鎧裝熱電偶輔助焊接裝置以及焊接方法
【專利摘要】一種鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，包括：筒體，筒體限定軸線且具有軸線上的第一端和第二端，筒體適于可拆卸地圍繞熱電偶所要安裝的圓管的外壁定位，筒體的第一端的部分筒體壁遠離軸線向外凸出而形成至少一個焊料槽，焊料槽適于與外壁共同形成容納焊料的空間，焊料槽限定在第一端與第二端之間的第一位置與第一端的端緣之間。本發(fā)明也涉及一種將鎧裝熱電偶焊接到管的外壁上的方法，包括步驟：將具有焊料槽的筒體圍繞管定位；將鎧裝熱電偶置入到焊料槽內(nèi)；向焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫；以及待所述焊錫固化后，將筒體從管的外壁移除。
【專利說明】鎧裝熱電偶輔助焊接裝置以及焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及管壁溫度測量，尤其涉及鎧裝熱電偶焊接。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，圓管式加熱管束廣泛用于加熱流體工質(zhì)，而加熱管束的溫度準(zhǔn)確監(jiān)測與記錄具有重要意義。熱電偶是廣泛使用的測溫元件，它通過與被測物體接觸，使熱電偶絲達到與被測物體同樣的溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，再通過電氣儀表進行采集得到準(zhǔn)確的溫度值。
[0003]常見的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶根據(jù)是否具有保護套管，可分為裸絲熱電偶、鎧裝熱電偶。裸絲熱電偶直接將兩條不同金屬線的一端結(jié)合在一起，另一端連接到熱電偶溫度計或其他采集設(shè)備上，無外部保護護套，適于測量需要較短響應(yīng)時間的靜態(tài)或流動的非腐蝕性氣體溫度。鎧裝熱電偶在熱電偶外部增加了金屬保護套，且金屬保護套與內(nèi)部熱電偶絲絕緣，適于測量靜態(tài)或流動腐蝕性或一般氣體及液體溫度。在科研實驗中較多采用的細絲型鎧裝熱電偶直徑最細可達0.25mm，外部鎧裝包殼與內(nèi)部熱電偶絲之間采用氧化鎂絕緣。
[0004]在用鎧裝熱電偶測量圓管式加熱管束表面溫度時，往往需要將熱電偶固定在加熱管表面，保證熱電偶測溫端與被測表面直接接觸，且盡量排除其它外部因素的影響。熱電偶的固定方法主要包括:緊固接觸式與焊接式。
[0005]對于緊固接觸式固定方法，最簡單的方法是采用膠帶、固定箍、固定片等直接將熱電偶貼于待測圓管表面，但是極易造成熱電偶與熱管表面接觸不良，易受周圍環(huán)境的溫度影響，產(chǎn)生額外附加熱阻，測量結(jié)果與熱管表面實際溫度產(chǎn)生誤差。另一種方式為設(shè)計專門的緊固裝置，例如專利《一種熱電偶夾持裝置》(CN201955164U)、《熱電偶夾》(CN201974247U)等提出簡單的夾持方式，將熱電偶直接以線接觸的方式固定在待測圓管外表面；專利《圓管外壁溫測量熱電偶的定位器》(CN101403640A)公開了一種圓管外壁溫測量熱電偶的定位器，該熱電偶定位夾持器可由束緊鋼圈、陶瓷支腳、自緊夾持螺栓和緊固螺栓組成，可用于普通圓管及通電加熱圓管外壁溫測量熱電偶的精確定位；專利《熱電偶夾持裝置》(CN2854539Y)提供一種熱電偶夾持裝置，利用夾持件夾持熱電偶，并通過活動臂與支撐件的搭配，可使該夾持件調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢门c角度，使所夾持的熱電偶穩(wěn)固地接置在所需測試溫度的待測物表面。然而，以上專利實質(zhì)上是直接緊固接觸式固定方法的改進，適用于管內(nèi)流體流動下的外壁溫測量；但是對于大部分管殼式換熱器、管束加熱器，加熱管本身浸沒在流體之中，加熱管管外側(cè)加熱流體并要求測點對管外流場的影響盡量小，這種情況下管外壁一般不能有附加的固定裝置，否則對管外流場的影響很大，也會影響測量精度。
[0006]因此，對于圓管外壁有流體流過并要求測溫點對外部流場影響盡量小的情況下，將熱電偶焊接到被測表面是佳解決方案。對于裸絲熱電偶，可以采用電容儲能沖擊焊的方法將裸絲熱電偶固定在被測表面，該方法利用電容提供集中能量通過弧光放電使熱電偶測溫點處金屬瞬間熔化，同時伴隨沖擊力將熱電偶接頭頂端與被測表面金屬熔合。對于流動工質(zhì)為液體或其他腐蝕性流體的情況，則需使用鎧裝熱電偶測量，由于鎧裝熱電偶內(nèi)部存在氧化鎂絕緣層，無法采用電容沖擊焊進行焊接。另外，常用的氬弧焊同樣不可行，因為氬弧焊溫度高達上千度，會破壞鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)。
