘120与第一部件102和内部构件108的至少一部分中的一者或更多者之间形成气密密封的元件。在第二部件104的共形内部周缘120通过第二部件104的至少一个元件以气密的方式密封的实施方式中，气密元件106可以用于在共用组件300的壳体312与凸缘400和共用组件300的流管302中的一者或更多者之间形成气密密封。关于图3示出和描述了具有壳体312和流管302的实施方式的共用组件300的实施方式。可以关于图4来示出和描述凸缘400的实施方式。出于该说明书的目的，术语流管302和内部构件108可以互换地使用，尽管设想了内部构件不是流管或者甚至不是流量传感器的元件的实施方式。在实施方式中，气密元件106可以具有使气密元件106的外部与共形内部周缘120一致并且使气密元件106的内部与第一部件102和第二部件104中的一者的另一元件一致的形状。例如，在第一部件102是凸缘400并且第二部件104是共用组件300的实施方式中，气密元件106可以具有下述形状：该形状使得气密元件106的外部与共用组件300的壳体312的内部一致并且与共用组件300的流管302的外部圆周一致，使得气密元件106的形状可以被认为与同气密元件106在很大程度上一致的那些元件的互补。替代性地，在第一部件102是共用组件300并且第二部件104是凸缘400的实施方式中，气密元件106可以具有下述形状：该形状使得气密元件106的外部与凸缘400的内部在很大程度上一致并且使得气密元件106的外部与共用组件300的流管302的外圆周在很大程度上一致，使得气密元件106的形状可以被认为与同气密元件106在很大程度上一致的那些元件的互补。
在实施方式中，气密元件106具有中空内部，该中空内部可以用于接接纳共用组件300的流管302。气密元件106可以具有为圆锥形或基本上圆锥形的外部形状。例如，当提及圆锥形形状时，外部圆锥形形状类似于截头体(例如其尖端被切断的圆锥体)。这将不是一个完整的圆锥体或截头体，因为气密元件106的中央将与内部构件108的外部一致(必须去除圆锥体的盖部分以及截头体的中央(可以为筒形)体积)以形成“圆锥形”或“截头体”外部。出于本说明书的目的，术语“圆锥形外部”和“截头体外部”是指没有尖端的截头体或圆锥体的外部。气密元件106可以具有中空内部，该内部可以是筒形或基本上筒形的，可以用以接纳共用组件300的接收流管302。气密元件106还可以在气密元件106的第二端部508上具有基本上平坦的气密端部116。第二端部508可以在平坦的气密端部116处可以抵接第一部件102的抵接端部114、例如第一部件102的可选的第一平坦端部。这种形状的组合可以在来自焊缝收缩的力将气密元件106抵靠流管302和共形内部周缘120压缩以形成气密密封时促进楔入作用。在替代实施方式中，气密元件106可以是不同的形状、例如具有筒形内部腔和筒形外部的形状。气密元件106可以包括有助于良好的气密密封的金属、例如铜和黄铜中的一者或更多者。气密元件106可以包括比第一部件102所包括的材料更具延展性的材料。气密元件106可以包括比第二部件104所包括的材料更具延展性的材料。气密元件106可以包括比内部构件108所包括的材料更具延展性的材料。
在未组装的状态下，第一联接部分110可以与第二联接部分112基本上一致，使得当第一联接部分110与第二联接部分112在未组装的状态下接合时，在第一联接部分110与第二联接部分112之间存在非常小的空间。因此，在该实施方式中，第二联接部分112可以被认为与第一联接部分110互补。第二联接部分112和共形内部周缘120的相对布置可以使得它们分开或重叠。关于组件，如果在流量传感器上进行焊接，则共形内部周缘120可以至少部分地靠近(在它们不重叠的范围内)第二联接部分112(关于所形成的组件的中央、例如流量传感器的中央)。
在实施方式中，可以在第一联接部分110与第二联接部分112之间形成联接。如图1和图2所描绘的，设想了第一部件102是流量传感器的凸缘400并且第二部件104是包括壳体312和流管302的共用组件300的实施方式。也设想了第一部件102是共用组件300并且第二部件104是凸缘400的实施方式。即，设想了凸缘400的外部部分联接至共用组件300(示出)的壳体312的内部部分的实施方式以及共用组件300的壳体312的外部部分联接至凸缘400(未示出)的内部部分的实施方式。
在各种实施方式中，当部件已经被阐述为共形的或互补的时，应当理解的是，部件处于接合状态和未联接状态下的这些部件之间的空间可以很小。这些共形接合或互补接合中的任意接合之间的空间可以是千分之一的英寸的数量级、例如千分之1英寸、千分之2英寸、千分之3英寸、千分之4英寸、千分之5英寸、千分之6英寸、千分之7英寸、千分之8英寸、千分之9英寸、千分之10英寸、千分之11英寸、千分之12英寸、千分之13英寸、千分之14英寸、千分之15英寸、千分之16英寸、千分之17英寸、千分之18英寸、千分之19英寸或千分之20英寸。有效的气密密封可以由第一部件102、第二部件104和气密元件106的联接形成，使得气密元件106在纵向上被压缩例如千分之10英寸、千分之20英寸、千分之30英寸、千分之40英寸、千分之50英寸、千分之60英寸或千分之70英寸，并且绕流管302的圆周在径向上被压缩例如千分之10英寸、千分之20英寸、千分之30英寸、千分之40英寸、千分之50英寸、千分之60英寸或千分之70英寸。该空间可以替代性地由流管302的外径或内径的百分比来表征、例如，流管302的外径的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8等百分比。
