JP2017129512A - Structure and method for welding lead tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧の流体を保持する圧力容器において、圧力伝達用に設けられる導圧管を当該容器に貫通させて接合するための溶接技術に関する。 The present invention relates to a welding technique for joining a pressure vessel provided for pressure transmission through a pressure vessel holding a high-pressure fluid.
高圧または高温の気体・液体の流体が保持される圧力容器に関して、例えば大きくは原子炉における原子炉容器、小さくはガスクロマトグラフィその他の計測装置において、圧力信号を導圧管により外部へ又は外部から接続するために導圧管が設置される。 For pressure vessels that hold high-pressure or high-temperature gas / liquid fluids, pressure signals are connected to the outside or outside by pressure guiding tubes, for example, mainly in reactor vessels in reactors, and small in gas chromatography and other measuring devices. A pressure guiding tube is installed for this purpose.
まず、特許文献1に示された発明では、原子炉容器に導圧管などを接合する方法を提示していて、そこでは、従来のロウ付け接合の問題点を指摘している。ロウ付け接合では強度的に信頼性に乏しく、また気泡が生じやすいなどの問題があった。この発明では、圧力容器に貫通スリーブを備えて、その端面に導圧管をソケットを介して設置し、貫通スリーブとソケットとを溶接により接合して、貫通部からの流体の漏えいを防止することを図るものであった。
First, the invention disclosed in
一方、特許文献2の発明では、ゼロ死空間及び漏れのない封止を保証することで、クロマトグラフィの性能を向上させる流体接続システムを提供することを目的とする。端部封止面及びねじ壁を備えた毛細管受け部を有するポートを含む流体接続システムを提供する。この流体接続システムは、封止した状態でポートの端部封止面に当接する前端面を有する毛細管が貫通するのを可能にする軸方向穴と、ポートのねじ壁に対応する対合ねじ壁とを有する取り付けナットを設けている。この封止要素はポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を材料とする。
On the other hand, it is an object of the invention of
特許文献1の発明では、その大規模構造ゆえに、圧力容器の壁面から貫通スリーブおよびソケットの突出部分が大きい。一方、特許文献2の発明では、貫通ポートに毛細管を取り付け、所謂ゼロ死空間を実現するために、毛細管の外部側からさらに取り付けナットでねじ込む構造を呈し、やはりその取り付け長さの問題があった。
In the invention of
本願発明は、外径Φ1mm、肉厚100μmレベルの細管である導圧管を、圧力容器間に最短距離で接合する構造及び方法を主眼とする。そのため図1で示すような差圧センサシステムでは、圧力容器1及び2に保持された流体の圧力の差圧を求めるために導圧管10が接続される。導圧管長が長くなると伝送遅れが生じ、圧力損失も大きくなり計測精度が落ちるので、できる限り導圧管長は短くする必要がある。
The main object of the present invention is a structure and method for joining a pressure guiding tube, which is a thin tube having an outer diameter of Φ1 mm and a wall thickness of 100 μm, at the shortest distance between pressure vessels. Therefore, in the differential pressure sensor system as shown in FIG. 1, the
本願発明は、圧力容器に導圧管を溶接する構造において、先端部にレーザー溶接されたフランジを備えた導圧管と、貫通部にポートを設けた圧力容器と、を備えて、
前記フランジにはテーパー部を備え、前記ポートにはポート孔に開口部が設けられており、前記開口部の内径角部で前記フランジのテーパー部がスポット抵抗溶接されて接合することを特徴とする導圧管の溶接構造である。
The present invention has a structure in which a pressure guiding tube is welded to a pressure vessel, and includes a pressure guiding tube having a flange laser-welded to a tip portion, and a pressure vessel having a port in a penetrating portion,
The flange includes a tapered portion, the port has an opening in a port hole, and the tapered portion of the flange is joined by spot resistance welding at an inner diameter corner of the opening. It is a welding structure of a pressure guiding tube.
また、本願発明は、圧力容器に導圧管を溶接する方法において、
テーパー部を備えたフランジと、導圧管と、貫通部ポートを備えた圧力容器を用意するステップと、前記フランジを前記導圧管の先端部に装着して先端部開先にレーザー溶接するステップと、前記フランジを備えた導圧管を貫通部ポートに押圧するステップと、前記圧力容器に前記導圧管を、前記ポート孔の所定のスポットで抵抗溶接するステップと、からなる導圧管の溶接方法である。
Further, the present invention relates to a method for welding a pressure guiding tube to a pressure vessel,
A step of providing a flange having a tapered portion, a pressure guiding tube, and a pressure vessel having a through-port, a step of attaching the flange to a tip portion of the pressure guiding tube, and laser welding the tip portion groove; A pressure guiding tube welding method comprising: pressing a pressure guiding tube having the flange against a through-port; and resistance welding the pressure guiding tube to the pressure vessel at a predetermined spot of the port hole.
