管状検出器の自動溶接のための溶接継手形態

 

検出器はシェル異形部を有する外側シェルを含み、シェル異形部の溶接部は、環状フランジとして外側シェルの中心軸に対して外側方向に延びる。検出器は、外側シェルの溶接部に隣接して位置されるエンドキャップを更に含む。エンドキャップ及び外側シェルの溶接部は、シールを形成するべく互いに溶接される。検出器を形成する方法も提供される。
【選択図】図2

 

 

本発明は、一般に、密閉接合を要するガス充填検出器などの管状構造体に関し、特に、検出器の構成のための溶接作業及び関連する構造体に関する。
放射線及びイオン/粒子(例えば、中性子、ガンマ線等)のための検出器は、外側カソードシェルによって取り囲まれる軸方向に延びるアノードを含む。一部の検出器において、例えば中性子検出器などにおいては、1つ以上のガスが外側カソードシェル内に配置される。中性子検出器では、外側カソードシェル内での中性子反応によってもたらされるイオン/粒子がガスと衝突して自由電子を形成する。これらの自由電子はアノードに引き寄せられ、そこで自由電子が中性子数を示す信号を発生させる。
言うまでもなく、ガスを外側カソードシェル内に保持して、空気、水分、汚染物質等の進入を防止する必要がある。検出器の幾つかの部分を溶接することによりシールを形成することが知られている。既に知られた中性子検出器10の一例が図1aに示される。中性子検出器10は、円筒状の外側シェルカソード12と、エンドキャップ14とを含む。溶接源16が中性子検出器10の長軸と平行(すなわち、外側シェル12の長手方向の広がりと平行)に長手方向で印加される。溶接源16は、外側シェル12をエンドキャップ14に対して溶接して密閉し、この場合、溶接源16及び/又は中性子検出器10は、旋回/回転方向にほぼ360°にわたって移動される/回転される。旋回/回転は、図1a内に曲線矢印18によって概略的に示される。溶接源16は、手動で制御され、場合により手作業で移動されるという不都合に見舞われ、これは比較的ゆっくりとした非効率的なプロセスである。
ここで、図1bを参照すると、既に知られた中性子検出器20の第2の例が示される。この場合も先と同様に、中性子検出器20は外側シェル22とエンドキャップ24とを含む。この既知の例では、溶接源26が中性子検出器20に対して径方向外側の方向から印加される。溶接源26は、外側シェル22をエンドキャップ24に対して溶接して密閉し、この場合、溶接源26又は中性子検出器20は、回転方向にほぼ360°にわたって回転される。回転を表す曲線矢印28を参照されたい。この例における溶接源26は自動作業の一環として含められたが、外側シェル22及びエンドキャップ24は、異なる材料から形成されるとともに、異なる寸法(例えば、径方向厚さ)を有し、したがって、溶接溶融を果たすために異なる加熱温度/要件を有する。また、外側シェル22及びエンドキャップ24がアルミニウム材料から形成されると、酸化アルミニウム層が外側シェル22及びエンドキャップ24の表面上にしばしば生じる。酸化アルミニウム層は、外側シェル22及びエンドキャップ24のベースアルミニウム材料と比べて溶接のために異なる加熱温度を必要とする。これらの理由のため、また、外側シェル22の相対的な薄さに起因して、一般にクラックと称される未融合部が場合により存在する状態で、外側シェル22とエンドキャップ24との間に望ましくない溶接部が生じ得る。したがって、外側シェルとエンドキャップとの間に形成される溶接の改善を伴う、中性子検出器などの管状部材の自動溶接を提供する必要があり、また、それを提供することが有益である。
独国特許出願公開第102011077689号明細書
以下は、本発明の幾つかの態様例の基本的な理解をもたらすために本発明の簡略的な概要を与える。この概要は、発明の外延的な総括ではない。また、この概要は、発明の重要な要素を特定しようとするものではなく、また、発明の範囲を線引きしようとするものでもない。概要の唯一の目的は、以下に与えられる更に詳しい説明の前置きとして、発明の幾つかの概念を簡略的形態で与えることである。
1つの態様によれば、本発明は、シェル異形部を有する外側シェルを含む検出器であって、シェル異形部の溶接部が環状フランジとして外側シェルの中心軸に対して外側方向に延びる、検出器を提供する。検出器は、外側シェルの溶接部に隣接して位置されるエンドキャップを含む。エンドキャップ及び外側シェルの溶接部は、シールを形成するべく互いに溶接されるように構成される。
