[发明专利]使用高径向冲击速率的磁脉冲密封高压容器的方法及依照该方法制造的容器

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于通过脉冲磁力(pulsed magnetic force)(PMF)密封容器，且特别是用于密封高压容器的方法和装置。 

发明背景 

用于例如气体和/或液体贮藏的容器例如罐、筒、箱、瓶等等通常通过分别制造容器主体部分和盖子部分来生产。为了密封容器，焊接(welding)、硬焊(brazing)、软焊(soldering)或卷边(crimping)方法可被用于将盖子部分结合到容器主体部分。 

焊接以下指的是一种工艺，在这个工艺中，第一工件和第二工件的两个相对表面形成“真正的”冶金结合(分子间键合)，也就是，当第一工件和第二工件由于它们的原子的相互扩散而变得相互结合时的这样的物理接合。 

硬焊是一种接合工艺，由此有色填充金属或合金被加热到熔化温度(通常450℃以上)，并通过毛细作用分布到两个或更多个紧贴的工件之间。在它的液体温度，熔化的填充金属和焊剂与基体金属的薄层相互作用，从而由于晶粒结构的相互作用而冷却至形成密封接合。硬焊接合成为有不同层的分层结构，每个层都冶金结合到相邻层。 

软焊指的是使用熔化温度通常低于450℃的填充材料(焊料)接合金属部件的工艺。软焊由于较低熔化温度的填充金属而区别于硬焊；软焊由于在接合工艺中基体金属并不熔化而区别于焊接。在软焊工艺中，热被应用到待接合的部件，从而造成焊料熔化并通过毛细作用吸入到接合处，并通过润湿作用结合到待接合的材料。 

依次，卷边指的是通过使两个工件中的一个或两个都变形(或型锻)来支承另一个工件的这样的两个工件接合。卷边的结果，至少一个工件的表面变得卷曲、弯曲或收缩，以便提供两个工件之间“纯粹的”机械接合，而第一工件的原子没有渗透到第二工件的主体内。 

卷边通常由冲压或滚轧来完成。此外，在本领域中用于密封容器的各种卷边技术也是已知的，其利用由瞬变磁场产生的力。 

例如，Gere的美国专利第3,581,456号描述了一种用于在充装罐的口径(neck finish)上形成封闭的方法，其利用由瞬变磁场产生的力。设置在罐的颈部上的盖子的裙边由所述场推动贴着口径，以便使裙边符合口径的轮廓，并由此保持盖子在罐的颈部上与口径接合。 

Koide等人的美国专利第4,934,552号描述了一种用于制造密封容器的方法，该密封容器包括具有开口端的圆柱形主体部分和安装在主体部分的开口端内的盖子。通过从主体部分的外部将主体部分的开口端压到盖子的外围表面来制造密封3容器，在盖子的外围表面周围设置有至少一个环形凹槽。在使用电磁力作为压力加工的方式的情况下，主体部分的一部分立刻被严格且气密地固定到环形凹槽，且因而制造出密封容器。 

Shiina等人的美国专利第5,191,775号描述了一种用于密封冷冻介质贮藏容器的技术，该容器包括具有底部和开口上端部分的管状主体以及安装在开口端部分内的闭合件(closure)。开口端部分由电磁成形收缩和卷曲，并因此通过弯曲和配合凹槽固定到闭合件。美国专利第5,191,775号声明，该方法不使用焊接来将闭合件接合到主体。 

Aronne的美国专利第5,671,522号描述了用于通过磁脉冲成形技术(magnetic pulse forming technique)密封罐的另一种型锻技术。罐依靠一对特别构造的端盖闭合，每个端盖具有形成在它们的圆周周围的环形凹入部分。罐的末端接合在凹入部分内，并由磁脉冲成形接合。要求磁脉冲力径向向内指向与形成在盖子中的凹陷相匹配的芯棒(mandrel)。 

应该理解，通过卷边密封气体贮藏容器可被用于设计的压力不超过几巴的压力容器，例如，用于密封在充满氯氟烃(CFC)制冷剂如氟利昂的 电冰箱和空气调节系统中使用的压力容器。然而，应认识到，CFC是使全球变暖和臭氧损耗的化学物质，对地球的大气造成有害影响。特别地，南极上方发现了臭氧洞，且增强的世界关注导致了1989的蒙特利尔议定书。在同一时期，据发现，CFC对世界的温室变暖问题也有重大影响。因此，用不危害环境的材料替代全球变暖和臭氧损耗的化学物质是现在的一个主要论点。 

减轻CFC对全球大气的有害影响的一个解决方案是使用对环境无害的二氧化碳作为制冷剂，代替常规的使全球变暖和臭氧损耗的化学物质。尽管二氧化碳是使全球变暖的气体，但常规的制冷剂(例如氯氟烃和氢氟碳)造成的全球变暖比同等数量的二氧化碳多大约1000倍。同时，从空调释放出的微小量的二氧化碳与从燃烧矿物燃料制造出来用于能量和运输的庞大数量相比是微不足道的。