专利名称：接合管式加热器部分的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及接合管式加热器的两个不同部分。更具体地，本发明涉及一种用于在没有其它部件或者不需对加热器部分的端部进行特殊制备的情况下，将冷的销部分(pin section)的一端与具有加热元件线圈的部分的端部连接在一起的方法和装置。
背景技术：
典型地，加热器包括内部金属电阻线圈，被称作加热元件，绝缘填料包围该线圈，而该绝缘填料被外部金属护套包裹。这种加热器在本领域是公知的。这些加热器利用由圆形金属管制成的护套构建。有时被称作“管式加热器”，即使护套在制造之后被辊轧或者平整也是如此。
在许多应用中，有必要提供具有至少一个可加热(“可加热”)部分和至少一个未被加热(“冷”)部分的管式加热器。该可加热部分通常包括加热元件线圈，该加热元件线圈由电阻材料螺旋缠绕而成，并被诸如氧化镁的绝缘填充材料包围，该绝缘填充材料被外部金属护套包围。该冷部分通常具有电力销(通常称作“冷销”)。该冷部分被绝缘填充材料包围，而该绝缘填充材料被类似于在可加热部分使用的金属护套包围。在制造过程中，冷销与可加热部分的加热元件线圈连接。将电压施加到冷销上，该电压将电流传导到加热元件线圈上以产生热量。在其它应用中，可能有必要将管式加热器制成其功率密度沿着加热器的长度变化。在加热器组件中的许多变化需要对这些管式加热器进行特制和接合。
在美国专利No.5864941(“′941专利”)中公开了一种接合所述可加热部分和冷部分的新型方式，该专利授权给Baichoo等人，转让给Watlow Electric Manufaturing Company”，其整个内容在此引入作为参考。该′941专利教导了一种方法，通过首先以如下方式从可加热部分的护套的端部暴露加热元件线圈的实质部分将可加热部分的一端与冷部分的一端接合1)手工切除护套和绝缘填料的一部分，2)将带有锥形端部的冷销插入加热元件线圈的暴露的端部，然后3)将所述两个端部物理连接起来。最终，将绝缘填料围绕冷销和冷销-加热元件接合处布置，同时金属套筒围绕该绝缘填料布置。优选地，各可加热部分和冷部分的端部通过传统的焊接工艺连接到金属套筒上，然后整个组件被型锻成统一的直径。
′941专利代表了相对于现有方法，将管式加热器的可加热部分和冷部分接合在一起的更加改进的方法。但是，还需要进一步的改进。例如，现有技术的接合操作需要手工切割加热器部分以暴露加热元件线圈，然后手工将冷销焊接到加热元件线圈上，对焊接部分进行绝缘，将在绝缘端子上滑动金属管到可加热部分的护套，之后型锻该管子以完成连接。而且，′941专利的方法需要库存多种不同的部件和材料，诸如金属套管和绝缘填料。
因此，本领域出现了对自动方法和装置的需要，即在没有其它部件或者不需对加热器部分的端部进行特殊制备的情况下，将两个管式加热器部分的端部接合在一起。
发明内容
本发明首要目的是提供一种在没有附加部件或者对管式加热器的冷部分和可加热部分的端部进行特殊手工制备的情况下将所述部分的相应端部接合在一起的装置。
本发明的另一目的是提供一种用于将管式加热器的冷部分和可加热部分的相应端部接合在一起的自动装置和方法。
本发明的再一目的是提供一种通过熔化冷销的一部分并且将该部分物理结合到可加热部分的端部上而将管式加热器的冷部分的一端与可加热部分接合在一起的装置。
本发明的这些和其他目的在本发明的优选实施例中实现，对该实施例利用示例而非限制性方式加以描述，这些实施例提供了将管式加热器的冷部分和可加热部分的相应端部接合起来的方法和装置。
总之，本发明通过提供将管式加热器的可加热部分接合到冷部分上的装置，克服并且实质上减少了在现有技术中的不足。管式加热器的可加热部分产生用于传热系统的热能并且包括具有绝缘填料的外部护套，所述绝缘填料包围基本沿着所述外部护套长度延伸的中心加热元件线圈。当正确装配时，使加热元件线圈产生热量的电流经过加热元件线圈。管式加热器的冷部分提供必要的电流给可加热部分，并且包括带有绝缘填料的外部护套，所述绝缘填料包围基本沿着所述外部护套长度延伸的导电冷销。在接合操作中，本发明的正确装配后的管式加热器将可加热部分和冷部分结合在一起，从而电流从冷销流到用于产生热能的加热元件线圈。