出于该说明书的目的，共用组件300是流量传感器的部分地组装的内部部件。共用组件300可以具有壳体312和流管302。流管302可以包括与壳体312和凸缘400所包括的材料不同的材料。壳体312和凸缘400可以包括相对于用于形成流管302的材料具有低CTE和/或低熔点的传统材料，传统材料可以包括例如不锈钢和C22(C22是镍、铬、钼和钨的合金)中的一者或更多者。流管302(或内部构件)可以包括具有高CTE和/或高熔点的专用材料、例如钽、锆和钛中的一者或更多者。如所提及的，难以通过传统的方法将传统材料联接至专用材料。对于具有超过5400°F熔点的钽来说尤其如此。由于300系列不锈钢的熔点显著更低，因此将钽与300系列不锈钢进行焊接可能是不切实际的。传统材料和专用材料联接对特定应用、比如要与腐蚀性材料一起使用的流量传感器来说可能是很重要的。用于测量腐蚀性材料的流量传感器将具有完全由专用材料构成的流动路径，使得包括传统材料的流量传感器的任何部件都不与腐蚀性流动流体相互作用。
虽然本公开的联接仅示出为用于位于流量传感器的一侧的凸缘400和共用组件300，但是应当理解的是，这些设备和方法特征可以应用于流量传感器的第二侧。典型的流量传感器可以在流量传感器的末端端部上具有两个凸缘400以便联接至外部流体流动元件，因此关于产生耐腐蚀流动路径的相同问题适用于流量传感器的两侧。这可能需要其中将包括专用材料的耐腐蚀元件联接至包括传统材料的其他元件的方法和的特征。
在一些实施方式中，仅在共形内部周缘120、气密元件106和流管302之间形成气密密封。在其他实施方式中，在第一部件102、共形内部周缘120、气密元件106和流管302中的所有各者之间形成气密密封。例如，焊缝收缩可以足以使得在第一部件102、共形内部周缘120、气密元件106和流管302中的两者或更多者之间形成熔结。在这些实施方式中，所形成的结合不是简单的压力配合。然而，当在权利要求书中使用术语“压力配合”时，可以设想的是压力配合可以包括压力足以建立熔结使得甚至在压力配合的部件被分开时熔结也不会轻易地断开接合的实施方式。
图2示出了来自图1联接的部件的组件200的实施方式的等分侧视图。在实施方式中，联接的部件的组件200可以是联接的流量传感器部件。如在关于流程图的描述所提出的方法中所描述的，为了将图1的未联接的部件联接，各部件必须接合，并且随后必须在某些部件之间形成焊缝。在已经在第一部件102与第二部件104之间进行焊接、并且焊缝收缩在第二部件104与共用组件300的流管302之间产生了气密密封之后，结果可以如图2所显现。图2中提到的元件是具有图1中的相同的附图标记的元件的实施方式。再次地，如所描绘的，凸缘400是第一部件102并且共用组件300是第二部件104，但是设想了共用组件300是第一部件102并且凸缘400是第二部件104的实施方式。此外，设想了组件不是流量传感器的部件使得第一部件102和第二部件104可以是其他东西的实施方式。
图3示出了共用组件300的实施方式的等分侧视图。共用组件300具有流管302、平衡杆304、流量传感器306a和306b、驱动器308、支承架310a和310b以及壳体312。
在流量传感器的制造期间，在制造中存在多个步骤。通常，过程中的中间步骤形成某些部件的共用组件300。共用组件300是流量传感器的内部部件的中间组件。存在用以组装共用组件300的现有技术组装方法，使得本说明书中的任何方法都可以从已经形成共用组件300的流量传感器制造过程中的步骤开始。这同样适用于凸缘400。
流管302是流量传感器的供流体流动通过的部件。在各种应用中，期望使流量传感器中的整个流动路径包括耐腐蚀材料或耐热材料。在这些应用中，流管302的实施方式可以至少部分地或者甚至整体地包括专用材料、例如钽、锆和钛中的一者或更多者。这些材料可以以纯的形式使用或者可以作为合金被引入。流管302可以联接至共用组件的内部，但是流管302可以具有从共用组件突出的端部以允许凸缘400联接至末端端部。在实施方式中，还可以存在关于共用组件300内部暴露的流管302的长度，用于围绕流管302形成气密密封的气密元件106可以围绕该长度定位并且稍后被压缩。
平衡杆304是用于为流管提供平衡并且允许流管302的平衡振动的部件。驱动器308是驱动流管302中的振动的换能器。流量传感器306a和306b是检测流管302的振动的传感器，可以检测响应于由驱动器308驱动的振动的振动。科里奥利流量传感器使用驱动器308和流量传感器306a和306b来确定流动流体和/或流体流动特性、例如质量流速、密度、粘度和/或类似特性。进行这些测量的方式在本领域是公认的并且为了简洁起见而省略。支承架310a和310b是将流量传感器的某些元件固定至壳体312的支承件，可以经由撑杆(未示出)固定元件。
壳体312是用于流量传感器元件的容器。壳体312通常以气密的方式密封以防止环境流体进入流量传感器。在共用组件300是第二部件104的实施方式中(如图1和图2所描绘的)，壳体312可以是共用组件的具有第二联接部分112、加热部位118和共形内部周缘120的元件。在该实施方式中，使用气密元件106来在至少壳体312的共形内部周缘120与流管302之间产生气密密封。在共用组件300是第一部件102的实施方式中，壳体312可以在其外部的部分上具有第一联接部分110。在该实施方式中，壳体312可以具有抵接气密元件106的第二端部508(可以是平坦的气密端部116)的抵接端部114，并且在该实施方式中，壳体312可以是气密密封的元件或者可以不是气密密封的元件。
图4示出了凸缘400的实施方式的立体图。凸缘400是流量传感器中的用于将流量传感器联接至流体流动源、例如导管的末端元件。凸缘400还可以参与防止环境材料泄露到流量传感器中的不意在接收环境流体的位置中的气密密封。凸缘400具有中空内部402和带孔406的联接构件404。中空内部402是中空通道，可以通过该中空通道安置流管302。联接构件404是将凸缘400并且因此将流量传感器联接至外部流动元件的元件。联接构件可以具有用以便于凸缘400与外部流动元件之间的联接的孔406。
