CN103692064A - 窄间隙深坡口焊接机头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一个窄间隙深坡口焊机头，其包括设有主体外壳焊接机头，主体外壳为外形呈板状的中空结构，薄而且长，适于伸入到窄、深的坡口间隙内，进行焊接作业；焊机头上还设置有双重气体保护系统，其中二次气体保护系统的位置可调节，使得熔池表面得以充分的保护，确保焊接的质量；双重气体保护系统的出气口外接有保护气体透镜，使得保护气体呈稳定均匀状喷出，充分地保护熔池表面，提高焊接质量；设置强制水冷系统，钨极固定装置为强制水冷，冷却水循环流动，确保钨极充分冷却。

Description

窄间隙深坡口焊接机头

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及窄间隙深坡口焊接机头。

背景技术

目前，窄间隙深坡口焊接机技术主要应用于核电、锅炉、石化容器等厚壁产品的制造。对于核电产品制造的高标准的质量要求，尤其是如何进行泵壳类产品的焊接属于业界技术难题。根据核电产品的制造技术要求，现有设备结构和功能均无法完全满足核电产品的要求，尤其是焊接机头很难满足焊接要求，如申请号为CN201210448162.2的中国专利所公开的焊接机头，对于窄间隙深坡口的工件难以完成焊接工作；申请号为CN201080062360.4的中国专利所公开的焊接机头，对于窄间隙的核电设备同样难以完成焊接工作，而且上述焊接机头的气体保护能力仍有所不足难以保证核电产品的焊接安全，核电产品的壳体类零件的焊接需必具有独特的外形结构以便深入到缝隙中，同时还需要很强的冷却能力，足够的气体保护能力，以及足够的可靠性和稳定性。

由于上述问题的存在，本发明人对现有焊接机头进行研究和分析，以便能制作出具有结构形状更为适合，配套的冷却、气体保护等功能更为完善的焊接机头。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现，通过设置焊接机头主体，其包括主体外壳，主体外壳为外形呈板状的中空结构，薄而且长，适于伸入到窄、深的坡口间隙内，进行焊接作业；设置了双重气体保护系统，其中二次气体保护气罩的位置可调节，使得熔池表面得以充分的保护，确保焊接的质量；双重气体保护系统的出气口外接有保护气体透镜，使得保护气体呈稳定均匀状喷出，充分地保护熔池表面，提高焊接质量；设置强制水冷系统，钨极固定装置为强制水冷，冷却水循环流动，确保钨极充分冷却；从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

（1）窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，该焊接机头包括：

焊接机头主体1，其包括：主体外壳1a，其为中空结构，其顶部设有冷却水进水口1b、一次保护气体进气口1c和冷却水出水口1d，一次保护气体进气口1c通过进气管1i连通至一次保护气体气室1e，所述进气管与一次保护气体气室均处于主体外壳内部，主体外壳底部开设有与一次保护气体气室相连通的一次保护气体出气口1f，在一次保护气体出气口处安装一次保护气体透镜4，

两个二次气体保护罩2，设置于主体外壳1a外壁上，二次气体保护罩2为开设有二次保护气体进气口2a和二次保护气体出气口的中空壳体，在二次保护气体出气口处安装二次保护气体透镜5。

钨极系统3，其包括钨极3a、钨极固定装置3b和水冷导电管3c，钨极系统3从焊接机头主体1底部中间穿入，并从顶部中间穿出，穿出部分底端暴露在焊接机头主体1外部，钨极系统3处于焊接机头内部的陶瓷绝缘罩3f将钨极3a与焊接机头主体1隔开，使之相互绝缘，钨极3a通过钨极固定装置3b固定于主体外壳1a的外部底部。

（2）根据上述（1）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，两个二次气体保护罩2分别设置于主体外壳1a两侧，二次气体保护罩2与主体外壳1a相接触的一面上的中间部分向内凹陷形成沿着竖直方向的凹槽2c，主体外壳1a一侧的外表面与凹槽的内表面完全接触或部分接触，

其中，在两个二次气体保护罩2与主体外壳1a相接触的一面上，位于凹槽两侧的部分分别固定连接。

（3）根据上述（2）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，在两个二次气体保护罩2与主体外壳1a相接触的一面上，位于凹槽两侧的部分分别通过螺栓2b固定连接。

