铠装热电偶辅助焊接装置以及焊接方法
【专利摘要】一种铠装热电偶辅助焊接装置，包括：筒体，筒体限定轴线且具有轴线上的第一端和第二端，筒体适于可拆卸地围绕热电偶所要安装的圆管的外壁定位，筒体的第一端的部分筒体壁远离轴线向外凸出而形成至少一个焊料槽，焊料槽适于与外壁共同形成容纳焊料的空间，焊料槽限定在第一端与第二端之间的第一位置与第一端的端缘之间。本发明也涉及一种将铠装热电偶焊接到管的外壁上的方法，包括步骤：将具有焊料槽的筒体围绕管定位；将铠装热电偶置入到焊料槽内；向焊料槽内施加融化的焊锡；以及待所述焊锡固化后，将筒体从管的外壁移除。
【专利说明】铠装热电偶辅助焊接装置以及焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及管壁温度测量，尤其涉及铠装热电偶焊接。
【背景技术】
[0002]现有技术中，圆管式加热管束广泛用于加热流体工质，而加热管束的温度准确监测与记录具有重要意义。热电偶是广泛使用的测温元件，它通过与被测物体接触，使热电偶丝达到与被测物体同样的温度，并把温度信号转换成热电动势信号，再通过电气仪表进行采集得到准确的温度值。
[0003]常见的标准热电偶根据是否具有保护套管，可分为裸丝热电偶、铠装热电偶。裸丝热电偶直接将两条不同金属线的一端结合在一起，另一端连接到热电偶温度计或其他采集设备上，无外部保护护套，适于测量需要较短响应时间的静态或流动的非腐蚀性气体温度。铠装热电偶在热电偶外部增加了金属保护套，且金属保护套与内部热电偶丝绝缘，适于测量静态或流动腐蚀性或一般气体及液体温度。在科研实验中较多采用的细丝型铠装热电偶直径最细可达0.25mm，外部铠装包壳与内部热电偶丝之间采用氧化镁绝缘。
[0004]在用铠装热电偶测量圆管式加热管束表面温度时，往往需要将热电偶固定在加热管表面，保证热电偶测温端与被测表面直接接触，且尽量排除其它外部因素的影响。热电偶的固定方法主要包括:紧固接触式与焊接式。
[0005]对于紧固接触式固定方法，最简单的方法是采用胶带、固定箍、固定片等直接将热电偶贴于待测圆管表面，但是极易造成热电偶与热管表面接触不良，易受周围环境的温度影响，产生额外附加热阻，测量结果与热管表面实际温度产生误差。另一种方式为设计专门的紧固装置，例如专利《一种热电偶夹持装置》(CN201955164U)、《热电偶夹》(CN201974247U)等提出简单的夹持方式，将热电偶直接以线接触的方式固定在待测圆管外表面；专利《圆管外壁温测量热电偶的定位器》(CN101403640A)公开了一种圆管外壁温测量热电偶的定位器，该热电偶定位夹持器可由束紧钢圈、陶瓷支脚、自紧夹持螺栓和紧固螺栓组成，可用于普通圆管及通电加热圆管外壁温测量热电偶的精确定位；专利《热电偶夹持装置》(CN2854539Y)提供一种热电偶夹持装置，利用夹持件夹持热电偶，并通过活动臂与支撑件的搭配，可使该夹持件调整到适当的位置与角度，使所夹持的热电偶稳固地接置在所需测试温度的待测物表面。然而，以上专利实质上是直接紧固接触式固定方法的改进，适用于管内流体流动下的外壁温测量；但是对于大部分管壳式换热器、管束加热器，加热管本身浸没在流体之中，加热管管外侧加热流体并要求测点对管外流场的影响尽量小，这种情况下管外壁一般不能有附加的固定装置，否则对管外流场的影响很大，也会影响测量精度。
[0006]因此，对于圆管外壁有流体流过并要求测温点对外部流场影响尽量小的情况下，将热电偶焊接到被测表面是佳解决方案。对于裸丝热电偶，可以采用电容储能冲击焊的方法将裸丝热电偶固定在被测表面，该方法利用电容提供集中能量通过弧光放电使热电偶测温点处金属瞬间熔化，同时伴随冲击力将热电偶接头顶端与被测表面金属熔合。对于流动工质为液体或其他腐蚀性流体的情况，则需使用铠装热电偶测量，由于铠装热电偶内部存在氧化镁绝缘层，无法采用电容冲击焊进行焊接。另外，常用的氩弧焊同样不可行，因为氩弧焊温度高达上千度，会破坏铠装热电偶结构。
