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使用凈化插頭的數據采集.pdf

摘要
申請專利號:

CN201480025951.2

申請日:

2014.04.30

公開號:

CN105189012A

公開日:

2015.12.23

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B23K 9/32申請日:20140430|||公開
IPC分類號: B23K9/32; F16L55/11 主分類號: B23K9/32
申請人: 伊利諾斯工具制品有限公司
發明人: 克里斯多夫·J·奈利; 約瑟夫·彼得·麥高文; 查爾斯·R·緹勒; 史蒂文·愛德華·巴霍斯特
地址: 美國伊利諾伊州
優先權: 2013.05.10 US 61/822,069; 2014.04.22 US 14/258,886
專利代理機構: 上海脫穎律師事務所 31259 代理人: 脫穎
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480025951.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.05.21|||2016.01.20|||2015.12.23

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

用凈化插頭進行數據采集的焊接系統。在一個實例中,凈化插頭包括具有密封結構的凈化插頭組件。所述密封結構被構置為與中空裝置的表面抵接,并且在所述密封結構和所述中空裝置之間形成密封。所述凈化插頭還包括傳感器,所述傳感器至少部分地安置在凈化插頭組件內,密封結構內,或其一些組合內。所述凈化插頭組件被構置成設置在具有所述中空裝置的工件上,以從工件凈化不合需的氣體。

權利要求書

權利要求書
1.  一種凈化插頭系統,包括:
包含密封結構的凈化插頭組件,其中密封結構被構置成抵接中空裝置的表面并在密封結構和中空裝置之間形成密封;和
至少部分安置于凈化插頭組件中、密封結構中或其一些組合中的傳感器,其中凈化插頭組件被構置成設置在具有中空裝置的工件上,以從工件凈化不合需的氣體。

2.  如權利要求1所述的凈化插頭系統,其中,所述傳感器包括溫度傳感器。

3.  如權利要求2所述的凈化插頭系統,其中,所述溫度傳感器包括熱電偶,雙金屬開關,電阻溫度檢測器(RTD),熱敏電阻,蠟馬達,和紅外檢測器。

4.  如權利要求1所述的凈化插頭系統,其中,所述傳感器包括壓力傳感器,氣體傳感器,或其組合。

5.  如權利要求1所述的凈化插頭系統,其中,所述傳感器包括接收器。

6.  如權利要求5所述的凈化插頭系統,其中,所述接收器包括X射線接收器,超聲接收器,或其組合。

7.  如權利要求1所述的凈化插頭系統,其中,所述傳感器與密封結構集成在一起并被構置成接觸所述中空裝置的表面。

8.  如權利要求1所述的凈化插頭系統,其中,所述傳感器包括無線傳感器。

9.  如權利要求1所述的凈化插頭系統,其中,所述傳感器包括有線傳感器。

10.  一種凈化插頭系統,所述系統包括:
第一氣體密封結構,被構置成以在第一氣體密封結構和中空裝置之間形成第一密封;
第二氣體密封結構,被構置成以在第二氣體密封結構和所述中空裝置之間形成第二密封;
耦合到第一和第二氣體密封結構的軸;和
至少部分地安置在第一氣體密封結構內、第二氣體密封結構內、軸內或其一些組合內的第一傳感器。

11.  如權利要求10所述的凈化插頭系統,其中,所述第一傳感器包括安置在所述軸內的x射線檢測器,超聲檢測器,或其組合。

12.  如權利要求11所述的凈化插頭系統,包括第二傳感器,其中所述第二傳感器包括溫度傳感器。

13.  如權利要求10所述的凈化插頭系統,其中,所述第一傳感器包括安置在所述軸內的壓力傳感器,氣體傳感器,或其組合。

14.  如權利要求10所述的凈化插頭系統,包括安置在所述軸內的X射線發射器,超聲發射器,或其組合。

15.  如權利要求10所述的凈化插頭系統,其中,所述第一傳感器被構置成無線地提供感測的數據。

16.  如權利要求10所述的凈化插頭系統,其中,所述第一傳感器被構置成在其中存儲感測的數據。

17.  如權利要求10所述的凈化插頭系統,其中,所述第一傳感器被構置為經由有線連接提供感測數據。

18.  一種凈化插頭系統,包括:
凈化部件,包括第一氣體密封結構,所述第一氣體密封結構被構置成在第一氣體密封結構和中空裝置之間形成第一密封;和
發射器,至少部分地安置在凈化插頭組件內。

