接合管式加熱器部分的方法和裝置的製作方法
2023-05-16 21:20:26 2
專利名稱：接合管式加熱器部分的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及接合管式加熱器的兩個不同部分。更具體地，本發明涉及一種用於在沒有其它部件或者不需對加熱器部分的端部進行特殊製備的情況下，將冷的銷部分(pin section)的一端與具有加熱元件線圈的部分的端部連接在一起的方法和裝置。
背景技術：
典型地，加熱器包括內部金屬電阻線圈，被稱作加熱元件，絕緣填料包圍該線圈，而該絕緣填料被外部金屬護套包裹。這種加熱器在本領域是公知的。這些加熱器利用由圓形金屬管制成的護套構建。有時被稱作「管式加熱器」，即使護套在製造之後被輥軋或者平整也是如此。
在許多應用中，有必要提供具有至少一個可加熱(「可加熱」)部分和至少一個未被加熱(「冷」)部分的管式加熱器。該可加熱部分通常包括加熱元件線圈，該加熱元件線圈由電阻材料螺旋纏繞而成，並被諸如氧化鎂的絕緣填充材料包圍，該絕緣填充材料被外部金屬護套包圍。該冷部分通常具有電力銷(通常稱作「冷銷」)。該冷部分被絕緣填充材料包圍，而該絕緣填充材料被類似於在可加熱部分使用的金屬護套包圍。在製造過程中，冷銷與可加熱部分的加熱元件線圈連接。將電壓施加到冷銷上，該電壓將電流傳導到加熱元件線圈上以產生熱量。在其它應用中，可能有必要將管式加熱器製成其功率密度沿著加熱器的長度變化。在加熱器組件中的許多變化需要對這些管式加熱器進行特製和接合。
在美國專利No.5864941(「′941專利」)中公開了一種接合所述可加熱部分和冷部分的新型方式，該專利授權給Baichoo等人，轉讓給Watlow Electric Manufaturing Company」，其整個內容在此引入作為參考。該′941專利教導了一種方法，通過首先以如下方式從可加熱部分的護套的端部暴露加熱元件線圈的實質部分將可加熱部分的一端與冷部分的一端接合1)手工切除護套和絕緣填料的一部分，2)將帶有錐形端部的冷銷插入加熱元件線圈的暴露的端部，然後3)將所述兩個端部物理連接起來。最終，將絕緣填料圍繞冷銷和冷銷-加熱元件接合處布置，同時金屬套筒圍繞該絕緣填料布置。優選地，各可加熱部分和冷部分的端部通過傳統的焊接工藝連接到金屬套筒上，然後整個組件被型鍛成統一的直徑。
′941專利代表了相對於現有方法，將管式加熱器的可加熱部分和冷部分接合在一起的更加改進的方法。但是，還需要進一步的改進。例如，現有技術的接合操作需要手工切割加熱器部分以暴露加熱元件線圈，然後手工將冷銷焊接到加熱元件線圈上，對焊接部分進行絕緣，將在絕緣端子上滑動金屬管到可加熱部分的護套，之後型鍛該管子以完成連接。而且，′941專利的方法需要庫存多種不同的部件和材料，諸如金屬套管和絕緣填料。
因此，本領域出現了對自動方法和裝置的需要，即在沒有其它部件或者不需對加熱器部分的端部進行特殊製備的情況下，將兩個管式加熱器部分的端部接合在一起。
發明內容
本發明首要目的是提供一種在沒有附加部件或者對管式加熱器的冷部分和可加熱部分的端部進行特殊手工製備的情況下將所述部分的相應端部接合在一起的裝置。
本發明的另一目的是提供一種用於將管式加熱器的冷部分和可加熱部分的相應端部接合在一起的自動裝置和方法。
本發明的再一目的是提供一種通過熔化冷銷的一部分並且將該部分物理結合到可加熱部分的端部上而將管式加熱器的冷部分的一端與可加熱部分接合在一起的裝置。
本發明的這些和其他目的在本發明的優選實施例中實現，對該實施例利用示例而非限制性方式加以描述，這些實施例提供了將管式加熱器的冷部分和可加熱部分的相應端部接合起來的方法和裝置。
總之，本發明通過提供將管式加熱器的可加熱部分接合到冷部分上的裝置，克服並且實質上減少了在現有技術中的不足。管式加熱器的可加熱部分產生用於傳熱系統的熱能並且包括具有絕緣填料的外部護套，所述絕緣填料包圍基本沿著所述外部護套長度延伸的中心加熱元件線圈。當正確裝配時，使加熱元件線圈產生熱量的電流經過加熱元件線圈。管式加熱器的冷部分提供必要的電流給可加熱部分，並且包括帶有絕緣填料的外部護套，所述絕緣填料包圍基本沿著所述外部護套長度延伸的導電冷銷。在接合操作中，本發明的正確裝配後的管式加熱器將可加熱部分和冷部分結合在一起，從而電流從冷銷流到用於產生熱能的加熱元件線圈。
