CN101198432A - 包括用于扩大气体喷射的凸形镂空格栅的焊接焊炬 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一焊接焊炬(1)，其包括纵向延伸且具有一工作端(10)的一焊炬主体(4)，一部分纵向凸出于工作端(10)的一电极(6)，设置在主体(4)内循环保护气体的一流道(8)，其以至少一开口(35)向电极(6)的凸出部分喷射放射状气体且在工作端终止。按照本发明，焊炬包括用来扩大气体喷射的装置(50)，其表现为覆盖气体喷射开口(35)的一镂空凸形栅格的形式。

Description

包括用于扩大气体喷射的凸形镂空格栅的焊接焊炬

技术领域

[01]本发明总体上涉及一焊接焊炬，尤其是TIG或MIG类型的焊炬。

[02]更确切地，本发明涉及一焊接焊炬，其包括：一焊炬主体，该焊炬主体纵向延伸且具有一工作端；一电极，其包括相对于所述工作端纵向凸出的部分；一保护气体循行流道，其设置在所述主体内，且以至少一开口止于所述工作端，所述开口按射流的形式向所述电极的凸出部分喷射气体。

背景技术

[03]所述类型的焊炬被用来对较厚的板进行边对边的焊接，所述板之间被划定出一狭而深的凹槽。所述焊接通过多个道次实现。第一道次能使凹槽底部填满，其通过一较小直径的焊炬实现。随后的道次能使凹槽的上部填满，其通过一较大直径的焊炬实现，从而令保护气体的喷射能覆盖焊接池的整个宽度。

[04]对同一个焊接操作运用两个不同的焊接焊炬很麻烦且降低了操作速度。安装与拆卸焊炬以及调试气体供给装置所必须消耗的时间相当多。

[05]在这种情况下，本发明的目的在于提出一焊接焊炬，用所述焊炬可以在对两个较厚板的边对边焊接中实现所有的道次。

发明内容

[06]为此，本发明提出一上述类型的焊接焊炬，其特征在于，其包括气体喷射扩大装置。

[07]焊炬还可以具有一个或多个如下特征，所述特征可以被单独参考或结合所有可能的技术进行参考：

[08]-扩大装置包括一凸形镂空的格栅，其覆盖流道的一个或多个开口，且在与所述开口相对的方向上鼓起；

[09]-凸形的格栅包括一半球形部分；

[10]-凸形的格栅是一金属丝网，在所述金属丝之间限定出气体通过的空间；

[11]-焊炬包括一环形裙部，其围住一个或多个开口，且围绕电极凸出的部分从工作端开始延伸，所述裙部具有与被凸形的格栅覆盖的工作端相反的一开放端；

[12]-凸形的格栅用不锈钢制成；

[13]-穿过凸形的格栅的气流为层流状；

[14]-焊炬包括至少一基本为平面的防溅射格栅，其被设置在介于一个或多个开口与凸形的格栅之间的气流之中；

[15]-扩大装置包括多个相互叠置的格栅；

[16]-焊炬主体具有一最大尺寸小于30毫米的截面；

[17]-焊炬能适用于TIG(钨电极惰性气体)或MIG(金属极惰性气体)的焊接工艺。

附图说明

[18]本发明的其它特征与优点将在以下描述中显现，所述描述以指示性且非局限性的方式参考附图给出，其中：

[19]-图1是按照本发明的焊接焊炬的纵剖面图；且

[20]-图2是图1的焊炬的工作端的放大图，所述焊炬获得的气体喷射以虚线示出，且在技术状态下的焊炬获得的气体喷射以混合线示出，用以对比。

具体实施方式

[21]图1所示的焊接焊炬1包括一支撑块2、纵向延伸且被牢固固定在支撑块2上的一焊炬主体4、被纵向设置在主体4中的一电极6、被安排在主体4中的一保护气体循行流道8、一反电极(contre-électrode)(未示出)，以及能够在电极与反电极之间保持电压差的一电压源。

[22]电极6纵向凸出于主体4的一工作端10，所述工作端位于支撑块2的对面。

[23]焊炬主体4包括三空心圆柱段12、14和16，所述圆柱共轴于纵轴X，且被设置在彼此的延长部分上。圆柱段12、14和16经由其各自的端口被相互旋紧。密封垫18被设置介于其中。