在凸缘400是第二部件104的实施方式中，凸缘400可以具有第二联接部分112、加热部位118和共形内部周缘120。在该实施方式中，可以使用气密元件106来在至少凸缘400的共形内部周缘120与流管302之间产生气密密封。在凸缘400是第一部件102的实施方式中(如图1和图2所描绘的)，凸缘400可以在其外部的部分上具有第一联接部分110。在该实施方式中，凸缘400可以具有抵接气密元件106的第二端部508(可以在平坦的气密端部116处)的抵接端部114(可以是如所示出的可选的平坦端部408)，并且在该实施方式中，凸缘400可以是气密密封的元件或者可以不是气密密封的元件。
图5示出了气密元件106的实施方式的立体图。气密元件106是关于图1和图2所描述的气密元件106的实施方式。如在图1和图2中所描绘的，气密元件的实施方式是具有共形外部502和基本上筒形的中空共形内部504的气密元件的实施方式，中空内部504可以用于接纳内部构件108(例如流管302)。共形外部502与第二部件的内部的共形部分一致。气密元件106可以具有第一端部506和第二端部508。在实施方式中，第二端部508可以是平坦的气密端部116。在实施方式中，第二端部508可以宽于(例如具有更大的宽度或具有更大的外径)第一端部506。在实施方式中，本发明的加热部位118可以在第二端部508的“后面”510。“后面”510可以通过参考纵向轴线限定，该纵向轴线穿过气密元件106的中央(假设气密元件106关于纵向轴线在径向上对称)并穿过第二端部508的中央位置，其中，沿着该轴线的远端方向从气密元件106的中央穿过第二端部的中央的，“后面”510是第二端部508的在纵向轴线的远端任何位置(即参照轴线，而不是沿着轴线本身)。在实施方式中，从气密元件106的中央通过第二端部508的中央向远端测量的向远端的方向可以被认为是纵向轴线，使得气密元件106的外部和第二端部508的远端的任何位置都在气密元件106的“后面”510。另一种表达“后面”510的限定的方式是阐述“后面”表示由第二端部508限定的平面的远端的所有三维空间。在另一潜在重叠的实施方式中，加热部位118可以相比于靠近第一端部506而言更靠近第二端部508。
应当理解的是，图1至图5所示出的等分侧视图和稍后描述的图8A至图8E仅是该视图的代表。设想了所提到的元件中的至少一些元件是绕等分视图的等分平面对称的实施方式。可以在内部构件108的在竖向轴线和横向轴线上的中央处存在绕沿着内部构件108的纵向长度的轴线的进一步的径向对称。例如，内部构件108可以是筒形的并且可以具有绕中央轴线的径向对称，图1至图5和稍后描述的图8A至图8E的元件中的任何元件都可以绕该中央轴线对称。
流程图
图6和图7示出了用于通过焊接形成压力配合气密密封的方法的实施方式的流程图。流程图中公开的方法是非穷举的并且仅显示了步骤和顺序的潜在实施方式。该方法必须在整个说明书的上下文中解释，包括图1至图5和图8A至8E的描述中公开的元件、图1至图5和图8A至图8E中公开的集合体100、组件200、共用组件300、凸缘400和气密元件106，和/或第一部件102、第二部件104、内部构件108、第一联接部分110、第二联接部分112、抵接端部114、平坦的气密端部116、外部加热部位118、共形内部周缘120、流管302、平衡杆304、流量传感器306a和306b、驱动器308、支承架310a和310b、壳体312、中空内部402、联接构件404、孔406、可选的平坦端部408、共形外部502、共形内部504、第一端部506和第二端部508。
图6示出了用于通过焊接形成压力配合气密密封的方法600的实施方式的流程图。在实施方式中，该方法600可以是用于在不同材料的部件之间形成气密密封的方法的实施方式。本说明书中公开的所有提到的元件、部件和构件的所有方法、能力、相对布置和相对联接被设想为用于完成方法600的步骤。
步骤602可选地形成第一部件102。第一部件102可以是例如凸缘400和共用组件300(如前述所描述的)中的一者。第一部件102可以使用本领域中已知的方法形成。第一部件102可以形成为使得其具有第一联接部分110，第一联接部分110可以在第二部件104的第二联接部分112处与第二部件104的内部基本上一致。如可以理解的，当在焊接之前接合时，这些共形元件可以在它们之间具有非常小的空间、可以在千分之一英寸或者千分之一管直径的数量级上，如本说明书所公开的。在实施方式中，第一部件102可以至少部分地包括不锈钢和C22中的一者或更多者。
步骤604可选地形成第二部件104。第二部件104可以是例如凸缘400或共用组件300(如前述所描述的)中的一者的另一者。设想了使用焊接将其他部件联接以形成气密密封的其他实施方式。第二部件104的内部构造成与气密元件106和第一联接部分110(如步骤602所阐述的)两者的外部基本上一致，使得当在焊接之前接合时，这些共形元件可以在它们之间具有非常小的空间，可以在千分之一英寸或千分之一管直径的数量级上，如本说明书所公开的。在实施方式中，第二部件104可以至少部分地包括不锈钢和C22中的一者或更多者。
步骤606可选地形成气密元件106。气密元件106可以是任何形状并且包括本领域中已知的或者如本说明书中公开的任何材料。例如，气密元件106可以具有例如在第二部件104的共形内部周缘120处与第二部件104的内部一致的共形外部502。在实施方式中，气密元件106可以具有圆锥形或截头体共形外部502使得在压力被施加到气密元件106的“后面”510时，气密元件106的圆锥形或截头体共形外部502可以楔入到第二部件104的共形内部。气密元件106可以具有筒形内腔使得气密元件106可以使其内部腔与内部构件108、例如具有筒形外部的筒形流管302一致。气密元件106可以具有第一端部506和第二端部508。在实施方式中，第二端部508可以是平坦的气密端部116。在实施方式中，第二端部508可以宽于(例如具有更大的宽度或更大的外径)第一端部506。在实施方式中，从气密元件106的中央通过第二端部508向远端测量的向远端的方向可以被认为是远端方向，使得第二端部508的远端外部的任何区域都在气密元件106的“后面”510。在实施方式中，本发明的加热部位118可以在第二端部508的“后面”510。在另一潜在重叠的实施方式中，加热部位118可以相比于靠近第一端部506而言更靠近第二端部508。在实施方式中，气密元件可以由比形成内部构件108、第一部件102和第二部件104中的一者或更多者的材料更具延展性的材料形成。例如，在实施方式中，气密元件106可以包括铜或黄铜中的一者或更多者。