[0007]对于焊接方式的问题，较实用的解决方案是锡焊技术。由于锡的熔点是231.9°C，所以对于加热管管壁温度低于231.9°C的情况，可以采用锡焊对铠和加热管壁进行焊接，从而不会破坏热电偶内部结构。但是，锡对铝、不锈钢、铸铁等材料可焊性很差，而一般加热管采用不锈钢作为主要材料。经实践，可采用特殊配制的助焊剂将铠装热电偶焊接到不锈钢加热管管壁表面。
[0008]对于加热管呈竖直管束布置时，管间距很小，很难保证焊锡能够贴附在被焊表面，大部分焊锡在重力作用下掉落，焊接很难成功。现有技术还无法解决这种问题，也没有相应的焊接辅助工具。
【发明内容】
[0009]为了便于将铠装热电偶焊接到待测管上，且焊点对管外流场的影响尽量降低，提出本发明。
[0010]根据本发明的一个方面的实施例，提出了一种铠装热电偶辅助焊接装置，包括:筒体，所述筒体限定轴线且具有轴线上的第一端和第二端，所述筒体适于可拆卸地围绕热电偶所要安装的管的外壁定位，其中:所述筒体的第一端的部分筒体壁远离所述轴线向外凸出而形成至少一个焊料槽，所述焊料槽适于与所述至少一部分外壁共同形成容纳焊料的空间，所述焊料槽限定在第一端与第二端之间的第一位置与第一端的端缘之间。
[0011 ] 在可选的示例性实施例中，所述管为圆管；且所述筒体包括两个半体，每一个半体具有圆弧接合形状，两个半体适于可拆卸地围绕定位到所述圆管的外壁，且至少一个半体上设置有一个所述焊料槽。
[0012]进一步地，所述两个半体的一侧平行于所述轴线可枢转连接，另一侧可拆卸固定。进一步地，一个半体的另一侧设置有螺纹孔，而另一个半体的另一侧设置有螺钉，所述螺钉适于配合到所述螺纹孔内而沿圆周方向紧固所述两个半体的另一侧。进一步地，所述螺钉不可脱落地设置在所述另一半的另一侧上。
[0013]在可选的示例性实施例中，所述焊料槽沿所述轴线的最大深度在10mm-25mm之间。
[0014]进一步地，所述焊料槽为自所述第一端的端缘朝向所述第一位置渐缩的形状。更进一步地，所述焊料槽的内表面到筒体壁外侧的距离自所述第一端的端缘朝向所述第一位置逐渐变小到零，且所述焊料槽的内表面在所述第一端的端缘处到所述筒体壁外侧的距离为 5_8mm0
[0015]可选地，所述焊料槽的内表面到筒体壁外侧的距离自所述第一端的端缘朝向所述第一位置延伸的过程中逐渐变大到5-8_然后逐渐变小到零，且所述焊料槽的内表面在所述第一端的端缘处到所述筒体壁外侧的距离为3-5mm。
[0016]在可选的示例性实施例中，上述铠装热电偶辅助焊接装置还包括:至少一个压紧部，每一个压紧部对应于一个焊料槽、且适于在该焊料槽的铠装热电偶插入到焊料槽内的插入方向上的上游侧将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
[0017]在可选的示例性实施例中，每一个压紧部包括:设置在所述筒体的每一个焊料槽的沿周向方向的两侧的支座；门形支架，所述门形支架的两端分别由所述支座可枢转支撑，且所述门形支架的两端与所述支座过盈配合；设置在门形支架的横梁上的压块，所述压块适于基于所述门形支架的枢转将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
[0018]在可选的示例性实施例中，每一个压紧部包括:设置在所述筒体的每一个焊料槽的沿周向方向的两侧的支座；弹簧门形支架，所述门形支架包括两个弹性臂和连接在两个弹性臂之间的横梁，两个弹性臂分别由所述支座固定；设置在门形支架的横梁上的压块，所述两个弹性臂提供将压块按压在所述管的外壁上的弹性。
[0019]在可选的示例性实施例中，每一个压块上设置有沿插入方向定向的适于与所述管的外壁相对的热电偶导槽。
[0020]在可选的示例性实施例中，所述压块可转动地设置在门形支架上。
[0021]在可选的示例性实施例中，每一个压紧部包括弹性片，弹性片的一端固定到对应焊料槽的沿周向方向的一侧，弹性片的另一端延伸到焊料槽的在插入方向上的上游侧以将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