根據本發明用於接合管式加熱器的裝置包括限定一腔室的外殼。該腔室包括從所述外殼的一側延伸的平臺和輥組件，所述外殼具有沿著其中心形成的凹口部分，所述輥組件延伸穿過沿著所述外殼的相對一側形成的開口。所述外殼還限定出與腔室連通的第一和第二相對孔口。所述第一和第二孔口分別與凹口部分和輥組件對準。輥組件和平臺包括分別與第一和第二孔口對準的放置部分和準備部分，所述放置部分和準備部分在其上製備可加熱部分和冷部分並在接合操作中便於移動這些部分。所述外殼還包括至少一個焊接末端，該焊接末端延伸到腔室中，並且適於熔化所述冷銷的暴露端部，然後在接合操作中將加熱元件與冷銷的鄰接端圓周焊接在一起。
根據本發明的方法，使用者首先將可加熱部分放置在平臺的凹口部分上，將冷部分放置在輥組件的放置部分上。然後穿過第一和第二孔口將可加熱部分和冷部分引導到腔室中至預定深度。在進入腔室之後，可加熱部分的暴露端部與位於所述外殼中的止動件接觸，將焊接末端放置成與具有暴露冷銷的冷部分的端部緊密靠近。通過將高電壓施加在焊接末端與冷銷之間而激勵電弧的焊接末端使冷銷的暴露部分變成熔池。然後引導焊接末端不與冷銷接觸，使可加熱部分和冷部分的端部彼此物理接觸，從而隨著熔池圍繞線圈固化，冷銷的熔池與加熱元件線圈的暴露端部形成牢固焊接連接。然後使第二焊接末端緊密鄰近外部護套的端部，以在可加熱部分和冷部分藉助於輥組件準備部分圍繞其中心旋轉時形成沿著所述端部的接合處的圓周焊接接縫，從而在其間建立接合。
本發明的另外目的、優點和新穎特徵將在下面的說明中闡明，本領域的技術人員在閱讀下述更詳細說明和附圖後將更明了這些目的、優點和新穎特徵，貫穿全文，相同的元件用相同的附圖標記指代。
圖1是側視圖，示出了根據本發明的管式加熱器的可加熱部分和冷部分；圖2是根據本發明沿著圖1中的線2-2截取的可加熱部分的端視圖；圖3是根據本發明沿著圖1中的線3-3截取的冷部分的端視圖；圖4是根據本發明的接合裝置的透視圖；圖5是沿著根據本發明的接合裝置的圖4中線5-5截取的橫截面圖；圖6是根據本發明的接合裝置的端視圖；圖7是沿著根據本發明的接合裝置的圖4中線7-7截取的橫截面圖；圖8是沿著根據本發明的接合裝置的圖4中線8-8截取的橫截面圖；圖9是沿著圖4中的線8-8截取的橫截面圖，示出了根據本發明的接合操作順序；圖10是根據本發明連接的可加熱部分和冷部分的局部剖開的側視圖；圖10a是根據本發明從圖10放大的剖視圖；
圖11示出根據本發明接合操作中的另一順序；圖12是根據本發明通過圓周焊接連接的可加熱部分和冷部分的側視圖；圖13是沿著圖4中的線13-13截取的橫截面圖，示出了根據本發明輥組件的旋轉；圖14是透視圖，示出了根據本發明接合裝置的可替換實施例；圖15是沿著圖14中的線15-15截取的橫截面圖，示出了根據本發明的接合裝置的可替換實施例；以及圖16是沿著圖14中的線16-16截取的橫截面圖，示出了根據本發明接合裝置的可替換實施例。
具體實施例方式
參照附圖，解釋根據本發明用於接合管式加熱器11的裝置的實施例，該裝置大體如圖4中的10所示。
參見圖1-4，管式加熱器11是提供熱源的傳統加熱裝置，包括可加熱部分20，該可加熱部分與冷部分22相連。可加熱部分20設置用於產生熱量的裝置並且包括具有絕緣填料86的長外部護套78，絕緣填料86包圍沿著可加熱部分20長度延伸的傳統加熱元件84，而冷部分22傳導用於給可加熱部分20提供電能的電流，並且包括類似形狀的外部護套88，該外部護套也具有絕緣填料86，冷銷94可連接到電源(未示出)。利用接合裝置10實現的接合不僅在加熱元件84與冷銷94之間提供焊接連接，而且沿著對應可加熱部分20和冷部分22的外部護套端部的接合處提供圓周焊接接縫134(圖12)。
具體參見圖1和2，可加熱部分20的外部護套78可由合適的耐熱材料製成，包括但不局限於鐵、鐵合金、金屬或非金屬製成。可加熱部分20包括接合端80和相對端82，在兩個端部80、82之間帶有沿著縱向延伸的螺旋加熱元件84。雖然任何合適的絕緣材料都落入本發明的保護範圍中，優選地，由諸如氧化鎂的導熱材料製成的填料86包圍加熱元件84。為了製備用於接合的可加熱部分20，應該切割接合端80使之齊平並與中心軸線76垂直。雖然不是必須的，但優選地，使用者在遠離可加熱部分20的方向上抓住並使螺旋加熱元件84的一段暴露，從而使加熱元件84從接合端80向外延伸大約1/16英寸，這將在下文中進行詳細討論。
參見圖1、3和4，冷部分22的外部護套88具有接合端90和相對端92，在這兩個端部90、92之間有沿著縱向延伸的冷銷94。動力適配器95連接到與所述相對端92相鄰的冷銷94，用來將銷94連接到電源(未示出)。填料86也在外部護套88和銷94之間包圍和固定冷銷94。優選地，外部護套88的橫截面輪廓基本與可加熱部分20的外部護套78的橫截面輪廓在形狀和尺寸上相同。優選地，在接合之前，接合端90被切齊並且垂直於中心軸線76。