步骤608是将气密元件106绕内部构件108接合。当在焊接之前接合时，气密元件106的内部腔与内部构件108(例如流管302)的外部圆周之间应当存在很小的空间。在第一部件102是凸缘的实施方式中，步骤608还可以包括将气密元件106的共形外部502与第二部件104的内部接合，可以使得在气密元件106的共形外部502与第二部件104的与气密元件106一致的共形部分的内部之间存在很小的空间。
在共用组件是第一部件102的实施方式中，步骤608可以涉及将气密元件106滑动到内部构件108的外部上，使得平坦的气密端部116与抵接端部114、可能是共用组件300的可选的第一平坦端部接合。该实施方式与先前描述的实施方式不同的原因在于，在许多实施方式中，内部构件108(作为流管302)已经联接至共用组件300，无论凸缘400和共用组件300中的哪一者是第一部件102或第二部件104。在该实施方式中，在该方法开始之前，内部构件108可以被认为与共用组件300“一体”。在实施方式中，气密元件106可以包括钽、锆和钛中的一者或更多者。
步骤610将第一部件102与第二部件104和气密元件106接合。在第一部件102是凸缘400的实施方式中，气密元件106在步骤608中已经与第二部件104的共形部分(共用组件300的内部的一部分)接合。在该实施方式中，第一部件102可以将它的抵接端部114接合至气密元件106的第二端部508(可以在平坦的气密端部116处)。在接合步骤610之后，第二联接部分112和第一联接部分110可以接合成至少部分地重叠，第二联接部分112至少部分地位于第一联接部分110的横截面周缘外部的至少一部分的径向外部。
在第一部件102是共用组件300的实施方式中，凸缘400可以具有用以接纳气密元件106的共形内部周缘120，使得步骤610涉及将第二部件104的共形内部周缘120与气密元件106的共形外部接合。
应当理解的是，当步骤608和步骤610完成时，具有第一部件102、第二部件104、气密元件106和内部构件108的组件在第一部件102、第二部件104、气密元件106和内部构件108之间仅有很小的空间的情况下就位。例如，在接合步骤之后，气密元件106与内部构件108之间的在径向方向上的任何空间都可以小于千分之1英寸、千分之2英寸、千分之3英寸、千分之4英寸、千分之5英寸、千分之6英寸、千分之7英寸、千分之8英寸、千分之9英寸、千分之10英寸或千分之11英寸或内部构件108的外径。虽然部件共形到在它们之间仅存在很小的空间的程度，但是在应用焊接之前部件仍然可以自由浮动。
步骤612是在加热部位118处向第二部件104和第一部件102施加热。该热可以使得第一部件102和第二部件104的那部分可以在加热部位118处熔融在一起。这可以在第一部件102与第二部件104之间产生紧固的焊缝。该加热可以在如本说明书中描述的加热部位118处施加。例如，可以施加热来使第一联接部分110的各部分和第二联接部分112的各部分熔融。在该实施方式中，第一联接部分110的部分和第二联接部分112的各部分可以牺牲以用于焊接。加热部位118可以被定位成使得第一联接部分110和第二联接部分112在加热部位118处通过焊接联接。加热部位118可以在组装时相对于系统200中的其他部件具有其他布置。例如，加热部位118可以处于以下位置中的一者或更多者处：在第二部分104的在该部分处在第一联接部分110与第二联接部分112之间在径向轴线上关于内部构件108(例如流管302的内部)存在一些重叠的部分的外部上、在相比于靠近气密元件的第一端部506而言更靠近气密元件106的第二端部508的位置处、在气密元件的第二端部508的“后面”510的位置处(如图5所讨论的)，在凸缘与壳体之间重叠的位置处、在焊缝收缩期间焊缝收缩将施加压力以迫使气密元件106在第二部件104与内部构件108之间产生气密密封的位置处和/或类似位置处。
形成焊缝的加热还可能导致施加热的一侧处的材料膨胀。该膨胀可能使第一部件102的抵接端部114抵靠第二端部508(可以在平坦的气密端部116处)在纵向上施加压力，从而可能引起纵向力被施加到气密元件106的“后面”510。这可以使气密元件106的共形外部502抵靠第二部件104的共形内部周缘120被压缩。在气密元件106用作楔形件的实施方式中，例如，在气密元件106具有截头体状的共形外部502的实施方式中，纵向压力将转换为径向向内的压力。第二部件104的膨胀也可能导致径向向内的压力。径向向内的压力可以使共形内部周缘120抵靠气密元件106的共形外部502压缩并且可以将气密元件106压缩成使得气密元件106的共形内部504抵靠内部构件108的外部被压缩。这可以表示开始在气密元件106、第二部件104和内部构件108之间形成压力配合以开始形成经由气密元件106的压力配合至少将第二部件104的共形内部周缘120与内部构件108的外部以气密的方式密封的气密密封。应当理解的是，一旦施加该压力，共形内部周缘120和气密元件106中的一者或更多者可以部分地变形以形成导致气密密封的压力配合。在气密元件106比其他部件更具延展性的实施方式中，气密元件106可以是被压缩的元件。在实施方式中，提供了足够的热使得在加热步骤612和冷却步骤614完成之后，在第一部件102、第二部件104、气密元件106和内部构件108中的两者或更多者之间形成熔结。在实施方式中，在步骤612中施加的加热可能不是足够的以及/或者加热部位118可能距离气密元件106太远而不能使气密元件106熔融。
