軌道式焊接裝置的導向頭制造方法及圖紙

一種將管子焊接到管片上的軌道式焊接裝置。該焊接裝置包括外殼、可轉動地安裝在外殼內的轉動體、和從外殼下部伸出的導向頭單元。導向頭單元包括多個彈性安裝的凸形凸起，它們相對于導向頭單元在周向和縱向上隔開。這些球安裝在導向單元的橫向開口中。由彈簧支承的凸起可以使導向單元和焊接裝置能更快和更精確地在要經電弧焊接到管片上的管子內定中心。此外，具有多個橫向槽的導向頭單元可用于對實際上為圓形的管子進行焊接。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及適合于將管子焊到管片上的裝置。具體地說，本專利技術涉及帶有改進的導向頭的焊接裝置，導向頭包含用于將焊炬相對于被密封地焊接到管片上的管子精確定位的凹槽和彈簧支承的凸起。在多種類型的氣密管式熱交換設備中需將多根管子焊接到管片上，所述熱交換設備包括蒸汽冷卻器、中間冷卻器、和其它類似的熱交換器，這些熱交換器要求將管子上靠近管片的兩端可靠地線焊到管片上。這種焊接操作要求將電焊條精確地固定在管端上方以便形成密封的焊縫。為了完成這種操作已經研究了各種焊接設備，這些設備已在例如，Apblett等人的第2,908,805號U.S專利、Roberts等人的第3,754,115號U.S專利、Graham的第3,946,191號U.S專利、Hood et al的第4,004,125號U.S專利、Glatthorn的第4,327,269號U.S專利、和Kazlauskas的第4,427,868及4,476,367號U.S專利中公開。雖然在先專利已經公開了各種帶有導向件的焊炬結構，且已發現其中的導向件對將管子的端部焊接到管片上是很有用的，但是在這些焊接裝置中存在各種缺點和無法對準的問題。現在本專利技術已成功地解決了這些問題。本專利技術提供了一種適合于將管子端部快速焊接到管片上的改進的軌道式焊接裝置或焊炬。在這種焊接操作中該裝置能使焊條相對于管子端部精確定位。本專利技術包括一個含有轉動部件的導向焊炬體、一個與轉動部件相連接并適合于用連續GTA(氣體保護鎢極弧焊)將管子焊接到管片上的焊條、和從焊炬體的下側向下延伸且適合于插入待焊管中以便將焊炬體和焊條相對于待焊管定位的導向頭單元。導向頭通常是柱形的而且設有多個彈性安裝的凸形橫向凸起，例如彈簧支承的球，每個凸起在周向上和縱向上均與相鄰的凸起或球體留有一定間隔。這種彈性安裝的凸起既使在管子不完全是圓的情況下也能使導向頭在待焊管內自動地定中心。可以通過在導向頭單元中所設的橫向開口內固定的壓縮彈簧將凸形凸起彈性安裝成成對對置的形式。每個凸起表面或球體從導向頭體外表面向外徑向延伸至少0.008英寸，最好是0.012-0.060英寸。工作時，人工地將帶有多個彈性安裝的凸形凸起或球體的導向頭插入要焊到管片上的待焊管中，使彈性安裝表面牢固地與管子的內表面接觸。這樣使得導向頭單元在彈性安裝表面的作用下精確地在管內定中心。定中心要在將管端焊接到管片上之前完成。由于彈簧的作用，該裝置能適應管子內表面的變化。然后啟動焊炬裝置的轉動機構，并用焊條在管端及管片之間進行金屬電弧焊。在一個變換實施例中，導向頭單元可以是具有多個橫向槽的實心柱體。此外，雖然在此參照簡單的熔焊對本專利技術進行了顯示和說明，但是其還可以與用添加焊絲的角焊一起使用。本專利技術對于通常用于將外徑為約0.50-2.0英寸的金屬管焊接到管片上的焊機是很有用的。本專利技術對于將由黃銅、銅、碳鋼、不銹鋼、鈦合金制成的管子經電弧焊焊接到管片上是有很用的。本專利技術較好地提供了一種改進的軌道型焊接裝置，其包含導向頭裝置，該裝置能使焊炬的氣體保護電極形成更精確的準直定位，并且能將管子更迅速和更可靠地焊接到管片上。下面將結合附圖對本專利技術作進一步的說明，其中附圖說明圖1是按照本專利技術設置的軌道型管子焊接裝置底部的平面圖；圖2是表示帶有導向頭單元的軌道型焊接裝置的局部俯視圖，所說的導向頭單元插在管子中并伸到用于焊接管子的工作位置上方；圖3是取自圖2中線3-3的局部剖面正視圖，其表示插入管子和在管內定中心的導向頭；圖4、圖5和圖6分別是取自圖3中線4-4、5-5和6-6的導向頭單元的各剖面圖；和圖7是局部剖面正視圖，其表示設置在要焊接到管片上的管子中的導向頭的第二實施例。