CN109986249B - 用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及厚壁压力容器焊接加工设备技术领域；用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，包括外壳体、外导线束、内导线、内壳体、内壳体定位脚垫和高频电磁加热装置，内壳体为开口向下的容器，有多个，安装在外壳体内，高频电磁加热装置安装在内壳体内，内壳体内壁与高频电磁加热装置外表面贴合并固定连接，内壳体定位脚垫安装在内壳体开口侧沿上，位于内壳体下方；本发明提供了一种采用高频电炉原理替代乙炔焰灼烧焊件实现厚壁焊件预热的设备，可以完全杜绝乙炔焰灼烧对焊缝质量的不利影响，并且可以用于对焊件焊缝区域的局部预热和保温，其U型磁芯约束下对上方设备不会造成严重的电磁干扰，可用于焊接机器人的工作配套。

Description

用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置

技术领域：

本发明涉及厚壁压力容器焊接加工设备技术领域。

背景技术：

高等级压力容器、管路有广泛的工业应用，尤其在化工行业中，由于化工工艺的压力要求，缺乏高等级压力容器往往意味着生产无法实现。

用于化工工业的高等级压力容器除抗压要求外，还会涉及耐腐蚀、磨损要求，因此其设计时需要为容器壁厚预留较大尺寸的腐蚀磨损余量，以保证设备在设计寿命范围内不会因腐蚀磨损导致抗压性能低于工艺需求。而为了支撑厚壁容器的巨大质量，所配用的支撑结构也需要较大尺寸，所以该领域的容器、支架等结构普遍有厚壁特征。

在对厚壁容器进行焊接生产加工时，通常的加工流程采用厚钢材卷板加工为筒状，通过焊接使其两端连接成型，在焊接厚壁焊件时需要对焊件进行预热以防止焊接过程中热变形造成废品。

上述预热焊接过程中，目前多采用乙炔焰灼烧加热。由于乙炔焰直接灼烧钢材会在钢材表面留下炭黑层，而该炭黑层如混入焊接熔池易导致焊缝缺陷，对于高等级压力容器及其附属承重结构而言这是必须避免的，因此对焊件的预热点需要远离焊缝区域，即对焊件整体加热，能源浪费严重并且会造成生产环境高温，在采用焊接机器人自动焊接方式时，会对焊接机器人产生热变形影响，影响加工定位精度，严重时会导致焊接机器人机架出现弯曲变形问题，在机架较长时其累加误差会使焊接工作无法进行，在夏季易造成工人中暑，危害生产安全。

发明内容：

鉴于此，有必要设计一种不需要规避焊缝的厚壁焊件焊接局部预热装置，降低预热过程的能耗。

用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，包括外壳体、外导线束、内导线、内壳体、内壳体定位脚垫和高频电磁加热装置。

其中，外壳体为开口向下的容器，其上端顶部开导线束孔，外导线束通过导线束孔与外壳体连接固定；内壳体为开口向下的容器，有多个，安装在外壳体内，高频电磁加热装置安装在内壳体内，内壳体内壁与高频电磁加热装置外表面贴合并固定连接，内壳体定位脚垫安装在内壳体开口侧沿上，位于内壳体下方。

高频电磁加热装置由磁芯硅钢条、注塑磁芯套、高频线圈组和PVC管壳组成；磁芯硅钢条有多根，相互平行并弯折成U型，相邻磁芯硅钢条之间有间隙，该间隙由注塑磁芯套填充；PVC管壳套装在磁芯硅钢条与注塑磁芯套外侧，PVC管壳长度长于磁芯硅钢条与注塑磁芯套，PVC管壳两端形成容腔，高频线圈组安装在该容腔内。

内壳体侧面设置有导线孔，PVC管壳侧面设置有导线孔，内导线通过上述导线孔连接高频线圈组与外导线束。

工作时，高频线圈组通过内导线和外导线束与外部电源导通励磁，在磁芯硅钢条两端形成垂直于下方焊件的高频交变磁场，从而在焊件内形成涡流实现对焊件的焊接前预热。

上述过程中，U型阵列的磁芯硅钢条实际形成U型电磁铁铁芯，相对常规的盘状无铁芯电磁炉结构，可以将向上溢散的磁场收束并折返回焊件，降低对非焊件方向的电磁磁场影响，可以提高对焊件的加热效率节约能源，同时防止对焊接装备的正常工作造成干扰。

磁芯硅钢条之间由注塑磁芯套保证相互绝缘，减少磁芯硅钢条上产生的涡流发热，同时导热性较差的注塑材料包裹下，可以使磁芯硅钢条上产生的少量涡流热集中由磁芯硅钢条两端散热，形成对焊件的辐射加热，进一步提高能源利用率。

在该结构的加工过程中，PVC管壳采用热箍方式套装在磁芯硅钢条和注塑磁芯套上，冷却后可以实现对磁芯硅钢条的紧固，保证其与注塑磁芯套间的密封，防止锈蚀延长设备使用寿命。

