CN109179976B - 自热式玻璃件焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开自热式玻璃件焊接装置，属于焊接玻璃件技术领域，包括玻璃焊料杯和电磁感应器；玻璃焊料杯将待焊接第一玻璃管道和第二玻璃管道相连，形成一个整体玻璃管道，该整体玻璃管道插入电磁感应器的中心位置；在待焊接第一玻璃管道和第二玻璃管道的非焊接端设置齿轮环，齿轮环通过边齿轮驱动，带动齿轮环和整体玻璃管道转动。本发明的自热式玻璃件焊接装置，具有加热速度快和焊接速度快，加热速度和温度可控，操作和调节方便的特点，可实现了玻璃材料高频感应焊接。

Description

自热式玻璃件焊接装置

技术领域

本发明属于焊接玻璃件技术领域，具体涉及自热式玻璃件焊接装置。

背景技术

工程中连接玻璃件，例如玻璃管的方法可分为机械法兰连接和火焰焊接；法兰连接的强度低、密闭性能差，火焰焊接采用火焰作为热源，加热玻璃管使焊接处的玻璃被高温熔化而完成的，都是手工或者半自动完成的，其操作技术要求高，焊接效率低，质量不稳定。

电磁感应加热焊接设备具有加热精度高，加热温度高，加热均匀，效率高，操作简便等诸多特点，但是，电磁感应焊接玻璃件的装置或设备鲜有报道。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供自热式玻璃件焊接装置，借助交变磁场在玻璃件的局部产生涡流，在涡流的欧姆热效应和剩磁的磁滞热效应的作用下，玻璃件的局部自身发热，成为焊接的热源。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

自热式玻璃件焊接装置，包括玻璃焊料杯和电磁感应器；所述的玻璃焊料杯将待焊接第一玻璃管道和第二玻璃管道相连，形成一个整体玻璃管道，该整体玻璃管道插入电磁感应器的中心位置；在待焊接第一玻璃管道和第二玻璃管道的非焊接端设置齿轮环，齿轮环通过边齿轮驱动，带动齿轮环和整体玻璃管道转动。

在所述的齿轮环处顶压上预紧机构，形成由冷端向待焊接端的轴向压力，使第一玻璃管道和第二玻璃管道的焊接端紧密接触。

所述的整体玻璃管道设置在并排设置的同心调节机构上。

所述的同心调节机构为四个，其通过调节高度使第一玻璃管道、第二玻璃管道、圆柱形电磁感应器的轴向中心线保持一致。

所述的同心调节机构包括弧形托辊组和托辊轴，弧形托辊组绕托辊轴随第一玻璃管道和第二玻璃管道旋转，圆柱形托辊起到支撑和稳定第一玻璃管道和第二玻璃管道的作用。

自热式玻璃件焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过PLC电气控制模块发出指令，先接通流经电磁感应器线圈内的循环水，再启动高频交流电源，接通电磁感应器，在其感应线圈中产生交变磁场，而处于其中的玻璃焊料环和第一玻璃管道、第二玻璃管道的待焊接端部被电磁感应，从而在玻璃焊料环与第一玻璃管道、第二玻璃管道的待焊接端部形成感应电流；在涡流的欧姆热效应和剩磁的磁滞热效应的作用下，玻璃焊料环和第一玻璃管道、第二玻璃管道的待焊接端部焊接处自身发热，起到焊接热源的作用；

2)玻璃材料的导电率会随着温度的上升而迅速提高，特别在转变温度Tg以上，电阻率呈现快速下降，到熔融状态玻璃是成为良导体，例如电阻率为0.3～100.0Ω·cm；第一玻璃管道、第二玻璃管道与玻璃焊料环接触区的温度在涡流的作用下逐步升高，而这种温度的升高又使它们接触处的电阻下降，涡流进一步增大；如此循环，加快了接触处升温速度，使它们接触处的粘度下降、导电性能提高，出现软化、熔化成为一体；

