具有加热装置和可移动机械设备的加热管或容器的内侧壁的系统、装置和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明大体上涉及感应加热，并且更具体地，涉及用于加热管或器皿的内侧壁的系统、装置和方法。
[0002]焊接是越来越多地用于各种工业和应用中的工艺。这种工艺在某些环境下可以是自动化的，然而大量应用仍继续存在手动焊接操作。在两种状况下，这些焊接操作都依赖于各种类型的装置来确保焊接耗材(例如，焊丝、保护气体等)的供应在所需时间以适当的量提供给焊接。
[0003]在某些应用中，可以将工件预加热，由此从工件移除氢，从而促进填充材料的流动，并且提尚焊接恪深，诸如当工件的材料具有尚导热性(例如，诸如招、钢等材料)时。例如，当在管上焊接时，可以将加热设备放置在管的外侧上以将管预加热。在被预加热之后，可以对管执行焊接。遗憾的是，加热设备可能物理地干扰焊接工艺，由此使得更难以产生高质量、连续和/或一致的焊接点。在另一个实例中，可以使用朝向有待预加热的工件的一部分的火焰来将工件预加热。遗憾的是，火焰不可以根据需要将工件均匀地加热，可能将氢引入到被焊接的区域中，可能耗时以产生便利、可能是劳动密集的，可能消耗燃料和/或可能改变工件的表面。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，一种系统用于加热管、容器或者其一些组合的内侧壁。该系统包括配置成至少部分地放置在管、容器或者其一些组合内的可移动机械设备。可移动机械设备配置成使用控制电路来移动。系统还包括加热设备，该加热设备连接到可移动机械设备并且配置成至少部分地放置在管、容器或者其一些组合内。加热设备还配置成加热管、容器或者其一些组合的内侧壁。
[0005]在另一个实施例中，一种方法用于加热管、容器或者其一些组合的内侧壁。该方法包括将加热设备放置在管、容器或者其一些组合内。加热设备可使用控制电路来机械地移动。该方法还包括给加热设备提供能量以加热管、容器或者其一些组合的内侧壁。
[0006]在又一个实施例中，一种装置用于加热管、容器或者其一些组合的内侧壁。该设备包括配置成至少部分地放置在管、容器或者其一些组合内的加热设备。该设备还被配置成加热管、容器或者其一些组合的内侧壁。该设备还包括配置成将加热设备至少部分地放置在管、容器或者其一些组合内的机构。该机构被配置成使用控制电路来移动。
【附图说明】
[0007]本发明的这些和其他特征、方面和优点将在参照附图阅读以下详细描述时变得更好理解，附图中相同字符在所有图中代表相同的部分，其中:
[0008]图1是根据本公开的方面的具有电力源和加热设备的加热系统的实施例的框图；
[0009]图2是根据本公开的方面的具有待焊接的接合处的工件的实施例的立体图；
[0010]图3是根据本公开的方面的可移动机械设备的实施例的框图，该可移动机械设备与加热系统集成以促进加热工件的内侧壁；和
[0011]图4是根据本公开的方面的用于加热工件的内侧壁的方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0012]现在转向附图，图1示出具有电力源和加热设备的加热系统10 (例如，感应加热系统)的实施例。在某些实施例中，加热系统10可以用来加热(例如，预加热、后加热等)工件(例如，管的内侧壁)以改进完成的焊接。如图所示，加热系统10包括电力源12，该电力源将电力输出14提供(例如，供应)到加热设备16(例如，感应线圈、感应加热头、电阻加热器、红外加热器、加热杆、火焰、星形加热器、罗斯布德(rosebud)等)。电力输出14可以是设计成产生场的高频交流电力输出。
[0013]在接收电力输出14之后，由于电力输出14流动通过线圈元件28，加热设备16产生场24(例如，电磁场)。场24可以用来通过感应加热来加热工件。如本领域技术人员将了解，感应加热是在传导性材料在变化的磁场或电磁场内时发生的现象。
[0014]电力源12的实施例可以包括配置成从电源34接收电力输入32 (例如，交流电流)的电力转换电路30。如图所示，电源34可以将交流电流供应到电力源12作为单相或多相输入。替代地，电源34可以提供直流电力输入32，并且电力转换电路30可以包括逆变器或者任何适合的电力转换电路以产生交流电流。电力输入32可以具有第一频率(例如，60Hz)。电力转换电路30可以增加电力输入32的频率以产生第二频率(例如，20kHz)的交流电流输出36。例如，电力转换电路30可以增加电力输入32的频率，以使得交流电流输出36在约5kHz至60kHz之间、约7kHz至50kHz之间或者约400Hz至50kHz之间。交流电流输出36可以具有任何适合的波形，诸如正弦波、方波、三角波、锯齿波等等。
[0015]电力转换电路30与线圈组件40之间的变压器38将交流电流输出36的电力传输到电力输出14，并且可以改变传输到线圈元件28的电压和电流。变压器38还可以提高电压或电流和/或相反地降低电压或电流。例如，4:1变压器可以按照因数4来降低电压，并且按照因数4来增加电流，从而极小地影响所传输的电力。在某些实施例中，阻抗匹配变压器可以配置成通过减少由于电力源12相对于线圈组件40的不匹配的阻抗导致的损耗来增加传输到电力输出14的电力的效率。变压器38可以用来增加线圈组件40内由于交流电流引起的电流改变的量值，且因此增加由线圈元件28所产生的磁场，并且由此增加由加热设备16产生的热量。变压器38还用来使得线圈组件40的阻抗与电力源12更好地匹配。如可以了解，某些实施例可以不包括变压器38。
[0016]电力源12内的控制电路42提供用于加热系统10的控制。控制电路42通过控制线路44连接到线圈组件40。在一些实施例中，加热设备16可以配置成用于手持操作。例如，线圈组件40可以包括手柄并且可以容易由操作者在不使用额外设备的情况下携带。线圈组件40可以具有触发器46、开关、按钮或者配置成将信号通过控制线路44传输到控制电路42的其他输入设备。控制电路42通过控制线路44和/或通过将电力转换电路30连接到控制电路42的控制线路48来控制加热设备16的启动。例如，触发器46的驱动通过控制电力源12或加热设备16中的电流来启动场24的产生。在一些实施例中，在触发器46被驱动的同时，控制电路42通过加热设备16引导电力输出以产生场24。在其他实施例中，触发器46驱动瞬时接触开关，并且在触发器驱动之后产生场24以持续预定时间。例如，触发器46驱动可以产生场24持续高达约1、2、3、4、5、10或15秒。因此，加热设备16可以用于加热工件。例如，加热设备16可以将工件的温度升高25、50、100、150、200、250、300、400、500摄氏度或更多。在某些实施例中，电力源12可以包括配置成检测一个或多个温度的温度检测设备。温度检测设备可以将温度指示提供给控制电路42。此外，温度指示可以用来控制加热设备16的温度。因此，控制电路42可以配置成至少部分地基于检测到的温度来调整提供给加热设备16的输出。
[0017]控制电路42可以至少部分地由电力转换电路30来供电。控制电路42调整由电力转换电路30产生的交流电流输出36的频率、电流、电压、功率、持续时间和其他操作参数