使用净化插头的数据采集的制作方法
【专利说明】使用净化插头的数据采集
[0001]本申请是在2013年5月10日提交申请的题为“使用净化插头的数据采集”的美国临时专利申请号61/822069的非临时专利申请，其在此被整体纳入作为参考。
【背景技术】
[0002]本发明总体上涉及焊接系统，更具体地，涉及在焊接系统中使用净化插头的数据米集。
[0003]焊接是在各个行业和应用中越来越多地使用的过程。在某些背景下这样的过程可以自动进行，虽然大量的应用继续以人工焊接操作存在。在这两种情况下，这样的焊接操作依赖于多种类型的设备，以确保焊接消耗品(例如，送丝，保护气体等)的供给在期望的时间以适当量提供给焊接处。
[0004]焊接操作在各种不同的材料上进行。例如，工件可以由碳钢或耐腐蚀合金制成，例如不锈钢。某些工件可能对热敏感，例如在焊接操作过程中产生的热。因此，工件上焊接处的质量可取决于工件在焊接操作期间暴露在的温度。遗憾的是，当焊接操作发生在结合部时，工件在结合部附近的温度难以检测。因此，工件在焊接操作期间暴露在的温度可能难以确定。
[0005]简要说明
[0006]在一个实施例中，净化插头包括具有密封结构的净化插头组件。所述密封结构被构置为与中空装置的表面抵接，并且在密封结构和中空装置之间形成密封。净化插头系统还包括传感器，该传感器至少部分地安置于在净化插头组件，密封结构或其一些组合内。净化插头组件被构置成设置在具有中空装置的工件上，以从工件净化不合需的气体。
[0007]在另一实施例中，净化插头系统包括第一气体密封结构，所述第一气体密封结构被构置成以在第一气体密封结构和中空装置之间形成第一密封。净化插头还包括第二气体密封结构，所述第二气体密封结构被构置成以在第二气体密封结构和所述中空装置之间形成第二密封。净化插头包括耦合到第一和第二气体密封结构的轴。净化插头还包括第一传感器，所述第一传感器至少部分地安置在第一气体密封结构、第二气体密封结构、轴或其一些组合之内。
[0008]在另一个实施例中，净化插头系统包括净化部件，所述净化部件包括第一气体密封结构，所述第一气体密封结构被构置成在第一气体密封结构和中空装置之间形成第一密封。净化插头系统另外包括发射器，所述发射器至少部分地安置在净化插头组件内。
【附图说明】
[0009]当以下详细说明通过参考附图阅读，其中整个附图中类似的附图标记代表类似的部件，本发明的这些和其它特征，方面和优点将变得更好理解，在附图中:
[0010]图1是根据本公开各方面的含有可由碳钢或耐腐蚀合金制成的工件的焊接系统的实施例的阐示。
[0011]图2是根据本公开各方面的用净化插头的焊接系统的横截面图。
[0012]图3是根据本公开各方面的带有至少部分安置于净化插头内的传感器的净化插头的实施例的立体图。
[0013]图4是根据本公开各方面的图3中的净化插头的横截面图。
[0014]图5是根据本公开各方面的具有多个密封结构的净化插头的焊接系统的实施例的立体图；和
[0015]图6是根据本公开各方面的使用图5的净化插头的焊接系统的实施例的横截面图。
[0016]详细说明
[0017]本发明的实施例可使用在一个或多个温度，或其他感测的数据可被检测的任何应用中。例如，图1示出电弧焊接系统10。如图所示，电弧焊接系统10可包括电源12，所述电源12生成焊接功率并经由导管16供应焊接功率到电极14。在电弧焊接系统10中，直流(DC)，交流(AC)，和/或脉冲功率(例如，脉冲的DC和脉冲AC)可以连同消耗或非消耗电极14 一起使用以输送电流到焊接点。在这样的焊接系统10中，操作者18可以通过定位电极14和触发启动和停止电流流动来控制电极14的位置和操作。如图所示，头盔组件20被焊接操作者18佩戴。头盔组件20包括头盔壳体22和透镜组件24，所述透镜组件24可以被变暗以防止或限制暴露于由焊接电弧26产生的光。
[0018]当操作者18通过从电源12向电极14施加功率开始焊接操作(或其他操作，诸如等离子切割)时，焊接电弧26在电极14和例如图示管道的工件28之间形成。工件28可由碳钢或耐腐蚀合金制成，例如不锈钢，或其它金属和合金(例如，铝，钛，锆，铌，钽，镍合金)。非金属的工件28也被焊接或以其它方式接合，例如，通过搅拌焊接。电极14和导管16从而提供足以在电极14和工件28之间产生焊接电弧26的电流和电压。焊接电弧26在电极14和工件28之间的焊接点上熔化金属(添加的基部材料和任何填充材料)，从而在金属冷却时提供了结合。焊接系统10可被构置成通过任何合适的技术形成焊接结合部，所述合适的技术包括保护金属电弧焊(SMAW)(即，棒焊接)，气体保护钨极电弧焊(GTAW)，气体保护金属极电弧焊(GMAW)，药芯焊丝电弧焊(FCAW)，金属惰性气体保护焊(MIG)，钨极惰性气体保护焊(TIG)，气焊(例如，氧乙炔焊)，亚弧焊(SAW)，和/或电阻焊接。如可以理解的，保护气体可在某些应用中使用，例如GTAW，GMAff, FCAW。焊接过程中所使用的波形可以包括被调节的金属沉积(RMD)类型波形，及其它，表面张力转移(STT)，冷金属转移(CMT)。