[0007]對于焊接方式的問題，較實用的解決方案是錫焊技術(shù)。由于錫的熔點是231.9°C，所以對于加熱管管壁溫度低于231.9°C的情況，可以采用錫焊對鎧和加熱管壁進行焊接，從而不會破壞熱電偶內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但是，錫對鋁、不銹鋼、鑄鐵等材料可焊性很差，而一般加熱管采用不銹鋼作為主要材料。經(jīng)實踐，可采用特殊配制的助焊劑將鎧裝熱電偶焊接到不銹鋼加熱管管壁表面。
[0008]對于加熱管呈豎直管束布置時，管間距很小，很難保證焊錫能夠貼附在被焊表面，大部分焊錫在重力作用下掉落，焊接很難成功?，F(xiàn)有技術(shù)還無法解決這種問題，也沒有相應(yīng)的焊接輔助工具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了便于將鎧裝熱電偶焊接到待測管上，且焊點對管外流場的影響盡量降低，提出本發(fā)明。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面的實施例，提出了一種鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，包括:筒體，所述筒體限定軸線且具有軸線上的第一端和第二端，所述筒體適于可拆卸地圍繞熱電偶所要安裝的管的外壁定位，其中:所述筒體的第一端的部分筒體壁遠離所述軸線向外凸出而形成至少一個焊料槽，所述焊料槽適于與所述至少一部分外壁共同形成容納焊料的空間，所述焊料槽限定在第一端與第二端之間的第一位置與第一端的端緣之間。
[0011 ] 在可選的示例性實施例中，所述管為圓管；且所述筒體包括兩個半體，每一個半體具有圓弧接合形狀，兩個半體適于可拆卸地圍繞定位到所述圓管的外壁，且至少一個半體上設(shè)置有一個所述焊料槽。
[0012]進一步地，所述兩個半體的一側(cè)平行于所述軸線可樞轉(zhuǎn)連接，另一側(cè)可拆卸固定。進一步地，一個半體的另一側(cè)設(shè)置有螺紋孔，而另一個半體的另一側(cè)設(shè)置有螺釘，所述螺釘適于配合到所述螺紋孔內(nèi)而沿圓周方向緊固所述兩個半體的另一側(cè)。進一步地，所述螺釘不可脫落地設(shè)置在所述另一半的另一側(cè)上。
[0013]在可選的示例性實施例中，所述焊料槽沿所述軸線的最大深度在10mm-25mm之間。
[0014]進一步地，所述焊料槽為自所述第一端的端緣朝向所述第一位置漸縮的形狀。更進一步地，所述焊料槽的內(nèi)表面到筒體壁外側(cè)的距離自所述第一端的端緣朝向所述第一位置逐漸變小到零，且所述焊料槽的內(nèi)表面在所述第一端的端緣處到所述筒體壁外側(cè)的距離為 5_8mm0
[0015]可選地，所述焊料槽的內(nèi)表面到筒體壁外側(cè)的距離自所述第一端的端緣朝向所述第一位置延伸的過程中逐漸變大到5-8_然后逐漸變小到零，且所述焊料槽的內(nèi)表面在所述第一端的端緣處到所述筒體壁外側(cè)的距離為3-5mm。
[0016]在可選的示例性實施例中，上述鎧裝熱電偶輔助焊接裝置還包括:至少一個壓緊部，每一個壓緊部對應(yīng)于一個焊料槽、且適于在該焊料槽的鎧裝熱電偶插入到焊料槽內(nèi)的插入方向上的上游側(cè)將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
[0017]在可選的示例性實施例中，每一個壓緊部包括:設(shè)置在所述筒體的每一個焊料槽的沿周向方向的兩側(cè)的支座；門形支架，所述門形支架的兩端分別由所述支座可樞轉(zhuǎn)支撐，且所述門形支架的兩端與所述支座過盈配合；設(shè)置在門形支架的橫梁上的壓塊，所述壓塊適于基于所述門形支架的樞轉(zhuǎn)將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
[0018]在可選的示例性實施例中，每一個壓緊部包括:設(shè)置在所述筒體的每一個焊料槽的沿周向方向的兩側(cè)的支座；彈簧門形支架，所述門形支架包括兩個彈性臂和連接在兩個彈性臂之間的橫梁，兩個彈性臂分別由所述支座固定；設(shè)置在門形支架的橫梁上的壓塊，所述兩個彈性臂提供將壓塊按壓在所述管的外壁上的彈性。
[0019]在可選的示例性實施例中，每一個壓塊上設(shè)置有沿插入方向定向的適于與所述管的外壁相對的熱電偶導(dǎo)槽。