根据本发明用于接合管式加热器的装置包括限定一腔室的外壳。该腔室包括从所述外壳的一侧延伸的平台和辊组件，所述外壳具有沿着其中心形成的凹口部分，所述辊组件延伸穿过沿着所述外壳的相对一侧形成的开口。所述外壳还限定出与腔室连通的第一和第二相对孔口。所述第一和第二孔口分别与凹口部分和辊组件对准。辊组件和平台包括分别与第一和第二孔口对准的放置部分和准备部分，所述放置部分和准备部分在其上制备可加热部分和冷部分并在接合操作中便于移动这些部分。所述外壳还包括至少一个焊接末端，该焊接末端延伸到腔室中，并且适于熔化所述冷销的暴露端部，然后在接合操作中将加热元件与冷销的邻接端圆周焊接在一起。
根据本发明的方法，使用者首先将可加热部分放置在平台的凹口部分上，将冷部分放置在辊组件的放置部分上。然后穿过第一和第二孔口将可加热部分和冷部分引导到腔室中至预定深度。在进入腔室之后，可加热部分的暴露端部与位于所述外壳中的止动件接触，将焊接末端放置成与具有暴露冷销的冷部分的端部紧密靠近。通过将高电压施加在焊接末端与冷销之间而激励电弧的焊接末端使冷销的暴露部分变成熔池。然后引导焊接末端不与冷销接触，使可加热部分和冷部分的端部彼此物理接触，从而随着熔池围绕线圈固化，冷销的熔池与加热元件线圈的暴露端部形成牢固焊接连接。然后使第二焊接末端紧密邻近外部护套的端部，以在可加热部分和冷部分借助于辊组件准备部分围绕其中心旋转时形成沿着所述端部的接合处的圆周焊接接缝，从而在其间建立接合。
本发明的另外目的、优点和新颖特征将在下面的说明中阐明，本领域的技术人员在阅读下述更详细说明和附图后将更明了这些目的、优点和新颖特征，贯穿全文，相同的元件用相同的附图标记指代。
图1是侧视图，示出了根据本发明的管式加热器的可加热部分和冷部分；图2是根据本发明沿着图1中的线2-2截取的可加热部分的端视图；图3是根据本发明沿着图1中的线3-3截取的冷部分的端视图；图4是根据本发明的接合装置的透视图；图5是沿着根据本发明的接合装置的图4中线5-5截取的横截面图；图6是根据本发明的接合装置的端视图；图7是沿着根据本发明的接合装置的图4中线7-7截取的横截面图；图8是沿着根据本发明的接合装置的图4中线8-8截取的横截面图；图9是沿着图4中的线8-8截取的横截面图，示出了根据本发明的接合操作顺序；图10是根据本发明连接的可加热部分和冷部分的局部剖开的侧视图；图10a是根据本发明从图10放大的剖视图；
图11示出根据本发明接合操作中的另一顺序；图12是根据本发明通过圆周焊接连接的可加热部分和冷部分的侧视图；图13是沿着图4中的线13-13截取的横截面图，示出了根据本发明辊组件的旋转；图14是透视图，示出了根据本发明接合装置的可替换实施例；图15是沿着图14中的线15-15截取的横截面图，示出了根据本发明的接合装置的可替换实施例；以及图16是沿着图14中的线16-16截取的横截面图，示出了根据本发明接合装置的可替换实施例。
具体实施例方式
参照附图，解释根据本发明用于接合管式加热器11的装置的实施例，该装置大体如图4中的10所示。
参见图1-4，管式加热器11是提供热源的传统加热装置，包括可加热部分20，该可加热部分与冷部分22相连。可加热部分20设置用于产生热量的装置并且包括具有绝缘填料86的长外部护套78，绝缘填料86包围沿着可加热部分20长度延伸的传统加热元件84，而冷部分22传导用于给可加热部分20提供电能的电流，并且包括类似形状的外部护套88，该外部护套也具有绝缘填料86，冷销94可连接到电源(未示出)。利用接合装置10实现的接合不仅在加热元件84与冷销94之间提供焊接连接，而且沿着对应可加热部分20和冷部分22的外部护套端部的接合处提供圆周焊接接缝134(图12)。
具体参见图1和2，可加热部分20的外部护套78可由合适的耐热材料制成，包括但不局限于铁、铁合金、金属或非金属制成。可加热部分20包括接合端80和相对端82，在两个端部80、82之间带有沿着纵向延伸的螺旋加热元件84。虽然任何合适的绝缘材料都落入本发明的保护范围中，优选地，由诸如氧化镁的导热材料制成的填料86包围加热元件84。为了制备用于接合的可加热部分20，应该切割接合端80使之齐平并与中心轴线76垂直。虽然不是必须的，但优选地，使用者在远离可加热部分20的方向上抓住并使螺旋加热元件84的一段暴露，从而使加热元件84从接合端80向外延伸大约1/16英寸，这将在下文中进行详细讨论。
参见图1、3和4，冷部分22的外部护套88具有接合端90和相对端92，在这两个端部90、92之间有沿着纵向延伸的冷销94。动力适配器95连接到与所述相对端92相邻的冷销94，用来将销94连接到电源(未示出)。填料86也在外部护套88和销94之间包围和固定冷销94。优选地，外部护套88的横截面轮廓基本与可加热部分20的外部护套78的横截面轮廓在形状和尺寸上相同。优选地，在接合之前，接合端90被切齐并且垂直于中心轴线76。