他の態様によれば、本発明は、1つの軸に沿って延びるカソードとしての役目を果たす外側シェルを含む検出器を提供する。外側シェルはシェル異形部を有し、シェル異形部の溶接部は、環状フランジとして軸に対して径方向外側の方向に延びる。検出器は、外側シェル内で軸に沿って延びるアノードを含む。検出器は、アノードを支持するとともに外側シェルの端部内で延びるエンドキャップを含む。エンドキャップは、外側シェルのシェル異形部と適合するキャップ異形部を含む。エンドキャップは、軸に対して径方向外側に延びる溶接環状肩部を含む。溶接肩部及び外側シェルの溶接部は、シールを形成するべく互いに隣接して一緒に溶接される。
他の態様によれば、本発明は、検出器を形成する方法であって、1つの軸に沿って延びるカソードとしての役目を果たす外側シェルを設けるステップを含む方法を提供する。方法は、外側シェル内で軸に沿って延びるアノードを設けるステップを含む。方法は、アノードを支持するために外側シェルの端部内にエンドキャップを位置決めするステップを含む。エンドキャップは、該エンドキャップの肩部が径方向外側の方向に延びるキャップ異形部を含む。方法は、エンドキャップのキャップ異形部と適合するシェル異形部を形成するために外側シェルの一部を圧着するステップを含む。外側シェルの溶接部は、エンドキャップの肩部に隣接して径方向外側の方向に延びる。方法は、外側シェルの溶接部とエンドキャップの肩部とを径方向外側の方向から互いに溶接するステップを含む。
本発明の前述の態様及び他の態様は、添付図面に関連する以下の説明を読むと、本発明が関連する当業者に明らかとなる。
既知の従来技術の中性子検出器の一例の断面図である。 既知の従来技術の中性子検出器の第2の例の断面図である。 本発明の一態様に係る中性子検出器の一例の断面図である。 外側シェルがエンドキャップ上に圧着される前の中性子検出器の端部の図2の円形部分3でとられる細部の拡大断面図である。 外側シェルに力が加えられた状態の図3と同様の拡大断面図である。 力が加えられてしまった後にシェル異形部が外側シェルに形成された状態の図3及び図4と同様の拡大断面図である。 外側シェルをエンドキャップに取り付けるための溶接作業の一例を描く図3〜図5と同様の拡大断面図である。 溶接作業後においてエンドキャップに溶接された外側シェルを描く図3〜図6と同様の拡大断面図である。
本発明の1つ以上の態様を組み込む実施形態の例を説明するとともに図面に示す。これらの図示の例は、本発明を限定しようとするものではない。例えば、本発明の1つ以上の態様は、他の実施形態で及び他のタイプの装置でさえ利用され得る。また、本明細書中では、単なる便宜のために特定の専門用語が使用されるが、該専門用語は本発明の限定として解釈されるべきでない。更にまた、図面中、同じ参照数字は、同じ要素を示すために使用される。
図2は、本発明の少なくとも1つの態様に係る中性子検出器30の形態を成す密閉された管状体又は管状部材の実施形態の例を描く。図2が単に中性子検出器30の想定し得る構造/形態の1つの例を示すにすぎず、また、本発明の範囲内で他の例が考えられることが分かる。一般に、中性子検出器30は、放射線を測定する或いは環境内の中性子を監視する/検出するために使用される。例えば、中性子検出器30は、放射線安全用途、使用済み核燃料の放射線監視、国家防衛用途等と関連して使用され得る。無論、中性子検出器30は、これらの用途に限定されず、中性子の監視/検出を伴う他の用途で使用され得る。また、本発明は、同様の構成を有する他の検出器内で利用することができ、したがって、中性子検出器に限定されない。
中性子検出器30及びその動作の一般的な議論に移ると、中性子検出器30は、第1の端部32と反対側の第2の端部34との間で長手方向に延びる。この例における中性子検出器30は、略直線状の軸36に沿って延びるが、更なる例では、中性子検出器30が屈曲部、湾曲部、波状部等を含んでもよい。同様に、中性子検出器30は、示される寸法に限定されず、他の例では、示されるよりも長く/短くてもよく或いは大きく/小さくてもよい。同様に、中性子検出器30は、ハウジング内又は他の同様の構造体内に収容され得る。
中性子検出器30は外側シェル40を含む。外側シェル40は、中性子検出器30の第1の端部32と第2の端部34との間で延びる略円形の断面形状を有する。他の例において、外側シェル40は、円形の断面形状に限定されず、代わりに、楕円形の、四角形(例えば、正方形、長方形等)の、丸い断面形状等を含むことができる。外側シェル40は、金属(例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等)を含めて、任意の数の材料を含む。1つの例では、外側シェル40がカソードとしての役目を果たす。