步骤614允许组装的部件冷却。该步骤涉及让所有部件冷却、例如，让第一部件102、第二部件104、气密元件106和内部构件108中的一者或更多者冷却。虽然加热可以导致纵向压力以迫使气密元件106抵靠共形内部周缘120，但是其可能不足以在气密元件106与内部构件108之间产生气密密封。冷却使整个系统收缩。这意味着共形内部周缘120将沿径向方向和纵向方向两者被压缩，从而引起由转换的纵向压缩加强的直接的径向向内的压缩以使共形内部周缘120与气密元件106的共形外部502径向向内地一致并且使气密元件106的共形内部504与内部构件108的外部径向向内地一致，进而经由气密元件106在共形内部周缘120与内部构件108之间产生气密密封。这可以通过由第一部件102和第二部件104中的一者或更多者在冷却期间的纵向收缩产生的纵向力被进一步加强。可以抵接气密元件106的第一部件102的收缩可以引起抵靠气密元件106的纵向压缩，该纵向压缩可以将气密元件106的共形外部502进一步压缩至第二部件104的共形内部周缘120。此外，在气密元件106的共形外部502用作楔形件(例如在共形外部502被定形状成类似于截头体时)的实施方式中，由第一部件102的收缩引起的纵向压缩中的一些纵向压缩经由气密元件106的共形外部502的形状和第二部件104的共形内部周缘120的形状而被再次转换，使得径向向内地和在内部产生进一步的压缩以使气密元件106压缩并且形成气密密封。同样，气密元件的共形外部502抵靠共形内部周缘120的进一步径向向内的压缩使气密元件106围绕内部构件108的圆周径向向内地压缩以在气密元件106的共形内部504与内部构件108的外部之间形成气密密封。
应当理解的是，周向焊接可能需要使元件绕轴线旋转。在所公开的实施方式中，加热部位118将在组件旋转时被加热，以便产生周向焊接。在实施步骤612和步骤614时，应当理解的是，组件的圆周的一些部分将在其他部分之前被加热和冷却。在该实施方式中，在旋转期间，加热和冷却可以在每个位置处快速地进行。此外，热可以同时施加至焊接部位的整个圆周或者可以不同时施加至焊接部位的整个圆周。通常在单个位置处施加热，并且使组件旋转以在绕组件的圆周的基本上相同的纵向位置处焊接整个周缘。因此，步骤612在一个位置处进行，并且在该位置处的步骤614可以在组件旋转时在由加热元件、比如焊机接近的新的位置处与步骤612同时发生。这意味着组件的不同部分可以在不同的时间被焊接，从而可以使步骤612和步骤614仅针对通过使组件旋转促进的周向焊接上的特定位置顺序进行。
在实施方式中，施加热的步骤612和允许冷却的步骤614足以引起纵向压力802和径向向内的压力804，使得纵向压力802使气密元件106的至少一部分在纵向压缩方向上的压缩量为至少千分之五十英寸并且径向向内的压力804使压缩气密元件106的至少一部分在径向向内压缩方向上的压缩量为至少千分之二十英寸。
在实施方式中，步骤602至步骤614的最终产品可以是组件200。当然，组件200需要不仅形成于共用组件300的一侧。可能有利的是在共用组件300的另一侧产生压力配合气密密封。虽然所公开的实施方式反映了流量传感器，但是应当理解的是，这些方法步骤可以适用于需要形成一个或更多个气密密封的任何情况。
步骤616对组件的另一侧可选地重复步骤602至步骤614。在实施方式中，整体得到设备可以是流量传感器。流量传感器通常具有被联接至共用组件300的相反端部以形成流量计的至少两个凸缘400。步骤616对流量传感器的另一侧重复步骤602至步骤612以便完成用于流量传感器的两侧的气密密封。这可能需要在凸缘400中的每个凸缘处的气密密封或者在共用组件300的端部中的每个端部处的气密密封。设想了如在凸缘400、共用组件300的端部、流管302和气密元件106中的全部部件之间进行气密密封的其他实施方式。
在实施方式中，图6所示的方法的步骤中的每个步骤都是不同的步骤。在另一实施方式中，尽管在图6中被描绘为不同的步骤，但是步骤602至步骤616可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图6所示的方法可以不具有以上步骤中的全部步骤以及/或者可以具有除以上列举的那些步骤之外的或代替以上列举的那些步骤的其他步骤。图6所示的方法600的步骤可以以另一顺序执行。以上列出的步骤的作为图6所示的方法600的一部分的子集可以用于形成它们自己的方法。方法600的步骤可以以任何组合和顺序重复任意次数、例如连续地循环以便形成可以用于一个或更多个流量传感器多个气密密封。
图7示出了用于通过焊接形成压力配合气密密封的方法700的实施方式的流程图。在实施方式中，方法700可以是用于在不同材料的部件之间形成气密密封的方法的实施方式。本说明书所公开的所有参考元件、部件和构件的所有方法、能力、相对布置和相对联接都被设想为用于完成方法700的步骤。
步骤702通过借助于施加热将第二部件104联接至第一部件102并且通过使气密元件106抵靠第二部件104压缩且通过使气密元件106抵靠内部构件108压缩形成气密密封而在第二部件104与内部构件108之间形成气密密封，该压缩是由加热而产生的。在实施方式中，步骤702可以涉及步骤602至步骤614中的两者或更多者的实施方式。在实施方式中，步骤702在第二部件104与内部构件108之间形成压力配合气密密封，其包括通过向第一部件102和第二部件104中的一者或更多者施加热来将第二部件104联接至第一部件102并且允许第一部件102和第二部件104冷却，其中，施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使气密元件106抵靠第二部件104压缩并且通过使气密元件106抵靠内部构件108压缩来形成气密密封。在实施方式中，步骤702可以涉及通过在第一部件102与第二部件104、气密元件106和内部构件108中的全部部件接合时向第二部件104的外部上的加热部位118施加热来将第二部件104联接至第一部件102并且允许第一部件102和第二部件104冷却，其中，施加热和允许冷却的步骤通过使气密元件106抵靠第二部件104压缩并且通过使气密元件106抵靠内部构件108压缩来形成气密密封，压缩是由第一部件102和第二部件104的加热部分的膨胀和收缩而产生的。