参见图4，接合装置10包括用于将可加热部分20和冷部分22的邻接端连接到一起的外壳12，以及辊组件14和平台35，该辊组件和平台在两步接合操作中提供准备区(staging area)和用于正确定位可加热部分20和冷部分22的装置。外壳12由上表面34和下表面38、前表面42和后表面48、相对侧表面50和56限定，这些表面整体限定出内部腔室62。为了可以安全地观察腔室62和接合操作，穿过前表面42形成的开口44被带颜色的观察板112覆盖，该观察板利用保持部件114固定。辊组件14为正确对准和承载所述冷部分22来在致动器24的作用下沿着中心轴线76(图4、13)定向移动提供了平稳的平台，所述致动器24也被承载在辊组件14上，这将在下文更详细讨论。
辊组件14包括可沿着相应中心主线68、74旋转的第一和第二辊16、18。如图4和9所示，第一和第二辊16、18限定出延伸通过腔室62的相应第一端部64、70和第二端部66、72。辊组件14还限定出用于放置冷部分22的放置部分17和用于在为随后接合操作的准备中对可加热部分20和冷部分22进行制备的准备部分15。优选地，第一和第二辊16、18具有伸长的管状结构，能够利用传统驱动装置75(图7、8)围绕它们各自的中心轴线68、74进行旋转运动。
参见图7和8，驱动装置75包括但不局限于由电力、水力或者气体动力供给能量的马达，该马达向齿轮77提供围绕中心轴线79的驱动旋转运动。齿轮63、65与齿轮77啮合以给第一和第二辊16、18提供驱动旋转运动。齿轮63、65在减小直径区域71、73上方滑动并且摩擦接合减小直径部分71、73。换句话说，驱动装置75驱动齿轮77在绕轴线79的方向上进行驱动旋转运动。旋转齿轮77与齿轮63、65啮合，在各相反的方向上驱动第一辊16进行围绕轴线68的旋转运动、第二辊18进行围绕轴线74的旋转运动。为了为TIG焊接机32提供间隙，同时保持第一和第二辊16、18紧密靠近，在第一和第二辊16、18中形成相应的纵向对准槽59、61。当可加热部分20和冷部分22被辊16、18可围绕中心轴线旋转地承载时，在辊16、18中布置槽59、61另外允许在该可加热部分20和冷部分22之间形成圆周焊接接缝134，这将在下文详细讨论。
参见图4和6-8，平台35在与辊组件14相反的方向上从外壳12的表面50纵向延伸，并且包括沿其形成的纵向凹口部分37，用于与中心轴线76正确对准地保持可加热部分20。如图6所示，可加热部分20的外部护套78使得第一和第二切向接触部39、41与凹口部分37接触，从而可加热部分20进一步与中心轴线76正确保持对准。因为凹口部分37的侧面被导圆以与辊组件14的半径匹配，具有不同直径的可加热部分20也可保持与中心轴线76对准。而且在与中心轴线76对准的同时，用于将接纳可加热部分20穿过的孔口54与腔室62连通。为了防止可加热部分20过量插入腔室20，在止动件26的柱塞116被引入腔室62中时，柱塞116与可加热部分20接触。用于防止可加热部分20沿着中心轴线76进一步纵向移动的辊致动器28包括垂直向下延伸进入腔室62的致动辊120。致动辊120建立与可加热部分20的切向可旋转接触。止动件26和辊致动器28利用来自气动源(未示出)的相应气动接口118和122来提供柱塞116和辊120的驱动控制。
参见图4、9和13，冷部分22被沿着放置部分17放置在辊16、18之间，从而接合端90面对孔口60并且与可加热部分20沿着中心轴线76轴向对准。用于为冷部分22提供驱动运动的致动器24与冷部分22的相对端92接触设置，用来沿着辊组件14驱动冷部分22，使之进入腔室62直至接合端90接触可旋转TIG焊接机30。如图9所示，接合端90接触环形隔离垫片126接触，该隔离垫片126优选地由陶瓷或其它耐火材料制成，该隔离垫片围绕TIG焊接机30的焊接末端124，从而在接合端90和焊接末端124之间保持正确的间隔。在这一位置中，焊接末端124也与中心轴线76基本对准。因为加热元件84和冷销94每个分别在部分20和22中对中，因此加热元件84和冷销94沿着中心轴线76基本彼此对准。