本願発明によれば、簡易な二段階の溶接のみで、導圧管を圧力容器に接合することができる。フランジを圧力容器の貫通ポートに差し込んで溶接するので、導圧管の外部の余分な突出高さ(図1例のdH)を極力短くでき、できる限り導圧管長を短くできる効果がある。 According to the present invention, the pressure guiding tube can be joined to the pressure vessel only by simple two-stage welding. Since the flange is inserted into the through-port of the pressure vessel and welded, the extra protruding height (dH in FIG. 1 example) outside the pressure guiding tube can be shortened as much as possible, and the pressure guiding tube length can be shortened as much as possible.
(1) 本願発明の適用例
図1に差圧センサの構成図を示す。圧力容器1と2で高圧と低圧の圧力をダイアフラム等で受信して、当該圧力容器の内部の所定のセンサで差圧を計測するため、各圧力容器を連結する導圧管10が配管接続される。本願発明は圧力容器への導圧管の溶接にかかるもののため、圧力計測についての説明は省略する。
(1) Application Example of the Invention of the Present Application FIG. 1 shows a configuration diagram of a differential pressure sensor. The
圧力容器1または2の貫通ポート110(貫通部として設けられたポートであり、以降「貫通ポート」と称する)から観た外部の突出高さdHはなるべく短くする必要があるので、導圧管10に接続されるフランジ100をもって貫通ポート110に直接的に接合される。
Since the external protrusion height dH viewed from the through-
以降の図面で、図1の左側(図中矢印Aの方向)から観た断面図などに基づいて、本願発明の主要部を説明する。 In the subsequent drawings, a main part of the present invention will be described based on a cross-sectional view viewed from the left side of FIG. 1 (in the direction of arrow A in the figure).
(2) 本願発明の実施の形態
図2は、本願発明に実施の態様にかかる導圧管10とフランジ100の装着の様子を示す。上段図は立体形状を俯瞰したものであり、導圧管10の先端に円錐状のフランジ100が通される。
本稿に登場する部材は金属であって、ステンレス(SUS304)相当である。
(2) Embodiment of the Invention of the Present Application FIG. 2 shows a state of mounting the
The member appearing in this article is a metal, which is equivalent to stainless steel (SUS304).
フランジ100は、先端に円柱形上の開先101があり、続いてテーパー部102が備えられる。さらに座金形状のワッシャー部103がある。これらは一体の金属で加工されるものである。
The
そして、導圧管10の適宜位置に通されたワッシャー100は、レーザー溶接により開先101で導圧管10に接合される。図中点線108で示したようにレーザービームを照射する。これで全周レーザー溶接を行う。なお、レーザービーム108の角度は導圧管の垂直方向から20°程度の傾斜角で行われると接合度合いが良い。
Then, the
図2下段で、その断面図を示す。フランジ100のテーパー部102のテーパー角度Θが記されている。略30〜60度でテーパーが施されている。
The lower part of FIG. 2 shows a sectional view thereof. The taper angle Θ of the
次に図3で、圧力容器1(2も同様である)の貫通ポート110の断面形状を示す。貫通ポートは、導圧管による圧力容器へ流体の入口又は出口の役目を果たす。
Next, FIG. 3 shows a cross-sectional shape of the through-
貫通ポートの作成方法は、図3からわかるように、まず圧力容器1の壁にやや大きめの穴を所定の深さまで切削する。次に小穴のポート孔111を掘って圧力容器1を貫通する。すると、ポート孔111の外側にはバリが残るので、それをリーマなどで面取りする。そしてできたものが面取り部112である(図ではやや誇張して表示)。これはポート孔111の外角に全周でできる。
As can be seen from FIG. 3, first, a slightly larger hole is cut in the wall of the
この面取り部112の開口角度Γを示してある。この開口角度には所定の条件がある。
開口角度Γ > フランジのテーパー角度Θ ・・・・・(1)
数式(1)のとおり、面取り部の開口角度はフランジ100のテーパー角度よりも広いことが必須である。さすればポート孔111の内径角部(頂部)である溶接スポット114において、フランジ100のテーパー102の一部が接触するようになる。
The opening angle Γ of the
Opening angle Γ> Flange taper angle Θ (1)
As represented by the formula (1), it is essential that the opening angle of the chamfered portion is wider than the taper angle of the
それでは、その溶接状況を図4で説明する。上述の圧力容器1の貫通ポート110に、フランジ100が接合された導圧管10を挿入する。フランジ100のテーパー102は溶接スポット114で溶接対象に接触する。なお、本例テーパーは円形状のため溶接スポットは114で示す周で接触する。
The welding situation will be described with reference to FIG. The
ここで、フランジ100のワッシャー部103を外部から押圧する(図右側の矢印)。
具体的には、抵抗溶接機20および変圧器21から配線された電極22aでワッシャー部103の外側から押圧する。そして、もう一方の電極22bは圧力容器1の他端に接続する。
Here, the
Specifically, the
そして、抵抗溶接機20から大電流を印加すれば、貫通ポート110のポート孔111にかかる溶接スポット114と、フランジ100のテーパー部102とで全周ナゲットが発生してダイレクトに溶接される。溶接条件は、電圧2.5V、電流2kA、押圧16kGfで、数十mSec程度の瞬間印加することで十分である。
When a large current is applied from the
(3) 方法発明の実施例
本溶接フローをそのステップで図5(図中StepをSnで印す)に基づいて説明する。まずStep0から作業開始する。
(3) Embodiment of Method Invention The present welding flow will be described with reference to FIG. First, work starts from Step 0.