參見圖4，接合裝置10包括用於將可加熱部分20和冷部分22的鄰接端連接到一起的外殼12，以及輥組件14和平臺35，該輥組件和平臺在兩步接合操作中提供準備區(staging area)和用於正確定位可加熱部分20和冷部分22的裝置。外殼12由上表面34和下表面38、前表面42和後表面48、相對側表面50和56限定，這些表面整體限定出內部腔室62。為了可以安全地觀察腔室62和接合操作，穿過前表面42形成的開口44被帶顏色的觀察板112覆蓋，該觀察板利用保持部件114固定。輥組件14為正確對準和承載所述冷部分22來在致動器24的作用下沿著中心軸線76(圖4、13)定向移動提供了平穩的平臺，所述致動器24也被承載在輥組件14上，這將在下文更詳細討論。
輥組件14包括可沿著相應中心主線68、74旋轉的第一和第二輥16、18。如圖4和9所示，第一和第二輥16、18限定出延伸通過腔室62的相應第一端部64、70和第二端部66、72。輥組件14還限定出用於放置冷部分22的放置部分17和用於在為隨後接合操作的準備中對可加熱部分20和冷部分22進行製備的準備部分15。優選地，第一和第二輥16、18具有伸長的管狀結構，能夠利用傳統驅動裝置75(圖7、8)圍繞它們各自的中心軸線68、74進行旋轉運動。
參見圖7和8，驅動裝置75包括但不局限於由電力、水力或者氣體動力供給能量的馬達，該馬達向齒輪77提供圍繞中心軸線79的驅動旋轉運動。齒輪63、65與齒輪77嚙合以給第一和第二輥16、18提供驅動旋轉運動。齒輪63、65在減小直徑區域71、73上方滑動並且摩擦接合減小直徑部分71、73。換句話說，驅動裝置75驅動齒輪77在繞軸線79的方向上進行驅動旋轉運動。旋轉齒輪77與齒輪63、65嚙合，在各相反的方向上驅動第一輥16進行圍繞軸線68的旋轉運動、第二輥18進行圍繞軸線74的旋轉運動。為了為TIG焊接機32提供間隙，同時保持第一和第二輥16、18緊密靠近，在第一和第二輥16、18中形成相應的縱向對準槽59、61。當可加熱部分20和冷部分22被輥16、18可圍繞中心軸線旋轉地承載時，在輥16、18中布置槽59、61另外允許在該可加熱部分20和冷部分22之間形成圓周焊接接縫134，這將在下文詳細討論。
參見圖4和6-8，平臺35在與輥組件14相反的方向上從外殼12的表面50縱向延伸，並且包括沿其形成的縱向凹口部分37，用於與中心軸線76正確對準地保持可加熱部分20。如圖6所示，可加熱部分20的外部護套78使得第一和第二切向接觸部39、41與凹口部分37接觸，從而可加熱部分20進一步與中心軸線76正確保持對準。因為凹口部分37的側面被導圓以與輥組件14的半徑匹配，具有不同直徑的可加熱部分20也可保持與中心軸線76對準。而且在與中心軸線76對準的同時，用於將接納可加熱部分20穿過的孔口54與腔室62連通。為了防止可加熱部分20過量插入腔室20，在止動件26的柱塞116被引入腔室62中時，柱塞116與可加熱部分20接觸。用於防止可加熱部分20沿著中心軸線76進一步縱向移動的輥致動器28包括垂直向下延伸進入腔室62的致動輥120。致動輥120建立與可加熱部分20的切向可旋轉接觸。止動件26和輥致動器28利用來自氣動源(未示出)的相應氣動接口118和122來提供柱塞116和輥120的驅動控制。
參見圖4、9和13，冷部分22被沿著放置部分17放置在輥16、18之間，從而接合端90面對孔口60並且與可加熱部分20沿著中心軸線76軸向對準。用於為冷部分22提供驅動運動的致動器24與冷部分22的相對端92接觸設置，用來沿著輥組件14驅動冷部分22，使之進入腔室62直至接合端90接觸可旋轉TIG焊接機30。如圖9所示，接合端90接觸環形隔離墊片126接觸，該隔離墊片126優選地由陶瓷或其它耐火材料製成，該隔離墊片圍繞TIG焊接機30的焊接末端124，從而在接合端90和焊接末端124之間保持正確的間隔。在這一位置中，焊接末端124也與中心軸線76基本對準。因為加熱元件84和冷銷94每個分別在部分20和22中對中，因此加熱元件84和冷銷94沿著中心軸線76基本彼此對準。