参见图4和9，致动器24包括具有接触端98和远端100的圆柱形壳体106，将直接作用力110同时施加到冷部分22上，同时也将电流传送给部分22。致动器24还包括导电元件102，该导电元件沿纵向延伸通过壳体106，并且适于与位于远端100处的电力接口108连接。当致动器24接触冷部分22时，将电流从电源(未示出)通过导电元件102传导到冷部分22。导电元件102在壳体106中利用围绕该导电元件102的绝缘材料104对中。在沿着辊组件14的放置部分17的辊16、18之间的位置上，导电元件102保持与中心轴线76基本对准。如图4所示，诸如气动或者水力源的驱动装置(未示出)产生用于沿着中心轴线76纵向驱动致动器24的驱动力110。由此，在使用者将冷部分22放置在位于壳体12和致动器24之间的放置部分17上时，在接合操作过程中，致动器24沿着中心轴线76朝向外壳12接触和驱动冷部分22。
参见图9和11，TIG焊接机30优选地为钨极惰性气体保护(TIG)焊接装置，用于在接合操作中熔化冷销94的暴露端。TIG焊接机30包括旋转臂123，带有在其自由端形成的焊接末端124。焊接末端124是传统的钨电极，该钨电极提供了用于在加热元件84和冷销94的暴露端之间实现焊接连接的手段。如图所示，环形间隔件126围绕焊接末端130并且确保了焊接末端130与冷部分22的接合端90之间的正确间隔。旋转臂123可围绕枢转轴线125旋转以将焊接末端124转入与中心轴线76对准，或者转出不与中心轴线76对准。当焊接末端124与中心轴线76对准时，间隔件126用作对应于冷部分22的接合端90的止动件，该冷部分22已经沿着中心轴线76被致动器24导向，如上所述。惰性气体源(未示出)经由惰性气体接口129将惰性气体输送给腔室62来改进焊接质量，该惰性气体接口穿过在前表面42上形成的孔口115。
参见图9、11-13，TIG焊接机32也是用于在可加热部分20的接合端80与冷部分22的接合端90之间提供圆周焊接接缝134的TIG焊接装置。TIG焊接机32包括具有焊接末端130的臂131，该臂131延伸穿过位于外壳12的下表面38中的孔口40，并且与腔室62联系。为了适应不同直径的所述部分20、22，焊接机32可以垂直调整。焊接末端130接收沿着电力接口132传导的电流，该电流由电源(未示出)提供，用来激励电焊弧。在可加热部分20的制备阶段，接合端80与焊接末端130径向对准定位，因此焊接末端130与外部护套78相邻定位。接合端80与焊接末端130之间的径向对准利用辊致动器28的辊120保持。辊120借助于由驱动装置75驱动的辊组件14使得可加热部分20围绕中心轴线76旋转，同时不允许该可加热部分沿着中心轴线76纵向平移，这样保持了为沿着接合处136形成圆周焊接接缝134所需的轴向对准，将在下文详细描述。
参见图4-13，现在将描述接合装置10的接合操作。将冷部分22放置在辊组件14的放置部分17上，并由该放置部分可旋转地承载该冷部分22，因此接合端90面对孔口60，外部护套88保持与第一辊16和第二辊18切向接触，从而冷销94基本与中心轴线76对准。使用者沿着中心轴线76在朝向外壳12的方向上引导所述冷部分22，直至接合端90进入腔室62并且与焊接机30的间隔件126接触。致动器24然后沿着中心轴线76在朝向冷部分22的方向上滑动，直到导电元件102与第二端92相邻定位。接着，使用者将可加热部分20放置在平台35的凹口部分37中，并且沿着中心轴线76朝向孔口54引导可加热部分20，直至接合端80进入腔室62并且外部护套78与止动件26的柱塞116接触。一旦接触柱塞116，可加热部分20的至少一部分被准备部分15可绕中心轴线26旋转地承载，该准备部分用来在对后续可加热部分20与冷部分22的接合操作的准备过程中对可加热部分20进行制备。
优选地，柱塞116与接合端80之间的接触建立了电路(未示出)，该电路导致辊120从辊致动器28开始向下延伸并且与外部护套78切向接触，从而进一步防止可加热部分20沿着中心轴线76纵向运动，同时还允许其围绕该轴线旋转运动。驱动源沿着中心轴线76将驱动力110施加到致动器24上，从而导致导电元件102与冷销94的动力适配器95接触。这一动作迫使冷部分22沿着中心轴线76在朝向外壳12的腔室62的方向上移动。致动器24引导冷部分22进入腔室62，从而接合端90从放置部分17进入准备部分15，直至接合端90与TIG焊接机30的间隔件126接触。这一接触使焊接末端124与冷销94在接合端90紧密邻近。一旦用于可加热部分20和冷部分22的准备阶段已经完成，惰性气体源(未示出)经由惰性气体接口129向腔室62输送惰性气体。电源然后输送电流，该电流沿着致动器24的接口108传输通过导电元件102的接触端98。一旦将电流传输通过冷销94到达焊接末端124，电路完成，该电路然后将电流传送通过TIG焊接机30的电气接口，从而将高电压施加到焊接末端126与冷销94之间。一旦由于其间存在电压，在焊接末端126与冷销94之间形成电弧，则冷销94沿着接合端90定位的暴露部分熔化，从而在其上形成熔池128。