如圖1和2所示，焊炬組件10包括帶有手柄13和內部轉動體14的主體單元12、包含氣體保護鎢極(或焊條)17的焊炬單元16、和從主體12的下側向下延伸的導向頭單元20。導向頭單元20通過定位器臂18與焊炬轉動體14相連，定位器臂18上帶有從轉動體14的中心線偏離的部分19，從而在焊條17和偏離部分19之間形成了水平距離(d)。距離(d)基本上等于要焊到管片32上的管子30的外半徑加上通常焊接側的偏移量，例如，千分之十(0.010)英寸。焊接裝置的轉動體和焊條單元在U.S專利3,946,191中有更詳細地描述，為了更完整地說明本專利技術，在此引用該文件在需要時作為參考。當將導向頭單元20插入要用電弧焊接焊到管片32上的管子30上時，焊炬單元16的焊條17將環繞管端31的周圍移動以便將管端壓密地焊接到管片32上。參照圖3，其表示導向頭單元20和管子30更詳細的結構，將細長的心軸22通過中心連接棒21連接到焊炬定位器臂18的延伸部分19上，棒21上帶有十字銷23，其插入一個橫向孔中，該孔與臂的延伸部19及中心對中棒21相交。中心棒21插入細長心軸22的上端并通過下部的橫向銷25可旋轉地連接到細長心軸22的上端，橫向銷25安裝在棒21的環形槽25a中。圖4表示用于將中心連接棒21固定地和可拆卸地安裝到臂延伸部19上的結構的放大剖面圖，而圖5表示將細長的外部心軸22連接到中心連接棒21和焊炬組件10上的結構。這種連接裝置允許在需要時將導向頭單元20從焊接裝置10上拆下。換句話說，銷釘23和25以及凹槽25a可以在圖中所示銷釘23的位置上相結合，而且可以將中心連接棒21和心軸22做成一體。細長的心軸22上設有多個彈性安裝的凸形凸起或球體24，它們基本上沿心軸表面均勻地隔開。這些球體最好是成組設置，每一組都通過設在橫向開口27中的壓縮彈簧26進行彈簧支承。每個橫向開口27都具有其尺寸適于保持球體24的較小直徑部分27a，其使每個球能從心軸22的外表面徑向向外伸出0.008-0.060英寸。每個球都穿過心軸22外表面和管子30內表面之間的間隙30a向外壓在管子30的內壁上，由此使導向頭單元20與要焊接到管片32上的管子30形成了對中定位。最好是，使彈簧支承的球體24在心軸22的周向和縱向上彼此均勻隔開。如圖6所示，最好是將每組中的一個球24固定在一個較小的直徑部分27a上，27a在直徑方向上與螺紋件28相對，螺紋件28在橫向開口27的另一端擰到擴展的部分27b上。螺紋件28上設有較小的直徑部分28a用以保持它這一方的球24。兩組彈簧支承的球24和螺紋件28沿心軸22的縱向隔開一定距離，該距離最好在心軸外徑的約0.5和4.0倍之間的范圍內。在導向頭20的心軸22內至少使用四組最好使用六組至八組縱向上隔開的彈簧支承球，相鄰組球的中心軸彼此成一角度A，該角度至少為30度，最好是45-90度。心軸22通常用具有好的熱傳導性和機械特性的金屬制作，例如黃銅。球體24通常用具有好的耐磨性和硬質的鋼制作。對于壓縮彈簧26而言，要選擇好彈性系數以使得導向頭容易插入待焊的鋼管中，也就是說，彈簧不能太硬，而且要使導向頭單元在管子中具有合適的穩定性，即彈簧不能太軟。壓縮彈簧最好是用耐熱材料如不銹鋼制作。當希望在管子30和環形管片32之間進行線焊時，總是要用人工將焊接裝置10的導向頭單元20插入到管子30中，而且要將裝置10下降到使其與工件接觸。管子30的內徑為0.020-0.040英寸，該內徑大于心軸22的外徑，所以在多個彈簧支承的球體24的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種軌道式焊接裝置，其適于將管子焊接到管片上，其特征在于，其包括外殼、轉動地安裝在外殼中且帶有保護氣體型焊條的轉動體、和從外殼的下部伸出的中心導向頭單元，所說的導向頭單元帶有多個彈性安裝的橫向凸起，每個凸起都縱向隔開并從導向外表面徑向向外伸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧卡斯H馮賴恩，
申請(專利權)人：福斯特惠勒能源公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]