[0022]在可选的示例性实施例中，所述压紧部独立于所述筒体设置。
[0023]根据本发明的另一方面的实施例，提出了一种将铠装热电偶焊接到管的外壁上的方法，包括步骤:提供筒体，所述筒体绕所述管的至少一部分外壁固定，其中，所述筒体的一端的部分筒体壁远离筒体的轴线向外凸出而形成至少一个焊料槽，所述焊料槽适于与所述至少一部分外壁共同形成容纳焊料的空间；将铠装热电偶置入到所述焊料槽内；向所述焊料槽内施加融化的焊锡；以及待所述焊锡固化后，将所述简体从所述管的外壁移除。
[0024]可选地，“将铠装热电偶置入到所述焊料槽内”与“向所述焊料槽内施加融化的焊锡”的步骤之间还包括:在该焊料槽的铠装热电偶插入到焊料槽内的插入方向上的上游侧将铠装热电偶按压在管的外壁上。
[0025]可选地，“向所述焊料槽内施加融化的焊锡”的步骤包括:将焊锡伸入焊料槽内，用电烙铁熔化焊锡，熔化状态的焊锡掉落进入并填充焊料槽。
[0026]可选地，在“向所述焊料槽内施加融化的焊锡”之前，上述方法包括步骤:将热风枪伸入焊料槽，加热管的待焊部位。
[0027]可选地，上述方法还包括步骤:向所述管的外壁的焊接表面处施加助焊剂。
[0028]本发明提出一套圆管外壁铠装热电偶夹持及辅助锡焊焊接一体化装置及焊接方法，可将铠装热电偶焊接在加热管外部。在本发明中，使用焊锡将热电偶的铠固定在被测表面，可直接测量被测位置金属温度，大大减小了现有直接外部紧固固定方法中线接触、点接触中误差；另一方面，焊接完毕后，辅助焊接装置可以取下并移出测量区域，仅保留焊接完成的热电偶，焊点较小，对加热管外部流体影响很小；辅助焊接装置可以重复多次使用，采用一组加持装置可以顺序完成多个热电偶焊接作业，经济实用，可显著提高作业效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是根据本发明的一个示例性实施例的铠装热电偶辅助焊接装置的示意性立体图；
[0030]图2是图1中的铠装热电偶辅助焊接装置处于工作状态的正视图，其中示出了部分细节的剖视图；
[0031]图3是图1中的铠装热电偶辅助焊接装置的俯视图；以及
[0032]图4是图1中的铠装热电偶辅助焊接装置的侧视图，其中示出了两个半体连接的细节。
【具体实施方式】
[0033]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
[0034]参照图1-4，根据本发明的一个方面的实施例的铠装热电偶辅助焊接装置包括一对配合的各带有焊料槽lc、ld的定位半圆紧固钢箍la、lh、不脱落螺钉2、压紧弹簧杆3和带热电偶导槽4a的压紧片4。
[0035]带有焊料槽lc、ld的定位半圆紧固钢箍的中上部向外突出一部分而形成为焊料槽，焊料槽lc、ld的下部过渡到钢箍直段部分，与钢箍一体；另一组配合的定位半圆紧固钢箍的焊料槽结构一致；该设计一方面使钢箍能够紧固在被测圆管表面，另一方面保证焊料仅填充到焊料槽内而不掉落。
[0036]被测圆管5位于两半圆紧固钢箍la、lh的内部，一对半圆钢箍la、lh安装前处于分离状态，当连接完毕后，两半圆箍la、lh的直径应略小于被测加热管直径，通过调整不脱落螺钉2的松紧度保证圆箍尽可能地贴紧被测圆管表面，使圆箍与中心加热管处于过盈配合状态。两半圆钢箍可分开置入管束之间后，再通过相配合的插销与插孔连接，非常适合管束密集排列情况下狭小空间内的操作。若两个定位半圆紧固钢箍各有一个焊料槽，则每次定位后可一次性焊接两个对称分布的铠装热电偶。
[0037]一对压紧弹簧3的一端固定在半圆圆箍的插槽孔内，另一端连接带热电偶导槽的压紧片4，该压紧片4可以以弹簧杆(即图4中的弹簧3的横梁)为轴转动。安装前压紧片4在弹簧弹力的作用下向圆箍内部倾斜，当圆箍固定到被测圆管5时，需要将压紧片4向外转动一个角度，使压紧片稍离开被测表面，当固定好两个半圆钢箍后，在压紧弹簧弹力的作用下，压紧片4正对壁面并且紧贴在被测圆管5外表面，铠装热电偶6则穿过压紧片4上的热电偶导槽4a，定位到相应的测点位置。