一旦熔池128形成，则TIG焊接机30围绕枢转轴线125旋转，直至提供足够的间隙以允许冷部分22沿着穿过TIG焊接机30的中心轴线76进一步纵向行进。气动接口122然后将柱塞116移出冷部分22的路径。一旦TIG焊接机30已经旋转离开，则将驱动力110再次施加到致动器24上以沿着中心轴线76引导冷部分22，直到接合端90与可加热部分20的接合端80接触。因为可加热部分20和冷部分22共享沿着辊组件14的共用轴线76，因此熔池128和加热组件84相互直接接触，在熔池128围绕加热元件84固化的同时在其间形成焊接连接。
当这一焊接连接仍在形成时，由于驱动装置75的齿轮77与第一辊16和第二辊18的齿轮63、65啮合，因此辊组件14的第一辊16和第二辊18被驱动以在相同的旋转方向上围绕各自的轴线68、74旋转。可加热部分20和冷部分22被辊组件14可旋转地承载，因此这一旋转运动向和谐转动的可加热部分20和冷部分22施加围绕轴线76的相反的旋转运动。电力然后被施加到与形成在第一辊16和第二辊18上的槽59、61纵向对准的TIG焊接机32的焊接末端130上。TIG焊接机32将高电压施加到焊接末端130与所述部分20、22的外部护套78、88之间，该高电压激励焊弧。随着可加热部分20和冷部分22围绕中心轴线76旋转，在焊接末端130和所述部分20、22之间激励的焊弧在相应接合端80、90的外部护套78、88之间沿着接合处136形成圆周焊接接缝134。槽59、61在所形成的圆周焊接接缝134与第一辊16、第二辊18之间形成间隙。一旦完整的圆周焊接接缝134形成，辊120回缩，从致动器24去除驱动力110。现在接合操作完成，并且可通过沿着中心轴线76在远离腔室62的方向上引导可加热部分20的相对端82，直至冷部分22的相对端92完全穿过孔口54，来移除新接合的可加热部分20和冷部分22。一旦移除接合后的所述部分20、22，则可重复操作。
本领域的普通技术人员显然能利用任何焊接方法来实现所述焊接连接和圆周焊接接缝。另外，可以使用单个TIG焊接机或者多个TIG焊接机。而且，显然除了气动之外，诸如液压、电力或者机械装置的多种驱动或者致动方法落入本发明的保护范围。
参见图14，现在将描述本发明的替换实施例，该实施例以附图标记200指代。为了清楚起见，除非特殊指出，所有部件保持与优选实施例10相同。替换实施例200和优选实施例10之间的显著差别在于缺少辊组件14。替代辊组件14，替换实施例200包括轴向与平台35对准的平台214并且包括基本与凹口部分37相同的凹口部分237，从而可将可加热部分20和冷部分22保持在轴向对准。
参见图15-16，替代实施例200和优选实施例10的另一区别是用轨道焊接装置240代替焊接装置32。轨道焊接装置240包括环形转子244，该环形转子将的焊接末端246固定在其中，用于沿着可加热部分20和冷部分22的结合形成圆周焊缝。优选的，焊接装置240是TIG焊接机。如上所述，在熔池128已经沿着接合端90形成则可加热部分20和冷部分22物理接触之后，形成圆周焊缝。转子244被焊接头242可旋转的承载。为了解决可加热部分20和冷部分22的不同直径，焊接装置240可包括对中装置(未示出)以便相对于所述部分20、22将装置240保持在对中位置。装置240可在末端246在焊接头242内旋转的同时沿着其纵轴引导焊接末端246，从而装置240可在没有对中装置的情况下解决可加热部分20和冷部分22的不同直径。可选的，可使用针对所述部分20、22的每一直径配置尺寸的独一无二的焊接装置240。
虽然在替代实施例200中，可加热部分20和冷部分22不是沿着旋转运动，从而影响圆周焊缝的形成，但所述部分20、22沿着轴向利用辊致动器28以与优选实施例10中相同的方式固定。类似地，止动件26也动作以控制可加热部分20的轴向位置，虽然由于焊接装置240的位置，如在优选实施例10中所述，止动件26必须相对于中心轴线76被定位在倾角248处以提供足够的间隙。
