專利名稱：氣密玻璃至金屬密封組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及氣密(hermetic)玻璃至金屬密封組件。更加具體地，本公開涉及具有如下結(jié)構(gòu)的氣密玻璃至金屬密封組件，所述結(jié)構(gòu)允許對材料的廣泛選擇，減少制造成本，并且適合于在氣密密封的觀察玻璃裝置和氣密終端組件中使用。
背景技術(shù)：
在此提供的背景描述目的是為了一般地呈現(xiàn)本公開的背景。當(dāng)前指定的發(fā)明人的工作，在這個背景部分中描述的程度上，以及描述中的可能沒有另外限定為提交時的現(xiàn)有技術(shù)的那些方面，既沒有明顯也沒有隱含地被承認為針對本公開的現(xiàn)有技術(shù)。傳統(tǒng)的觀察玻璃組件例如可以安裝到工藝管或容器，以允許人觀察工藝管里面的內(nèi)容(例如流體)。觀察玻璃組件一般地包括玻璃和在玻璃周圍的金屬環(huán)?？梢詫⒉Ａ酆匣蛎芊獾浇饘侪h(huán)。金屬環(huán)保護在其中的玻璃。通過將金屬環(huán)焊接或硬焊到工藝管，將觀察玻璃組件安裝到工藝管。由于接合玻璃、金屬環(huán)、導(dǎo)體和工藝管方面的困難，用于傳統(tǒng)的觀察玻璃和/或氣密終端組件的材料受到限制。在高壓應(yīng)用中，玻璃一般熔合到金屬環(huán)，以便以升高的溫度在其間形成氣密密封。金屬環(huán)一般需要具有高熔點，以避免在升高的溫度下快速氧化。此外， 金屬環(huán)一般由可焊接的金屬制成，以允許金屬環(huán)接合到工藝管。激光焊接也可以用來將金屬環(huán)接合到工藝管。激光焊接需要特殊的技能和維護， 以避免對氣密終端組件生成熱沖擊。因此，將傳統(tǒng)的觀察玻璃和/或氣密終端組件安裝到工藝管是耗時的，并且比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種適合于氣密密封的觀察玻璃或氣密終端組件的氣密玻璃至金屬密封組件及其制造方法。根據(jù)本公開的觀察玻璃組件包括透明部件(例如透鏡)、中間部件和外環(huán)。中間部件位于透明部件的外圍周圍。透明部件接合到中間部件。外環(huán)壓縮中間部件，使其變形，并且在外環(huán)、中間部件和透明部件之間形成壓縮密封。外環(huán)具有比透明部件的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)。觀察玻璃組件包括殼體主體、透明部件(例如透鏡)、中間部件和外環(huán)。中間部件位于透明部件的外圍邊界周圍。透明部件接合到中間部件。外環(huán)壓縮中間部件，使其變形， 并且在外環(huán)、中間部件和透明部件之間加強密封。中間部件通過軟焊接頭和硬焊接頭中的至少一個直接接合到殼體主體。
根據(jù)本公開的氣密終端組件包括中心密封玻璃部件、穿過中心密封玻璃部件的至少一個導(dǎo)電構(gòu)件、中間部件和外環(huán)。中間部件設(shè)置在中心密封玻璃部件周圍并且接合到中心密封玻璃部件。外環(huán)在中間部件周圍壓縮并且使中間部件變形。外環(huán)具有比中心密封玻璃部件的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)。本公開進一步提供了一種密封組件，該密封組件包括殼體主體、中心密封玻璃部件、穿過中心密封玻璃部件的至少一個導(dǎo)電構(gòu)件、中間部件和外環(huán)。中間部件設(shè)置在中心密封玻璃部件周圍。外環(huán)在中間部件周圍壓縮并且使中間部件變形。一種制造觀察玻璃組件的方法包括裝配所述觀察玻璃組件，所述觀察玻璃組件包括透明部件、在所述透明部件周圍的中間部件和在所述中間部件周圍的外環(huán)；將裝配的所述觀察玻璃組件加熱到等于或大于透明部件的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，以便所述透明部件的熔化材料填充所述透明部件和所述中間部件之間的間隙；冷卻裝配的所述觀察玻璃組件以允許所述透明部件凝固，以便所述透明部件直接熔合到所述中間部件；以及在所述透明部件直接熔合到所述中間部件之后，使裝配的所述觀察玻璃組件冷縮，以便所述外環(huán)在所述中間部件的外圍周圍施加壓縮力。本教導(dǎo)還提供了一種制造氣密終端組件的方法。