[0019]一般来说，在此描述的技术使得某些操作(例如，焊接，切割，磨削，感应加热，测试)可以通过施加由电源12提供的电力在工件28上进行。工件28可设置在工业设施(例如，工业厂房，造船厂)内，但也可设置在住宅设施内，如车库或住房。工件28可以包括管状件(例如管道)，平板(例如，金属或塑料薄板和板材)，成角度的工件28 (例如，角铁)，或可例如通过利用经由电源12传递的电力焊接、切割、磨削、感应加热或测试的任何其它零件。
[0020]如下所述，可使用一个或多个温度传感器检测(例如，感测)被施加到工件上28的热。电源12可被构置为存储所检测到的数据。通过使用温度传感器，在焊接应用附近的工件28的温度可被检测和/或监测，以便确定焊接操作的质量和/或控制正在执行焊接操作的温度。如可以理解的，温度传感器可以在需要温度检测的任何应用中使用，例如焊接，切割，磨削，感应加热，测试，等等。此外，压力传感器可例如用于监测导管(例如，管道)内的气体压力。还有，焊接处的质量可以通过使用发射器和接收器(例如，X射线，超声)进行检查。同样地，气体传感器可以被用来确定工件28内的气体组成和/或给定气体的量。
[0021]图2是使用净化插头的焊接系统10的横截面图。净化插头可被用于净化或以其它方式从内部空间，例如导管(例如管道)内部的空间，排出不想要的气体。在焊接过程中，排出不想要的气体(例如，氧气和氮气)中并用惰性气体(例如，氩气)替换该气体可能是有益的。因此，最终的焊接处可以没有管道内的氧化或粒化，相比于粒化的管道，改善通过未粒化管道的流体流动。在此所描述的技术为净化插头提供了，除了塞住某些导管和排出不想要的气体，还包括感测实施例，如在下面更详细地描述的那样，适合于感测各种条件，以改善焊接。
[0022]在图2所描述的实施例中，工件28具有结合部30，在该处将执行结合(例如，焊接)。第一净化插头32设置在工件28的一端(例如，空心装置如管道或管，圆柱形装置，非圆柱形装置等)，而第二净化插头34被设置在工件28的另一端(例如，相反端)。第一和第二净化插头32和34各自在中央区域包括净化插头组件(例如，轮毂)36。此外，第一净化插头32包括在轮毂36的入口 38。软管40耦合到入口 38，并被构置成将气体(例如，惰性气体)引导向入口 38。第一和第二净化插头32和34还各自包括密封结构42，其被构置成与工件28的表面抵接并与工件28形成密封以阻挡从工件28 (例如，中空装置的内部，例如管内部等)内的气体流动穿过净化插头32和34。每个净化插头32和34的密封结构42可包括任何合适的密封装置。如可以理解的，轮毂36 —般可以指净化插头32和34的中央区域，并且所述轮毂36可能在结构上并非不同于密封结构42，或并非与密封结构42分离。在某些实施例中，密封结构42可包括轮毂36。
[0023]在操作期间，惰性气体(例如，氩气)通过软管40被导入第一净化插头32的入口38以净化从工件28内部离开的其他气体，由此净化从工件28内部(例如，管或管道的两个抵接的部分)离开的不合需气体(如氧气和氮气)。如箭头44所示，惰性气体流入工件28并引导不合需气体朝向第二净化插头34，在那里所述不合需气体可从工件28内部排出。第二净化插头34可以包括出口 46，所述出口 46可有利于不合需气体从工件28内部排出。此外，第一净化插头32还可以包括出口，以有利于不合需气体从工件28内部排出。此外，软管48可以親合在出口 46和压力传感器50之间。在某些实施例中，压力传感器50可以直接耦合到出口 46。由此，工件28内的气体压力可以被检测和/或监测。应当注意的是，尽管净化插头32和34被示出为插入到工件28中，插头32，34可具有比工件28的开口更大的直径，并由此可通过从工件28外侧抵接开口从而塞住工件28，从而密封工件28而不需把其插入工件28。
[0024]图3是具有至少部分设置在净化插头32内的传