优选的，外壳体为金属壳体，并设置地线接地，防止外导线束、内导线的绝缘失效故障导致安全事故。

优选的，高频线圈组于任一高频电磁加热装置中安装两个，分别位于PVC管壳两端的容腔内，上述两个高频线圈组电性方向相反。

优选的，内壳体由陶瓷或胶木材料制作，保证磁芯硅钢条相对外壳体绝缘。

优选的，内壳体定位脚垫为石棉垫，防止内壳体定位脚垫被加热后的焊件烧蚀损坏，保证高频电磁加热装置始终处于效率最优的工作高度上。

优选的，高频电磁加热装置环绕布置在外壳体内，环绕路径上相邻的PVC管壳端磁性相反，该结构下环绕路径上相邻的U型磁极在焊件表面形成的涡流与最接近处电动势方向相同，有利于提高加热效率。进一步的，高频电磁加热装置与内壳体均有三个，呈三角形布置，该方案即便于设备的单独使用，又可以方便的拼接进行大面积加热。

本发明提供了一种采用高频电炉原理替代乙炔焰灼烧焊件实现厚壁焊件预热的设备，可以完全杜绝乙炔焰灼烧对焊缝质量的不利影响，并且可以用于对焊件焊缝区域的局部预热和保温，其U型磁芯约束下对上方设备不会造成严重的电磁干扰，可用于焊接机器人的工作配套。

附图说明：

附图1是本发明用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置具体实施例结构示意图；

附图2是本发明用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置具体实施例高频电磁加热装置局部仰视结构示意图；

附图3是本发明用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置具体实施例高频电磁加热装置局部侧视剖视结构示意图。

图中：外壳体1、导线束孔101、外导线束2、内导线3、内壳体4、导线孔401、内壳体定位脚垫5、高频电磁加热装置6、磁芯硅钢条601、注塑磁芯套602、高频线圈组603、PVC管壳604、焊件7。

具体实施方式：

用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，包括外壳体1、外导线束2、内导线3、内壳体4、内壳体定位脚垫5和高频电磁加热装置6。

其中，外壳体1为开口向下的三角形金属容器，其上端顶部开导线束孔101，外导线束2通过导线束孔101与外壳体1连接固定，外壳体1通过外导线束2内的一支接地；内壳体4为开口向下的陶瓷容器，有三个，环绕外壳体1内壁顺次安装在外壳体1内，高频电磁加热装置6有三个，安装在内壳体4内，内壳体4内壁与高频电磁加热装置6外表面贴合并固定连接，内壳体定位脚垫5为石棉垫，安装在内壳体4开口侧沿上，位于内壳体4下方。

高频电磁加热装置6由磁芯硅钢条601、注塑磁芯套602、高频线圈组603和PVC管壳604组成；磁芯硅钢条601有多根，相互平行并弯折成U型，相邻磁芯硅钢条601之间有间隙，该间隙由注塑磁芯套602填充；PVC管壳604套装在磁芯硅钢条601与注塑磁芯套602外侧，PVC管壳604长度长于磁芯硅钢条601与注塑磁芯套602，PVC管壳604两端形成容腔，高频线圈组603有两个，分别安装在PVC管壳604两端的容腔内，上述两个高频线圈组603电性方向相反；环绕外壳体1路径上相邻的高频线圈组603电性相反。

内壳体4侧面设置有导线孔401，PVC管壳604侧面设置有导线孔401，内导线3通过上述导线孔401连接高频线圈组603与外导线束2。

Claims (5)

1.用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，其特征在于，包括外壳体、外导线束、内导线、内壳体、内壳体定位脚垫和高频电磁加热装置；

其中，外壳体为开口向下的容器，其上端顶部开导线束孔，外导线束通过导线束孔与外壳体连接固定；内壳体为开口向下的容器，有多个，安装在外壳体内，高频电磁加热装置安装在内壳体内，内壳体内壁与高频电磁加热装置外表面贴合并固定连接，内壳体定位脚垫安装在内壳体开口侧沿上，位于内壳体下方；

高频电磁加热装置由磁芯硅钢条、注塑磁芯套、高频线圈组和PVC管壳组成；磁芯硅钢条有多根，相互平行并弯折成U型，相邻磁芯硅钢条之间有间隙，该间隙由注塑磁芯套填充；PVC管壳套装在磁芯硅钢条与注塑磁芯套外侧，PVC管壳长度长于磁芯硅钢条与注塑磁芯套，PVC管壳两端形成容腔，高频线圈组安装在该容腔内；

内壳体侧面设置有导线孔，PVC管壳侧面设置有导线孔，内导线通过上述导线孔连接高频线圈组与外导线束；

外壳体为金属壳体，并设置地线接地；

高频线圈组于任一高频电磁加热装置中安装两个，分别位于PVC管壳两端的容腔内，上述两个高频线圈组电性方向相反。

2.如权利要求1所述的用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，其特征在于，所述内壳体由陶瓷或胶木材料制作。

3.如权利要求1所述的用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，其特征在于，所述内壳体定位脚垫为石棉垫。

4.如权利要求1所述的用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，其特征在于，所述高频电磁加热装置环绕布置在外壳体内，环绕路径上相邻的PVC管壳端磁性相反。

5.如权利要求4所述的用于焊接机器人焊接厚壁焊件的高频电炉预热装置，其特征在于，所述高频电磁加热装置与内壳体均有三个，呈三角形布置。