該方法包括裝配氣密密封組件， 所述氣密終端組件包括中心密封玻璃部件、穿過所述中心密封玻璃部件的至少一個導(dǎo)電構(gòu)件、在所述中心密封玻璃部件周圍的中間部件和在所述中間部件周圍的外環(huán)；將所述組件加熱到等于或大于所述中心密封玻璃部件的轉(zhuǎn)變溫度的溫度，以便所述中心密封玻璃部件的熔化材料填充所述中心密封玻璃部件和所述中間部件之間的間隙；冷卻所述組件以允許所述中心密封玻璃部件凝固并直接熔合到所述中間部件和所述導(dǎo)電構(gòu)件，以在其間提供氣密密封；以及在所述中心密封玻璃部件直接熔合到所述中間部件之后，使所述組件冷縮，以便所述外環(huán)在所述中間部件的外圍周圍施加壓縮力。另外，一種制造氣密玻璃至金屬壓縮密封組件的方法包括將中間部件放置在外部件中，使得所述外部件完全包圍所述中間部件；加熱所述中間部件和所述外部件，以便所述中間部件和所述外部件兩者都熱膨脹；將玻璃部件放置在所述中間部件之內(nèi)，使得所述中間部件完全包圍所述玻璃部件；以及冷卻所述中間部件和所述外部件，以便所述中間部件和所述外部件兩者由于冷縮而縮緊，使得所述外部件在所述中間部件和所述玻璃部件周圍施加壓縮力。從在下文中提供的詳細描述中，本發(fā)明的適用性的進一步的領(lǐng)域?qū)兊妹黠@。 應(yīng)當(dāng)理解的是，指示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述和特定例子目的只是為了示意，而并不打算限制本發(fā)明的范圍。


從詳細的描述和附圖中，將會更加充分地理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的觀察玻璃組件的頂視圖；圖2是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的觀察玻璃組件的截面圖；圖3是圖示根據(jù)本公開的教導(dǎo)的觀察玻璃組件的透明部件、外環(huán)和中間部件之間的界面的示意圖；圖4是結(jié)合了根據(jù)本公開的教導(dǎo)的觀察玻璃組件的容器的截面圖5是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的氣密終端組件的局部截面圖；以及圖6是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的另一個氣密終端組件的局部截面圖。現(xiàn)在參考附圖來更加充分地描述示例實施例。在此使用的術(shù)語目的只是為了描述具體的示例實施例，而不打算成為限制。如在此使用的那樣，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該” 同樣可以旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指示。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有” 是開放式的，因此指出了存在陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。在此描述的方法步驟、過程和操作并不被解釋為必定要求它們按照討論或示意的具體順序來執(zhí)行，除非具體地標識為執(zhí)行的順序。還要理解的是，可以使用額外或代替的步驟。為了易于描述，可以在此使用空間相對的術(shù)語比如“內(nèi)”、“外”、“之下”、“以下”、“下方”、“以上”和“上方”等，以描述如附圖中圖示的一個元件或特征相對于別的(一個或多個)元件或(一個或多個)特征的關(guān)系。空間相對的術(shù)語可以旨在包含除了附圖中描繪的取向之外的使用或操作中的裝置的不同取向。例如，如果附圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則描述為在其它元件或特征“以下”或“之下”的元件于是會在其它元件或特征“以上”取向。這樣一來， 示例術(shù)語“以下”就可以包含以上和以下這兩個取向。裝置可以另外取向(旋轉(zhuǎn)90度或以其它取向)，并且在此使用的空間相對的描述符做相應(yīng)解釋。本公開描述了一種用于氣密玻璃至金屬壓縮密封的組件和制造這種組件的方法。 一般而言，該組件包括玻璃部件，其例如可以包括觀察玻璃材料或密封玻璃材料；中間部件；以及環(huán)部件。