3)通过PLC电气控制模块发出指令，降低电磁感应器的交流电频率和功率，使接触区的涡流逐步下降、接触区的温度受控下降，直至焊接处凝固，实现第一玻璃管道和第二玻璃管道在接触端的快速高频感应焊接；

4)通过PLC电气控制模块发出指令，调节电磁感应器线圈内的循环水的温度和流量快速降温，从而使玻璃焊料环中形成相对压应力，而第一玻璃管道、第二玻璃管道的焊接区中形成相对张应力；还可以使用风冷辅助快速降温。循环水温度、流量传感器组和循环水泵联动实现对感应器的保护；布置在电磁感应器内部、焊接处附件空间的温度监测传感器将焊接区域的温度传到PLC控制中心，通过调整变压器、电磁感应器的输入功率和高频发生器的交流电频率，进而控制焊接热量穿透深度、焊接区升温速度和发热区域的大小等。

有益效果：与现有技术相比，本发明的自热式玻璃件焊接装置，具有加热速度快和焊接速度快，加热速度和温度可控，操作和调节方便的特点，可实现了玻璃材料高频感应焊接。

附图说明

图1是自热式玻璃件焊接装置主视图；

图2是玻璃管道与玻璃焊料环的相对位置图；

图3是玻璃管道和圆柱形电磁感应器图；

图4是同心调节机构图；

图5是电磁感应焊接装置的PLC电气控制模块图。

具体实施方式

以下结合玻璃焊料环焊接玻璃管道的具体实施方式对本发明做进一步的说明。

如图1-5所示，附图标记如下：第一玻璃管道1、玻璃焊料杯2、电磁感应器3、齿轮环4、边齿轮5、预紧机构6、同心调节机构7、圆柱形托辊8和托辊轴9、第二玻璃管道10。

其中，图2(a)为第一玻璃管道1和第二玻璃管道10与玻璃焊料环2的相对位置的主视图，图2(b)为第一玻璃管道1与玻璃焊料环2的相位置的侧视图。图3(a)为第一玻璃管道1和第二玻璃管道10与圆柱形电磁感应器3相对位置的主视图，图3(b)第一玻璃管道1和第二玻璃管道10与圆柱形电磁感应器3相对位置的侧视图。图4(a)为同心调节机构7和弧形托辊组8的主视图，图4(b)为同心调节机构7和弧形托辊组8的侧视图。

如图1-3所示，自热式玻璃件焊接装置，包括玻璃焊料杯2和电磁感应器3，玻璃焊料杯2将待焊接的第一玻璃管道1和第二玻璃管道10相连，形成一个整体玻璃管道；该整体玻璃管道插入电磁感应器3的中心位置；在待焊接第一玻璃管道1和第二玻璃管道10的非焊接端设置齿轮环4，齿轮环4通过边齿轮5驱动，带动齿轮环4和整体玻璃管道转动。

在齿轮环4处顶压上预紧机构6，形成由冷端向待焊接端的轴向压力，使第一玻璃管道1和第二玻璃管道10的焊接端紧密接触；整体玻璃管道设置在并排设置的同心调节机构7上；同心调节机构7为四个，其通过调节高度使第一玻璃管道1、第二玻璃管道10、圆柱形电磁感应器3的轴向中心线保持一致。同心调节机构7包括弧形托辊组8和托辊轴9。

焊接中边齿轮5带动齿轮环4、第一玻璃管道1和第二玻璃管道10一起旋转；弧形托辊组8绕托辊轴9随第一玻璃管道1和第二玻璃管道10旋转，圆柱形托辊8起到支撑和稳定第一玻璃管道1和第二玻璃管道10的作用。

通过PLC电气控制模块发出指令，先接通流经电磁感应器3线圈内的循环水，再启动高频交流电源，接通电磁感应器3，在其感应线圈中产生交变磁场，而处于其中的玻璃焊料环2和第一玻璃管道1、第二玻璃管道10的待焊接端部被电磁感应，从而在玻璃焊料环2与第一玻璃管道1、第二玻璃管道10的待焊接端部形成感应电流(通常称为涡流)。在涡流的欧姆热效应和剩磁的磁滞热效应的作用下，玻璃焊料环2和第一玻璃管道1、第二玻璃管道10的待焊接端部焊接处自身发热，起到焊接热源的作用。