应当理解的是，周向焊接需要使元件绕轴线旋转。在所公开的实施方式中，加热部位118将在组件旋转时被加热，以便产生周向焊接。当实施加热步骤和允许冷却步骤时，应当理解的是，组件的圆周的一些部分将在其他部分之前被加热并且被允许冷却。在该实施方式中，在旋转期间，加热并允许冷却在每个位置处快速地进行。此外，热可能不会同时被施加至焊接部位的整个圆周。可以在单个位置处施加热，并且使组件旋转以在绕组件的圆周的基本上相同的纵向位置处焊接整个周缘。因此，在一个位置处进行加热并且允许在该位置处冷却可以在组件旋转时在由加热元件、比如焊机接近的新的位置处与加热同时发生。这意味着，组件的不同部分可以在不同的时间被焊接，从而使加热和允许冷却的步骤仅针对通过使组件旋转促进的周向焊接上的特定位置顺序进行。
在其他实施方式中，图7所示的方法可以具有除以上列出的步骤之外的或者代替以上列出的步骤的其他步骤。以上列出的步骤的作为图7所示的方法700的一部分的子集可以用于形成它们自己的方法。方法700的步骤可以被重复任意次数、例如连续地循环以便形成可以用于一个或更多个流量传感器的多个气密密封。
图示
图8A至图8E示出了解释说明书中描述的通过焊接形成的压力配合气密密封的进展的实施方式的图示。这些图示显示了物体的相对位置和所施加压力的方向的实施方式。出于图8A至图8E的目的，“部件”是指第一部件102(图示为凸缘400)、第二部件(图示为共用组件300)、气密元件106和内部构件108(图示为已经集成到共用组件300中的流管302)。
图8A示出了未联接的部件800A在接合或焊接之前的实施方式的等分侧视图。部件是未联接的，像图1所示的那样。
图8B示出了未联接的部件800B在部件接合之后但是在焊接之前的实施方式的等分侧视图的图示。部件可以在其间具有小空间，但是部件可以在很大程度上互补和共形，从而限制这些空间。第一联接部分110可以与第二联接部分112(附图标记未示出但是在先前的附图中示出)一致。第二部件104的共形内部周缘120与气密元件106的共形外部502一致。气密元件106的共形内部504与内部构件108的外部(例如流管302)一致。抵接端部114可以与第二端部508(可以是平坦的气密端部116)至少部分地一致。
图8C示出了部件800C在热被施加至加热部位118以在第二部件104与第一部件102之间形成焊接时的实施方式的等分侧视图的图示。尽管未示出，但是第一联接部分110和第二联接部分112中的每一者的各部分可以牺牲以用于焊接。加热使部件膨胀。膨胀可以被描述为纵向膨胀808和径向膨胀806。在所示出的实施方式中，热被施加至气密元件106的第二端部508的“后面”510。第一部件102和第二部件104的加热部分的纵向膨胀808引起抵靠气密元件106的纵向压力802，从而使气密元件106抵靠第二部件104的共形内部周缘120压缩。在气密元件106可以用作楔形件(例如，在气密元件的外部形状类似于截头体时)的实施方式中，纵向压力802中的一些纵向压力可以在径向向内方向上转换以产生一些径向向内的压力804，一些径向向内的压力804可以引起气密元件106抵靠共形内部周缘120的一些径向压缩以及气密元件106绕内部构件108的一些径向压缩。
径向膨胀806引起直接的径向向内的压力804。这可以使第二部件104的共形内部周缘120在共形外部502处压缩气密元件106并且通过气密元件106使转换的压缩来使气密元件106的共形内部504抵靠内部构件108的外部压缩。这些压缩通过压力配合开始形成气密密封。在气密元件106可以用作楔形件(例如，当共形外部502被定形状成类似于截头体时)的实施方式中，径向向内的压力804中的一些径向向内的压力可以被转换成纵向压力802。
图8D示出了部件800D在部件在焊接之后被允许冷却时的实施方式的等分侧视图的图示。在加热之后，允许焊接部位冷却(可以通过旋转到下一加热部位118)。在第一部件102与第二部件104之间形成的所得到的联接固定了第一部件102和第二部件104的相对位置。第一部件102和第二部件104的被加热的部分在被允许冷却时收缩。该收缩可以被描述为纵向收缩812和径向收缩810。纵向收缩812直接引起纵向压力802。径向收缩810直接引起径向向内的压力804。应当理解的是，收缩还可以引起转换的压力，使得纵向收缩812引起一些转换的径向向内的压力804并且径向收缩810可能引起一些转换的纵向压力802(例如，在气密元件106的共形外部502被定形状成类似于截头体以及/或者用作楔形件的实施方式中)。部件102和104的加热部分在被允许冷却时收缩使得共形内部周缘120中的一者或更多者在气密元件106的共形外部502处在径向上压缩气密元件106，从而在气密元件106的共形内部504和内部构件108的外部(例如流管302)处引起气密元件106的进一步转换的径向向内的压缩。该收缩还使第一部件102和第二部件104中的一者或更多者将气密元件106抵靠共形内部周缘120在纵向上压缩。在加热步骤和允许冷却步骤完成之后，在第二部件104的共形内部周缘120、气密元件106与内部构件108之间形成气密密封。
如上所述，一次仅在一个位置处施加周向加热，其中，组件被旋转成允许加热元件沿着在基本上相同的纵向位置处的基本上圆周的路径移动。图8C和图8D所示的实施方式仅示出了用于一个位置的加热。组件可以在施加热时旋转使得在关于组件的特定纵向位置处绕组件的圆周形成周向焊接或周缘焊接。可以理解的是，随着沿着圆周的更多个位置被加热并且随后被允许冷却，部件可以更紧密地联接，从而消除了部件之间的更多空间并且便于气密密封。如上所述，在实施方式中，可以仅由压力配合完成气密密封。然而，如果在部件的相对共形位置正确的情况下施加足够的热，则可以在部件中的两个或更多个部件之间进一步形成熔结。在这些实施方式中产生的这种熔结可以是对压力配合的补充或替代。