19.  如權利要求18所述的凈化插頭系統,其中,所述凈化插頭組件包括:第二氣體密封結構,所述第二氣體密封結構被構置成在第二氣體密封結構和所述中空裝置之間形成第二密封;以及軸,所述軸與所述第一和第二氣體密封結構耦合,并且其中所述第一氣體密封結構、所述第二氣體密封結構或其一些組合包括被構置成接收惰性氣體到中空裝置的入口。

20.  如權利要求18所述的凈化插頭系統,其中,所述發射器包括X射線發射器,超聲發射器,無線傳感器發射器,或其組合。

說明書

說明書使用凈化插頭的數據采集
本申請是在2013年5月10日提交申請的題為“使用凈化插頭的數據采集”的美國臨時專利申請號61/822069的非臨時專利申請,其在此被整體納入作為參考。
背景技術
本發明總體上涉及焊接系統,更具體地,涉及在焊接系統中使用凈化插頭的數據采集。
焊接是在各個行業和應用中越來越多地使用的過程。在某些背景下這樣的過程可以自動進行,雖然大量的應用繼續以人工焊接操作存在。在這兩種情況下,這樣的焊接操作依賴于多種類型的設備,以確保焊接消耗品(例如,送絲,保護氣體等)的供給在期望的時間以適當量提供給焊接處。
焊接操作在各種不同的材料上進行。例如,工件可以由碳鋼或耐腐蝕合金制成,例如不銹鋼。某些工件可能對熱敏感,例如在焊接操作過程中產生的熱。因此,工件上焊接處的質量可取決于工件在焊接操作期間暴露在的溫度。遺憾的是,當焊接操作發生在結合部時,工件在結合部附近的溫度難以檢測。因此,工件在焊接操作期間暴露在的溫度可能難以確定。
簡要說明
在一個實施例中,凈化插頭包括具有密封結構的凈化插頭組件。所述密封結構被構置為與中空裝置的表面抵接,并且在密封結構和中空裝置之間形成密封。凈化插頭系統還包括傳感器,該傳感器至少部分地安置于在凈化插頭組件,密封結構或其一些組合內。凈化插頭組件被構置成設置在具有中空裝置的工件上,以從工件凈化不合需的氣體。
在另一實施例中,凈化插頭系統包括第一氣體密封結構,所述第一氣體密封結構被構置成以在第一氣體密封結構和中空裝置之間形成第一密封。凈化插頭還包括第二氣體密封結構,所述第二氣體密封結構被構置成以在第二氣體密封結構和所述中空裝置之間形成第二密封。凈化插頭包括耦合到第一和第二氣體密封結構的軸。凈化插頭還包括第一傳感器,所述第一傳感器至少部分地安置在第一氣體密封結構、第二氣體密封結構、軸或其一些組合之內。
在另一個實施例中,凈化插頭系統包括凈化部件,所述凈化部件包括第一氣體密封結構,所述第一氣體密封結構被構置成在第一氣體密封結構和中空裝置之間形成第一密封。凈化插頭系統另外包括發射器,所述發射器至少部分地安置在凈化插頭組件內。
附圖說明
當以下詳細說明通過參考附圖閱讀,其中整個附圖中類似的附圖標記代表類似的部件,本發明的這些和其它特征,方面和優點將變得更好理解,在附圖中:
圖1是根據本公開各方面的含有可由碳鋼或耐腐蝕合金制成的工件的焊接系統的實施例的闡示。
圖2是根據本公開各方面的用凈化插頭的焊接系統的橫截面圖。
圖3是根據本公開各方面的帶有至少部分安置于凈化插頭內的傳感器的凈化插頭的實施例的立體圖。
圖4是根據本公開各方面的圖3中的凈化插頭的橫截面圖。
圖5是根據本公開各方面的具有多個密封結構的凈化插頭的焊接系統的實施例的立體圖;和
圖6是根據本公開各方面的使用圖5的凈化插頭的焊接系統的實施例的橫截面圖。
詳細說明
