[發(fā)明專利]鎧裝熱電偶輔助焊接裝置以及焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410705834.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104475912A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸道綱;張鈺浩;杜爭(zhēng);傅孝良;吳廣皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)核（北京）科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): B23K3/08
• 分類號(hào): B23K3/08;B23K1/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯雄軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及管壁溫度測(cè)量，尤其涉及鎧裝熱電偶焊接。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，圓管式加熱管束廣泛用于加熱流體工質(zhì)，而加熱管束的溫度準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)與記錄具有重要意義。熱電偶是廣泛使用的測(cè)溫元件，它通過(guò)與被測(cè)物體接觸，使熱電偶絲達(dá)到與被測(cè)物體同樣的溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，再通過(guò)電氣儀表進(jìn)行采集得到準(zhǔn)確的溫度值。

常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶根據(jù)是否具有保護(hù)套管，可分為裸絲熱電偶、鎧裝熱電偶。裸絲熱電偶直接將兩條不同金屬線的一端結(jié)合在一起，另一端連接到熱電偶溫度計(jì)或其他采集設(shè)備上，無(wú)外部保護(hù)護(hù)套，適于測(cè)量需要較短響應(yīng)時(shí)間的靜態(tài)或流動(dòng)的非腐蝕性氣體溫度。鎧裝熱電偶在熱電偶外部增加了金屬保護(hù)套，且金屬保護(hù)套與內(nèi)部熱電偶絲絕緣，適于測(cè)量靜態(tài)或流動(dòng)腐蝕性或一般氣體及液體溫度。在科研實(shí)驗(yàn)中較多采用的細(xì)絲型鎧裝熱電偶直徑最細(xì)可達(dá)0.25mm，外部鎧裝包殼與內(nèi)部熱電偶絲之間采用氧化鎂絕緣。

在用鎧裝熱電偶測(cè)量圓管式加熱管束表面溫度時(shí)，往往需要將熱電偶固定在加熱管表面，保證熱電偶測(cè)溫端與被測(cè)表面直接接觸，且盡量排除其它外部因素的影響。熱電偶的固定方法主要包括：緊固接觸式與焊接式。

對(duì)于緊固接觸式固定方法，最簡(jiǎn)單的方法是采用膠帶、固定箍、固定片等直接將熱電偶貼于待測(cè)圓管表面，但是極易造成熱電偶與熱管表面接觸不良，易受周圍環(huán)境的溫度影響，產(chǎn)生額外附加熱阻，測(cè)量結(jié)果與熱管表面實(shí)際溫度產(chǎn)生誤差。另一種方式為設(shè)計(jì)專門的緊固裝置，例如專利《一種熱電偶夾持裝置》(CN201955164U)、《熱電偶夾》(CN201974247U)等提出簡(jiǎn)單的夾持方式，將熱電偶直接以線接觸的方式固定在待測(cè)圓管外表面；專利《圓管外壁溫測(cè)量熱電偶的定位器》(CN101403640A)公開(kāi)了一種圓管外壁溫測(cè)量熱電偶的定位器，該熱電偶定位夾持器可由束緊鋼圈、陶瓷支腳、自緊夾持螺栓和緊固螺栓組成，可用于普通圓管及通電加熱圓管外壁溫測(cè)量熱電偶的精確定位；專利《熱電偶夾持裝置》(CN2854539Y)提供一種熱電偶夾持裝置，利用夾持件夾持熱電偶，并通過(guò)活動(dòng)臂與支撐件的搭配，可使該夾持件調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢门c角度，使所夾持的熱電偶穩(wěn)固地接置在所需測(cè)試溫度的待測(cè)物表面。然而，以上專利實(shí)質(zhì)上是直接緊固接觸式固定方法的改進(jìn)，適用于管內(nèi)流體流動(dòng)下的外壁溫測(cè)量；但是對(duì)于大部分管殼式換熱器、管束加熱器，加熱管本身浸沒(méi)在流體之中，加熱管管外側(cè)加熱流體并要求測(cè)點(diǎn)對(duì)管外流場(chǎng)的影響盡量小，這種情況下管外壁一般不能有附加的固定裝置，否則對(duì)管外流場(chǎng)的影響很大，也會(huì)影響測(cè)量精度。

因此，對(duì)于圓管外壁有流體流過(guò)并要求測(cè)溫點(diǎn)對(duì)外部流場(chǎng)影響盡量小的情況下，將熱電偶焊接到被測(cè)表面是佳解決方案。對(duì)于裸絲熱電偶，可以采用電容儲(chǔ)能沖擊焊的方法將裸絲熱電偶固定在被測(cè)表面，該方法利用電容提供集中能量通過(guò)弧光放電使熱電偶測(cè)溫點(diǎn)處金屬瞬間熔化，同時(shí)伴隨沖擊力將熱電偶接頭頂端與被測(cè)表面金屬熔合。對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)為液體或其他腐蝕性流體的情況，則需使用鎧裝熱電偶測(cè)量，由于鎧裝熱電偶內(nèi)部存在氧化鎂絕緣層，無(wú)法采用電容沖擊焊進(jìn)行焊接。另外，常用的氬弧焊同樣不可行，因?yàn)闅寤『笢囟雀哌_(dá)上千度，會(huì)破壞鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)。

對(duì)于焊接方式的問(wèn)題，較實(shí)用的解決方案是錫焊技術(shù)。由于錫的熔點(diǎn)是231.9℃，所以對(duì)于加熱管管壁溫度低于231.9℃的情況，可以采用錫焊對(duì)鎧和加熱管壁進(jìn)行焊接，從而不會(huì)破壞熱電偶內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但是，錫對(duì)鋁、不銹鋼、鑄鐵等材料可焊性很差，而一般加熱管采用不銹鋼作為主要材料。經(jīng)實(shí)踐，可采用特殊配制的助焊劑將鎧裝熱電偶焊接到不銹鋼加熱管管壁表面。

對(duì)于加熱管呈豎直管束布置時(shí)，管間距很小，很難保證焊錫能夠貼附在被焊表面，大部分焊錫在重力作用下掉落，焊接很難成功。現(xiàn)有技術(shù)還無(wú)法解決這種問(wèn)題，也沒(méi)有相應(yīng)的焊接輔助工具。

發(fā)明內(nèi)容

為了便于將鎧裝熱電偶焊接到待測(cè)管上，且焊點(diǎn)對(duì)管外流場(chǎng)的影響盡量降低，提出本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的實(shí)施例，提出了一種鎧裝熱電偶輔助焊接裝置，包括：筒體，所述筒體限定軸線且具有軸線上的第一端和第二端，所述筒體適于可拆卸地圍繞熱電偶所要安裝的管的外壁定位，其中：所述筒體的第一端的部分筒體壁遠(yuǎn)離所述軸線向外凸出而形成至少一個(gè)焊料槽，所述焊料槽適于與所述至少一部分外壁共同形成容納焊料的空間，所述焊料槽限定在第一端與第二端之間的第一位置與第一端的端緣之間。

在可選的示例性實(shí)施例中，所述管為圓管；且所述筒體包括兩個(gè)半體，每一個(gè)半體具有圓弧接合形狀，兩個(gè)半體適于可拆卸地圍繞定位到所述圓管的外壁，且至少一個(gè)半體上設(shè)置有一個(gè)所述焊料槽。