基于喷嘴的尺寸控制焊接装置中的保护气体流量的系统和方法制造方法及图纸

本公开涉及用于在焊接装置中基于气体喷嘴的尺寸获得适合的保护气体流量的系统和方法。该系统包括用户接口(10)、处理器和流量调节器，该用户接口配置成便于用户输入喷嘴的尺寸，该处理器被配置成至少部分地基于所输入的喷嘴尺寸来计算保护气体的适合流量，该流量调节器被配置成控制保护气体的流量以便获得适合的流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于喷嘴的尺寸控制焊接装置中的保护气体流量的系统和方法
技术介绍
保护气体在制造优质焊缝中发挥重要作用。具体而言，保护气体防护或保护焊缝免受可能导致氧化的大气中的氧气以及其他大气污染物影响。因此，为了确保可以产生优质焊缝，维持通过焊接装置的保护气体的适当流量是重要的。例如，由于层流流动轮廓将较少的来自大气的不期望的反应性气体引入到保护焊接区域的惰性气体柱中，所以希望离开焊接装置的喷嘴的保护气体具有层流流动轮廓，而不是湍流流动轮廓。即便在距离喷嘴节流孔相对较远的位置，也希望保护气体维持层流流动轮廓，即希望保护气体柱具有相对长的层流流动轮廓。这允许焊接装置在钨电极从喷嘴的端部进一步延伸(伸出)的情况下进行操作，从而改善对焊接区域的可视性和可及性，由此允许焊接装置的用户更高效率地焊接更紧密的接头或难以到达的接头。由于这些原因，当在焊接装置中保护气体的流量被维持在提供具有层流流动轮廓的保护气体柱的水平时，可以实现较高质量且更易于获得的焊缝。尽管维持并设置适当的保护气体流量是重要的，但是常规的焊接装置包含很少的保护气体流量控制。具体而言，很少向用户提供关于一开始将保护气体设置为多大流量的指导。相反，在焊接期间使用的流量通常依赖于用户的具体经验以及对如何获得适合的保护气体流动轮廓的了解，并因此容易导致用户犯错。此外，一旦获得初始流量，对保护气体的流量的控制几乎没有。常规的焊接装置通常依赖于浮球阀，其中浮球的高度用来标识保护气体的流量。然而，这些常规装置遭受多种缺点，下面给出这些缺点的几个实例。第一，通常难以在浮球流上标识流量设定点。各种生产商采用在浮球上相对于浮管标度的不同位置来指示流量。最常见的是从浮球的底部、中部和顶部进行测量。第二，为了设置浮球阀的流量，气体必须处于流动中。这需要用户在设置流量时接通气流。用户必须在调整流量之前启动气流，通常从焊接电源或焊炬上的阀进行启动。此过程既繁琐又浪费时间。第三，因为浮球阀通常位于保护气体歧管处，而当焊接装置在使用中时该保护气体歧管可能位于与用户和焊接区域相距较远的位置，因此可及性受到限制或者是难以实现的。第四，在具有许多阀且软管管理不良的大型装置中，识别用于控制特定焊接电源的流量的正确浮球阀可能是困难的。因此，操作者可能无意地对非预期的焊接电源调整气体流量。第五，由于浮球阀的压力变化的上游或压头损失变化的下游，浮球无法维持恒定的流量。如果低的保护气体瓶或歧管压力低于对浮球规定的压力，流量将下降至初始设定点之下，从而提供不足的气体覆盖范围(gascoverage)和降低的焊缝质量。本专利技术的实施例提供一种保护气体流量控制系统，其向用户提供对焊接装置中的保护气体的流动轮廓的较好控制。
技术实现思路
本公开的实施例涉及一种用于在焊接装置中获得适合的保护气体流量的系统。该系统包括用户接口，该用户接口配置成便于用户输入与焊接装置附接的喷嘴的尺寸。该系统还包括处理器，该处理器被配置成至少部分地基于所输入的喷嘴尺寸来计算保护气体的适合流量。该系统还包括流量调节器，该流量调节器被配置成控制保护气体的流量以便获得适合的流量。在本公开的系统的实施例中，该系统可以被编程为计算保护气体的适合流量，该系统可以被配置成利用以下方程式(1)计算保护气体的适合流量：其中Q是保护气体的体积流量；Re是已被确定为提供适合的保护气体流动轮廓的雷诺数；μ是保护气体的动力粘度；ρ是保护气体的密度；以及DH是喷嘴的水力直径，该水力直径对于具有圆形横截面的常规喷嘴而言就是喷嘴的内径。Re的值可以是预设的或由处理器响应于用户输入而确定。相似地，μ和ρ的值可以是预设的或由处理器响应于用户输入而确定。DH值由处理器响应于用户输入的喷嘴尺寸进行确定。在本公开的系统的实施例中，用户接口可以被配置成显示保护气体的流量和/或使用户得以在操作期间手动地调整保护气体的流量。例如，在所述系统最初确定适合的保护气体流量之后，所述系统可以被配置成允许用户背离初始值手动地调整流量。这使焊接装置的用户能够在焊接区域之间转换时响应于变化的环境条件等容易地根据需要调整保护气体的流量。在一些实施例中，合适的流量范围可以由处理器进行计算或者经由用户接口输入，并且所述系统可以被配置成使用户可以仅在合适的流量范围内调整保护气体的流量。这可以防止焊接装置的用户无意地或错误地将保护气体的流量调整至可能不适合的值(例如不足的气体覆盖范围或过度浪费的气体流)。例如，在一些实施例中，所述系统可以被配置成如果用户试图在合适的流量范围之外手动地调整保护气体的流量则例如经由用户接口阻止和/或通知用户。在本公开的系统的实施例中，流量调节器可以能够调整以适应压力波动以便于基本保持适合的保护气体流量。以此方式，可以维持保护气体的适合流量并因此维持具有适合轮廓的保护气体柱，而无需由用户作出调整。附加的实施例涉及焊接装置，该焊接装置包括本公开的任一个实施例的系统。