參見圖4和9，致動器24包括具有接觸端98和遠端100的圓柱形殼體106，將直接作用力110同時施加到冷部分22上，同時也將電流傳送給部分22。致動器24還包括導電元件102，該導電元件沿縱向延伸通過殼體106，並且適於與位於遠端100處的電力接口108連接。當致動器24接觸冷部分22時，將電流從電源(未示出)通過導電元件102傳導到冷部分22。導電元件102在殼體106中利用圍繞該導電元件102的絕緣材料104對中。在沿著輥組件14的放置部分17的輥16、18之間的位置上，導電元件102保持與中心軸線76基本對準。如圖4所示，諸如氣動或者水力源的驅動裝置(未示出)產生用於沿著中心軸線76縱向驅動致動器24的驅動力110。由此，在使用者將冷部分22放置在位於殼體12和致動器24之間的放置部分17上時，在接合操作過程中，致動器24沿著中心軸線76朝向外殼12接觸和驅動冷部分22。
參見圖9和11，TIG焊接機30優選地為鎢極惰性氣體保護(TIG)焊接裝置，用於在接合操作中熔化冷銷94的暴露端。TIG焊接機30包括旋轉臂123，帶有在其自由端形成的焊接末端124。焊接末端124是傳統的鎢電極，該鎢電極提供了用於在加熱元件84和冷銷94的暴露端之間實現焊接連接的手段。如圖所示，環形間隔件126圍繞焊接末端130並且確保了焊接末端130與冷部分22的接合端90之間的正確間隔。旋轉臂123可圍繞樞轉軸線125旋轉以將焊接末端124轉入與中心軸線76對準，或者轉出不與中心軸線76對準。當焊接末端124與中心軸線76對準時，間隔件126用作對應於冷部分22的接合端90的止動件，該冷部分22已經沿著中心軸線76被致動器24導向，如上所述。惰性氣體源(未示出)經由惰性氣體接口129將惰性氣體輸送給腔室62來改進焊接質量，該惰性氣體接口穿過在前表面42上形成的孔口115。
參見圖9、11-13，TIG焊接機32也是用於在可加熱部分20的接合端80與冷部分22的接合端90之間提供圓周焊接接縫134的TIG焊接裝置。TIG焊接機32包括具有焊接末端130的臂131，該臂131延伸穿過位於外殼12的下表面38中的孔口40，並且與腔室62聯繫。為了適應不同直徑的所述部分20、22，焊接機32可以垂直調整。焊接末端130接收沿著電力接口132傳導的電流，該電流由電源(未示出)提供，用來激勵電焊弧。在可加熱部分20的製備階段，接合端80與焊接末端130徑向對準定位，因此焊接末端130與外部護套78相鄰定位。接合端80與焊接末端130之間的徑向對準利用輥致動器28的輥120保持。輥120藉助於由驅動裝置75驅動的輥組件14使得可加熱部分20圍繞中心軸線76旋轉，同時不允許該可加熱部分沿著中心軸線76縱向平移，這樣保持了為沿著接合處136形成圓周焊接接縫134所需的軸向對準，將在下文詳細描述。
參見圖4-13，現在將描述接合裝置10的接合操作。將冷部分22放置在輥組件14的放置部分17上，並由該放置部分可旋轉地承載該冷部分22，因此接合端90面對孔口60，外部護套88保持與第一輥16和第二輥18切向接觸，從而冷銷94基本與中心軸線76對準。使用者沿著中心軸線76在朝向外殼12的方向上引導所述冷部分22，直至接合端90進入腔室62並且與焊接機30的間隔件126接觸。致動器24然後沿著中心軸線76在朝向冷部分22的方向上滑動，直到導電元件102與第二端92相鄰定位。接著，使用者將可加熱部分20放置在平臺35的凹口部分37中，並且沿著中心軸線76朝向孔口54引導可加熱部分20，直至接合端80進入腔室62並且外部護套78與止動件26的柱塞116接觸。一旦接觸柱塞116，可加熱部分20的至少一部分被準備部分15可繞中心軸線26旋轉地承載，該準備部分用來在對後續可加熱部分20與冷部分22的接合操作的準備過程中對可加熱部分20進行製備。
優選地，柱塞116與接合端80之間的接觸建立了電路(未示出)，該電路導致輥120從輥致動器28開始向下延伸並且與外部護套78切向接觸，從而進一步防止可加熱部分20沿著中心軸線76縱向運動，同時還允許其圍繞該軸線旋轉運動。驅動源沿著中心軸線76將驅動力110施加到致動器24上，從而導致導電元件102與冷銷94的動力適配器95接觸。這一動作迫使冷部分22沿著中心軸線76在朝向外殼12的腔室62的方向上移動。致動器24引導冷部分22進入腔室62，從而接合端90從放置部分17進入準備部分15，直至接合端90與TIG焊接機30的間隔件126接觸。這一接觸使焊接末端124與冷銷94在接合端90緊密鄰近。一旦用於可加熱部分20和冷部分22的準備階段已經完成，惰性氣體源(未示出)經由惰性氣體接口129向腔室62輸送惰性氣體。電源然後輸送電流，該電流沿著致動器24的接口108傳輸通過導電元件102的接觸端98。一旦將電流傳輸通過冷銷94到達焊接末端124，電路完成，該電路然後將電流傳送通過TIG焊接機30的電氣接口，從而將高電壓施加到焊接末端126與冷銷94之間。一旦由於其間存在電壓，在焊接末端126與冷銷94之間形成電弧，則冷銷94沿著接合端90定位的暴露部分熔化，從而在其上形成熔池128。