外側シェル40は略中空の内容積42を境界付ける。内容積42は密閉され、また、内容積42にはガス又はガスの混合物が充填される。内容積42は任意の数の方法で充填され得る。1つの想定し得る例では、中性子検出器30の一部を貫通して延びる充填チューブを設けることができる。そのような例において、充填チューブは、略中空であるとともに、ガス(又はガスの混合物)を中性子検出器30の外部の場所から内容積42へと搬送する/輸送することができる。この例では示されないが、充填チューブは、例えばエンドキャップを貫通して延びることにより設けられるなど、中性子検出器30内の任意の数の場所に設けられ得る。内容積42を貫通して延びるようにアノード44が位置される。図示の例において、アノード44は、ワイヤを含み、或いは、少なくともワイヤと同様の大きさを有する。しかしながら、アノード44は、図示の例のサイズ又は形状に限定されず、更に大きい或いは更に小さい断面サイズを有することができる。アノード44は外側シェル40の軸36にほぼ沿って延びるが、他の例では、アノード44の中心が中心軸からはずれてもよい。アノード44は、ステンレス鋼、アルミニウム等を含む様々な金属から構成され得る。
動作時、中性子検出器30は中性子の存在/量を検出する。特に、カソードとしての役目を果たす外側シェル40が第1の電圧に維持され、一方、アノード44が第2の電圧に維持される。中性子反応によってもたらされるイオン又は粒子が内容積42を通過する際、ガスとの衝突により自由電子が形成される。これらの自由電子は、外側シェル40又はアノード44のいずれか一方又は両方へ向けて引き寄せられる。外側シェル40とアノード44との間の電圧差に起因して、引き寄せられる電子は、中性子検出器30内の中性子数を示す/中性子数に比例する電流を生み出す。
ガスが内容積42から逃げるのを制限するべく、外側シェル40が溶接され、したがって、外側シェル40が密閉される。特に、溶接/シールの形成を助けるために、外側シェル40は、両端部のそれぞれに位置されるシェル異形部50を含む。シェル異形部50の以下の説明が中性子検出器30の第1の端部32(すなわち、図2に示されるように、右端部)付近に位置されるシェル異形部50に限定されることが理解されるべきである。しかしながら、中性子検出器30の第2の端部34(すなわち、図2に示されるように、左端部)付近に位置されるシェル異形部50は、サイズ、構造、及び、形状がほぼ同様であるとともに、第1の端部32の鏡像となり得る。したがって、第1の端部32にあるシェル異形部50の以下の説明は、一般に、中性子検出器30の第2の端部34にあるシェル異形部50に関して適用できる。
シェル異形部50はシェル突起52と凹部54とを含む。シェル突起52は、凹部54に隣接して位置されるとともに、隣接する凹部54よりも大きい断面サイズ(例えば、直径)を規定する。この例では、シェル突起52が凹部54よりも外側シェル40の長手方向中心の方に近寄って位置され、一方、凹部54は、外側シェル40の端部(例えば、第1の端部32)に更に近寄って位置される。シェル突起52及び凹部54のそれぞれの断面サイズが図2の例に限定されないことが理解されるべきである。実際には、突起52及び凹部54はそれぞれ、断面サイズが示されるよりも大きく或いは小さくなり得る。1つの例では、凹部54が、約5.842ミリメートル(〜0.23インチ)の長手方向長さを有するが、他の長さが想定される。
シェル異形部50は溶接部56を更に含む。溶接部56は、シェル突起52の反対側で凹部54に隣接して位置される。この例において、溶接部56は、軸36から離れる径方向外側の方向に延びる環状フランジである。したがって、溶接部56の端部は、隣接する凹部54よりも大きい断面サイズ(例えば、直径)を規定する。1つの例において、溶接部56は、約1.5ミリメートル(〜0.06インチ)である径方向長さ58を含む。そのような例では、外側シェル40の厚さ60が約0.9ミリメートル(〜0.035インチ)である。したがって、この例では、外側シェル40の厚さ60に対する溶接部56の径方向長さ58として規定されるアスペクト比が約1.66(例えば、1.5/0.9)である。しかしながら、他の例では、アスペクト比が1.0以上であってもよい。
内容積42の密閉を助けるために、外側シェル40がエンドキャップ70に取り付けられる。図示の例では、一方のエンドキャップ70が中性子検出器30の第1の端部32に位置される一方で、他方のエンドキャップ70が中性子検出器30の第2の端部34に位置される。エンドキャップ70は一般に互いに類似するため、以下の議論は、第1の端部32のエンドキャップ70に限定される。