图8E示出了在部件被焊接并且被允许冷却之后形成的组件800E的实施方式的等分侧视图的图示。组件800E可以是组件200的实施方式。由于已经形成了气密密封，因此现存的小空间中的至少一些小空间没有了。气密密封可以如在某些特定元件(消除了将防止气密密封的空间)之间、比如共形内部周缘120和内部构件108与气密元件106之间。这可以表示共形内部周缘120的至少一部分与气密元件106的共形外部502的至少一部分之间的外部气密密封820以及气密元件106的共形内部504的至少一部分与内部构件108的至少一部分之间的内部气密密封822。在另一实施方式中，气密密封可以如在共形内部周缘120、气密元件106、内部构件108和第一部件102之间。这可以表示共形内部周缘120与气密元件106的共形外部502之间的外部气密密封820、气密元件106的共形内部504与内部构件108之间的内部气密密封822以及抵接端部114与气密元件106的第二端部508(可以在平坦的气密端部116处)之间的另一气密密封(未示出)。还可以设想的是，所施加的压力还可以引起部件中的任意部件之间的熔结，从而可以进一步确保气密密封。可以观察到的是，在焊接完成之后，通过加热形成了包括围绕组件的周缘形成的焊道中的全部焊道的焊缝830。
以上实施方式的详细描述不是发明人所构想的要落入本说明书的范围内的所有实施方式的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到的是，以上描述的实施方式的某些元件可以被以不同的方式结合或消除以产生另外的实施方式，并且这些另外的实施方式落入本说明书的范围和教导内。对于那些本领域普通技术人员也将明显的是，以上描述的实施方式可以全部或部分地结合以在本说明书的范围和教导内产生另外的实施方式。当指定表示参数值的特定数字时，设想和公开了所有这些数字之间的范围以及高于这些数字的范围和低于这些数字的范围。
因此，尽管本文中为了说明的目的描述了特定实施方式，但是如相关领域的技术人员将认识到的，本说明书的范围内各种等效的改型是可能的。本文中提供的教导可以被应用于用于通过焊接形成压力配合气密密封的其他方法和设备，而不是仅应用于以上描述的和附图所示的实施方式。因此，以上描述的实施方式的范围应当由所附权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种用于在第二部件(104)与内部构件(108)之间形成压力配合气密密封的方法，所述方法包括：
通过对第一部件(102)和所述第二部件(104)中的一者或更多者施加热来将所述第二部件(104)联接至所述第一部件(102)；以及
允许所述第一部件(102)和所述第二部件(104)冷却，
其中，施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使气密元件(106)抵靠所述第二部件(104)压缩并且通过使所述气密元件(106)抵靠所述内部构件(108)压缩来形成所述气密密封。
2.根据权利要求1所述的方法，所述气密元件(106)具有第一端部(506)和第二端部(508)，所述气密密封形成在所述内部构件(108)与具有共形内部周缘(120)的所述第二部件(104)之间，所述气密密封结合所述气密元件(106)，
其中，施加热还包括向加热部位(118)施加热，所述加热部位(118)位于所述第二部件(104)的外部和所述第一部件(102)的外部中的一者或更多者上，当所述第一部件(102)与所述第二部件(104)、所述气密元件(106)和所述内部构件(108)中的全部部件接合时施加热，
其中，压缩是由于由所述施加热的步骤产生的膨胀和由所述允许冷却的步骤产生的收缩引起的，膨胀和收缩是所述第一部件(102)和所述第二部件(104)的在所述施加热的步骤中被加热的各部分的膨胀和收缩。
3.根据权利要求1和2中的一项所述的方法，还包括：
在联接步骤之前，将所述气密元件(106)的共形外部(502)接合至所述第二部件(104)的共形内部周缘(120)，同时将所述气密元件(106)的共形内部(504)接合至所述内部构件(108)的外部周缘的一部分；以及
在所述联接步骤之前，将第一部件(102)的抵接端部(114)与所述气密元件(106)的所述第二端部(508)接合，同时将所述第一部件(102)的内部与所述内部构件(108)的所述外部周缘的另一部分接合，并且同时将所述第一部件(102)的第一联接部分(110)与所述第二部件(104)的第二联接部分(112)接合，
其中，所述施加热的步骤包括在所述加热部位(118)处加热，使得所述第二联接部分(112)和所述第一联接部分(110)的至少一部分熔融并形成焊缝。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述接合步骤之后但是在所述联接步骤之前，将所述第二联接部分(112)和所述第一联接部分(110)接合成至少部分地重叠，所述第二联接部分(112)至少部分地位于所述第一联接部分(110)的横截面周缘外部的至少一部分的径向外部。
5.根据前述权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，中空的所述共形内部(504)与所述内部构件(108)的外部至少部分地一致，并且所述共形外部(502)与所述第二部件(104)的所述共形内部周缘(120)至少部分地一致。
6.根据前述权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述第一部件(102)是凸缘(400)和共用组件(300)中的一者，并且所述第二部件(104)是所述凸缘(400)和所述共用组件(300)中的另一者，并且其中，所述内部构件(108)是流管(302)，所述流管(302)在所述方法开始之前已经联接至所述共用组件(300)的内部。