[24]支撑块2被一孔20穿透，向图1下方所述孔包括一直径相对较大的螺纹接头22，以及直径更大且向图1上方延伸所述螺纹接头22的一非螺纹件24。

[25]上段12通过一上螺纹端被旋紧在孔20的螺纹接头22上。

[26]工作段16离支撑块2更远，中间段14连接所述圆柱段12与16。

[27]段16包括从段14开始的具有额定外直径的一主要部分、直径小于主要部分的第一凸肩26，以及直径小于第一凸肩26的第二凸肩28，以及最后的一斜切端30。将注意到，中间段14具有额定的外直径且固定段12具有的外直径大于额定直径。额定直径通常介于8mm和30mm之间。

[28]焊炬主体4用耐火材料制成。

[29]主体4包括一内管32，其在整个纵向长度上延伸且在两端、即支撑块2与工作端10的位置开口。

[30]内管32通过以轴X为中心的一圆形中心开口34，以及通过穿透斜切端30、围绕中心开口34设置的多个喷射保护气体的开口35(图2)，通向工作端10的外部。

[31]内管32的通道切面在通向开口34时沿凸肩28与斜切端30逐渐变窄。限定出槽32的内壁因此具有向开口34会聚的一部分36，沿凸肩28与斜切端30延伸。

[32]电极6呈纵向延长的圆柱形且沿轴X被设置在主体4的内管32中。电极6沿段12的一部分以及沿段14和16延伸，且被插入中心开口34之中。电极6例如具有介于1.6mm和4mm之间的一外直径，且凸出于主体4的工作端10约50mm。

[33]焊炬1还包括电极6相对于主体4的锁固装置38。所述装置38包括设置在电极6与主体4的工作段16之间的一管状钳39、一纵向邻接在钳39上的一支撑管40以及一螺丝42。钳39具有被纵向切口划分成相等的四部分的一下端44。所述下端44纵向支靠在管道4内壁的会聚部分36上。

[34]管40一端支靠在钳39上。所述管沿主体4的段14和12延伸且被插入孔20的接头22内。

[35]螺丝42被插入孔20的非螺纹接头24内，且通过其末端部分被旋紧在螺纹部分22内。所述螺丝纵向支靠在管40上。螺丝42引起管40向工作端10纵向移动，管40则继而把钳38引向同一工作端10。支承在内壁的会聚部分36上的分裂端44的部件，因此被放射状引向电极6且束紧所述电极。分裂端44在电极6上所施加的应力根据螺丝42在孔20内的纵向位置而定。

[36]焊炬1还包括疏导气流的一圆筒形裙部46，其轴为X，且围绕工作端10延伸。裙部46被牢固地固定在凸肩26上。其从所述凸肩26开始纵向延伸，直到基本在中心开口34和电极6自由端之间等距离的一点。裙部46围绕管4的斜切端30与电极6。其在位于凸肩26的对面的端口47开放。

[37]保护气体的循环槽8相应于环形空间，所述环形空间一方面被安排在焊炬主体4的段12、14和16之间，另一方面被安排在管40与钳38之间。循环槽8在工作端10的位置被气体喷射开口35中止。所述开口35把循环槽8与位于裙部46与段16之间的空间连通。

[38]焊炬1包括用于为槽8提供保护气体的装置，例如从瓶(未示出)中穿过支撑块2。

[39]焊炬1还包括多个平面的防溅射格栅48，其垂直于轴X延伸。防溅射格栅48彼此轴向堆放，且分别呈环形，其直径对应于裙部46的内直径。格栅48被牢固地固定在裙部46上，且占据裙部46的直切面。格栅在其中心被电极6穿透。其被设置支靠在段16的斜切端30上。

[40]各格栅48是一金属丝的镂空网，用直径为0.16mm的304L不锈钢丝制成。金属丝被设置成彼此交织地限定出边长约0.5mm的正方形自由空间。

[41]焊炬1还包括凸形的格栅50，其被牢固地固定在裙部46的开口端47周围。格栅50凸出在与气体喷射开口35相反的方向。格栅完全覆盖裙部46的开口端47。

[42]凸形的格栅50包括被固定在裙部46外部的一环形部分52，通过覆盖开口端47的一半球形部分54被延伸。半球形部分54因此覆盖了喷射开口35，在通过所述开口35喷射的气体所必须流动穿过部分54的方向上。换言之，部分54被插置在气流之中，该气流从喷射开口35向电极凸出部分流动。所述电极6在所述部分54的中心穿过它。