エンドキャップ70は、外側シェル40のそれぞれの端部(例えば、第1の端部32又は第2の端部34)に取り付けられ得る長手方向に延びるプラグ型構造体である。エンドキャップ70は、外側シェル40の内側断面サイズ及び形状とほぼ適合する外側断面サイズ及び形状を有する。したがって、エンドキャップ70は、ガス、空気、水分、破片、又は、他の意図しない物品が内容積42に入る或いは内容積42から出ることをエンドキャップ70が制限するように外側シェル40内で径方向に延びる。この例において、エンドキャップ70は、外側シェル40の円形の断面形状と適合するように略円形の断面形状を有するが、他の形状(例えば、四角形、楕円など)が想定される。エンドキャップ70は、金属(例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等)を含めて、任意の数の材料を含む。
エンドキャップ70は、外側シェル40の内容積42内へ少なくとも部分的に挿入され得る。図示のように、エンドキャップ70は、例えばアノード44を保持する及び/又はアノード44に取り付けられることによってアノード44を支持できる。エンドキャップ70の差し込み特性を更に向上させるために、エンドキャップ70は外側シェル40に取り付けられる(例えば、密閉される、溶接される、接着結合される、蝋付けされる等)。特に、1つの例において、エンドキャップ70は、密封シールを形成するように外側シェル40に溶接される。1つの例において、エンドキャップ70は、該エンドキャップ70のほぼ全周にわたって外側シェル40に溶接され得る。
溶接を助けるために、エンドキャップ70はキャップ異形部72を含む。キャップ異形部72は、キャップ異形部72とシェル異形部50とが互いに係合して嵌まり合うようにシェル異形部50のそれとほぼ適合する。1つの例では、後述するように、外側シェル40をキャップ異形部72上に圧着して、キャップ異形部72と適合するためのシェル異形部50を形成するために、別個の力が第1の端部32及び第2の端部34へ向けて外側シェル40に印加される。
キャップ異形部72は、キャップ突起74とキャップ凹部76とを含む。キャップ突起74は、キャップ凹部76に隣接して位置されるとともに、隣接するキャップ凹部76よりも大きい断面サイズ(例えば、直径)を規定する。この例では、キャップ突起74がキャップ凹部76よりも外側シェル40の長手方向中心の方に近寄って位置される。キャップ突起74及びキャップ凹部76のそれぞれの断面サイズが図2の例に限定されないことが理解されるべきである。実際には、他の例において、キャップ突起74及びキャップ凹部76は、断面サイズが示されるよりも大きく或いは小さくなり得る。
キャップ異形部72は肩部80を更に含む。肩部80は、キャップ突起74の反対側でキャップ凹部76に隣接して位置される。この例において、肩部80は、軸36から離れる径方向外側の方向に延びる。したがって、肩部80は、隣接するキャップ凹部76よりも大きい断面サイズ(例えば、直径)を規定する。肩部80は、溶接部56に隣接して位置されるように示される。溶接部56に隣接することにより、肩部80が溶接部56と接触してもよく或いは接触しなくてもよいことが理解されるべきである。
ここで、図3〜図7を参照すると、中性子検出器30を形成する方法、特に外側シェル40をエンドキャップ70に取り付ける方法の連続するステップが示される。図3〜図7が中性子検出器30の第1の端部32を描くことが理解されるべきである。しかしながら、先に記載されるように、第1の端部32は第2の端部34とほぼ同様である。したがって、第1の端部32で中性子検出器30を形成する以下の説明は、一般に、第2の端部34に関してもほぼ同様である。
図3を参照すると、中性子検出器30を形成する方法は、軸36に沿って延びるカソードとしての役目を果たす外側シェル40を設けることを含む。外側シェル40は、最初は、管形状の断面を成す。特に、外側シェル40の端部は、外側シェル40の中心部のサイズ/形状とほぼ一致するサイズ/形状を有する。したがって、外側シェル40は、最初は、第1の端部32にシェル異形部50を含まなくてもよい。中性子検出器30を形成する方法は、外側シェル40内で軸36に沿って延びるアノード44を設けることを更に含む。