玻璃部件在其外圍被中間部件緊密地包圍，并且中間部件在其外圍被環(huán)部件包圍，所述環(huán)部件以壓配合的方式附接，如在此描述的那樣。針對玻璃部件和環(huán)部件各自的熱膨脹系數(shù)各異，使得環(huán)部件的熱膨脹系數(shù)大于玻璃部件的熱膨脹系數(shù)。玻璃至金屬壓縮密封組件通過以下來實現(xiàn)當(dāng)加熱并使環(huán)部件熱膨脹時，在放置在中間部件和玻璃部件周圍之后，進行冷卻和收縮，以在玻璃部件和中間部件的界面以及中間部件和環(huán)部件的界面處產(chǎn)生氣密壓縮密封。中間部件包括比較有韌性的材料(與玻璃部件和環(huán)部件相比)，使得它可以在由冷卻的環(huán)部件產(chǎn)生的壓縮力之下變形，以便填充中間部分與玻璃部件和環(huán)部件之間各自界面處的任何微小空間。作為結(jié)果的中間部件的變形機械地接合或聯(lián)鎖了組件的各個部件， 以實現(xiàn)希望的密封。玻璃部件可以另外熔合到也可以不另外熔合到中間部件。如在此使用的那樣，“熔合”意味著通過或者似乎通過熔化而聯(lián)合在一起。熔合的材料典型地通過化學(xué)、 分子和/或粘結(jié)鍵來接合。在將玻璃部件熔合到中間部件的情況下，或者在不將玻璃部件熔合到中間部件的情況下，根據(jù)本公開可以實現(xiàn)玻璃至金屬壓縮密封。參考圖1，根據(jù)本公開的教導(dǎo)的觀察玻璃組件10包括中心部件/透明部件12(比如像透鏡)、外環(huán)14和它們之間的中間部件16。透明部件12可以是任何可熔的或不可熔的玻璃、晶體材料或陶瓷材料(包括單晶體和多晶體)。例如，硼硅酸鹽、蘇打石灰硅酸鹽和藍寶石(結(jié)晶體)是用于透明部件12的合適材料。雖然透明部件12在圖1中被示出為具有一般圓形的形狀，但是透明部件12可以具有別的適當(dāng)?shù)男螤罨驑?gòu)造。參考圖2，中間部件16包括管狀薄壁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第一部分18、第二部分20、 內(nèi)周面22和由內(nèi)周面22限定的內(nèi)部空間24?！氨”诮Y(jié)構(gòu)”包括與透明部件12和外環(huán)14的尺寸相比而言比較薄的壁，以便當(dāng)施加壓縮力時，“薄”壁可以擠壓和卷縮在外環(huán)14與透明部件12之間。外環(huán)14的熱膨脹系數(shù)大于透明部件12的熱膨脹系數(shù)。因此，外環(huán)14和透明部件12之間冷縮的不同導(dǎo)致了透明部件12和中間部件16的第一部分18之間以及外環(huán) 14和中間部件16的第一部分18之間的界面處的壓縮力。中間部件16的第一部分18因此被外環(huán)14和透明部件12之間的壓縮力擠壓和卷縮。僅僅作為例子，“薄壁”的厚度相對于透明部件12的外徑的比率(亦即t/ODt)或者沿著徑向方向的“薄壁”的厚度U1)相對于外環(huán)14的管狀壁的厚度(t2)的比率(亦即 t/t2)可以取決于觀察玻璃組件10的單獨部件的材料和熱膨脹系數(shù)而變化。僅僅作為例子，外環(huán)14的外徑0D。相對于透明部件12的外徑ODt (亦即0D。/0Dt)應(yīng)當(dāng)足夠大，以便外環(huán) 14和透明部件12可以對中間部件16施加足夠的壓縮力，以在外環(huán)14和透明部件12之間擠壓和卷縮中間部件16。在圖示的例子中，t/t2近似為1/3。第一部分18接合到透明部件12和外環(huán)14。透明部件12的外圍也可以熔合到中間部件16鄰近于第一部分18的內(nèi)周面22。第二部分20可以附接到工藝管或容器(未示出)，以便將觀察玻璃組件安裝到工藝管或容器。第一部分18可以具有沿著徑向方向X測量的等于或小于第二部分20的厚度。雖然第一部分18在圖2中被示出為設(shè)置在中間部件16的邊緣，該中間部件16呈管狀薄壁結(jié)構(gòu)的形式，但是第一部分18可以設(shè)置在中間部件16的任何部分?！暗谝弧辈糠?18用來指示中間部件16的接合到透明部件12的部分，而“第二”部分20則用來指示管狀薄壁的沒有接合到透明部件12的部分。中間部件16接合到透明部件12。中間部件16由金屬制成，所述金屬的熔點低于或等于外環(huán)14的熔點。用于中間部件16的適當(dāng)材料包括但不限于銅、銅合金、不銹鋼、鐵和鐵合金。