[43]凸形的格栅50如防溅喷射格栅48一样，呈一金属丝镂空网状。同样，金属丝是304L不锈钢丝，例如直径为0.16mm，被设置得能够交织成边长为0.5mm的正方形自由空间。

[44]格栅50的半球部分54的曲率半径例如约为5mm。

[45]介于支撑块2与电极6的自由端之间的焊炬的长度例如介于170mm和500mm之间。

[46]保护气体为氩、氦或氩氦混合气体。

[47]保护气体沿槽8从支撑块2开始循环直至工作端10，所述气体通过在裙部46内部空间中的开口35，向电极6的凸出部分呈喷射状被喷射出主体4之外。气体喷射通过裙部46疏导，其随后在通过自由空间时，穿过防溅射格栅48。之后，气体喷射被裙部46疏导直到凸形的格栅50，且通过所述格栅的自由空间穿过部分54。

[48]喷射出主体4的气体基本以层流状纵向流动，直到格栅50。如图2所示，位于气流中心，即沿电极6的流体射流L1，通过基本呈纵向或稍微倾斜于轴X的接近电极6的空间，穿过凸形的格栅50。事实上，所述流体射流在穿过格栅50时没有偏斜。

[49]位于流体周边，即沿裙部46流动的流体射流L2，通过位于格栅50周边的空间穿过所述格栅。所述空间朝较大的倾斜于轴X的方向定向，从而令穿过所述空间的射流L2较大地向穿过格栅50的气流外部偏斜。

[50]位于电极6与裙部46之间的中间区域的流体射流L3通过沿相对于轴X中等地(moyennement)倾斜的方向延伸的格栅50的空间，且因此向流体外部中等地偏斜。

[51]气流因此在凸形的格栅50的下方以及在同一格栅的上方被极大地扩宽。

[52]作为比较，已经在图2上以虚线示出用本发明焊炬获得的气流，以及用没有配备凸形的格栅50的同一焊炬获得的气流。所述气流用混合线示出。

[53]在不带有凸形的格栅50时，事实上，气流不从裙部46的开口端47开始发生分岔。相反，当焊炬包括一凸形的格栅50时，气流清晰地从裙部46的开口端47开始分岔。垂直于轴X的气流的直射部分，在带有凸形的格栅50时比不带有格栅50时，在电极6的自由端位置被基本放大两倍。

[54]上述描述的焊炬具有多种优点。

[55]其包括一金属丝的凸形的格栅，能允许扩大保护气流。所述结果以经济的方式获得。

[56]使用主体具有相对较小外直径的上述类型的焊炬，尤其能适用于实现对两个零件边对边的焊接，所述零件被深而窄的凹槽分开，例如凹槽深度为250mm，宽度为20mm。焊炬还可以用来在凹槽底部进行第一道次的焊接。焊接池在第一道次焊接中很窄，与所述凹槽的宽度相等。同样的焊炬还可以被用来在不到10mm深度的零件表面进行后续道次的焊接。焊接池在后续道次中比在凹槽底部时更宽。由于焊炬的保护气流被扩大，其可以覆盖整个焊接池，无论在待焊接零件的凹槽的深处还是在其外表面位置。

[57]所述焊炬尤其能适用在对核反应堆的蒸汽发生器的替换操作中。在所述操作过程中，在待替换的蒸汽发生器的上游和下游切断初级循环管道系统。然后排放蒸汽，同时令上游与下游的余留切段处于等待中。随后，再次安装蒸汽发生器，配备上游与下游的初级管道系统的端部，且把管道系统的端部焊接在余留等待切段上。余留等待切段与管道端部为分别厚几十毫米的较厚零件，需要被边对边地焊接。其在焊接时被一宽十几毫米的裂缝分开。在所述情况下，使用上述类型的焊炬尤其具有优势，原因是同一焊炬被用来进行焊接的所有道次。在需要使用第一焊炬在凹槽底部实施焊道的情况下，以及使用第二焊炬在管道系统外表面附近进行后续焊道时，其介入速度更快。不存在为交换焊炬以及为适应第二焊炬的运行实施调节(气流量、供电)所必须消耗的时间。由于焊接操作在核反应区域进行——此处剂量流率(débit de dose)不可忽视，缩短介入时间尤其重要，从而能减少操作者在离子射线下的暴露。