中性子検出器30を形成する方法は、アノード44を支持するために外側シェル40の端部内にエンドキャップ70を位置決めすることを含む。エンドキャップ70はキャップ異形部72を含み、該キャップ異形部72では、エンドキャップ70の肩部80が径方向外側の方向に延びる。エンドキャップ70は、外側シェル40の内容積42内へ長手方向で少なくとも部分的に挿入され得る。図示のように、エンドキャップ70のキャップ異形部72は、該キャップ異形部72が外側シェル40に隣接して位置される状態で、内容積42内へと延びるように位置決めされる。図示の例では、外側シェル40の第1の端部32がキャップ異形部72の肩部80と隣接して接触してもよい。図示の例では、外側シェルの端部がエンドキャップ70の肩部80と近接する(径方向で位置合わせされる)ようにエンドキャップ70を外側シェル40内へ挿入できる。
ここで、図4を参照すると、中性子検出器30を形成する方法は、エンドキャップ70のキャップ異形部72と適合するシェル異形部50を形成するために外側シェル40の一部を圧着することを含む。外側シェル40の溶接部56は、エンドキャップ70の肩部80に隣接して径方向外側の方向に延びる。図示の例では、シェル異形部50を形成するために力100を外側シェル40に対して印加できる。この例では、外側シェル40に印加される力100が例示目的で(例えば、矢印を用いて)幾分一般的に/概略的に描かれる。実際には、力100は、圧着工具、回転成形工具、手動又は自動の力印加装置、かしめを含む、外側シェル40を圧着するための任意の数の方法を表すことが理解されるべきである。力100は、外側シェル40の周りでほぼ360°にわたって径方向外側の方向から印加され得る。
力100は、外側シェル40の端部から距離を隔てて印加され得る。この例において、力100の印加位置は、キャップ凹部76と長手方向で位置合わせされる。力100は、キャップ凹部76の長手方向の中心へ向けて印加され得る、或いは、他の例では、キャップ突起74又は肩部80の方へ更に近寄って印加され得る。キャップ凹部76の位置で力100を印加することにより、外側シェル40は、シェル異形部50を形成するように圧着される。また、力100は、外側シェル40の曲げ、降伏、変形、或いは、同様のものを引き起こすのに十分となり得る。
ここで、図5を参照すると、力100が外側シェル40に印加されてしまった後の中性子検出器30の第1の端部32が示される。この例では、力100が印加された後にシェル異形部50が形成されてしまっており、この場合、シェル異形部50はキャップ異形部72の形状とほぼ適合する。特に、力100により、外側シェル40がキャップ凹部76内へと延びて凹部54を形成する。同様に、シェル突起52がキャップ突起74と係合して接触する。更に、溶接部56が径方向外側の方向に延びるように曲げられる。特に、溶接部56は、軸36と略垂直に径方向外側の方向に延びる。したがって、溶接部56及び肩部80は、互いに略平行に近接して延びる。シェル異形部50がキャップ異形部72と略適合するとともに、シェル異形部50がキャップ異形部72内に受けられるため、エンドキャップ70は、外側シェル40に対して長手方向に移動することが制限される。
ここで、図6を参照すると、中性子検出器30を形成する方法は、径方向外側の方向から外側シェル40の溶接部56とエンドキャップ70の肩部80とを互いに溶接することを含む。図6は、シールを形成するために外側シェル40がエンドキャップ70に溶接される溶接作業の一例を示す。特に、溶接部56を肩部80に対して溶接するために溶接装置110が設けられる。溶接装置110は材料を互いに結合させることができる任意の数の装置を含むため、図示を簡略化させるべく溶接装置110が幾分一般的に/概略的に描かれることが理解されるべきである。溶接装置110は、例えば、アーク溶接機、ガス溶接機、トーチ溶接機、自動溶接機、手動溶接機、又は、同様のものを含む。1つの例において、溶接装置110は、機械化されたプログラム可能な溶接工具を利用する自動溶接機を含む。そのような例において、溶接装置110の一部は、中性子検出器30を移動させる/回転させるべく中性子検出器30を操作する或いは保持することができる。
一般に、溶接装置110は、外側シェル40をエンドキャップ70に結合させてシールを形成するための溶接源112を発生させる。使用される溶接装置110のタイプに応じて、溶接源112は、アーク、溶接トーチ、オキシ燃料、又は、同様のものを含む。溶接源112は、溶接部56及び肩部80の溶融及び結合を引き起こすのに十分な出力を有することができる。
溶接源112は、溶接部56及び肩部80の位置に印加される。特に、溶接源112は、径方向外側の方向から印加されて、溶接部56及び肩部80へと向けられる。溶接源112がこの方向から印加されるため、溶接部56及び肩部80はそれぞれ溶融して互いに結合するべく少なくとも部分的に加熱されて消費される。前述したように、溶接部56の径方向長さ58は、1つの例では約1.5ミリメートルである。この例では、肩部80が同様の長さを有することができる。したがって、径方向外側の方向から溶接源112を印加することにより、溶接部56及び肩部80は、溶接部56の径方向長さ58に沿って消費される。これは、比較的大きい溶接深さを可能にし、したがって、形成される溶接のばらつきや未溶接部を減少させる。