外環(huán)14由金屬制成，所述金屬具有足夠的機械強度以保護透明部件12免受徑向沖擊。外環(huán)14可以具有閉環(huán)形狀，并且可以安裝在中間部件16的第一部分18周圍。代替地，外環(huán)14可以包括任何形狀的板(例如方板)，該板具有第一部分18插入其中的圓形或橢圓形的孔。外環(huán)14的屈服強度和熱膨脹系數(shù)每個都大于或等于中間部件16的屈服強度和熱膨脹系數(shù)。在裝配時，外環(huán)14壓縮透明部件12和外環(huán)14之間的第一部分18，并且使第一部分18變形。外環(huán)14可以由可焊接或不可焊接的金屬制成。用于外環(huán)14的適當(dāng)材料包括但不限于銅合金、不銹鋼(奧氏體和鐵素體)、冷軋鋼(CRS)、鐵、鐵合金、鐵基合金(其可以鍍鎳也可以不鍍鎳)。為了制造觀察玻璃組件10，將透明部件12放置在由中間部件16限定的內(nèi)部空間 24中。外環(huán)14裝配在中間部件16的第一部分18周圍。透明部件12、外環(huán)14和中間部件 16的組件顛倒放置，以便第二部分20在頂部，并且第一部分18在底部。將組件放置在高溫爐(僅僅作為例子，比如玻璃密封爐)中，以便加熱、熔化、接合并冷卻觀察玻璃組件10。更加具體地，觀察玻璃組件10被加熱到近似600°C至1250°C。在升高的溫度下， 透明部件12、中間部件16和外環(huán)14膨脹。中間部件16的熱膨脹系數(shù)大于透明部件12的熱膨脹系數(shù)。熱膨脹方面的差異導(dǎo)致透明部件12和中間部件16之間的環(huán)形間隙。透明部件12在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下軟化。對于蘇打石灰玻璃而言，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度近似為520-600°C。當(dāng)持續(xù)加熱時，透明部件12變成熔融狀態(tài)。透明部件12在其熔融狀態(tài)下變形流動以填充環(huán)形間隙。其后，將觀察玻璃組件10移動到玻璃密封爐的冷卻區(qū)。隨著觀察玻璃組件10的溫度下降至透明部件12的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，透明部件12開始凝固。環(huán)形間隙中的熔化材料凝固，使得透明部件12接合并且有可能熔合到中間部件16的內(nèi)周面 22。隨著觀察玻璃組件10的溫度持續(xù)下降，透明部件12、外環(huán)14和中間部件16開始由于冷縮而收縮。中間部件16的內(nèi)周面22在冷縮的過程之前已經(jīng)接合到透明部件12。當(dāng)冷縮開始時，中間部件16的內(nèi)徑等于透明部件12的外徑。因此，中間部件16的收縮受到透明部件12的抑制。中間部件16的受到抑制的收縮導(dǎo)致了透明部件12和中間部件16的界面處的壓縮力。壓縮力由透明部件12在中間部件16的內(nèi)周周圍施加。在加熱之前，外環(huán)14的內(nèi)徑可以大于中間部件16的第一部分18的外徑，以便外環(huán)14可以裝配到中間部件16。在外環(huán)14和中間部件16之間可以存在間隙。在加熱時， 如果外環(huán)14的熱膨脹不同于中間部件16，則間隙可能擴大。間隙在冷卻期間減小。然而， 間隙不能減小到觀察玻璃組件10被加熱之前的原始尺寸，因為中間部件16在受到透明部件12抑制的情況下不能收縮到它的原始尺寸。在一個點，外環(huán)14的內(nèi)徑變得等于中間部件16的外徑，并且外環(huán)14的內(nèi)周面接觸中間部件16的外周面。參考圖3，虛線A表示當(dāng)中間部件16的外徑等于外環(huán)14的內(nèi)徑時在中間部件16 和外環(huán)14之間的界面。在這一點上，沒有力施加在中間部件16的第一部分18和外環(huán)14 之間。第一部分18和第二部分20可以是具有恒定厚度的整體薄壁結(jié)構(gòu)的部分。因此，在這一點上，第一部分18的厚度等于第二部分20的厚度。隨著觀察玻璃組件10的溫度持續(xù)下降，由于熱膨脹方面的差異和中間部件16的相對韌性，外環(huán)14開始壓縮中間部件16。外環(huán)14的熱膨脹系數(shù)大于中間部件16的熱膨脹系數(shù)。因此與中間部件16相比，外環(huán)14收縮至更大的程度。