[0020]在可選的示例性實施例中，所述壓塊可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在門形支架上。
[0021]在可選的示例性實施例中，每一個壓緊部包括彈性片，彈性片的一端固定到對應(yīng)焊料槽的沿周向方向的一側(cè)，彈性片的另一端延伸到焊料槽的在插入方向上的上游側(cè)以將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
[0022]在可選的示例性實施例中，所述壓緊部獨立于所述筒體設(shè)置。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的實施例，提出了一種將鎧裝熱電偶焊接到管的外壁上的方法，包括步驟:提供筒體，所述筒體繞所述管的至少一部分外壁固定，其中，所述筒體的一端的部分筒體壁遠離筒體的軸線向外凸出而形成至少一個焊料槽，所述焊料槽適于與所述至少一部分外壁共同形成容納焊料的空間；將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)；向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫；以及待所述焊錫固化后，將所述簡體從所述管的外壁移除。
[0024]可選地，“將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)”與“向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫”的步驟之間還包括:在該焊料槽的鎧裝熱電偶插入到焊料槽內(nèi)的插入方向上的上游側(cè)將鎧裝熱電偶按壓在管的外壁上。
[0025]可選地，“向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫”的步驟包括:將焊錫伸入焊料槽內(nèi)，用電烙鐵熔化焊錫，熔化狀態(tài)的焊錫掉落進入并填充焊料槽。
[0026]可選地，在“向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫”之前，上述方法包括步驟:將熱風(fēng)槍伸入焊料槽，加熱管的待焊部位。
[0027]可選地，上述方法還包括步驟:向所述管的外壁的焊接表面處施加助焊劑。
[0028]本發(fā)明提出一套圓管外壁鎧裝熱電偶夾持及輔助錫焊焊接一體化裝置及焊接方法，可將鎧裝熱電偶焊接在加熱管外部。在本發(fā)明中，使用焊錫將熱電偶的鎧固定在被測表面，可直接測量被測位置金屬溫度，大大減小了現(xiàn)有直接外部緊固固定方法中線接觸、點接觸中誤差；另一方面，焊接完畢后，輔助焊接裝置可以取下并移出測量區(qū)域，僅保留焊接完成的熱電偶，焊點較小，對加熱管外部流體影響很小；輔助焊接裝置可以重復(fù)多次使用，采用一組加持裝置可以順序完成多個熱電偶焊接作業(yè)，經(jīng)濟實用，可顯著提高作業(yè)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置的示意性立體圖；
[0030]圖2是圖1中的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置處于工作狀態(tài)的正視圖，其中示出了部分細節(jié)的剖視圖；
[0031]圖3是圖1中的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置的俯視圖；以及
[0032]圖4是圖1中的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置的側(cè)視圖，其中示出了兩個半體連接的細節(jié)。

【具體實施方式】
[0033]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。
[0034]參照圖1-4，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的實施例的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置包括一對配合的各帶有焊料槽lc、ld的定位半圓緊固鋼箍la、lh、不脫落螺釘2、壓緊彈簧桿3和帶熱電偶導(dǎo)槽4a的壓緊片4。
[0035]帶有焊料槽lc、ld的定位半圓緊固鋼箍的中上部向外突出一部分而形成為焊料槽，焊料槽lc、ld的下部過渡到鋼箍直段部分，與鋼箍一體；另一組配合的定位半圓緊固鋼箍的焊料槽結(jié)構(gòu)一致；該設(shè)計一方面使鋼箍能夠緊固在被測圓管表面，另一方面保證焊料僅填充到焊料槽內(nèi)而不掉落。