中性子検出器30の周囲で周方向溶接をもたらすために、中性子検出器30を回転させることができる。この例において、中性子検出器30の回転は、回転方向114として矢印を用いて幾分一般的に描かれる。1つの動作例では、溶接装置110が相対的に固定されたままの状態で、中性子検出器30がその軸の周りでほぼ360°にわたって回転される。他の動作例では、中性子検出器30が相対的に固定されたままの状態で、溶接装置110を回転方向114に沿って(例えば、中性子検出器30の周りで360°)移動させることができる。これらの例のいずれにおいても、周方向溶接を形成するために中性子検出器30の周りで周方向に溶接源112が溶接部56及び肩部80に印加されることが理解されるべきである。
シェル突起52は、溶接部56及び肩部80から距離を隔てて位置される。先に記載されるように、凹部54は、1つの例では約5.842ミリメートル(〜0.23インチ)の長さを有する。また、この長さ(5.842ミリメートル)は、溶接部56をシェル突起52から引き離す距離にも相当する。他の長さが想定されるが、この長さは、溶接源112が溶接部56からシェル突起52へと不用意にさまようことを制限することによって溶接安定性を向上させるのに十分である。
ここで、図7を参照すると、溶接作業後の中性子検出器30が示される。特に、外側シェル40は、シールが形成されるようにエンドキャップ70に溶接される。この例では、シールが融合部120として幾分一般的に描かれる。融合部120は、中性子検出器30の周りで周方向に(例えば360°)延びるとともに、溶接部56と肩部80との結合を表す。径方向外側の溶接方向に起因して、融合された外側シェル40とエンドキャップ70との間に未融合部(例えばクラック)が存在する可能性を融合部120が減らす/制限することが理解されるべきである。特に、外側シェル40及びエンドキャップ70の未融合部が存在する場合であっても、融合部120は、一般に、該融合部を通じた漏れを防止できる或いは任意のクラックが融合部を通じて伝搬することを防止できるほど十分に厚い。
前述の例における中性子検出器30は、径方向外側に延びる溶接部56及び肩部80をもたらす。したがって、溶接部56と肩部80とを結合させるために自動溶接を利用でき、それにより、溶接プロセスをスピードアップさせて効率を高めることができる。また、空気とアルミニウムとの間の相互作用に起因して、外側シェル40及びエンドキャップ70の表面上に酸化アルミニウムの層が形成される場合がある。酸化アルミニウムのこの層を伴う場合であっても、自動溶接プロセスは、ほぼ一貫した厚さの融合部120を依然としてもたらすことができる。これは、少なくとも部分的に、外側シェル40の厚さ60に対する溶接部56の径方向長さ58のアスペクト比が1.0以上であることに起因する。実際には、径方向長さ58により、溶接プロセス中に溶接部56をその厚さよりも大きいその長さに沿って消費でき、それにより、改良された融合部120を確保できる。
また、溶接源112が外側シェル40又はエンドキャップ70の他の部分へとさまよう可能性も減少され、したがって、より一貫した融合部120が確保される。例えば、溶接部56は、シェル突起52から所定の距離だけ離間される。したがって、溶接源112(例えば、アーク、トーチ等)は、溶接部56からシェル突起52へと不用意にさまようことが制限される。
本発明を前述した実施形態の例に関連して説明してきた。この明細書を読んで理解すると、変更及び改変を他人が想起できる。本発明の1つ以上の態様を組み入れる実施形態の例は、そのような変更及び改変の全てをそれらが添付の特許請求の範囲内に入る限りにおいて含むように意図される。
10 中性子検出器
12 外側シェル、外側シェルカソード
14 エンドキャップ
16 溶接源
18 曲線矢印
20 中性子検出器
22 外側シェル
24 エンドキャップ
26 溶接源
28 曲線矢印
30 中性子検出器
32 第1の端部
34 第2の端部
36 軸
40 外側シェル
42 内容積
44 アノード
50 シェル異形部
52 シェル突起
54 凹部
56 溶接部
70 エンドキャップ
72 キャップ異形部
74 キャップ突起
76 キャップ凹部
80 肩部
100 力
110 溶接装置
112 溶接源
114 回転方向
120 融合部