當(dāng)外環(huán)14的內(nèi)徑變得小于中間部件16的管狀薄壁結(jié)構(gòu)的外徑時，縮緊的外環(huán)14在外環(huán)14和中間部件16之間的界面處給予壓縮力F。隨著溫度持續(xù)下降，壓縮力F增加。當(dāng)壓縮力F變得大于中間部件16的屈服強度時，中間部件16的第一部分18經(jīng)受塑性變形。外環(huán)14具有大于預(yù)期壓縮力的屈服強度并且不屈服。因此，外環(huán)14在透明部件12和外環(huán)14之間擠壓并使第一部分18變形，直到壓縮力F被直接施加到透明部件12為止。由于收縮接觸，在外環(huán)14和中間部件16之間形成金屬對金屬密封30。注意，氣密密封在外環(huán)14和中間部件16之間不是必要的。中間部件16的薄壁結(jié)構(gòu)的厚度被選擇，以便當(dāng)外環(huán)14使第一部分18變形時，壓縮力F可以針對透明部件12擠壓第一部分18并且被直接施加到透明部件12。第一部分 18變得卷縮，并且第一部分18的厚度減小。外環(huán)14具有足夠的機械強度，以在不屈服的情況下針對透明部件12施加壓縮力，并且保護透明部件12免受沖擊力。類似地，隨著溫度下降，在中間部件16和透明部件12之間生成壓縮力，以幫助使中間部件16變形。徑向地施加透明部件12的壓縮力，以確保在透明部件12和中間部件16 之間以及在中間部件16和外環(huán)14之間形成壓縮密封。這樣的壓縮不僅牢固地將透明部件 12保持在中間部件16內(nèi)部，而且還提高了其間的密封。透明部件12和中間部件16之間的壓縮密封28是耐壓和持久的，并且可以防止氦泄漏。壓縮密封觀可以具有1 X 10_9mbar · 1/ sec以下的泄漏率。
在觀察玻璃組件10完成之后，通過將中間部件16的第二部分20軟焊或硬焊到工藝管，觀察玻璃組件10連接到工藝管。中間部件16的材料并不限于具有高熔點的那些材料，而是可以進行選擇以具有與工藝管相類似的性質(zhì)，以便于在其間接合。例如，當(dāng)工藝管由銅制成時，中間部件16可以由銅制成，以便觀察玻璃組件10可以通過軟焊接合到工藝管。類似地，外環(huán)14的材料并不限于可焊接的金屬，從而增加了對用于外環(huán)14的材料 (比如奧氏體不銹鋼)的選擇。對用于中間部件16和外環(huán)14的材料的增加的選擇增加了對接合方法(例如焊接、硬焊和軟焊)的選擇。因此，可以顯著減少制造時間和成本。參考圖4，容器40包括工藝管42和在接頭46處接合到工藝管42的觀察玻璃組件 44。接頭46可以是軟焊接頭、硬焊接頭或者通過任何其它接合方法形成。觀察玻璃組件44 包括透明部件48、外環(huán)50和中間部件52。透明部件48和外環(huán)50具有類似于圖1和2的透明部件12和外環(huán)14的結(jié)構(gòu)。中間部件52限定了包括第一管M、第二管56和第三管58的T形管狀體。第一管M和第二管56對準并連接到工藝管42。箭頭B指示流體運輸設(shè)備40中運輸?shù)牧黧w的流向。第三管58包括薄壁結(jié)構(gòu)，該薄壁結(jié)構(gòu)包括第一部分60和第二部分62。第一部分60 熔合到透明部件48。第二部分62鄰近于第一管M和第二管56設(shè)置。T形管體可以是標準T管，其由與工藝管42類似的材料制成。因此，觀察玻璃組件44可以通過軟焊連接到工藝管42。根據(jù)本公開，觀察玻璃組件10或44可以包括中間部件16或52，其具有適合于容器40的工藝管42或殼體主體的構(gòu)造。因此，任何現(xiàn)有的或標準管都可以用作中間部件16 或52，以便于將中間部件接合到容器40的工藝管42或殼體主體。此外，中間部件16或 52可以由這樣的材料形成，所述材料可以通過焊接、硬焊或軟焊接合到工藝管42或殼體主體。因此，可以顯著減少觀察玻璃組件的制造和裝配成本。此外，因為本公開的觀察玻璃組件增加了對材料的選擇并且可以容易地接合到別的材料，所以觀察玻璃組件可以找到除了工藝管或流體運輸設(shè)備之外的更多應(yīng)用。例如，觀察玻璃組件可以接合到罐或者并入其中需要氣密和透明功能的任何其它薄壁部件中(例如液面監(jiān)視、光監(jiān)視、顏色監(jiān)視等)。進一步，可以通過觀察玻璃組件10的透明部件48插入傳感器，以便監(jiān)視工藝管中包含的流體的狀況。