[0036]被測圓管5位于兩半圓緊固鋼箍la、lh的內(nèi)部，一對半圓鋼箍la、lh安裝前處于分離狀態(tài)，當(dāng)連接完畢后，兩半圓箍la、lh的直徑應(yīng)略小于被測加熱管直徑，通過調(diào)整不脫落螺釘2的松緊度保證圓箍盡可能地貼緊被測圓管表面，使圓箍與中心加熱管處于過盈配合狀態(tài)。兩半圓鋼箍可分開置入管束之間后，再通過相配合的插銷與插孔連接，非常適合管束密集排列情況下狹小空間內(nèi)的操作。若兩個定位半圓緊固鋼箍各有一個焊料槽，則每次定位后可一次性焊接兩個對稱分布的鎧裝熱電偶。
[0037]一對壓緊彈簧3的一端固定在半圓圓箍的插槽孔內(nèi)，另一端連接帶熱電偶導(dǎo)槽的壓緊片4，該壓緊片4可以以彈簧桿(即圖4中的彈簧3的橫梁)為軸轉(zhuǎn)動。安裝前壓緊片4在彈簧彈力的作用下向圓箍內(nèi)部傾斜，當(dāng)圓箍固定到被測圓管5時，需要將壓緊片4向外轉(zhuǎn)動一個角度，使壓緊片稍離開被測表面，當(dāng)固定好兩個半圓鋼箍后，在壓緊彈簧彈力的作用下，壓緊片4正對壁面并且緊貼在被測圓管5外表面，鎧裝熱電偶6則穿過壓緊片4上的熱電偶導(dǎo)槽4a，定位到相應(yīng)的測點位置。
[0038]一對半圓鋼箍安裝前處于分離狀態(tài)，如圖4所示，通過配合插銷Ie與插孔If相連接，每個半圓鋼箍上有兩組插銷或插孔，兩個插孔間距需略大于插銷間距，保證插銷能夠與插銷配合。插銷上部連接在半圓鋼箍上，下端伸入一段插入插銷孔內(nèi)；插孔整體固定在半圓圓箍上，中間開設(shè)插孔，直徑需與插銷下端正常配合。
[0039]如圖3所示，不脫落螺釘2通過彈簧2a將螺釘2本體連接在兩個半圓鋼箍中的一個半圓鋼箍Ia上，螺釘中心與兩個半圓鋼箍的螺紋孔中心均對正，保證螺釘與螺紋孔配合連接。圖2所示的不脫落螺釘處于擰緊狀態(tài)，當(dāng)擰緊螺釘時，螺釘壓緊彈簧2a，可將兩個半圓鋼箍連接固定；圖3所示的不脫落螺釘2處于未擰緊狀態(tài)，螺釘在彈簧2a的作用下維持在最初位置而不會脫落。
[0040]兩個半圓鋼箍拆卸后，螺釘2在彈簧2a的作用下可維持在最初位置而不會脫落。不脫落螺釘?shù)氖褂梅浅＿m用于狹窄管束間的操作，無需另外添加螺釘、螺栓，且有效防止操作過程中螺釘?shù)牡袈?。固定好圓箍位置后，直接擰緊螺釘即可。若采用一般螺釘，一個人無法完成該操作，因為一方面需要用手將圓箍固定在待焊位置，一方面需確定螺釘位置，另外還需再擰緊；而且因為裝置較小，使用一般螺釘時，非常容易掉落，十分不方便焊接。而采用了不脫落螺釘后，只需一只手固定好圓箍，另一只手擰緊，這樣一個人即可完成操作，非常適用于被焊管束位置狹窄，只能一個人操作的情況。
[0041]可以利用將螺釘2直接與鋼箍上的螺釘座上的一個螺紋孔配合而防止螺釘2脫落；也可以通過設(shè)置一個穿過螺釘2的彈簧2a，該彈簧2a—端連接到螺釘?shù)牟僮鞫?，另一端連接到螺釘座，而防止螺釘2脫落。
[0042]需要指出的是，雖然在附圖1-4的示例中，兩個半圓鋼箍形成圓筒體的形狀而包繞圓管5的整個外周，但是，可以僅僅將具有焊料槽的一個半體包繞圓管5的部分外周設(shè)置，且該半體上設(shè)置有幫助將該半體固定到管5的外周上的緊固裝置。
[0043]需要指出的是，被測的管5也可以具有除了圓形橫截面之外的其他橫截面。例如正方形橫截面，相應(yīng)地，筒體的橫截面也為正方形。
[0044]可選地，一個半體上可以設(shè)置一個焊料槽，但是，也可以僅僅一個半體上設(shè)置了焊料槽，或者，在尺寸允許的情況下，一個半體上也可以設(shè)置多個焊料槽，此時，該多個焊料槽沿管的周向方向間隔開布置。
[0045]基于上述描述，本發(fā)明涉及一種鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其包括:筒體10，所述筒體10限定軸線(例如在附圖中，筒體10為圓筒體，則軸線為筒體的圓筒體中心線)且具有軸線上的第一端(例如圖1中的上端)和第二端(例如圖1中的下端)，所述筒體10適于可拆卸地圍繞熱電偶20所要安裝的管5的外至少一部分壁定位，其中:所述筒體10的第一端的部分簡體壁遠離所述軸線向外凸出而形成至少一個焊料槽lc、ld，所述焊料槽lc、Id適于與所述至少一部分外壁共同形成容納焊料的空間S，如圖2所示，所述焊料槽lc、ld限定在簡體上端與簡體下端之間的第一位置與上端的端緣之間。在圖1中，焊料槽的開口向上。