一旦熔池128形成，則TIG焊接機30圍繞樞轉軸線125旋轉，直至提供足夠的間隙以允許冷部分22沿著穿過TIG焊接機30的中心軸線76進一步縱向行進。氣動接口122然後將柱塞116移出冷部分22的路徑。一旦TIG焊接機30已經旋轉離開，則將驅動力110再次施加到致動器24上以沿著中心軸線76引導冷部分22，直到接合端90與可加熱部分20的接合端80接觸。因為可加熱部分20和冷部分22共享沿著輥組件14的共用軸線76，因此熔池128和加熱組件84相互直接接觸，在熔池128圍繞加熱元件84固化的同時在其間形成焊接連接。
當這一焊接連接仍在形成時，由於驅動裝置75的齒輪77與第一輥16和第二輥18的齒輪63、65嚙合，因此輥組件14的第一輥16和第二輥18被驅動以在相同的旋轉方向上圍繞各自的軸線68、74旋轉。可加熱部分20和冷部分22被輥組件14可旋轉地承載，因此這一旋轉運動向和諧轉動的可加熱部分20和冷部分22施加圍繞軸線76的相反的旋轉運動。電力然後被施加到與形成在第一輥16和第二輥18上的槽59、61縱向對準的TIG焊接機32的焊接末端130上。TIG焊接機32將高電壓施加到焊接末端130與所述部分20、22的外部護套78、88之間，該高電壓激勵焊弧。隨著可加熱部分20和冷部分22圍繞中心軸線76旋轉，在焊接末端130和所述部分20、22之間激勵的焊弧在相應接合端80、90的外部護套78、88之間沿著接合處136形成圓周焊接接縫134。槽59、61在所形成的圓周焊接接縫134與第一輥16、第二輥18之間形成間隙。一旦完整的圓周焊接接縫134形成，輥120回縮，從致動器24去除驅動力110。現在接合操作完成，並且可通過沿著中心軸線76在遠離腔室62的方向上引導可加熱部分20的相對端82，直至冷部分22的相對端92完全穿過孔口54，來移除新接合的可加熱部分20和冷部分22。一旦移除接合後的所述部分20、22，則可重複操作。
本領域的普通技術人員顯然能利用任何焊接方法來實現所述焊接連接和圓周焊接接縫。另外，可以使用單個TIG焊接機或者多個TIG焊接機。而且，顯然除了氣動之外，諸如液壓、電力或者機械裝置的多種驅動或者致動方法落入本發明的保護範圍。
參見圖14，現在將描述本發明的替換實施例，該實施例以附圖標記200指代。為了清楚起見，除非特殊指出，所有部件保持與優選實施例10相同。替換實施例200和優選實施例10之間的顯著差別在於缺少輥組件14。替代輥組件14，替換實施例200包括軸向與平臺35對準的平臺214並且包括基本與凹口部分37相同的凹口部分237，從而可將可加熱部分20和冷部分22保持在軸向對準。
參見圖15-16，替代實施例200和優選實施例10的另一區別是用軌道焊接裝置240代替焊接裝置32。軌道焊接裝置240包括環形轉子244，該環形轉子將的焊接末端246固定在其中，用於沿著可加熱部分20和冷部分22的結合形成圓周焊縫。優選的，焊接裝置240是TIG焊接機。如上所述，在熔池128已經沿著接合端90形成則可加熱部分20和冷部分22物理接觸之後，形成圓周焊縫。轉子244被焊接頭242可旋轉的承載。為了解決可加熱部分20和冷部分22的不同直徑，焊接裝置240可包括對中裝置(未示出)以便相對於所述部分20、22將裝置240保持在對中位置。裝置240可在末端246在焊接頭242內旋轉的同時沿著其縱軸引導焊接末端246，從而裝置240可在沒有對中裝置的情況下解決可加熱部分20和冷部分22的不同直徑。可選的，可使用針對所述部分20、22的每一直徑配置尺寸的獨一無二的焊接裝置240。
雖然在替代實施例200中，可加熱部分20和冷部分22不是沿著旋轉運動，從而影響圓周焊縫的形成，但所述部分20、22沿著軸向利用輥致動器28以與優選實施例10中相同的方式固定。類似地，止動件26也動作以控制可加熱部分20的軸向位置，雖然由於焊接裝置240的位置，如在優選實施例10中所述，止動件26必須相對於中心軸線76被定位在傾角248處以提供足夠的間隙。
另外，本發明設想到，根據接合操作是否為自動進行的，可改變操作順序。在自動操作中，冷部分22優選地被首先安裝在如上所述的輥組件14上。一旦可加熱部分20的接合端80接觸柱塞116，則利用接合裝置10啟動接合操作的電路完成。但是，在手動操作中，準備可加熱部分20和加熱部分22的順序不是嚴格的，只要已經準備好冷部分22並且可加熱部分20與柱塞116在腔室62內接觸即可。還應該明白，將惰性氣體引入外殼12中的時間不是嚴格的，只要在外殼12中存在惰性氣體來方便焊接即可。