另外參考圖5和6，本教導(dǎo)進一步提供了一種氣密終端組件110，其包括至少一個導(dǎo)電構(gòu)件118，用于將電流從終端組件110的一側(cè)傳導(dǎo)到終端組件110的另一側(cè)。如圖5所示，終端組件110的構(gòu)造在某些方面基本上類似于觀察玻璃組件10。因此，對觀察玻璃組件10的各個部件的描述適用于終端組件110。然而，重要的是要注意到，中心玻璃密封部件 112具有玻璃配方，其適合于向?qū)щ姌?gòu)件118提供氣密的玻璃至金屬密封?？梢杂门c觀察玻璃組件10相同的方式來制造終端組件110。因此，在此描述的制造觀察玻璃組件10的方法也描述了制造終端組件110的方法。類似于觀察玻璃組件10和觀察玻璃組件44，終端組件110的中間部件116可以使用任何適當(dāng)?shù)慕雍涎b置或方法安裝到任何適當(dāng)?shù)难b置。例如，以關(guān)于中間部件52在圖4中描述和圖示的類似方式，中間部件116可以經(jīng)由接頭46安裝到容器40的工藝管42。導(dǎo)電構(gòu)件118延伸穿過中心玻璃密封部件112，并且可以跨越中心玻璃密封部件112傳導(dǎo)電信號，比如像供濕度傳感器、流量傳感器和/或控制器等使用。導(dǎo)電構(gòu)件118可以包括多種適當(dāng)形式的導(dǎo)體如引腳、導(dǎo)線、桿、盤、軋制板或平板中的任何一種。導(dǎo)體118可以由任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料制成，比如銅、金、鋼或銅芯鋼。導(dǎo)電構(gòu)件118可以是單一的或模塊化的。如圖5所示，通過玻璃密封部件112可以提供多個導(dǎo)電構(gòu)件118。導(dǎo)電構(gòu)件118可以用任何適當(dāng)?shù)姆绞矫芊庠诓Ａ芊獠考?12之內(nèi)，以在導(dǎo)電構(gòu)件118和玻璃密封部件112之間形成氣密密封。例如，在將玻璃密封部件112與外環(huán)114 和中間部件116進行裝配以制造終端組件110之前，可以在導(dǎo)電構(gòu)件118已經(jīng)氣密密封在其中(所謂的“全玻璃終端”)的情況下預(yù)先形成玻璃密封部件112。代替地，玻璃密封部件112可以預(yù)先形成有一個或多個通孔120，通孔120完全延伸穿過玻璃密封部件112，并且每個被制定尺寸和成形以容納導(dǎo)電構(gòu)件118。在將玻璃密封部件112與外環(huán)114和中間部件116進行接合之前或之后，導(dǎo)電構(gòu)件118可以插入孔120中。當(dāng)玻璃密封部件112在制造過程期間從被加熱到熔融狀態(tài)冷卻時，形成與導(dǎo)電構(gòu)件118的氣密密封。更進一步，導(dǎo)電構(gòu)件118可以在裝配期間的熔融狀態(tài)的同時插入到玻璃密封部件112中，從而消除了對預(yù)先形成的孔120的需要。特別地參考圖6，示出了終端組件110’的代替構(gòu)造。在終端組件110’中，外環(huán)114’ 例如包括殼體的凸緣部分。中間部件116’容納在凸緣部分中。在裝配期間，凸緣部分和中間部件116’被加熱以便熱膨脹。未加熱的預(yù)先形成的全玻璃終端112’然后插入到設(shè)置在中間部件116’處的開口中。然后冷卻終端組件110’。如上所述，形成了氣密玻璃至金屬壓縮密封。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在可以從前述描述中意識到的是，可以用多種形式來實施本公開的廣泛教導(dǎo)。因此，雖然本公開包括了具體的例子，但是本公開的真實范圍不應(yīng)當(dāng)如此限制，因為在研究了附圖、說明書和所附的權(quán)利要求書之后，其它修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而
言將會變得明顯。
權(quán)利要求