另外，本发明设想到，根据接合操作是否为自动进行的，可改变操作顺序。在自动操作中，冷部分22优选地被首先安装在如上所述的辊组件14上。一旦可加热部分20的接合端80接触柱塞116，则利用接合装置10启动接合操作的电路完成。但是，在手动操作中，准备可加热部分20和加热部分22的顺序不是严格的，只要已经准备好冷部分22并且可加热部分20与柱塞116在腔室62内接触即可。还应该明白，将惰性气体引入外壳12中的时间不是严格的，只要在外壳12中存在惰性气体来方便焊接即可。
虽然辊组件14的优选实施例只从外壳12的一侧延伸，但辊组件也能从外壳12的两侧延伸，从而有效替代平台35。
而且，虽然优选实施例示出可加热部分20沿着平台35进入腔室62、冷部分沿着辊组件14进入腔室62，但显然这一布置可以相反。
从上述内容应该明白，虽然已经图示和说明了特定的实施例，但可在不脱离本发明精神和范围的情况下做出各种修改。因此，说明书不用来限制本发明，相反，本发明的保护范围只由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种用于接合管式加热器(11)的可加热部分(20)和冷部分(22)的装置(10)，所述可加热部分(20)具有相对端部(80，82)，包括外部护套(78)和加热元件(84)，所述加热元件(84)位于所述外部护套(78)中，并且所述冷部分(22)具有相对端部(90，92)，包括外部护套(88)和冷销(94)，所述装置(10)包括限定腔室(62)的外壳(12)，所述外壳(12)进一步限定与所述腔室(62)连通的相对孔口(54，60)；至少一个焊接末端(124，130)，延伸到所述腔室(62)中并且能够熔化所述冷销(94)，将所述可加热部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)焊接在一起；其中，所述可加热部分(20)的一个端部(80)与所述冷部分(22)的一个端部(90)各被引导到相应所述相对孔口(54，60)中的一个至预定深度，所述至少一个焊接末端(124，130)被放置成与所述冷部分(22)的所述端部(90)的所述冷销(94)紧密邻近，在其上形成熔池，所述可加热部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)开始接触，其中随着所述熔池(128)固化，所述熔池(128)和所述加热元件(84)在其间形成连接。
2.如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述可加热部分(20)和冷部分(22)横截面形状为圆形。
3.如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述焊接末端(30)是钨极惰性气体保护焊接机。
4.如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述腔室(62)填充有惰性气体。
5.如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述加热元件(84)和所述冷销(94)基本在相应的外部护套(78，88)中利用填料(86)对中。
6.如权利要求5所述的装置(10)，其中，所述填料(86)是氧化镁。
7.如权利要求1所述的装置(10)，还包括一对与所述腔室(62)联系并且与所述相对孔口(54，60)对准的辊(16，18)。
8.如权利要求7所述的装置(10)，其中，平台(35)从所述外壳(12)开始与所述一对辊(16，18)对准地延伸。
9.如权利要求8所述的装置(10)，其中，所述平台(35)包括在其中形成用于与所述相对孔口(54，60)对准的槽(59，61)。
10.如权利要求7所述的装置(10)，还包括设置在所述一对辊(16，18)上的致动器(24)，用于沿着所述一对辊引导所述冷部分(22)。
11.如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述至少一个焊接末端(124，130)能沿着所述可加热部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)的接合处(136)形成焊接接缝，从而在其间建立接合。
12.如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述至少一个焊接末端(30)包括钨极惰性气体保护焊接机。
13.如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述至少一个焊接末端(124，130)包括轨道钨极惰性气体保护焊接机。
