CN101254563A - 便携式水下干式焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式水下干式焊接装置，该装置包括电焊机、空气压缩机、以及位于水下的焊把和普通焊条，其特征在于该焊接装置包括焊接罩，焊接罩口设置密封垫，在罩壳表面设有进气装置，并设有焊条入口，进气装置接空气压缩机，该装置通过空气或者其他保护气体排水在水下产生局部干式焊接空间，焊接形成接近陆上焊接强度的焊缝，该装置运用普通陆上焊条就可以进行水下焊接，焊接过程中潜水员和水面工作人员可以清楚看到电弧燃烧过程，在焊接区域保持干态情况下一边焊接一边移动焊接罩，该装置可用于浑水环境或能见度低的水下环境。

Description

便携式水下干式焊接装置

技术领域

本发明涉及水下焊接领域，具体涉及一种便携式水下干式焊接装置。

背景技术

水下焊接是水工结构连接的主要方式，是舰船水下维修的重要手段，是水下作业技术中最为重要的技术。对于高质量和重要结构的水下焊接，国外一般采用干法焊接，即在焊接部位设计建造一个隔水舱，排除里面海水，让电焊工和焊接部位都处于干态环境。干法焊接质量高，但是隔水舱结构复杂、造价高、且不通用。

国内由于哈尔滨焊接所在上个世纪80年代研制成功了水下局部排水二氧化碳保护焊接装置，水下通过二氧化碳气体排水并保护焊接区域、通过自动供丝箱供丝、焊接装置与潜水头盔连接，潜水焊工通过在焊接前，排干后可以观察被焊接部位。其主要缺点是用二氧化碳排水和保护焊接，由于排水过程是在焊接过程中一直使用的，因此二氧化碳的消耗非常大，浪费也很严重，由于二氧化碳的存储、运输都是比较困难，不适合舰艇抢修作业；焊丝细小，一条焊缝的形成速度相对较慢，局部干式空间是一个动态的密封空间，往往在焊接过程中由于潜水员的摆动，海水就会进入焊接室，保持干态的时间较短；价格昂贵，仅自动供丝焊接装置就需要20万/套；潜水员水下操作不如陆地上焊接操作稳，焊丝非常容易被焊接金属母体粘着，由于焊丝柔软、而且没有装置，焊丝与金属粘着后只能移开密封罩，剪掉焊丝，重新焊接。造成效率低下，焊丝浪费严重；操作困难，对潜水员要求高。

华南理工大学在2006年研制成了半自动局部干法水下焊接装置，通过空气排水、供丝箱供药芯焊丝、微型排水罩排除焊接部位的海水。该装置水下焊接质量高、易于操作且成本较低。但是其不足之处：潜水员和水面人员无法观察到焊接部位和焊接过程，实际上是“盲焊”，更不适合浑水海域，如中国东海；采用特殊的药芯焊丝焊接，焊丝特殊，不易购得，焊丝柔软，由于水下焊接潜水员操作不如陆地上平稳，焊丝容易与焊接表面粘住，粘住后只能靠潜水员用钳子剪短，焊接效率不高；微型罩小，使干态区域小于焊接热影响区，影响焊接强度。

以上两种方法均采用焊丝焊接，潜水员水下均需要携带笨重的供丝箱，且焊丝的固有的细小、柔软等缺点，影响了水下焊接作业的速度；缺少焊接过程的远程监控功能，不适合舰船的水下抢修。

因此目前，我国水下焊接基本上还都是采用传统的手工湿法焊接，即使用电焊条在水中直接施焊，电弧在水中燃烧。湿法焊接，由于操作简便、设备简单，适应性广；但是电弧不稳定，焊缝成形不好，焊接接头机械性差，因此湿法焊接只能用于水下非重要结构的临时修补。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种便携式水下干式焊接装置，该装置通过空气或者其他保护气体排水在水下产生局部干式焊接空间，焊接形成接近陆上焊接强度的焊缝，该装置运用普通陆上焊条就可以进行水下焊接，焊接过程中潜水员和水面工作人员可以清楚看到电弧燃烧过程，焊条粘住后可以在焊接区保持干态情况下通过铰链状的焊条入口摇断，还可以在焊接区域保持干态情况下一边焊接一边移动焊接罩，该装置可用于浑水环境或能见度低的水下环境。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种便携式水下干式焊接装置，包括电焊机、空气压缩机、以及位于水下的焊把和普通焊条，其特征在于该焊接装置包括焊接罩，焊接罩口设置密封垫，在罩壳表面设有进气装置，并设有焊条入口，进气装置接空气压缩机。