1.一種觀察玻璃組件，包括透明部件；中間部件，其設(shè)置在所述透明部件周圍并且接合到所述透明部件；以及外環(huán)，其在所述中間部件周圍并且以壓配合的方式固定到所述中間部件，以便使所述中間部件變形，其中，所述外環(huán)具有比所述透明部件的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀察玻璃組件，其中，所述中間部件由第一金屬制成，所述外環(huán)由第二金屬制成，并且所述第二金屬的熔點大于所述第一金屬的熔點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觀察玻璃組件，其中，所述中間部件由可軟焊或者可硬焊的材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀察玻璃組件，其中，所述中間部件沿著所述中間部件的徑向方向限定第一厚度，所述外環(huán)沿著所述徑向方向限定第二厚度，并且所述第二厚度是所述第一厚度的至少三倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀察玻璃組件，進一步包括用于運輸流體的管狀構(gòu)件，其中， 所述管狀構(gòu)件通過軟焊接頭和硬焊接頭中的至少一個接合到所述中間部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀察玻璃組件，其中，所述中間部件包括從銅、鐵基合金和鋁的組中選擇的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀察玻璃組件，其中，所述外環(huán)包括從不銹鋼、冷軋鋼(CRS)、 鐵、鐵合金和鐵基合金的組中選擇的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀察玻璃組件，進一步包括殼體主體，其中，所述中間部件通過軟焊接頭和硬焊接頭中的至少一個接合到所述殼體主體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觀察玻璃組件，其中，所述中間部件和所述殼體主體由相同的材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觀察玻璃組件，其中，所述外環(huán)擁有足以保護所述透明部件免受沖擊力的機械強度和尺度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觀察玻璃組件，其中，所述外環(huán)由不可焊接的材料制成。
12.—種氣密終端組件，包括密封玻璃；至少一個導(dǎo)電構(gòu)件，其延伸穿過所述密封玻璃并且氣密密封到所述密封玻璃；金屬中間構(gòu)件，其包圍所述密封玻璃，所述密封玻璃通過壓縮力接合到所述中間構(gòu)件；以及金屬外構(gòu)件，其包圍所述中間構(gòu)件，所述外構(gòu)件通過使所述中間構(gòu)件變形的壓縮力接合到所述中間構(gòu)件，其中，所述外構(gòu)件具有比所述密封玻璃的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣密終端組件，其中，所述中間構(gòu)件的熔點低于所述外構(gòu)件的熔點。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣密終端組件，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括引腳、導(dǎo)線、盤、套筒或板材中之一。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣密終端組件，進一步包括 殼體，其中，所述中間構(gòu)件進一步包括凸緣，所述凸緣通過軟焊接頭和硬焊接頭中的至少一個接合到所述殼體。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣密終端組件，其中，所述中間構(gòu)件沿著所述中間構(gòu)件的徑向方向限定第一厚度，所述外構(gòu)件沿著所述徑向方向限定第二厚度，并且所述第二厚度是所述第一厚度的至少三倍大。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣密終端組件，其中，所述中間構(gòu)件包括從銅、鐵基合金或鋁的組中選擇的材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣密終端組件，其中，所述外構(gòu)件包括從不銹鋼、冷軋鋼、 鐵、鐵合金和鐵基合金的組中選擇的材料。