14.一种利用接合装置(10)接合管式加热器(11)的方法，所述管式加热器包括可加热部分(20)和冷部分(22)，所述可加热部分(20)和冷部分(22)各具有带有相应第一和第二端部(80，82，90，92)的外部护套(78，88)，所述可加热部分具有加热元件(84)，用于产生热量，所述冷部分(22)具有冷销(94)，用于传导电流，所述接合装置(10)包括限定腔室(62)的外壳(12)，所述外壳(12)进一步限定与所述腔室(62)连通的相对孔口(54，60)；至少一个焊接末端(124，130)，延伸到所述腔室(62)中并且能够熔化所述冷销(94)，将所述可加热部分(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骤a)穿过所述相对孔口将所述可加热部分(20)和冷部分(22)的所述第一端部(80，90)朝向彼此引导至预定深度；b)将所述至少一个焊接末端(124，130)放置成与所述冷销(94)紧密靠近；c)利用所述至少一个焊接末端(124，130)沿着所述冷部分(22)的所述第一端部(90)熔化所述冷销(94)的一部分；d)将所述可加热部分(20)与所述冷部分(22)的所述第一端部(80，90)压在一起在其间形成接合处(136)；e)利用所述至少一个焊接末端(124，130)沿着所述外部护套(78，88)的接合处(136)进行焊接以在其间形成焊接接缝(134)。
15.如权利要求14所述的方法，其中，利用钨极惰性气体保护焊接机进行所述步骤c)。
16.如权利要求14所述的方法，其中，利用钨极惰性气体保护焊接机进行所述步骤e)。
17.如权利要求14所述的方法，其中，在存在惰性气体的情况下进行所述步骤c)和e)。
18.如权利要求14所述的方法，其中，将所述加热元件(84)沿着所述可加热部分(20)的长度中心盘绕。
19.如权利要求14所述的方法，其中，利用轨道钨极惰性气体保护焊接机进行所述步骤e)。
20.如权利要求18所述的方法，其中，使所述加热元件(84)的一部分从所述第一端部(80)向外延伸。
21.如权利要求14所述的方法，其中，所述步骤d)中形成接合处(136)，使得所述加热元件(84)与所述冷销(94)的所述熔化部分(128)彼此接触，从而随着所述冷销(94)固化，在所述加热元件(84)与所述冷销(94)之间形成连接。
22.一种用于接合管式加热器(11)的可加热部分(20)和冷部分(22)的装置(10)，所述可加热部分(20)具有相对端部(80，82)，包括外部护套(78)和加热元件(84)，所述冷部分(22)具有相对端部(90，92)，包括外部护套(88)和冷销(94)，所述装置(10)包括包括限定腔室(62)的外壳(12)，所述外壳(12)进一步限定与所述腔室(62)连通的相对孔口(54，60)，用于在所述相对孔口(54，60)中的一个内接纳所述可加热部分(20)，在另一个所述孔口(54，60)内接纳所述冷部分(22)；辊组件(14)，具有第一和第二辊(16，18)，所述辊组件(14)还包括与所述外壳(12)连通的准备部分(15)和从所述准备部分(15)延伸出的放置部分(17)，所述第一和第二辊(16，18)与所述相对孔口(54，60)对准；平台(35)，从所述外壳(12)延伸出，所述平台(35)具有在其中形成的槽(59，61)用来沿其承载所述可加热部分(20)，所述槽与所述第一和第二辊(16，18)对准；致动器(24)，沿着所述放置部分(17)位于所述第一和第二辊(16，18)之间，用于沿其引导所述冷部分(22)；以及至少一个焊接末端(124，130)，延伸到所述腔室(62)中并且能够熔化所述冷销(94)，将所述可加热部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)连接在一起；其中，在所述可加热部分(20)和所述冷部分(22)的相应端部被放置到各个所述相对孔口(54，60)中时，所述致动器(24)引导所述冷部分(22)，从而所述至少一个焊接末端(124，130)被放置成与所述冷销(94)紧密邻近，在其上形成熔池(128)，所述可加热部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)开始彼此接触，从而随着所述熔池(128)固化，所述熔池(128)和所述加热元件(84)在其间形成连接。
23.如权利要求22所述的装置(10)，其中，所述第一和第二辊(16，18)被迫旋转运动，从而所述可加热部分(20)和冷部分(22)沿着所述准备部分(15)一致相反旋转运动。