本發明的實施例可使用在一個或多個溫度,或其他感測的數據可被檢測的任何應用中。例如,圖1示出電弧焊接系統10。如圖所示,電弧焊接系統10 可包括電源12,所述電源12生成焊接功率并經由導管16供應焊接功率到電極14。在電弧焊接系統10中,直流(DC),交流(AC),和/或脈沖功率(例如,脈沖的DC和脈沖AC)可以連同消耗或非消耗電極14一起使用以輸送電流到焊接點。在這樣的焊接系統10中,操作者18可以通過定位電極14和觸發啟動和停止電流流動來控制電極14的位置和操作。如圖所示,頭盔組件20被焊接操作者18佩戴。頭盔組件20包括頭盔殼體22和透鏡組件24,所述透鏡組件24可以被變暗以防止或限制暴露于由焊接電弧26產生的光。
當操作者18通過從電源12向電極14施加功率開始焊接操作(或其他操作,諸如等離子切割)時,焊接電弧26在電極14和例如圖示管道的工件28之間形成。工件28可由碳鋼或耐腐蝕合金制成,例如不銹鋼,或其它金屬和合金(例如,鋁,鈦,鋯,鈮,鉭,鎳合金)。非金屬的工件28也被焊接或以其它方式接合,例如,通過攪拌焊接。電極14和導管16從而提供足以在電極14和工件28之間產生焊接電弧26的電流和電壓。焊接電弧26在電極14和工件28之間的焊接點上熔化金屬(添加的基部材料和任何填充材料),從而在金屬冷卻時提供了結合。焊接系統10可被構置成通過任何合適的技術形成焊接結合部,所述合適的技術包括保護金屬電弧焊(SMAW)(即,棒焊接),氣體保護鎢極電弧焊(GTAW),氣體保護金屬極電弧焊(GMAW),藥芯焊絲電弧焊(FCAW),金屬惰性氣體保護焊(MIG),鎢極惰性氣體保護焊(TIG),氣焊(例如,氧乙炔焊),亞弧焊(SAW),和/或電阻焊接。如可以理解的,保護氣體可在某些應用中使用,例如GTAW,GMAW,FCAW。焊接過程中所使用的波形可以包括被調節的金屬沉積(RMD)類型波形,及其它,表面張力轉移(STT),冷金屬轉移(CMT)。
一般來說,在此描述的技術使得某些操作(例如,焊接,切割,磨削,感應加熱,測試)可以通過施加由電源12提供的電力在工件28上進行。工件28可設置在工業設施(例如,工業廠房,造船廠)內,但也可設置在住宅設施內,如車庫或住房。工件28可以包括管狀件(例如管道),平板(例如,金屬或塑料薄板和板材),成角度的工件28(例如,角鐵),或可例如通過利用經由電源12傳遞的電力焊接、切割、磨削、感應加熱或測試的任何其它零件。
如下所述,可使用一個或多個溫度傳感器檢測(例如,感測)被施加到工件上28的熱。電源12可被構置為存儲所檢測到的數據。通過使用溫度傳感器,在焊接應用附近的工件28的溫度可被檢測和/或監測,以便確定焊接操作的質量和/或控制正在執行焊接操作的溫度。如可以理解的,溫度傳感器可以在需要溫度檢測的任何應用中使用,例如焊接,切割,磨削,感應加熱,測試,等等。此外,壓力傳感器可例如用于監測導管(例如,管道)內的氣體壓力。還有,焊接處的質量可以通過使用發射器和接收器(例如,X射線,超聲)進行檢查。同樣地,氣體傳感器可以被用來確定工件28內的氣體組成和/或給定氣體的量。
圖2是使用凈化插頭的焊接系統10的橫截面圖。凈化插頭可被用于凈化或以其它方式從內部空間,例如導管(例如管道)內部的空間,排出不想要的氣體。在焊接過程中,排出不想要的氣體(例如,氧氣和氮氣)中并用惰性氣體(例如,氬氣)替換該氣體可能是有益的。因此,最終的焊接處可以沒有管道內的氧化或粒化,相比于粒化的管道,改善通過未粒化管道的流體流動。在此所描述的技術為凈化插頭提供了,除了塞住某些導管和排出不想要的氣體,還包括感測實施例,如在下面更詳細地描述的那樣,適合于感測各種條件,以改善焊接。