[0038]一对半圆钢箍安装前处于分离状态，如图4所示，通过配合插销Ie与插孔If相连接，每个半圆钢箍上有两组插销或插孔，两个插孔间距需略大于插销间距，保证插销能够与插销配合。插销上部连接在半圆钢箍上，下端伸入一段插入插销孔内；插孔整体固定在半圆圆箍上，中间开设插孔，直径需与插销下端正常配合。
[0039]如图3所示，不脱落螺钉2通过弹簧2a将螺钉2本体连接在两个半圆钢箍中的一个半圆钢箍Ia上，螺钉中心与两个半圆钢箍的螺纹孔中心均对正，保证螺钉与螺纹孔配合连接。图2所示的不脱落螺钉处于拧紧状态，当拧紧螺钉时，螺钉压紧弹簧2a，可将两个半圆钢箍连接固定；图3所示的不脱落螺钉2处于未拧紧状态，螺钉在弹簧2a的作用下维持在最初位置而不会脱落。
[0040]两个半圆钢箍拆卸后，螺钉2在弹簧2a的作用下可维持在最初位置而不会脱落。不脱落螺钉的使用非常适用于狭窄管束间的操作，无需另外添加螺钉、螺栓，且有效防止操作过程中螺钉的掉落。固定好圆箍位置后，直接拧紧螺钉即可。若采用一般螺钉，一个人无法完成该操作，因为一方面需要用手将圆箍固定在待焊位置，一方面需确定螺钉位置，另外还需再拧紧；而且因为装置较小，使用一般螺钉时，非常容易掉落，十分不方便焊接。而采用了不脱落螺钉后，只需一只手固定好圆箍，另一只手拧紧，这样一个人即可完成操作，非常适用于被焊管束位置狭窄，只能一个人操作的情况。
[0041]可以利用将螺钉2直接与钢箍上的螺钉座上的一个螺纹孔配合而防止螺钉2脱落；也可以通过设置一个穿过螺钉2的弹簧2a，该弹簧2a—端连接到螺钉的操作端，另一端连接到螺钉座，而防止螺钉2脱落。
[0042]需要指出的是，虽然在附图1-4的示例中，两个半圆钢箍形成圆筒体的形状而包绕圆管5的整个外周，但是，可以仅仅将具有焊料槽的一个半体包绕圆管5的部分外周设置，且该半体上设置有帮助将该半体固定到管5的外周上的紧固装置。
[0043]需要指出的是，被测的管5也可以具有除了圆形横截面之外的其他横截面。例如正方形横截面，相应地，筒体的横截面也为正方形。
[0044]可选地，一个半体上可以设置一个焊料槽，但是，也可以仅仅一个半体上设置了焊料槽，或者，在尺寸允许的情况下，一个半体上也可以设置多个焊料槽，此时，该多个焊料槽沿管的周向方向间隔开布置。
[0045]基于上述描述，本发明涉及一种铠装热电偶辅助焊接装置，其包括:筒体10，所述筒体10限定轴线(例如在附图中，筒体10为圆筒体，则轴线为筒体的圆筒体中心线)且具有轴线上的第一端(例如图1中的上端)和第二端(例如图1中的下端)，所述筒体10适于可拆卸地围绕热电偶20所要安装的管5的外至少一部分壁定位，其中:所述筒体10的第一端的部分简体壁远离所述轴线向外凸出而形成至少一个焊料槽lc、ld，所述焊料槽lc、Id适于与所述至少一部分外壁共同形成容纳焊料的空间S，如图2所示，所述焊料槽lc、ld限定在简体上端与简体下端之间的第一位置与上端的端缘之间。在图1中，焊料槽的开口向上。
[0046]在一个可选的实施例中，铠装热电偶辅助焊接装置还包括:至少一个压紧部，每一个压紧部对应于一个焊料槽、且适于在该焊料槽的铠装热电偶插入到焊料槽内的插入方向上的上游侧将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
[0047]利用压紧部，可以使得热电偶的测温端尽可能地接近待测表面，减少测温端的松动和翘起，从而可以提高焊点处测量结果的准确度。
[0048]具体地，每一个压紧部包括:设置在所述筒体的每一个焊料槽的沿周向方向的两侧的支座12(参见图1);弹簧支架(对应于上述的压紧弹簧3)，所述支架包括两个弹性臂和连接在两个弹性臂之间的横梁，两个弹性臂分别由所述支座固定；以及设置在支架的横梁上的压块(对应于上述的压紧片4)，所述两个弹性臂提供将压块按压在所述管的外壁上的弹性。