7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述气密元件(106)包括比所述第一部件(102)、所述第二部件(104)和所述内部构件(108)中的一者或更多者所包括的材料更具延展性的材料。
8.根据前述权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述施加热的步骤包括充分地加热使得在所述气密元件(106)与所述第一部件(102)、所述第二部件(104)和所述内部构件(108)中的两者或更多者之间形成熔结。
9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，在所述施加热的步骤中施加的热不熔融所述气密元件(106)的任何部分。
10.根据权利要求1至9所述的方法，其中，所述压缩是沿压缩方向压缩的，所述压缩方向包括纵向压缩方向和径向向内压缩方向，其中，所述施加热的步骤和所述允许冷却的步骤足以引起纵向压力(802)和径向向内的压力(804)，使得所述纵向压力(802)使所述气密元件(106)的至少一部分沿所述纵向压缩方向的压缩量为至少千分之五十英寸，并且所述径向向内的压力(804)使所述气密元件(106)的至少一部分沿所述径向向内压缩方向的压缩量为至少千分之二十英寸。
11.一种组件(200)，包括：
第一部件(102)；
第二部件(104)；
气密元件(106)；以及
内部构件(108)，
其中，所述组件(200)具有由包括下述步骤的方法形成的气密密封：
通过对所述第一部件(102)和所述第二部件(104)中的一者或更多者施加热来将所述第二部件(104)联接至所述第一部件(102)；以及
允许所述第一部件(102)和所述第二部件(104)冷却，
其中，施加热的步骤和允许冷却的步骤通过使所述气密元件(106)抵靠所述第二部件(104)压缩并且通过使所述气密元件(106)抵靠所述内部构件(108)压缩来形成所述气密密封。
12.根据权利要求11所述的组件(200)，所述气密元件(106)具有第一端部(506)和第二端部(508)，所述气密密封形成在所述内部构件(108)与具有共形内部周缘(120)的所述第二部件(104)之间，所述气密密封结合所述气密元件(106)，
其中，施加热还包括向加热部位(118)施加热，所述加热部位(118)位于所述第二部件(104)的外部和所述第一部件(102)的外部中的一者或更多者上，当所述第一部件(102)与所述第二部件(104)、所述气密元件(106)和所述内部构件(108)中的全部部件接合时施加热，
其中，压缩是由于由所述施加热的步骤产生的膨胀和由所述允许冷却的步骤产生的收缩引起的，膨胀和收缩是所述第一部件(102)和所述第二部件(104)的在所述施加热的步骤中被加热的各部分的膨胀和收缩。
13.根据权利要求12所述的组件(200)，其中，所述加热部位(118)位于所述气密元件(106)的所述第二端部(508)的后面(510)。
14.根据前述权利要求11至13中的任一项所述的组件(200)，所述方法还包括：
在联接步骤之前，将所述气密元件(106)的共形外部(502)接合至所述第二部件(104)的共形内部周缘(120)，同时将所述气密元件(106)的共形内部(504)接合至所述内部构件(108)的外部周缘的一部分；以及
在所述联接步骤之前，将第一部件(102)的抵接端部(114)与所述气密元件(106)的所述第二端部(508)接合，同时将所述第一部件(102)的内部与所述内部构件(108)的所述外部周缘的另一部分接合，并且同时将所述第一部件(102)的第一联接部分(110)与所述第二部件(104)的第二联接部分(112)接合，
其中，所述施加热的步骤包括在所述加热部位(118)处加热，使得所述第二联接部分(112)和所述第一联接部分(110)的至少一部分熔融并形成焊缝。
15.根据权利要求14所述的组件(200)，其中，所述第一部件(102)的所述抵接端部(114)是第一平坦端部，并且所述气密元件(106)的所述第二端部(508)具有平坦的气密端部(116)。
16.根据权利要求14和15中的一项所述的组件(200)，其中，中空的所述共形内部(504)与所述内部构件(108)的外部至少部分地一致，并且所述共形外部(502)与所述第二部件(104)的所述共形内部周缘(120)至少部分地一致。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的组件(200)，其中，所述共形内部(504)是筒形的并且所述共形外部(502)呈截头体的周缘外部的形状。
18.根据前述权利要求11至17中的任一项所述的组件(200)，其中，所述第一部件(102)是凸缘(400)和共用组件(300)中的一者，并且所述第二部件(104)是所述凸缘(400)和所述共用组件(300)中的另一者，并且其中，所述内部构件(108)是流管(302)，所述流管(302)在所述方法开始之前已经联接至所述共用组件(300)的内部。
19.根据前述权利要求11至18中的任一项所述的组件(200)，其中，所述气密元件(106)包括比所述第一部件(102)、所述第二部件(104)和所述内部构件(108)中的一者或更多者所包括的材料更具延展性的材料。
20.根据权利要求11至19所述的组件(200)，其中，所述内部构件(108)至少部分地包括钽、锆和钛中的一者或更多者，并且其中，所述第一部件(102)和所述第二部件(104)中的一者或更多者至少部分地包括不锈钢和C22中的一者或更多者。
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