<Step1> あらかじめ加工した金属部材であるところの、テーパー形状に加工されたフランジ100、導圧管10、および貫通ポート110が設けられた圧力容器1を用意する。
<
<Step2> 導圧管10にフランジ100を通して、適宜所定の位置で、その開先101を目掛けてレーザー溶接で導圧管10にフランジ100を接合する。
<
<Step3> 圧力容器1の貫通ポート110にフランジ100付きの導圧管10を挿入し押圧する。
<Step 3> The
<Step4> 圧力容器1に導圧管10をダイレクトに抵抗溶接する。その溶接スポットは前述のとおり溶接スポット114の全周で接合が行われる。
<Step 4> The
<Step5> 溶接結果を確認して、問題なければ導圧管の溶接の完成である(Step6へ)。もし、接合状態に不備があるようであれば、抵抗溶接機20などの調整のための制御処理を行って(Step10)、Step1へループし、やり直しである。
<
以上の例では、フランジ100のテーパー部102は円錐状のものを意味し説明したが、そのような線形テーパーに限らず放物形状、球状のものでも可能である。テーパー角度はその接線傾斜で求めればよい。当該フランジ100のテーパー部102がポート孔111の内径角部の溶接スポット114の一点(一周)で抵抗溶接が行われ圧力封止ができるので、例えば外径角部で行うよりも、ポート孔111内部での圧力に偏りが少なくできる。
In the above example, the tapered
本願発明は差圧センサ以外のセンサ全般の導圧管を利用する機器の製作に有用な発明である。 The invention of the present application is an invention useful for manufacturing a device that uses a pressure guiding tube for all sensors other than a differential pressure sensor.
1、2 圧力容器
10 導圧管
20 抵抗溶接機
21 変圧器
22a,b 電極
100 フランジ
101 開先
102 テーパー部
103 ワッシャー部
108 レーザービーム
110 貫通ポート
111 ポート孔
112 面取り部
114 溶接スポット
DESCRIPTION OF
Claims (2)
先端部にレーザー溶接されたフランジを備えた前記導圧管と、
貫通部にポートを設けた前記圧力容器と、を用いて、
前記フランジにはテーパー部を備え、
前記ポートにはポート孔に開口部が設けられており、前記開口部の内径角部で前記フランジの前記テーパー部がスポット抵抗溶接されて接合することを特徴とする導圧管の溶接構造。 In the structure where the pressure guiding tube is welded to the pressure vessel,
The pressure guiding tube having a flange laser-welded to the tip;
Using the pressure vessel provided with a port in the penetrating portion,
The flange includes a tapered portion,
An opening structure is provided in the port hole in the port hole, and the tapered portion of the flange is joined by spot resistance welding at an inner diameter corner portion of the opening portion.
テーパー部を備えたフランジと、導圧管と、貫通部にポートを設けた圧力容器を用意するステップと、
前記フランジを前記導圧管の先端部に装着してその先端部の開先にレーザー溶接するステップと、
前記フランジを備えた前記導圧管を前記圧力容器に設けられた前記貫通部のポートに押圧するステップと、
前記圧力容器に前記導圧管を前記ポート孔の所定のスポットで抵抗溶接するステップと、
からなる導圧管の溶接方法。 In a method of welding a pressure guiding tube to a pressure vessel,
Providing a flange having a tapered portion, a pressure guiding tube, and a pressure vessel having a port in the penetrating portion;
Attaching the flange to the tip of the pressure guiding tube and laser welding the groove at the tip;
Pressing the pressure guiding tube having the flange against the port of the penetrating portion provided in the pressure vessel;
Resistance welding the pressure guide tube to the pressure vessel at a predetermined spot of the port hole;
A pressure guide welding method comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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