[0049]上述压紧部的示例中，支架本身由弹簧形成，不过，也可以不使用弹簧支架。具体地，在一个可选的实施例中，每一个压紧部包括:设置在所述筒体的每一个焊料槽的沿周向方向的两侧的支座12(参见图1);门形支架，所述门形支架的两端分别由所述支座可枢转支撑，且所述门形支架的两端与所述支座过盈配合；设置在门形支架的横梁上的压块，所述压块适于基于所述门形支架的枢转将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
[0050]每一个压块可上设置有沿插入方向定向的适于与所述管的外壁相对的热电偶导槽4a。
[0051]在一个可选的实施例中，每一个压紧部包括弹性片，弹性片的一端固定到对应焊料槽的沿周向方向的一侧，弹性片的另一端延伸到焊料槽的在插入方向上的上游侧以将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
[0052]以上的压紧部都连接到筒体，但是，压紧部也可以独立于筒体设置。
[0053]下面描述焊料槽。
[0054]焊料槽沿所述轴线的最大深度在10mm-25mm之间，进一步地，在15-20mm之间。这样可以将热电偶的测温端的足够深度插入到焊料槽并与被焊管有足够的接触面积。所述焊料槽远离所述轴线凸出的凸出距离(即焊料槽的内表面到筒体壁外侧(例如半圆圆箍的圆周外壁)的距离)自所述第一端的端缘朝向所述第一位置(即在附图中由上往下)逐渐变小到零，且所述焊料槽的内表面在所述第一端的端缘处到简体壁外侧的距离为5-8mm。焊料槽凸出若过高，将造成焊点突起过大，影响管间流场；若过小，则不能保证将热电偶牢固地焊接到被焊管表面。例如根据被焊的热电偶直径、被焊圆管的直径的不同，焊料槽的深度、高度(即凸出距离)可略有变化。
[0055]在附图1-4中示出的焊料槽为上部开口大的形状，该形状非常适用于在竖管上焊接热电偶的情形。但是，对于在水平管的下侧焊接热电偶，则图1-4中的上述焊料槽的形状则对于将焊料保留在焊料槽中不利。为此，进一步地，焊料槽也可以为如下形状:所述焊料槽远离所述轴线凸出从而焊料槽的内表面到筒体壁外侧(例如半圆圆箍的圆周外壁)的距离自所述第一端的端缘朝向所述第一位置延伸的过程中逐渐变大到5-8_然后逐渐变小到零，且所述焊料槽的内表面在所述第一端的端缘处到筒体壁外侧的距离为3-5mm，即当该铠装热电偶辅助焊接装置置于水平管上且希望在水平管的下侧设置热电偶时，焊料槽为两头向上翘起而中间下凹的形状，这有助于在铠装热电偶辅助焊接装置的轴线水平时焊料槽保持焊料。
[0056]根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种将铠装热电偶焊接到管的外壁上的方法，包括步骤:提供筒体，所述筒体绕所述管的至少一部分外壁固定，其中，所述筒体的一端的部分筒体壁远离筒体的轴线向外凸出而形成至少一个焊料槽，所述焊料槽适于与所述至少一部分外壁共同形成容纳焊料的空间；将铠装热电偶置入到所述焊料槽内；向所述焊料槽内施加融化的焊锡；以及待所述焊锡固化后，将所述筒体从所述管的外壁移除。
[0057]可选地，“将铠装热电偶置入到所述焊料槽内”与“向所述焊料槽内施加融化的焊锡”的步骤之间还包括:在该焊料槽的铠装热电偶插入到焊料槽内的插入方向上的上游侧将铠装热电偶按压在管的外壁上。
[0058]可选地，“将铠装热电偶置入到所述焊料槽内”的步骤包括将铠装热电偶的测温头置入到所述焊料槽内中心偏下的位置。
[0059]下面参照图1-4具体说明将铠装热电偶焊接到圆管外壁上的方法的一个具体示例。
[0060]1、将圆管5被测测点位置用细砂纸打磨光滑，将待焊铠装热电偶20表面过锡。