24.如权利要求22所述的装置(10)，其中，所述至少一个焊接末端(124，130)可沿着所述可加热部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，82，90，92)的接合处(136)形成焊接接缝(134)，从而在其间建立接合。
25.如权利要求22所述的装置(10)，其中，所述辊组件(14)延伸穿过所述外壳(12)。
26.如权利要求22所述的装置(10)，其中，所述致动器(24)驱动所述冷部分(22)进入所述相对孔口(54，60)中的一个至预定深度，从而所述冷部分(22)被所述准备部分(15)可旋转地承载。
27.如权利要求26所述的装置(10)，其中，在所述至少一个焊接末端(124，130)接触所述冷销(94)而在其上形成所述熔池(128)之后，所述致动器(24)引导所述可加热部分(20)和冷部分(22)的端部(80，82，90，92)彼此接触。
28.一种用于接合管式加热器(12)的可加热部分(20)和冷部分(22)的装置(10)，所述可加热部分(20)包括外部护套(78)，该护套具有基本沿着所述护套(78)的长度在该护套中延伸的加热元件(84)，所述冷部分(22)包括外部护套(88)，该外部护套具有基本沿着所述护套(88)的长度在该护套中延伸的冷销(94)，所述装置(10)包括包括限定腔室(62)的外壳(12)，所述外壳(12)进一步限定与所述腔室(62)连通的相对孔口(54，60)，用于在所述相对孔口(54，60)中的一个内接纳所述可加热部分(20)，在另一个所述孔口(54，60)内接纳所述冷部分(22)；平台(35)，从所述外壳(12)延伸出，具有在其中形成的凹口(37)；第一和第二辊(16，18)，具有与所述外壳(12)连通的准备部分(15)和以与所述平台(35)相反方向从其延伸出的放置部分(17)，所述第一和第二辊(16，18)以及所述凹口(37)与所述相对孔口(54，60)对准；致动器(24)，沿着所述放置部分(17)定位；以及可旋转焊接末端(130)以及固定焊接末端(124)，延伸到所述腔室(62)中，所述可旋转焊接末端(130)能够熔化所述冷销(94)，所述固定焊接末端可将所述可加热部分(20)和冷部分(22)的端部焊接在一起。
29.如权利要求28所述的装置(10)，其中，一旦所述可加热部分(20)到达所述预定深度，所述致动器(24)包括辊(120)，该辊(120)向下延伸到与所述可加热部分(20)可旋转切向接触，从而约束所述可加热部分沿着所述准备部分(15)旋转运动。
30.如权利要求28所述的装置(10)，其中，当所述可加热部分(20)和冷部分(22)的相应端部(80，90)被放置在各个所述相对孔口(54，60)中时，所述致动器(24)能引导所述冷部分(22)与所述可旋转焊接末端(130)接触而在该冷部分上形成熔池(128)，并且利用所述固定焊接末端(124)，在所述熔池(128)形成之后，所述致动器(24)引导所述可加热部分(20)和冷部分(22)接触以使所述固定焊接末端(124)将所述可加热部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)焊接在一起。
31.如权利要求28所述的装置(10)，其中，所述第一和第二辊(16，18)被迫旋转运动，从而所述可加热部分(20)和冷部分(22)沿着所述准备部分(15)一致相反旋转运动，从而所述固定焊接末端(124)沿着所述可加热部分(20)和冷部分(22)的所述端部(80，90)的接合处(136)形成焊接接缝(134)。
全文摘要
一种用于接合管式加热器(12)的可加热部分(20)和冷部分(22)的装置(10)，所述可加热部分(20)具有外部护套(78)，该护套中具有加热元件(84)，所述冷部分(22)具有外部护套(88)，该护套中包括冷销(94)。所述装置(10)包括限定腔室(62)的外壳(12)，所述外壳(12)进一步限定与所述腔室(62)连通的相对孔口。焊接末端(130)延伸到所述腔室(62)中并且能够熔化所述冷销(94)，在接合操作中将所述可加热部分(20)和冷部分(22)的端部(80，90)焊接在一起。
文档编号B23K9/167GK1658996SQ03813291
公开日2005年8月24日 申请日期2003年4月28日 优先权日2002年5月1日
发明者乔治·B·德洛奇 申请人:沃特洛电气制造公司