所述焊接罩上的焊条入口为铰链状焊条入口。

所述进气装置设置若干进气孔，若干进气孔方向与中心线以相同角度等距离分布排列。

所述焊接罩为柔性结构，其罩体分为前、后两部分，且两部分之间通过波纹管连接。

所述焊接罩的后部分固定设置有转接板，以便于焊接人员的随身携带。

所述焊接罩口至少在两个位置上设置吸附磁钢。

所述磁钢为圆柱型。

所述的每一个位置上的磁钢为一组磁钢，该组磁钢由至少两个磁钢组成，且磁钢之间接触面为同一磁极，二者之间螺栓定位。

所述焊接罩上固定设置有护目镜组件。

本发明的优点是，可采用普通焊接进行焊接，便于携带，焊接质量高、焊接速度快、易操作，成本低，可适用于浑水海域。

附图说明

附图1为本发明布置结构示意图；

附图2为本发明焊接罩结构示意图；

附图3为附图2的侧视图；

附图4为本发明进气管结构示意图；

附图5为本发明焊条入口局部放大结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-5所示，标号1-29分别表示：连接管1、进气阀扳手2、波纹管3、照明灯组件4、手柄5、焊接罩壳6、密封垫7、吸附磁钢8、螺栓9、磁钢框架10、焊条入口11、护目镜拉杆12、螺母13、螺母14、转接板15、进气管16、水下区域17、空气压缩机18、显示器和摄象机19、潜水员供气系统20、直流电焊机21、潜水员头盔22、焊接罩23、焊把24、焊条25、工件26、摄像组件27、进气孔28、铰链球29。

本实施例包括直流电焊机21、空气压缩机18、潜水员供气系统20、显示器和摄象机19、水下焊把24、焊接罩23，焊接罩23的开口处设置密封垫7，其外侧在三个位置上分别设置吸附磁钢8，在罩壳6表面设有进气阀扳手2，调节进气阀控制进气管16上进气孔28的进气量，开关和调节水面上的空气压缩机18所供应的压缩空气的量，开始排水时，把进气阀开到最大，快速排除罩23内的水，当焊接罩23内的水快排干时，调小进气阀。进气管16接空气压缩机18。从水面来的压缩空气，如果直接吹向被焊接工件26表面，不但不能排干罩内的水和焊接过程的烟尘，还会产生较大的法作用力，影响与被焊接工件26表面的密封，因此在进气管16上均匀设置约十五个进气孔28，若干进气孔28方向与中心线以相同角度45°等距离排列。进气管16产生螺旋状的空气，有效地排干罩内的水和焊接过程中产生的烟尘，同时，使排水、排烟所产生的反作用力减弱到最小。

焊接罩23整体结构是用医用不锈钢板加工而成，为柔性结构，其罩体分为前、后两部分，且两部分之间通过波纹管3连接，使潜水员头部具有一定范围的活动能力，焊接罩23的后部分中，波纹管3通过连接管1固定连接转接板15，以便于焊接人员的随身携带，连接管1设有护目镜拉杆12。转接板15实现筒状的焊接罩23与潜水头盔22面罩前面板连接，潜水员在穿戴好潜水头盔22后方便地将焊接罩23安装在潜水头盔22上，同时不影响潜水装具的完整性和安全性。

密封垫7为可替换密封垫，是具有弹性的耐高温材料，且根据被焊接部位的形状有一定的预制曲率，以保证其与被焊接工件26表面匹配。如焊接船体表面，则密封垫曲率与船体钢板曲率接近。

三个圆柱型吸附磁钢8，分布在焊接罩口处，磁钢8为一组磁钢，该组磁钢由两个磁钢组成，且磁钢之间接触面为同一磁性，二者之间通过螺栓9、磁钢框架10定位。吸附磁钢8产生纵向力把密封垫7压紧到被焊接工件表面，以保持密封，同时消除焊接过程中排水和排烟尘所产生的反作用力，减轻潜水员水下劳动强度，使潜水员水下焊接操作轻松自如。同时由于磁钢8可旋转，在焊接过程中移动焊接罩23时，可降低焊接罩23与被焊接工件26表面的摩擦阻力，便于潜水员移动使用焊接罩23。

罩壳6表面设有焊条入口11，焊接过程中，为了提高焊接质量，需要摆动焊把24实现有效运条。在水下焊接时，由于焊把24在水中，而焊条25部分在干态的焊接罩23内，实现焊条25运动需要较大的间隙，有间隙就不能保持有效密封。因此焊条入口11采用球形铰链结构，在中心开孔插入焊条25而设计的焊条入口11，焊条25运动时铰链球29转动，而焊条25相对于入口11位置不变，能有效保持密封。既保证了焊接过程中焊条的运动需要，又能保持有效密封。