雖然輥組件14的優選實施例只從外殼12的一側延伸，但輥組件也能從外殼12的兩側延伸，從而有效替代平臺35。
而且，雖然優選實施例示出可加熱部分20沿著平臺35進入腔室62、冷部分沿著輥組件14進入腔室62，但顯然這一布置可以相反。
從上述內容應該明白，雖然已經圖示和說明了特定的實施例，但可在不脫離本發明精神和範圍的情況下做出各種修改。因此，說明書不用來限制本發明，相反，本發明的保護範圍只由所附權利要求書限定。
權利要求
1.一種用於接合管式加熱器(11)的可加熱部分(20)和冷部分(22)的裝置(10)，所述可加熱部分(20)具有相對端部(80，82)，包括外部護套(78)和加熱元件(84)，所述加熱元件(84)位於所述外部護套(78)中，並且所述冷部分(22)具有相對端部(90，92)，包括外部護套(88)和冷銷(94)，所述裝置(10)包括限定腔室(62)的外殼(12)，所述外殼(12)進一步限定與所述腔室(62)連通的相對孔口(54，60)；至少一個焊接末端(124，130)，延伸到所述腔室(62)中並且能夠熔化所述冷銷(94)，將所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)焊接在一起；其中，所述可加熱部分(20)的一個端部(80)與所述冷部分(22)的一個端部(90)各被引導到相應所述相對孔口(54，60)中的一個至預定深度，所述至少一個焊接末端(124，130)被放置成與所述冷部分(22)的所述端部(90)的所述冷銷(94)緊密鄰近，在其上形成熔池，所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)開始接觸，其中隨著所述熔池(128)固化，所述熔池(128)和所述加熱元件(84)在其間形成連接。
2.如權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述可加熱部分(20)和冷部分(22)橫截面形狀為圓形。
3.如權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述焊接末端(30)是鎢極惰性氣體保護焊接機。
4.如權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述腔室(62)填充有惰性氣體。
5.如權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述加熱元件(84)和所述冷銷(94)基本在相應的外部護套(78，88)中利用填料(86)對中。
6.如權利要求5所述的裝置(10)，其中，所述填料(86)是氧化鎂。
7.如權利要求1所述的裝置(10)，還包括一對與所述腔室(62)聯繫並且與所述相對孔口(54，60)對準的輥(16，18)。
8.如權利要求7所述的裝置(10)，其中，平臺(35)從所述外殼(12)開始與所述一對輥(16，18)對準地延伸。
9.如權利要求8所述的裝置(10)，其中，所述平臺(35)包括在其中形成用於與所述相對孔口(54，60)對準的槽(59，61)。
10.如權利要求7所述的裝置(10)，還包括設置在所述一對輥(16，18)上的致動器(24)，用於沿著所述一對輥引導所述冷部分(22)。
11.如權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述至少一個焊接末端(124，130)能沿著所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)的接合處(136)形成焊接接縫，從而在其間建立接合。
12.如權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述至少一個焊接末端(30)包括鎢極惰性氣體保護焊接機。
13.如權利要求1所述的裝置(10)，其中，所述至少一個焊接末端(124，130)包括軌道鎢極惰性氣體保護焊接機。