[0061]2、定位两个半圆钢箍la、lh。半圆钢箍安装前处于分离状态，可分开置入管束之间，通过配合的插销Ie与插孔If连接，然后将圆箍前端螺纹孔处闭合，不脱落螺钉2固定在其中一个半圆紧固钢箍上，通过拧紧不脱落螺钉2将两个半圆箍结合在一起，使圆箍主体结构紧固在被测加热管5待焊测点位置，待测圆管位于两半圆紧固钢箍内部。圆箍的设计直径应略小于被测加热管直径，通过调整螺钉的松紧度保证圆箍尽可能地贴紧被测圆管表面。带热电偶导槽4a的压块4通过一对压紧弹簧杆3 (对应于弹簧支架)连接在半圆钢箍上。安装前压块4在弹簧弹力的作用下向圆箍内部倾斜，在将半圆箍固定到壁面的过程中，压块4需要向外转动一个角度，在压紧弹簧弹力的作用下使压块4 一直紧贴在被测圆管外表面。
[0062]3、插入热电偶。将细丝型铠装热电偶20通过热电偶导槽4a，使测温头伸入焊料槽lc、ld，位置处于焊料槽中心略偏下位置，热电偶测温端紧贴被测壁面的长度一般约为直径的20倍，热电偶20被压块4压紧，测温端紧贴在被测圆管表面。
[0063]4、预热和填充焊锡。将热风枪伸入焊料槽，集中加热被测圆管待焊部位，使被测加热管壁面局部温度升高，更易于焊锡固定到被测加热管表面。加热完毕后，将焊锡表面涂上特制助焊剂，再将焊锡伸入焊料槽内，用电烙铁熔化焊锡，熔化状态的焊锡掉落进入并填充满焊料槽。
[0064]5、焊锡凝固。
[0065]6、取下钢箍。即，待锡焊凝固后，松开半圆钢箍前端的不脱落螺钉，并将两半圆钢箍的插销、插孔分离，即可取下该钢箍，完成焊点的焊接。钢箍可以经过预处理，从而焊锡不会粘附到钢箍上。
[0066]7、检查焊点焊接的牢固程度，必要的情况下，对焊点进行适度打磨。
[0067]需要指出的是，基于实际情况，上述的步骤1、步骤4中的预热和步骤7均是可选的。
[0068]下面具体说明本发明相对于传统的焊接方式的优点:
[0069](I)对于水平管束的传统焊接方法，焊点只能在水平段的上部，因为一旦焊点在管束侧方，在焊接过程中，焊锡在重力作用下极易滴落，无法形成固定的焊点；就算焊点在水平段上部，因为管子为圆柱形，融化的焊锡也容易滑落，每一个焊点可能需要尝试3-4次才能焊接好。
[0070]而采用了本发明的技术方案之后，焊点位置可以在圆管的任意角度，因为焊料槽的存在，使焊锡不易滴落，能够使焊点在侧方固定并凝固，形成焊点。另外，焊接的成功率得到有效提尚。
[0071](2)对于竖直管束的焊接，传统焊接方式十分困难，因为焊锡在竖直管处更易滴落，无法有效定形在圆管表面。根据之前的焊接经验，基于传统方法，一个测点往往需要5-10次的尝试，才能固定在圆管表面，一个测点的焊接至少需要半个小时以上，甚至需要一个小时，因为一旦一次尝试失败，就需要将圆管表面重新打磨光滑，再进行下一次尝试，费时费力。其次，由于管束较为密集，无法精确确定焊点在某一根圆箍上焊接的角度，因为有些管束角度无法伸手实施焊接操作，只能在管束靠近操作员的地方进行焊接。另外，竖直管束实施焊接使，需要用胶带将热电偶被焊接端上部先贴到圆管表面，才能使测温端紧贴被焊表面，这样也不方便操作。
[0072]而采用了本发明的技术方案后，不但大大提高了焊接效率，更能够在管束任意角度实施焊接。因为焊料槽能够对融化的焊锡提供一个支持力，使焊锡不至于滴落，而是停留在加热管表面，凝固后即可附着在被测表面，这样，对于熟练的焊接技术人员，仅需1-2次的尝试，基本能够完成焊点焊接，大大提高了焊接成功率与焊接效率。另外，可调整焊料槽的角度，将热电偶固定后只需滴入融化的焊锡到焊料槽里即可，基本能够实现各个角度的焊接。而且，在使用了压块或夹紧片的情况下，无需另外使用胶带固定热电偶，直接用压块或压紧片将热电偶测温端上部压紧即可实施下一步焊接工作，省时省力。
[0073](3)现有热电偶夹持固定技术，大多为外部紧固方式，使热电偶通过线接触、点接触等方式固定在被测圆管外表面，适用于管内流体流动下的外壁温测量；但是对于大部分管壳式换热器、管束加热器，加热管本身浸没在流体之中，加热管管外侧加热流体并要求测点对管外流场尽量小，这种情况下管外壁一般不能有附加的固定装置，否则对管外流场的影响很大，也会影响测量精度。