19.一種制造觀察玻璃組件的方法，包括裝配所述觀察玻璃組件，所述觀察玻璃組件包括透明玻璃部件、包圍所述玻璃部件的金屬中間部件和包圍所述中間部件的金屬外環(huán)；將裝配的所述觀察玻璃組件加熱到等于或大于所述玻璃部件的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，以便所述玻璃部件的熔化材料填充所述玻璃部件和所述中間部件之間的間隙；冷卻裝配的所述觀察玻璃組件以允許所述玻璃部件凝固，以便所述玻璃部件直接熔合到所述中間部件；以及在所述玻璃部件直接熔合到所述中間部件之后，使裝配的所述觀察玻璃組件冷縮，以便所述外環(huán)在所述中間部件的外圍周圍施加壓縮力。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造觀察玻璃組件的方法，其中，在裝配所述觀察玻璃組件時，并且在所述加熱之前，所述中間部件具有比所述玻璃部件的外徑大的內(nèi)徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造觀察玻璃組件的方法，其中，在裝配所述觀察玻璃時， 并且在所述加熱之前，所述外環(huán)具有比所述中間部件的外徑大的內(nèi)徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造觀察玻璃組件的方法，其中，所述外環(huán)的熱膨脹系數(shù)大于所述中間部件的熱膨脹系數(shù)，并且所述中間部件的熱膨脹系數(shù)大于所述玻璃部件的熱膨脹系數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造觀察玻璃組件的方法，進一步包括通過將所述中間部件軟焊或硬焊到容器的殼體，使所述觀察玻璃組件接合到所述容ο
24.—種制造氣密終端組件的方法，包括裝配所述終端組件，所述終端組件包括密封玻璃、包圍所述密封玻璃的金屬中間部件和包圍所述中間部件的金屬外環(huán)；將導(dǎo)電構(gòu)件插入所述密封玻璃中，使得所述導(dǎo)電構(gòu)件延伸穿過所述密封玻璃； 將裝配的所述終端組件加熱到等于或大于所述密封玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，以便所述密封玻璃的熔化材料填充所述密封玻璃和所述中間部件之間以及所述密封玻璃和所述導(dǎo)電構(gòu)件之間的任何間隙；冷卻裝配的所述終端組件以允許所述密封玻璃凝固，以便所述密封玻璃熔合到所述中間部件和所述導(dǎo)電構(gòu)件；以及在所述密封玻璃熔合到所述中間部件和所述導(dǎo)電構(gòu)件之后，使裝配的所述終端組件冷縮，以便所述外環(huán)在所述中間部件的外圍周圍施加壓縮力。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的制造氣密終端組件的方法，其中，在加熱的步驟之后發(fā)生將所述導(dǎo)電構(gòu)件插入所述密封玻璃中的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的制造氣密終端組件的方法，進一步包括通過將所述中間環(huán)軟焊或硬焊到容器的殼體，使所述終端組件接合到所述容器。
27.一種制造氣密玻璃至金屬壓縮密封組件的方法，包括將中間部件放置在外部件中，使得所述外部件完全包圍所述中間部件；加熱所述中間部件和所述外部件，以便所述中間部件和所述外部件兩者都熱膨脹；將玻璃部件放置在所述中間部件之內(nèi)，使得所述中間部件完全包圍所述玻璃部件；以及冷卻所述中間部件和所述外部件，以便所述中間部件和所述外部件兩者由于冷縮而縮緊，使得所述外部件在所述中間部件和所述玻璃部件周圍施加壓縮力。
全文摘要
公開了一種觀察玻璃組件或氣密終端組件中的玻璃至金屬氣密密封組件，其包括玻璃部件、中間部件和外環(huán)。中間部件設(shè)置在玻璃部件周圍。玻璃部件熔合到中間部件。具有比玻璃部件的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)的外環(huán)朝向玻璃部件壓縮中間部件，以產(chǎn)生氣密壓縮密封。
文檔編號B65D25/54GK102428051SQ201080021530
公開日2012年4月25日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者弗朗茨·迪特爾·佩特雷克, 艾伯塔斯·揚·亨德里克·科爾克曼 申請人:艾默生電氣公司