[0046]在一個可選的實施例中，鎧裝熱電偶輔助焊接裝置還包括:至少一個壓緊部，每一個壓緊部對應(yīng)于一個焊料槽、且適于在該焊料槽的鎧裝熱電偶插入到焊料槽內(nèi)的插入方向上的上游側(cè)將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
[0047]利用壓緊部，可以使得熱電偶的測溫端盡可能地接近待測表面，減少測溫端的松動和翹起，從而可以提高焊點處測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0048]具體地，每一個壓緊部包括:設(shè)置在所述筒體的每一個焊料槽的沿周向方向的兩側(cè)的支座12(參見圖1);彈簧支架(對應(yīng)于上述的壓緊彈簧3)，所述支架包括兩個彈性臂和連接在兩個彈性臂之間的橫梁，兩個彈性臂分別由所述支座固定；以及設(shè)置在支架的橫梁上的壓塊(對應(yīng)于上述的壓緊片4)，所述兩個彈性臂提供將壓塊按壓在所述管的外壁上的彈性。
[0049]上述壓緊部的示例中，支架本身由彈簧形成，不過，也可以不使用彈簧支架。具體地，在一個可選的實施例中，每一個壓緊部包括:設(shè)置在所述筒體的每一個焊料槽的沿周向方向的兩側(cè)的支座12(參見圖1);門形支架，所述門形支架的兩端分別由所述支座可樞轉(zhuǎn)支撐，且所述門形支架的兩端與所述支座過盈配合；設(shè)置在門形支架的橫梁上的壓塊，所述壓塊適于基于所述門形支架的樞轉(zhuǎn)將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
[0050]每一個壓塊可上設(shè)置有沿插入方向定向的適于與所述管的外壁相對的熱電偶導(dǎo)槽4a。
[0051]在一個可選的實施例中，每一個壓緊部包括彈性片，彈性片的一端固定到對應(yīng)焊料槽的沿周向方向的一側(cè)，彈性片的另一端延伸到焊料槽的在插入方向上的上游側(cè)以將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
[0052]以上的壓緊部都連接到筒體，但是，壓緊部也可以獨立于筒體設(shè)置。
[0053]下面描述焊料槽。
[0054]焊料槽沿所述軸線的最大深度在10mm-25mm之間，進一步地，在15-20mm之間。這樣可以將熱電偶的測溫端的足夠深度插入到焊料槽并與被焊管有足夠的接觸面積。所述焊料槽遠離所述軸線凸出的凸出距離(即焊料槽的內(nèi)表面到筒體壁外側(cè)(例如半圓圓箍的圓周外壁)的距離)自所述第一端的端緣朝向所述第一位置(即在附圖中由上往下)逐漸變小到零，且所述焊料槽的內(nèi)表面在所述第一端的端緣處到簡體壁外側(cè)的距離為5-8mm。焊料槽凸出若過高，將造成焊點突起過大，影響管間流場；若過小，則不能保證將熱電偶牢固地焊接到被焊管表面。例如根據(jù)被焊的熱電偶直徑、被焊圓管的直徑的不同，焊料槽的深度、高度(即凸出距離)可略有變化。
[0055]在附圖1-4中示出的焊料槽為上部開口大的形狀，該形狀非常適用于在豎管上焊接熱電偶的情形。但是，對于在水平管的下側(cè)焊接熱電偶，則圖1-4中的上述焊料槽的形狀則對于將焊料保留在焊料槽中不利。為此，進一步地，焊料槽也可以為如下形狀:所述焊料槽遠離所述軸線凸出從而焊料槽的內(nèi)表面到筒體壁外側(cè)(例如半圓圓箍的圓周外壁)的距離自所述第一端的端緣朝向所述第一位置延伸的過程中逐漸變大到5-8_然后逐漸變小到零，且所述焊料槽的內(nèi)表面在所述第一端的端緣處到筒體壁外側(cè)的距離為3-5mm，即當(dāng)該鎧裝熱電偶輔助焊接裝置置于水平管上且希望在水平管的下側(cè)設(shè)置熱電偶時，焊料槽為兩頭向上翹起而中間下凹的形狀，這有助于在鎧裝熱電偶輔助焊接裝置的軸線水平時焊料槽保持焊料。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一方面，提出了一種將鎧裝熱電偶焊接到管的外壁上的方法，包括步驟:提供筒體，所述筒體繞所述管的至少一部分外壁固定，其中，所述筒體的一端的部分筒體壁遠離筒體的軸線向外凸出而形成至少一個焊料槽，所述焊料槽適于與所述至少一部分外壁共同形成容納焊料的空間；將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)；向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫；以及待所述焊錫固化后，將所述筒體從所述管的外壁移除。
[0057]可選地，“將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)”與“向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫”的步驟之間還包括:在該焊料槽的鎧裝熱電偶插入到焊料槽內(nèi)的插入方向上的上游側(cè)將鎧裝熱電偶按壓在管的外壁上。