罩壳6表面设有照明灯组件4、微型摄像组件27、手柄5、护目镜组件，水下焊接过程中潜水员要找准焊接部位，保持焊条与被焊接工件表面的合理距离才能烧出合格焊缝，水下一片漆黑，在焊接罩23内设计了具有水密性能照明灯组件4产生符合要求的照明。以往水下焊接过程，水面的船东和工程技术人员对水下焊接部位和焊接过程不可见，焊接质量和焊接的效果无法考察，完全依靠潜水焊工的技术和觉悟，安装了水下微型摄像组件27，既保持水密，同时能够承受焊接过程中焊接罩内的高温，船东和水面技术人员通过显示器可以清楚地看见水下焊接部位的情况、潜水焊工焊接引弧部位、焊条燃烧的过程和焊缝形成的过程，能够有效监控水下焊接质量，水面上还可以录制、存储水下焊接过程的视频资料，供以后需要时调阅。手柄5的设置是为了方便潜水焊工水下焊接操作时，移动焊接罩23而设置的。由于焊接过程中，焊条燃烧所产生的强烈紫外线，对潜水焊工的眼睛和面部具有害，因此设置护目镜组件，潜水焊工在焊接前，通过护目镜拉杆12放下护目镜保护眼睛，由于焊接罩23内空间有限，护目镜在不用时与罩的轴线平行收于罩壁，不妨碍潜水焊工观察焊接部位；焊接时放下，镜片与罩的轴线垂直，有效保护焊工。

焊接罩23安装在潜水员潜水装具头盔面板上，水面供应压缩空气通过管路于焊接罩23内的进气管16相连，通过空气排干焊接罩23内的水和焊接过程产生的烟尘，焊接罩23内水或废气的排出是利用罩内气压的变化通过密封垫7处排出的，此处的密封垫7可以起到单向阀的作用，也就是说当罩内气压足够大时，罩内水或气体通过密封垫7外排，而罩外界的水无法进入罩内，排空后，罩内压力适中，则不会出现外排。

本实施例运用普通陆上焊条就可以进行水下焊接，焊接过程中潜水员和水面工作人员可以清楚看到电弧燃烧过程，焊条粘住后可以在焊接区保持干态情况下摇断，还可以在焊接区域保持干态情况下一边焊接一边移动焊接罩23。

直流电焊机21采用普通市售的直流电焊机，连接到水下焊把24进行水下焊接。空气压缩机18也采用普通的市售的潜水空压机，用于排除焊接罩23内的水和焊接过程中产生的烟尘。作为潜水员供气系统20的高压气瓶采用普通的潜水用12L气瓶，配合潜水供气面板，供潜水焊工水下呼吸需要。显示器和摄象机19用于显示并存储水下焊接部位和水下焊接过程的视频图像。

本实施例在具体使用时，将焊接罩23整个装置与潜水员生命支持系统潜水员供气系统20(潜水供气、通信)、装置空气排水系统、水下焊接系统和焊接过程远程视频监控系统相连接，布置如图1所示。潜水员穿戴好潜水服和潜水装具后，戴上改造后的头盔后，将焊接罩23安装在头盔的潜水面罩上。潜水员在水面上测试各装置内的排水排气开关、焊接护目镜开关、焊条入口、照明、视频监控头等等。把焊条25安装在焊把24上。潜水员下水，潜入到水下需要焊接修理部位，打开照明灯，将安装在头盔上的焊接罩23贴紧焊接部位，调节进气阀扳手2打开进气开关进行排水，通过空气排干罩内和焊接区域海水。潜水员手持焊把，焊条对准焊接部位，通过护目镜拉杆12按下护目镜，进行焊接操作。一边焊接，一边移动焊接罩23，形成一条完整焊缝。焊条烧完后更换焊条继续焊接，直到完成焊接作业。最后从被焊接工件26移开焊接罩23，关闭进气阀。

Claims (9)

1.一种便携式水下干式焊接装置，包括电焊机、空气压缩机、以及位于水下的焊把和焊条，其特征在于该焊接装置包括焊接罩，焊接罩口设置密封垫，在罩壳表面设有进气装置，并设有焊条入口，进气装置接空气压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述焊接罩上的焊条入口为铰链状焊条入口。

3.根据权利要求1所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述进气装置设置若干进气孔，若干进气孔以与中心线相同倾角等距离排列。

4.根据权利要求1所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述焊接罩为柔性结构，其罩体分为前、后两部分，且两部分之间通过波纹管连接。

5.根据权利要求4所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述焊接罩的后部分固定设置有转接板与潜水面罩连接，以便于潜水焊工携带。

6.根据权利要求1所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述焊接罩口至少在两个位置上设置吸附磁钢。

7.根据权利要求6所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述磁钢为圆柱型。

8.根据权利要求6所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述的每一个位置上的磁钢为一组磁钢，该组磁钢由至少两个磁钢组成，且磁钢之间接触面为同一磁性，二者之间螺栓定位。

9.根据权利要求1所述的一种便携式水下干式焊接装置，其特征在于所述焊接罩上固定设置有护目镜组件。

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