[0074]因此，对于圆管外壁有流体流过的情况，并要求测温点对外部流场影响尽量小的情况下，需将热电偶焊接到被测表面，本发明很好地解决了这方面的问题。在本发明中，使用焊锡将热电偶的铠固定在被测表面，可直接测量被测位置金属温度，大大减小了现有直接外部紧固固定方法中线接触、点接触中误差；另一方面，焊接完毕后，辅助焊接装置可以取下并移出测量区域，仅保留焊接完成的热电偶，焊点较小，对加热管外部流体影响很小。
[0075](4)现有热电偶夹持固定技术对每个被测点(位置)都需要一个热电偶夹持装置，在测点较多、分布复杂的情况均需布置与相应的夹持装置。本发明中，仅需一个辅助焊接装置即可完成所有适用测点的焊接，辅助焊接装置仅作为焊接中的辅助装置，可重复使用，且安装、拆卸方便，适用于与管束内部被测圆管表面温度的测量，方便且经济可行。
[0076]虽然在上文已经公开了结合了本发明的原理的示例性实施例，但本发明不限定于所公开的实施例。相反地，本申请旨在使用本发明的一般原则覆盖本发明的任何变化、用途或修改。而且，本发明意图涵盖偏离本公开内容的、如落入本发明所属领域中已知或习惯做法范围内这种内容。
【权利要求】
1.一种铠装热电偶辅助焊接装置，包括: 筒体，所述筒体限定轴线且具有轴线上的第一端和第二端，所述筒体适于可拆卸地围绕热电偶所要安装的管的至少一部分外壁定位， 其中:所述筒体的第一端的部分筒体壁远离所述轴线向外凸出而形成至少一个焊料槽，所述焊料槽适于与所述至少一部分外壁共同形成容纳焊料的空间，所述焊料槽限定在第一端与第二端之间的第一位置与第一端的端缘之间。
2.根据权利要求1所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述管为圆管；且 所述筒体包括两个半体，每一个半体具有圆弧接合形状，两个半体适于可拆卸地围绕定位到所述圆管的外壁，且至少一个半体上设置有一个所述焊料槽。
3.根据权利要求2所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述两个半体的一侧平行于所述轴线的可枢转连接，另一侧可拆卸固定。
4.根据权利要求3所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 一个半体的另一侧设置有螺纹孔，而另一个半体的另一侧设置有螺钉，所述螺钉适于配合到所述螺纹孔内而沿圆周方向紧固所述两个半体的另一侧。
5.根据权利要求4所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述螺钉不可脱落地设置在所述另一半的另一侧上。
6.根据权利要求1所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述焊料槽沿所述轴线的最大深度在10mm-25mm之间。
7.根据权利要求6所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述焊料槽为自所述第一端的端缘朝向所述第一位置渐缩的形状。
8.根据权利要求7所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述焊料槽的内表面到筒体壁外侧的距离自所述第一端的端缘朝向所述第一位置逐渐变小到零，且所述焊料槽的内表面在所述第一端的端缘处到所述筒体壁外侧的距离为5_8mm0
9.根据权利要求6所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述焊料槽的内表面到筒体壁外侧的距离自所述第一端的端缘朝向所述第一位置延伸的过程中逐渐变大到5-8_然后逐渐变小到零，且所述焊料槽的内表面在所述第一端的端缘处到所述筒体壁外侧的距离为3-5mm。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的铠装热电偶辅助焊接装置，还包括: 至少一个压紧部，每一个压紧部对应于一个焊料槽、且适于在该焊料槽的铠装热电偶插入到焊料槽内的插入方向上的上游侧将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