在圖2所描述的實施例中,工件28具有結合部30,在該處將執行結合(例如,焊接)。第一凈化插頭32設置在工件28的一端(例如,空心裝置如管道或管,圓柱形裝置,非圓柱形裝置等),而第二凈化插頭34被設置在工件28的另一端(例如,相反端)。第一和第二凈化插頭32和34各自在中央區域包括凈化插頭組件(例如,輪轂)36。此外,第一凈化插頭32包括在輪轂36的入口38。軟管40耦合到入口38,并被構置成將氣體(例如,惰性氣體)引導向入口38。第一和第二凈化插頭32和34還各自包括密封結構42,其被構置成與工件28的表面抵接并與工件28形成密封以阻擋從工件28(例如,中空裝置的內部,例如管內部等)內的氣體流動穿過凈化插頭32和34。每個凈化插頭32和34的密封結構42可包括任何合適的密封裝置。如可以理解的,輪轂36一般可以指凈化插頭32和34的中央區域,并且所述輪轂36可 能在結構上并非不同于密封結構42,或并非與密封結構42分離。在某些實施例中,密封結構42可包括輪轂36。
在操作期間,惰性氣體(例如,氬氣)通過軟管40被導入第一凈化插頭32的入口38以凈化從工件28內部離開的其他氣體,由此凈化從工件28內部(例如,管或管道的兩個抵接的部分)離開的不合需氣體(如氧氣和氮氣)。如箭頭44所示,惰性氣體流入工件28并引導不合需氣體朝向第二凈化插頭34,在那里所述不合需氣體可從工件28內部排出。第二凈化插頭34可以包括出口46,所述出口46可有利于不合需氣體從工件28內部排出。此外,第一凈化插頭32還可以包括出口,以有利于不合需氣體從工件28內部排出。此外,軟管48可以耦合在出口46和壓力傳感器50之間。在某些實施例中,壓力傳感器50可以直接耦合到出口46。由此,工件28內的氣體壓力可以被檢測和/或監測。應當注意的是,盡管凈化插頭32和34被示出為插入到工件28中,插頭32,34可具有比工件28的開口更大的直徑,并由此可通過從工件28外側抵接開口從而塞住工件28,從而密封工件28而不需把其插入工件28。
圖3是具有至少部分設置在凈化插頭32內的傳感器的凈化插頭32的實施例的立體圖。雖然圖示的實施例具體指的是凈化插頭32,然而凈化插頭34可以同樣包括一個或多個傳感器。因為圖3包括前面對于圖2描述的類似元件,因此類似元件用相同附圖標記描繪。如圖所示,凈化插頭32包括安置在輪轂36中的傳感器52。所述傳感器52可以是任何合適的傳感器,諸如壓力傳感器,溫度傳感器,接收器(例如,x射線接收機諸如PanorexTM接收機,超聲接收器),等等。例如,傳感器52可以是溫度傳感器,例如熱電偶,雙金屬開關,電阻溫度檢測器(RTD),熱敏電阻,蠟馬達,和/或紅外檢測器。凈化插頭32還包括設置在密封結構42內的傳感器54,56,和58。例如,傳感器54,56,和58可被定位成抵接(例如,接觸)工件28的表面(例如,內表面,外表面等),例如用于檢測工件28的溫度。傳感器54,56,和58也可以是類似于傳感器52的任何合適的傳感器(例如,壓力傳感器,溫度傳感器,接收器,或其組合)。此外,傳感器52,54,56,和58可以被構置成使用有線和/或無線通信提供數據。通過至少部分地設置在輪轂36內的傳感器52,54,56,和58和/或凈化插頭32的密封結構42,在一個凈化環境內各種參數 可以被檢測和/或監測。例如,凈化的中空裝置內的壓力和/或溫度可以被檢測。此外,當中空裝置被凈化時,可以獲得焊接處的掃描(例如,x射線)。相應地,傳感器52,54,56,和58可有助于檢測和/或監測焊接處的質量。圖4是圖3的凈化插頭32的橫截面圖。因為圖4包括前面對于圖2和圖3描述的類似元件,因此類似元件用類似的附圖標記描繪。如圖所示,傳感器54被構置成使用引線60進行通信(例如,有線通信),而傳感器58被構置成使用無線信號62進行通信(例如,無線通信)。然而,如可以理解的,可以使用有線和/或無線傳感器(或通信)的任何組合。