  1. シェル異形部(50)を有する外側シェル(40)であって、前記シェル異形部(50)の溶接部(56)が環状フランジとして前記外側シェル(40)の中心軸(36)に対して外側方向に延びる、外側シェル(40)と、
    前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)に隣接して位置されるエンドキャップ(70)であって、前記エンドキャップ(70)と前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)とがシールを形成するべく互いに溶接されるように構成される、エンドキャップ(70)と、
    を含む検出器(30)。

  2. 前記エンドキャップ(70)が溶接環状肩部(80)を含み、前記溶接環状肩部(80)及び前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)は、自動溶接できるように構成されるとともに、自動溶接プロセスの一環として互いに溶接される請求項1に記載の検出器(30)。

  3. 前記外側シェル(40)の前記シェル異形部(50)は、前記軸(36)に沿う長手方向の一方側にある前記溶接部(56)と前記軸(36)に沿う長手方向の反対側にあるシェル突起(52)との間に位置される環状凹部(54)を含む請求項1に記載の検出器(30)。

  4. 前記エンドキャップ(70)は、前記シェル異形部(50)の少なくとも一部とほぼ適合するキャップ異形部(72)を含む請求項3に記載の検出器(30)。

  5. 前記キャップ異形部(72)は、前記軸(36)に沿う長手方向の一方側にある前記肩部(80)と前記軸(36)に沿う長手方向の反対側にあるキャップ突起(74)との間に位置されるキャップ凹部(76)を含む請求項4に記載の検出器(30)。

  6. 前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)は、前記肩部(80)と長手方向で隣接して接触した状態で位置される請求項5に記載の検出器(30)。

  7. 前記シェル異形部(50)は、前記外側シェル(40)の厚さに対する前記溶接部(56)の径方向長さのアスペクト比が少なくとも1.0である請求項6に記載の検出器(30)。