[0058]可選地，“將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)”的步驟包括將鎧裝熱電偶的測溫頭置入到所述焊料槽內(nèi)中心偏下的位置。
[0059]下面參照圖1-4具體說明將鎧裝熱電偶焊接到圓管外壁上的方法的一個具體示例。
[0060]1、將圓管5被測測點位置用細砂紙打磨光滑，將待焊鎧裝熱電偶20表面過錫。
[0061]2、定位兩個半圓鋼箍la、lh。半圓鋼箍安裝前處于分離狀態(tài)，可分開置入管束之間，通過配合的插銷Ie與插孔If連接，然后將圓箍前端螺紋孔處閉合，不脫落螺釘2固定在其中一個半圓緊固鋼箍上，通過擰緊不脫落螺釘2將兩個半圓箍結(jié)合在一起，使圓箍主體結(jié)構(gòu)緊固在被測加熱管5待焊測點位置，待測圓管位于兩半圓緊固鋼箍內(nèi)部。圓箍的設(shè)計直徑應(yīng)略小于被測加熱管直徑，通過調(diào)整螺釘?shù)乃删o度保證圓箍盡可能地貼緊被測圓管表面。帶熱電偶導(dǎo)槽4a的壓塊4通過一對壓緊彈簧桿3 (對應(yīng)于彈簧支架)連接在半圓鋼箍上。安裝前壓塊4在彈簧彈力的作用下向圓箍內(nèi)部傾斜，在將半圓箍固定到壁面的過程中，壓塊4需要向外轉(zhuǎn)動一個角度，在壓緊彈簧彈力的作用下使壓塊4 一直緊貼在被測圓管外表面。
[0062]3、插入熱電偶。將細絲型鎧裝熱電偶20通過熱電偶導(dǎo)槽4a，使測溫頭伸入焊料槽lc、ld，位置處于焊料槽中心略偏下位置，熱電偶測溫端緊貼被測壁面的長度一般約為直徑的20倍，熱電偶20被壓塊4壓緊，測溫端緊貼在被測圓管表面。
[0063]4、預(yù)熱和填充焊錫。將熱風(fēng)槍伸入焊料槽，集中加熱被測圓管待焊部位，使被測加熱管壁面局部溫度升高，更易于焊錫固定到被測加熱管表面。加熱完畢后，將焊錫表面涂上特制助焊劑，再將焊錫伸入焊料槽內(nèi)，用電烙鐵熔化焊錫，熔化狀態(tài)的焊錫掉落進入并填充滿焊料槽。
[0064]5、焊錫凝固。
[0065]6、取下鋼箍。即，待錫焊凝固后，松開半圓鋼箍前端的不脫落螺釘，并將兩半圓鋼箍的插銷、插孔分離，即可取下該鋼箍，完成焊點的焊接。鋼箍可以經(jīng)過預(yù)處理，從而焊錫不會粘附到鋼箍上。
[0066]7、檢查焊點焊接的牢固程度，必要的情況下，對焊點進行適度打磨。
[0067]需要指出的是，基于實際情況，上述的步驟1、步驟4中的預(yù)熱和步驟7均是可選的。
[0068]下面具體說明本發(fā)明相對于傳統(tǒng)的焊接方式的優(yōu)點:
[0069](I)對于水平管束的傳統(tǒng)焊接方法，焊點只能在水平段的上部，因為一旦焊點在管束側(cè)方，在焊接過程中，焊錫在重力作用下極易滴落，無法形成固定的焊點；就算焊點在水平段上部，因為管子為圓柱形，融化的焊錫也容易滑落，每一個焊點可能需要嘗試3-4次才能焊接好。
[0070]而采用了本發(fā)明的技術(shù)方案之后，焊點位置可以在圓管的任意角度，因為焊料槽的存在，使焊錫不易滴落，能夠使焊點在側(cè)方固定并凝固，形成焊點。另外，焊接的成功率得到有效提尚。
[0071](2)對于豎直管束的焊接，傳統(tǒng)焊接方式十分困難，因為焊錫在豎直管處更易滴落，無法有效定形在圓管表面。根據(jù)之前的焊接經(jīng)驗，基于傳統(tǒng)方法，一個測點往往需要5-10次的嘗試，才能固定在圓管表面，一個測點的焊接至少需要半個小時以上，甚至需要一個小時，因為一旦一次嘗試失敗，就需要將圓管表面重新打磨光滑，再進行下一次嘗試，費時費力。其次，由于管束較為密集，無法精確確定焊點在某一根圓箍上焊接的角度，因為有些管束角度無法伸手實施焊接操作，只能在管束靠近操作員的地方進行焊接。另外，豎直管束實施焊接使，需要用膠帶將熱電偶被焊接端上部先貼到圓管表面，才能使測溫端緊貼被焊表面，這樣也不方便操作。
[0072]而采用了本發(fā)明的技術(shù)方案后，不但大大提高了焊接效率，更能夠在管束任意角度實施焊接。因為焊料槽能夠?qū)θ诨暮稿a提供一個支持力，使焊錫不至于滴落，而是停留在加熱管表面，凝固后即可附著在被測表面，這樣，對于熟練的焊接技術(shù)人員，僅需1-2次的嘗試，基本能夠完成焊點焊接，大大提高了焊接成功率與焊接效率。另外，可調(diào)整焊料槽的角度，將熱電偶固定后只需滴入融化的焊錫到焊料槽里即可，基本能夠?qū)崿F(xiàn)各個角度的焊接。而且，在使用了壓塊或夾緊片的情況下，無需另外使用膠帶固定熱電偶，直接用壓塊或壓緊片將熱電偶測溫端上部壓緊即可實施下一步焊接工作，省時省力。