附加的实施例涉及一种例如通过使用本公开的任何实施例的系统在焊接装置中获得适合的保护气体柱的方法。所述方法优选地包括至少以下步骤：a.提示用户输入与焊接装置附接的喷嘴的尺寸；b.至少部分地基于所输入的喷嘴尺寸确定保护气体的适合流量；以及c.控制保护气体的流量以获得适合的保护气体流量。所述方法的实施例还可以包括以下步骤：响应于压力波动调整保护气体的流量以便基本保持适合的保护气体流量。在一些实施例中，可以利用以下方程式(1)确定保护气体的适合流量：其中Q是保护气体的体积流量；Re是已被确定为提供适合的保护气体流动轮廓的雷诺数；μ是保护气体的动力粘度；ρ是保护气体的密度；并且DH是喷嘴的水力直径，对于具有圆形横截面的常规喷嘴，喷嘴的水力直径就是喷嘴的内径。Re的值可以是预设的或由处理器响应于用户输入而确定。相似地，μ和ρ的值可以是预设的或由处理器响应于用户输入而确定。DH的值由处理器响应于用户输入的喷嘴尺寸进行确定。附加的特征和优点将在以下具体实施方式中陈述，并且部分的特征和优点对本领域技术人员而言将是从说明书中容易明白的，或者通过实施本文(包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图)中所述的实施例认识到的。应理解以上总体描述和以下详细说明仅是示例性的，并且意在提供概览或框架以理解权利要求书的性质和特征。所包括的附图是为了提供进一步理解，并且附图被包括在本说明书内并且是本说明书的组成部分。附图示出一个或多个实施例，并与说明书一起用于解释各种实施例的原理和操作。附图简述通过参考附图中示出的示例性且因此非限制性实施例，一个或多个实施例的优点和特征的清楚构思将变得更明显，其中：图1是对于各种喷嘴尺寸的保护气体流量与雷诺数之间的关系的图形表示。图2是根据本公开的实施例的用户接口的图示。具体实施方式现将详细地描述某些实施例，其实例在附图中示出。尽可能地，在所有附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。本公开的实施例涉及用于在焊接装置中获得适合的保护气体流量的系统。所述系统优选地包括用户接口、处理器和流量调节器，该用户接口配置成便于用户输入与焊接装置附接的气体喷嘴的尺寸，所述处理器被配置成至少部分地基于所输入的气体喷嘴尺寸来计算保护气体的适合流量，所述流量调节器被配置成控制保护气体的流量以便获得适合的流量。焊接装置是指被配置成执行焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在焊接装置中获得适合的保护气体流量的系统，所述系统包括：用户接口，所述用户接口配置成便于用户输入喷嘴的尺寸；处理器，所述处理器配置成至少部分地基于所输入的喷嘴尺寸来计算所述保护气体的适合流量；以及流量调节器，所述流量调节器配置成控制所述保护气体的流量以便获得所述适合流量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.15 US 15/236,6991.一种用于在焊接装置中获得适合的保护气体流量的系统，所述系统包括：用户接口，所述用户接口配置成便于用户输入喷嘴的尺寸；处理器，所述处理器配置成至少部分地基于所输入的喷嘴尺寸来计算所述保护气体的适合流量；以及流量调节器，所述流量调节器配置成控制所述保护气体的流量以便获得所述适合流量。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述流量调节器调整以适应于压力波动以便基本维持所述适合流量。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成利用以下算法来计算所述保护气体的适合流量：其中Q是所述保护气体的所计算的流量；Re是提供适合的保护气体流动轮廓的雷诺数，所述雷诺数或者是预设的或者由所述处理器响应于用户输入而确定；μ是所述保护气体的动力粘度并且ρ是所述保护气体的密度，所述动力粘度和所述密度或者是预设的或者由所述处理器响应于标识所述保护气体的用户输入而确定；DH是所述喷嘴的水力直径，所述水力直径由所述处理器响应于用户输入的喷嘴尺寸进行确定。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置成便于用户标识所述保护气体。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述接口被配置成便于用户标识焊接操作位置附近的空气流条件、所述焊接电源的安培数设置、是否要以高行进速度执行焊接操作或上述三者的组合，并且所述Re的值是基于所输入的信息确定的。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口还被配置成显示所述保护气体的所述流量。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置成使用户可以手动地调整所述保护气体的所述流量。8.根据权利要求7所述的系统，其中合适的流量范围或者由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·赫格尔，扎卡里·恩特，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US