[发明专利]轨道式焊接装置的导向头

说明书

本发明涉及适合于将管子焊到管片上的装置。具体地说，本发明涉及带有改进的导向头的焊接装置，导向头包含用于将焊炬相对于被密封地焊接到管片上的管子精确定位的凹槽和弹簧支承的凸起。

在多种类型的气密管式热交换设备中需将多根管子焊接到管片上，所述热交换设备包括蒸汽冷却器、中间冷却器、和其它类似的热交换器，这些热交换器要求将管子上靠近管片的两端可靠地线焊到管片上。这种焊接操作要求将电焊条精确地固定在管端上方以便形成密封的焊缝。为了完成这种操作已经研究了各种焊接设备，这些设备已在例如，Apblett等人的第2,908,805号U.S专利、Roberts等人的第3,754,115号U.S专利、Graham的第3,946,191号U.S专利、Hood et al的第4,004,125号U.S专利、Glatthorn的第4,327,269号U.S专利、和Kazlauskas的第4,427,868及4,476,367号U.S专利中公开。虽然在先专利已经公开了各种带有导向件的焊炬结构，且已发现其中的导向件对将管子的端部焊接到管片上是很有用的，但是在这些焊接装置中存在各种缺点和无法对准的问题。现在本发明已成功地解决了这些问题。

本发明提供了一种适合于将管子端部快速焊接到管片上的改进的轨道式焊接装置或焊炬。在这种焊接操作中该装置能使焊条相对于管子端部精确定位。

本发明包括一个含有转动部件的导向焊炬体、一个与转动部件相连接并适合于用连续GTA(气体保护钨极弧焊)将管子焊接到管片上的焊条、和从焊炬体的下侧向下延伸且适合于插入待焊管中以便将焊炬体和焊条相对于待焊管定位的导向头单元。

导向头通常是柱形的而且设有多个弹性安装的凸形横向凸起，例如弹簧支承的球，每个凸起在周向上和纵向上均与相邻的凸起或球体留有一定间隔。这种弹性安装的凸起既使在管子不完全是圆的情况下也能使导向头在待焊管内自动地定中心。可以通过在导向头单元中所设的横向开口内固定的压缩弹簧将凸形凸起弹性安装成成对对置的形式。每个凸起表面或球体从导向头体外表面向外径向延伸至少0.008英寸，最好是0.012-0.060英寸。

工作时，人工地将带有多个弹性安装的凸形凸起或球体的导向头插入要焊到管片上的待焊管中，使弹性安装表面牢固地与管子的内表面接触。这样使得导向头单元在弹性安装表面的作用下精确地在管内定中心。定中心要在将管端焊接到管片上之前完成。由于弹簧的作用，该装置能适应管子内表面的变化。然后启动焊炬装置的转动机构，并用焊条在管端及管片之间进行金属电弧焊。

在一个变换实施例中，导向头单元可以是具有多个横向槽的实心柱体。此外，虽然在此参照简单的熔焊对本发明进行了显示和说明，但是其还可以与用添加焊丝的角焊一起使用。

本发明对于通常用于将外径为约0.50-2.0英寸的金属管焊接到管片上的焊机是很有用的。本发明对于将由黄铜、铜、碳钢、不锈钢、钛合金制成的管子经电弧焊焊接到管片上是有很用的。

本发明较好地提供了一种改进的轨道型焊接装置，其包含导向头装置，该装置能使焊炬的气体保护电极形成更精确的准直定位，并且能将管子更迅速和更可靠地焊接到管片上。

下面将结合附图对本发明作进一步的说明，其中：

图1是按照本发明设置的轨道型管子焊接装置底部的平面图；

图2是表示带有导向头单元的轨道型焊接装置的局部俯视图，所说的导向头单元插在管子中并伸到用于焊接管子的工作位置上方；

图3是取自图2中线3-3的局部剖面正视图，其表示插入管子和在管内定中心的导向头；

图4、图5和图6分别是取自图3中线4-4、5-5和6-6的导向头单元的各剖面图；和

图7是局部剖面正视图，其表示设置在要焊接到管片上的管子中的导向头的第二实施例。

如图1和2所示，焊炬组件10包括带有手柄13和内部转动体14的主体单元12、包含气体保护钨极(或焊条)17的焊炬单元16、和从主体12的下侧向下延伸的导向头单元20。导向头单元20通过定位器臂18与焊炬转动体14相连，定位器臂18上带有从转动体14的中心线偏离的部分19，从而在焊条17和偏离部分19之间形成了水平距离(d)。距离(d)基本上等于要焊到管片32上的管子30的外半径加上通常焊接侧的偏移量，例如，千分之十(0.010)英寸。焊接装置的转动体和焊条单元在U.S专利3,946,191中有更详细地描述，为了更完整地说明本发明，在此引用该文件在需要时作为参考。