  8. 前記溶接部(56)の径方向長さが約1.5ミリメートルであり、前記外側シェル(40)の厚さが約0.9ミリメートルである請求項7に記載の検出器。

  9. 前記エンドキャップ(70)の溶接環状肩部(80)及び前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)は、径方向から溶接できるように構成されるとともに、径方向から方向付けられる溶接プロセスの一環として互いに溶接される請求項1に記載の検出器(30)。

  10. 1つの軸(36)に沿って延びるカソードとしての役目を果たす外側シェル(40)であって、前記外側シェル(40)がシェル異形部(50)を有し、前記シェル異形部(50)の溶接部(56)が環状フランジとして前記軸(36)に対して径方向外側の方向に延びる、外側シェル(40)と、
    前記外側シェル(40)内で前記軸(36)に沿って延びるアノード(44)と、
    前記アノード(44)を支持するとともに前記外側シェル(40)の端部内で延びるエンドキャップ(70)であって、前記エンドキャップ(70)が前記外側シェル(40)の前記シェル異形部(50)と適合するキャップ異形部(72)を含み、前記エンドキャップ(70)が前記軸(36)に対して径方向外側に延びる溶接環状肩部(80)を含み、前記溶接肩部(80)と前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)とがシールを形成するべく互いに隣接して一緒に溶接される、エンドキャップ(70)と、
    を含む検出器(30)。

  11. 前記肩部(80)及び前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)は、径方向から溶接できるように構成されるとともに、径方向から方向付けられる溶接プロセスの一環として互いに溶接される請求項10に記載の検出器(30)。

  12. 前記肩部(80)及び前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)は、自動溶接できるように構成されるとともに、自動溶接プロセスの一環として互いに溶接される請求項11に記載の検出器(30)。

  13. 前記外側シェル(40)の前記シェル異形部(50)は、前記軸(36)に沿う長手方向の一方側にある前記溶接部(56)と前記軸(36)に沿う長手方向の反対側にあるシェル突起(52)との間に位置される凹部(54)を含む請求項10に記載の検出器(30)。

  14. 前記シェル突起(52)は、該シェル突起(52)が溶接されないように前記溶接部(56)から所定の距離を隔てて離間される請求項13に記載の検出器(30)。

  15. 前記溶接部(56)の径方向長さが約1.5ミリメートルであり、前記外側シェル(40)の厚さが約0.9ミリメートルである請求項10に記載の検出器。

  16. 前記シェル異形部(50)は、前記外側シェル(40)の厚さに対する前記溶接部(56)の径方向長さのアスペクト比が少なくとも1.0である請求項10に記載の検出器(30)。

  17. 検出器(30)を形成する方法において、
    1つの軸(36)に沿って延びるカソードとしての役目を果たす外側シェル(40)を設けるステップと、
    前記外側シェル(40)内で前記軸(36)に沿って延びるアノード(44)を設けるステップと、
    前記アノード(44)を支持するために前記外側シェル(40)の端部内にエンドキャップ(70)を位置決めするステップであって、前記エンドキャップ(70)の肩部(80)が径方向外側の方向に延びるキャップ異形部(72)を前記エンドキャップ(70)が含むステップと、
    前記エンドキャップ(70)の前記キャップ異形部(72)と適合するシェル異形部(50)を形成するために前記外側シェル(40)の一部を圧着するステップであって、前記外側シェル(40)の溶接部(56)が前記エンドキャップ(70)の前記肩部(80)に隣接して径方向外側の方向に延びるステップと、
    前記外側シェル(40)の前記溶接部(56)と前記エンドキャップ(70)の前記肩部(80)とを径方向外側の方向から互いに溶接するステップと、
    を含む方法。

  18. 前記外側シェル(40)と前記肩部(80)とが前記中性子検出器(30)の周囲でほぼ360°にわたって溶接されるように前記溶接ステップ中に前記中性子検出器(30)を回転させるステップを更に含む請求項17に記載の方法。

  19. 前記外側シェル(40)及び前記エンドキャップ(70)が密閉シールされる請求項18に記載の方法。

  20. 前記シェル異形部(50)は、前記外側シェル(40)の厚さに対する前記溶接部(56)の径方向長さのアスペクト比が少なくとも1.0である請求項17に記載の方法。

 

 

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