14.一種利用接合裝置(10)接合管式加熱器(11)的方法，所述管式加熱器包括可加熱部分(20)和冷部分(22)，所述可加熱部分(20)和冷部分(22)各具有帶有相應第一和第二端部(80，82，90，92)的外部護套(78，88)，所述可加熱部分具有加熱元件(84)，用於產生熱量，所述冷部分(22)具有冷銷(94)，用於傳導電流，所述接合裝置(10)包括限定腔室(62)的外殼(12)，所述外殼(12)進一步限定與所述腔室(62)連通的相對孔口(54，60)；至少一個焊接末端(124，130)，延伸到所述腔室(62)中並且能夠熔化所述冷銷(94)，將所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)焊接在一起，所述方法包括以下步驟a)穿過所述相對孔口將所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的所述第一端部(80，90)朝向彼此引導至預定深度；b)將所述至少一個焊接末端(124，130)放置成與所述冷銷(94)緊密靠近；c)利用所述至少一個焊接末端(124，130)沿著所述冷部分(22)的所述第一端部(90)熔化所述冷銷(94)的一部分；d)將所述可加熱部分(20)與所述冷部分(22)的所述第一端部(80，90)壓在一起在其間形成接合處(136)；e)利用所述至少一個焊接末端(124，130)沿著所述外部護套(78，88)的接合處(136)進行焊接以在其間形成焊接接縫(134)。
15.如權利要求14所述的方法，其中，利用鎢極惰性氣體保護焊接機進行所述步驟c)。
16.如權利要求14所述的方法，其中，利用鎢極惰性氣體保護焊接機進行所述步驟e)。
17.如權利要求14所述的方法，其中，在存在惰性氣體的情況下進行所述步驟c)和e)。
18.如權利要求14所述的方法，其中，將所述加熱元件(84)沿著所述可加熱部分(20)的長度中心盤繞。
19.如權利要求14所述的方法，其中，利用軌道鎢極惰性氣體保護焊接機進行所述步驟e)。
20.如權利要求18所述的方法，其中，使所述加熱元件(84)的一部分從所述第一端部(80)向外延伸。
21.如權利要求14所述的方法，其中，所述步驟d)中形成接合處(136)，使得所述加熱元件(84)與所述冷銷(94)的所述熔化部分(128)彼此接觸，從而隨著所述冷銷(94)固化，在所述加熱元件(84)與所述冷銷(94)之間形成連接。
22.一種用於接合管式加熱器(11)的可加熱部分(20)和冷部分(22)的裝置(10)，所述可加熱部分(20)具有相對端部(80，82)，包括外部護套(78)和加熱元件(84)，所述冷部分(22)具有相對端部(90，92)，包括外部護套(88)和冷銷(94)，所述裝置(10)包括包括限定腔室(62)的外殼(12)，所述外殼(12)進一步限定與所述腔室(62)連通的相對孔口(54，60)，用於在所述相對孔口(54，60)中的一個內接納所述可加熱部分(20)，在另一個所述孔口(54，60)內接納所述冷部分(22)；輥組件(14)，具有第一和第二輥(16，18)，所述輥組件(14)還包括與所述外殼(12)連通的準備部分(15)和從所述準備部分(15)延伸出的放置部分(17)，所述第一和第二輥(16，18)與所述相對孔口(54，60)對準；平臺(35)，從所述外殼(12)延伸出，所述平臺(35)具有在其中形成的槽(59，61)用來沿其承載所述可加熱部分(20)，所述槽與所述第一和第二輥(16，18)對準；致動器(24)，沿著所述放置部分(17)位於所述第一和第二輥(16，18)之間，用於沿其引導所述冷部分(22)；以及至少一個焊接末端(124，130)，延伸到所述腔室(62)中並且能夠熔化所述冷銷(94)，將所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)連接在一起；其中，在所述可加熱部分(20)和所述冷部分(22)的相應端部被放置到各個所述相對孔口(54，60)中時，所述致動器(24)引導所述冷部分(22)，從而所述至少一個焊接末端(124，130)被放置成與所述冷銷(94)緊密鄰近，在其上形成熔池(128)，所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)開始彼此接觸，從而隨著所述熔池(128)固化，所述熔池(128)和所述加熱元件(84)在其間形成連接。
23.如權利要求22所述的裝置(10)，其中，所述第一和第二輥(16，18)被迫旋轉運動，從而所述可加熱部分(20)和冷部分(22)沿著所述準備部分(15)一致相反旋轉運動。
24.如權利要求22所述的裝置(10)，其中，所述至少一個焊接末端(124，130)可沿著所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，82，90，92)的接合處(136)形成焊接接縫(134)，從而在其間建立接合。