[58]上述焊炬的优点尤其还体现于在天花板上进行焊接的情况，即焊炬位于待焊接零件的下方。在所述情况下，凸形的格栅50可作为对防溅射格栅48的保护。从焊接池上掉落的融化的金属滴在达到防溅射格栅48前被凸形的格栅50所阻挡。

[59]上述描述的焊炬可以具有多种变型。

[60]其可以适用于TIG(钨电极惰性气体)或MIG(金属极惰性气体)的焊接工艺。

[61]其可以使用在带有金属支架或不带有金属支架的焊接中。

[62]其可以被用来令操作者手动操控或用在焊接自动化机器中。

[63]主体4可以通过水循环冷却或根据情况不进行冷却。

[64]凸形的格栅50可以具有多种造型。其可以为如上所述的半球形。其还可以在一包含轴X的平面内具有一椭圆截面。其同样可以具有一不规则造型，带有围绕电极6垂直于轴X的一平面部分，以及在平面部分与裙部46的开口端47之间延伸的一凸起部分。

[65]焊炬可以不包括裙部46。在所述情况下，凸形的格栅50被直接固定在凸肩28或凸肩26上。

[66]焊炬可以被使用来进行端对端、边对边或呈角度的焊接。

[67]其适于用来对两个较厚零件之间进行焊接，也可以同样用来对两个较薄零件之间进行焊接。

[68]其适用于进行满是穿孔或不带穿孔的焊接。

[69]以上已描述一实施例，其中，焊接主体具有的外直径介于8mm和30mm之间。然而，焊接主体也完全可以具有大于30mm的直径。

[70]凸形的格栅50可以被其它保护气流的扩大装置替代，例如围绕电极6的、其形状能适于令气流分岔的环形喷嘴，或者设置在电极6与裙部46的开口端47之间的截锥形开孔盘。

[71]焊炬还可以包括多个彼此轴向叠置的凸形的格栅50。所述格栅50通常为同一类型(以同样的金属丝制成，相互交织限定出同样尺寸的自由空间)，但还可以具有不同的类型。其彼此镶饰。使用多个叠置的凸形的格栅50可以使气体喷射获得分布尤其一致的气流射流。所获得的喷射完全为层流状。

Claims (11)

1.焊接焊炬(1)，其包括：一焊炬主体(4)，该焊炬主体纵向延伸且具有一工作端(10)；一电极(6)，其包括相对于所述工作端(10)纵向凸出的部分；一保护气体循行流道(8)，其设置在所述主体(4)内，且以至少一开口(35)止于所述工作端，所述开口按射流的形式向所述电极(6)的凸出部分喷射气体；

其特征在于，所述焊炬包括用来扩大气体喷射的扩大装置(50)，所述扩大装置包括一凸形镂空的格栅(50)，该格栅(50)覆盖所述流道(8)的一个或多个开口(35)，所述格栅(50)在所述开口(35)相对的方向上鼓起且被所述电极(6)穿过。

2.按照权利要求1所述的焊炬，其特征在于，所述凸形的格栅(50)包括一半球形部分(54)。

3.按照权利要求1或2所述的焊炬，其特征在于，所述凸形的格栅(50)是一金属丝网，在所述金属丝之间限定出气体通过的空间。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的焊炬，其特征在于，所述焊炬包括一环形裙部(46)，其围住所述开口(35)，且围绕所述电极(6)的凸出部分从所述工作端(10)开始延伸，所述裙部(46)具有一开放端(47)，该开放端(47)与由所述凸形的格栅(50)覆盖的工作端(10)相对。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的焊炬，其特征在于，所述凸形的格栅(50)用不锈钢制成。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的焊炬，其特征在于，穿过所述凸形的格栅(50)的气流为层流状。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的焊炬，其特征在于，所述焊炬包括至少一基本为平面的防溅射格栅(48)，所述防溅射格栅在气流之中被插置在所述开口(35)与所述凸形的格栅(50)之间。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的焊炬，其特征在于，所述扩大装置包括多个相互叠置的凸形的格栅(50)。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的焊炬，其特征在于，所述焊炬的主体(4)具有一最大尺寸小于30毫米的截面。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的焊炬，其特征在于，所述焊炬能适用于TIG(钨电极惰性气体)或MIG(金属极惰性气体)的焊接工艺。

11.按照权利要求1至10中任一项所述的焊炬，其特征在于，所述电极(6)在所述格栅(50)的中心穿过所述格栅。

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