玻璃材料的导电率会随着温度的上升而迅速提高，特别在转变温度Tg以上，电阻率呈现快速下降，到熔融状态玻璃是成为良导体，例如电阻率为0.3～100.0Ω·cm。第一玻璃管道1、第二玻璃管道10与玻璃焊料环2接触区的温度在涡流的作用下逐步升高，而这种温度的升高又使它们接触处的电阻下降，涡流进一步增大；如此循环，加快了接触处升温速度，使它们接触处的粘度下降、导电性能提高，出现软化、熔化成为一体。

如图5所示，PLC电气控制模块，具有调整变压器功率、调节高频发生器频率、调节边齿轮5和循环水泵转速，以及监测焊接温度、循环水温度、流量等功能。

通过PLC电气控制模块发出指令，降低电磁感应器3的交流电频率和功率，使接触区的涡流逐步下降、接触区的温度受控下降，直至焊接处凝固，实现第一玻璃管道1和第二玻璃管道10在接触端的快速高频感应焊接。

通过PLC电气控制模块发出指令，调节电磁感应器3线圈内的循环水的温度和流量快速降温，从而使玻璃焊料环2中形成相对压应力，而第一玻璃管道1、第二玻璃管道10的焊接区中形成相对张应力；还可以使用风冷辅助快速降温。循环水温度、流量传感器组和循环水泵联动实现对感应器的保护。

布置在电磁感应器3内部、焊接处附件空间的温度监测传感器将焊接区域的温度传到PLC控制中心，通过调整变压器、电磁感应器3的输入功率和高频发生器的交流电频率，进而控制焊接热量穿透深度、焊接区升温速度和发热区域的大小等。如1～3/MHz及以上的高频，形成集中的发热区域，加热升温速度快、热量穿透深度小、最高发热区域的小，发热效果类似于小而集中的气体火焰的加热作用；而1～1000/KHz交流频率，最高发热区域增大，加热升温速度相对慢、热量穿透深度增加，发热效果与比较开阔和柔和的气体火焰加热相似。

Claims (3)

1.自热式玻璃件焊接装置，其特征在于：包括玻璃焊料环（2）和电磁感应器（3）；所述的玻璃焊料环（2）将待焊接的第一玻璃管道（1）和第二玻璃管道（10）相连，形成一个整体玻璃管道；该整体玻璃管道插入电磁感应器（3）的中心位置；在待焊接第一玻璃管道（1）和第二玻璃管道（10）的非焊接端设置齿轮环（4），齿轮环（4）通过边齿轮（5）驱动，带动齿轮环（4）和整体玻璃管道转动；在所述的齿轮环（4）处顶压上预紧机构（6），形成由冷端向待焊接端的轴向压力，使第一玻璃管道（1）和第二玻璃管道（10）的焊接端紧密接触；所述的整体玻璃管道设置在并排设置的同心调节机构（7）上；通过PLC电气控制模块发出指令，先接通流经电磁感应器（3）线圈内的循环水，再启动高频交流电源，接通电磁感应器（3），在其感应线圈中产生交变磁场，而处于其中的玻璃焊料环（2）和第一玻璃管道（1）、第二玻璃管道（10）的待焊接端部被电磁感应，从而在玻璃焊料环（2）与第一玻璃管道（1）、第二玻璃管道（10）的待焊接端部形成感应电流。

2.根据权利要求1所述的自热式玻璃件焊接装置，其特征在于：所述的同心调节机构（7）为四个，其通过调节高度使第一玻璃管道（1）、第二玻璃管道（10）、圆柱形电磁感应器（3）的轴向中心线保持一致。

3.根据权利要求1所述的自热式玻璃件焊接装置，其特征在于：所述的同心调节机构（7）包括弧形托辊组（8）和托辊轴（9）。

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