[0073](3)現(xiàn)有熱電偶夾持固定技術(shù)，大多為外部緊固方式，使熱電偶通過線接觸、點接觸等方式固定在被測圓管外表面，適用于管內(nèi)流體流動下的外壁溫測量；但是對于大部分管殼式換熱器、管束加熱器，加熱管本身浸沒在流體之中，加熱管管外側(cè)加熱流體并要求測點對管外流場盡量小，這種情況下管外壁一般不能有附加的固定裝置，否則對管外流場的影響很大，也會影響測量精度。
[0074]因此，對于圓管外壁有流體流過的情況，并要求測溫點對外部流場影響盡量小的情況下，需將熱電偶焊接到被測表面，本發(fā)明很好地解決了這方面的問題。在本發(fā)明中，使用焊錫將熱電偶的鎧固定在被測表面，可直接測量被測位置金屬溫度，大大減小了現(xiàn)有直接外部緊固固定方法中線接觸、點接觸中誤差；另一方面，焊接完畢后，輔助焊接裝置可以取下并移出測量區(qū)域，僅保留焊接完成的熱電偶，焊點較小，對加熱管外部流體影響很小。
[0075](4)現(xiàn)有熱電偶夾持固定技術(shù)對每個被測點(位置)都需要一個熱電偶夾持裝置，在測點較多、分布復(fù)雜的情況均需布置與相應(yīng)的夾持裝置。本發(fā)明中，僅需一個輔助焊接裝置即可完成所有適用測點的焊接，輔助焊接裝置僅作為焊接中的輔助裝置，可重復(fù)使用，且安裝、拆卸方便，適用于與管束內(nèi)部被測圓管表面溫度的測量，方便且經(jīng)濟可行。
[0076]雖然在上文已經(jīng)公開了結(jié)合了本發(fā)明的原理的示例性實施例，但本發(fā)明不限定于所公開的實施例。相反地，本申請旨在使用本發(fā)明的一般原則覆蓋本發(fā)明的任何變化、用途或修改。而且，本發(fā)明意圖涵蓋偏離本公開內(nèi)容的、如落入本發(fā)明所屬領(lǐng)域中已知或習(xí)慣做法范圍內(nèi)這種內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，包括: 筒體，所述筒體限定軸線且具有軸線上的第一端和第二端，所述筒體適于可拆卸地圍繞熱電偶所要安裝的管的至少一部分外壁定位， 其中:所述筒體的第一端的部分筒體壁遠離所述軸線向外凸出而形成至少一個焊料槽，所述焊料槽適于與所述至少一部分外壁共同形成容納焊料的空間，所述焊料槽限定在第一端與第二端之間的第一位置與第一端的端緣之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述管為圓管；且 所述筒體包括兩個半體，每一個半體具有圓弧接合形狀，兩個半體適于可拆卸地圍繞定位到所述圓管的外壁，且至少一個半體上設(shè)置有一個所述焊料槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述兩個半體的一側(cè)平行于所述軸線的可樞轉(zhuǎn)連接，另一側(cè)可拆卸固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 一個半體的另一側(cè)設(shè)置有螺紋孔，而另一個半體的另一側(cè)設(shè)置有螺釘，所述螺釘適于配合到所述螺紋孔內(nèi)而沿圓周方向緊固所述兩個半體的另一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述螺釘不可脫落地設(shè)置在所述另一半的另一側(cè)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述焊料槽沿所述軸線的最大深度在10mm-25mm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述焊料槽為自所述第一端的端緣朝向所述第一位置漸縮的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述焊料槽的內(nèi)表面到筒體壁外側(cè)的距離自所述第一端的端緣朝向所述第一位置逐漸變小到零，且所述焊料槽的內(nèi)表面在所述第一端的端緣處到所述筒體壁外側(cè)的距離為5_8mm0