25.如權利要求22所述的裝置(10)，其中，所述輥組件(14)延伸穿過所述外殼(12)。
26.如權利要求22所述的裝置(10)，其中，所述致動器(24)驅動所述冷部分(22)進入所述相對孔口(54，60)中的一個至預定深度，從而所述冷部分(22)被所述準備部分(15)可旋轉地承載。
27.如權利要求26所述的裝置(10)，其中，在所述至少一個焊接末端(124，130)接觸所述冷銷(94)而在其上形成所述熔池(128)之後，所述致動器(24)引導所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的端部(80，82，90，92)彼此接觸。
28.一種用於接合管式加熱器(12)的可加熱部分(20)和冷部分(22)的裝置(10)，所述可加熱部分(20)包括外部護套(78)，該護套具有基本沿著所述護套(78)的長度在該護套中延伸的加熱元件(84)，所述冷部分(22)包括外部護套(88)，該外部護套具有基本沿著所述護套(88)的長度在該護套中延伸的冷銷(94)，所述裝置(10)包括包括限定腔室(62)的外殼(12)，所述外殼(12)進一步限定與所述腔室(62)連通的相對孔口(54，60)，用於在所述相對孔口(54，60)中的一個內接納所述可加熱部分(20)，在另一個所述孔口(54，60)內接納所述冷部分(22)；平臺(35)，從所述外殼(12)延伸出，具有在其中形成的凹口(37)；第一和第二輥(16，18)，具有與所述外殼(12)連通的準備部分(15)和以與所述平臺(35)相反方向從其延伸出的放置部分(17)，所述第一和第二輥(16，18)以及所述凹口(37)與所述相對孔口(54，60)對準；致動器(24)，沿著所述放置部分(17)定位；以及可旋轉焊接末端(130)以及固定焊接末端(124)，延伸到所述腔室(62)中，所述可旋轉焊接末端(130)能夠熔化所述冷銷(94)，所述固定焊接末端可將所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的端部焊接在一起。
29.如權利要求28所述的裝置(10)，其中，一旦所述可加熱部分(20)到達所述預定深度，所述致動器(24)包括輥(120)，該輥(120)向下延伸到與所述可加熱部分(20)可旋轉切向接觸，從而約束所述可加熱部分沿著所述準備部分(15)旋轉運動。
30.如權利要求28所述的裝置(10)，其中，當所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的相應端部(80，90)被放置在各個所述相對孔口(54，60)中時，所述致動器(24)能引導所述冷部分(22)與所述可旋轉焊接末端(130)接觸而在該冷部分上形成熔池(128)，並且利用所述固定焊接末端(124)，在所述熔池(128)形成之後，所述致動器(24)引導所述可加熱部分(20)和冷部分(22)接觸以使所述固定焊接末端(124)將所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)焊接在一起。
31.如權利要求28所述的裝置(10)，其中，所述第一和第二輥(16，18)被迫旋轉運動，從而所述可加熱部分(20)和冷部分(22)沿著所述準備部分(15)一致相反旋轉運動，從而所述固定焊接末端(124)沿著所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)的接合處(136)形成焊接接縫(134)。
全文摘要
一種用於接合管式加熱器(12)的可加熱部分(20)和冷部分(22)的裝置(10)，所述可加熱部分(20)具有外部護套(78)，該護套中具有加熱元件(84)，所述冷部分(22)具有外部護套(88)，該護套中包括冷銷(94)。所述裝置(10)包括限定腔室(62)的外殼(12)，所述外殼(12)進一步限定與所述腔室(62)連通的相對孔口。焊接末端(130)延伸到所述腔室(62)中並且能夠熔化所述冷銷(94)，在接合操作中將所述可加熱部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)焊接在一起。
文檔編號B23K9/167GK1658996SQ03813291
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月28日 優先權日2002年5月1日
發明者喬治·B·德洛奇 申請人:沃特洛電氣製造公司