11.根据权利要求10所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 每一个压紧部包括: 设置在所述筒体的每一个焊料槽的沿周向方向的两侧的支座； 门形支架，所述门形支架的两端分别由所述支座可枢转支撑，且所述门形支架的两端与所述支座过盈配合； 设置在门形支架的横梁上的压块，所述压块适于基于所述门形支架的枢转将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
12.根据权利要求10所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 每一个压紧部包括: 设置在所述筒体的每一个焊料槽的沿周向方向的两侧的支座； 弹簧支架，所述支架包括两个弹性臂和连接在两个弹性臂之间的横梁，两个弹性臂分别由所述支座固定； 设置在支架的横梁上的压块，所述两个弹性臂提供将压块按压在所述管的外壁上的弹性。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 每一个压块上设置有沿插入方向定向的适于与所述管的外壁相对的热电偶导槽。
14.根据权利要求10-12中任一项所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述压块可转动地设置在支架的横梁上。
15.根据权利要求10所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 每一个压紧部包括弹性片，弹性片的一端固定到对应焊料槽的沿周向方向的一侧，弹性片的另一端延伸到焊料槽的在插入方向上的上游侧以将插入到焊料槽内的铠装热电偶按压在所述管的外壁上。
16.根据权利要求10所述的铠装热电偶辅助焊接装置，其中: 所述压紧部独立于所述筒体设置。
17.一种将铠装热电偶焊接到管的外壁上的方法，包括步骤: 提供筒体，所述筒体绕所述管的至少一部分外壁固定，其中，所述筒体的一端的部分筒体壁远离筒体的轴线向外凸出而形成至少一个焊料槽，所述焊料槽适于与所述至少一部分外壁共同形成容纳焊料的空间； 将铠装热电偶置入到所述焊料槽内； 向所述焊料槽内施加融化的焊锡；以及 待所述焊锡固化后，将所述筒体从所述管的外壁移除。
18.根据权利要求17所述的方法，其中: “将铠装热电偶置入到所述焊料槽内”与“向所述焊料槽内施加融化的焊锡”的步骤之间还包括:在该焊料槽的铠装热电偶插入到焊料槽内的插入方向上的上游侧将铠装热电偶按压在管的外壁上。
19.根据权利要求17所述的方法，其中: “将铠装热电偶置入到所述焊料槽内”的步骤包括将铠装热电偶的测温头置入到所述焊料槽内中心偏下的位置。
20.根据权利要求17所述的方法，其中: “向所述焊料槽内施加融化的焊锡”的步骤包括:将焊锡伸入焊料槽内，用电烙铁熔化焊锡，熔化状态的焊锡掉落进入并填充焊料槽。
21.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤: 在“向所述焊料槽内施加融化的焊锡”之前，将热风枪伸入焊料槽，加热管的待焊部位。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤: 向所述管的外壁的焊接表面处施加助焊剂。
【文档编号】B23K1/00GK104475912SQ201410705834
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】陆道纲, 张钰浩, 杜争, 傅孝良, 吴广皓 申请人:国核（北京）科学技术研究院有限公司