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述焊料槽的內(nèi)表面到筒體壁外側(cè)的距離自所述第一端的端緣朝向所述第一位置延伸的過程中逐漸變大到5-8_然后逐漸變小到零，且所述焊料槽的內(nèi)表面在所述第一端的端緣處到所述筒體壁外側(cè)的距離為3-5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，還包括: 至少一個壓緊部，每一個壓緊部對應(yīng)于一個焊料槽、且適于在該焊料槽的鎧裝熱電偶插入到焊料槽內(nèi)的插入方向上的上游側(cè)將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 每一個壓緊部包括: 設(shè)置在所述筒體的每一個焊料槽的沿周向方向的兩側(cè)的支座； 門形支架，所述門形支架的兩端分別由所述支座可樞轉(zhuǎn)支撐，且所述門形支架的兩端與所述支座過盈配合； 設(shè)置在門形支架的橫梁上的壓塊，所述壓塊適于基于所述門形支架的樞轉(zhuǎn)將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 每一個壓緊部包括: 設(shè)置在所述筒體的每一個焊料槽的沿周向方向的兩側(cè)的支座； 彈簧支架，所述支架包括兩個彈性臂和連接在兩個彈性臂之間的橫梁，兩個彈性臂分別由所述支座固定； 設(shè)置在支架的橫梁上的壓塊，所述兩個彈性臂提供將壓塊按壓在所述管的外壁上的彈性。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 每一個壓塊上設(shè)置有沿插入方向定向的適于與所述管的外壁相對的熱電偶導(dǎo)槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述壓塊可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在支架的橫梁上。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 每一個壓緊部包括彈性片，彈性片的一端固定到對應(yīng)焊料槽的沿周向方向的一側(cè)，彈性片的另一端延伸到焊料槽的在插入方向上的上游側(cè)以將插入到焊料槽內(nèi)的鎧裝熱電偶按壓在所述管的外壁上。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，其中: 所述壓緊部獨立于所述筒體設(shè)置。
17.一種將鎧裝熱電偶焊接到管的外壁上的方法，包括步驟: 提供筒體，所述筒體繞所述管的至少一部分外壁固定，其中，所述筒體的一端的部分筒體壁遠離筒體的軸線向外凸出而形成至少一個焊料槽，所述焊料槽適于與所述至少一部分外壁共同形成容納焊料的空間； 將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)； 向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫；以及 待所述焊錫固化后，將所述筒體從所述管的外壁移除。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中: “將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)”與“向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫”的步驟之間還包括:在該焊料槽的鎧裝熱電偶插入到焊料槽內(nèi)的插入方向上的上游側(cè)將鎧裝熱電偶按壓在管的外壁上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中: “將鎧裝熱電偶置入到所述焊料槽內(nèi)”的步驟包括將鎧裝熱電偶的測溫頭置入到所述焊料槽內(nèi)中心偏下的位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中: “向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫”的步驟包括:將焊錫伸入焊料槽內(nèi)，用電烙鐵熔化焊錫，熔化狀態(tài)的焊錫掉落進入并填充焊料槽。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括步驟: 在“向所述焊料槽內(nèi)施加融化的焊錫”之前，將熱風(fēng)槍伸入焊料槽，加熱管的待焊部位。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括步驟: 向所述管的外壁的焊接表面處施加助焊劑。
【文檔編號】B23K1/00GK104475912SQ201410705834
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】陸道綱, 張鈺浩, 杜爭, 傅孝良, 吳廣皓 申請人:國核（北京）科學(xué)技術(shù)研究院有限公司