圖5是具有多個密封結構的凈化插頭64的焊接系統10的實施例的立體圖。具體地,凈化插頭64在一端上包括第一密封結構66,并在相對端上包括第二密封結構67。如可以理解的,第一密封結構66和第二密封結構67中的至少一個可包括入口,用于接收惰性氣體(例如,氬氣)。此外,第一密封結構66和第二密封結構67中的至少一個可以包括出口,用于釋放不想要的氣體(例如,氧氣,氮氣等)。如圖所示,第一密封結構66包括入口68,而第二密封結構67包括出口69。入口68被構造成接收惰性氣體,并且出口69被構置成使得不合需的氣體從工件28內部排出。
軸70在第一和第二密封結構66和67之間延伸,并把所述第一和第二密封結構66和67耦合在一起。使用凈化插頭64,軸70周圍和工件28內部(在第一和第二密封結構66和67之間)的體積可被凈化。此外,裝置72(例如,傳感器,發射器,例如x射線發射器,超聲發射器等)可以設置在軸70內,用于檢測參數和/或用于發送信號(例如,X射線,超聲能量)。所述裝置72可以是任何合適的傳感器,諸如壓力傳感器,溫度傳感器,接收器(例如,x射線接收器諸如PanorexTM接收器,超聲接收器),等等。例如,該裝置72可以是溫度傳感器,例如熱電偶,雙金屬開關,電阻溫度檢測器(RTD),熱敏電阻,蠟馬達(例如,適合于通過蠟的相變行為轉換熱到機械能的致動器裝置),和/或紅外檢測器。在某些實施例中,引線74被耦合到裝置72,以方便有線通信,例如用于從裝置72提供數據。在其它實施例中,裝置72可以無線地通信。凈化插頭64還包括傳感器76,例如壓力傳感器,溫度傳感器,接收器(例如,X射線檢測器),等等。如圖所示,發射器78(例如,X射線發射 器,用于計算機斷層攝影(CT)系統的發射器,等等)可結合裝置72地使用以取得結合部30的掃描,例如在結合部30進行焊接之前,之中和/或之后。由此,焊接結合部30的質量可以被確定。
圖6是使用圖5的凈化插頭64的焊接系統10實施例的橫截面圖。因為圖6包括前面對于圖5描述的類似元件,因此類似元件用類似的附圖標記描繪。如圖所示,傳感器76可以與工件28內表面抵靠,如此用于檢測工件28的溫度。此外,軸70和工件28之間的間隙78被示出。所述間隙78是工件28內的一些部分,當惰性氣體被提供到入口68時,這些部分將不合需的氣體清除。
如可以理解的,在某些實施例中,傳感器52,54,56,58,和76可以被構置來將數據存儲在例如傳感器的存儲器中。例如,檢測器可以被構置為對應于檢測到的傳輸來存儲數據。使用傳感器和本文所述的其它裝置(例如,裝置72),可以檢測,監控和/或獲得工件28的溫度,壓力,和/或其他參數。因此,在結合部30上進行焊接的質量可以被確定和/或控制。例如,工件在焊接操作期間暴露在的溫度可以被確定。此外,中空裝置內的氣體壓力可以被監控。此外,可以通過使用發射器和接收器(例如,X射線)檢查焊接處的質量。
在此雖然對本發明的僅某些特征進行了說明和描述,本領域技術人員將想到許多修改和變化。因此,可以理解的是,所附權利要求書旨在覆蓋所有這類修改和變化,正如其落入本發明的真正精髓范圍內。

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