（4）根据上述（3）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，旋紧所述螺栓2b则两个二次气体保护罩夹紧主体外壳，完成二次气体保护罩的固定，松开所述螺栓则两个二次气体保护罩可沿主体外壳上下滑动。

（5）根据上述（1）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，二次保护气体透镜5和一次保护气体透镜4都由不锈钢过滤网制成。

（6）根据上述（1）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，主体外壳1a与其内部的水冷导电管3c构成冷却水腔体，冷却水从冷却水进水口1b进入冷却水腔体，并与钨极系统3的进出水管串联，对机头主体1和钨极系统3进行冷却，并从冷却水出水口1d流出该机头。

（7）根据上述（1）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，焊接机头主体1底部中间位置开设有用以放置钨极固定装置的钨极槽1g。

（8）根据上述（1）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，焊接机头主体1还包括带有螺纹的连接杆1h，其设置于主体外壳1a的顶部。

（9）根据上述（1）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，冷却水进水口1b通过快速接头外接冷却水、一次保护气体进气口1c通过快速接头外接保护气体、二次保护气体进气口2a通过快速接头外接保护气体。

（10）根据上述（1）所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，一次保护气体进气口1c个数为两个。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提供的焊接机头主体外形呈板状，很薄，便于伸入到深坡口内部，进而使得焊接更为充分；

（2）本发明提供的焊接机头设有两个保护气体系统，使得焊接过程中保护气体更为充分，焊接过程中对熔池表面的保护效果更好，以确保焊接质量足够，满足核电产品对焊接质量的要求；

（3）本发明提供的焊接机头设有的二次气体保护罩可以沿着焊接机头主体上下滑动，使得其出气口外接的二次保护气体透镜的出气口保持在距离熔池表面最近的位置，以确保气体保护更加灵活充分；

（4）本发明提供的焊接机头一次保护气体出气口和二次保护气体出气口都外接有保护气体透镜，使得保护气体经过滤后以稳定均匀状喷出，对于焊接的保护更为充分；

（5）本发明提供的焊接机头设有强制水冷系统，使得受热的钨极得以及时的冷却，可以更加稳定的用于焊接系统工作。

附图说明:

图1示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的焊接机头主体结构示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的焊接机头主体侧视图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的焊接机头主体剖视图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的二次气体保护罩结构示意图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的二次气体保护罩截面图；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的二次气体保护罩与主体外壳的结构关系截面图；

图7示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的二次气体保护罩与主体外壳的结构关系截面图；

图8示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的二次气体保护罩与主体外壳的结构关系截面图；

图9示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的二次气体保护罩与主体外壳的结构关系示意图；

图10示出根据本发明一种优选实施方式的窄间隙深坡口焊接机头的钨极系统结构示意图。

附图标号说明:

1-焊接机头主体

1a-主体外壳

1b-冷却水进水口

1c-一次保护气体进气口

1d-冷却水出水口

1e-一次保护气体气室

1f-一次保护气体出气口

1g-钨极槽

1h-连接杆

1i-进气管

2-二次气体保护罩

2a-二次保护气体进气口

2b-螺栓

2c-凹槽

3-钨极系统

3a-钨极

3b-钨极固定装置

3c-水冷导电管

3c1-水冷导电管进水管

3c2-水冷导电管出水管

3f-陶瓷绝缘罩

4-一次保护气体透镜

5-二次保护气体透镜

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，如图1所示，提供窄间隙深坡口焊接机头，该焊接机头包括：

焊接机头主体1、一次保护气体透镜、钨极系统3、两个二次气体保护罩2及与其底部连接的两个二次保护气体透镜。其中焊接机头主体1内部设有强制冷却系统和一次气体保护系统，其外部连接固定有由两个二次气体保护罩构成的二次气体保护系统，一次气体保护系统和二次气体保护系统构成复合气体保护系统，使得气体保护更为充分。本发明中的强制冷却系统即为强制水冷系统，通过冷却水的循环流动，冷却机头主体和钨极系统3。

在一个优选的实施方式中，如图2、3、4中所示，焊接机头主体1包括：主体外壳1a，主体外壳为外形呈板状的中空结构，主体外壳外部平滑，薄板状的外形使得焊接机头主体可以深入到较窄、较深的缝隙中进行焊接作业；焊接机头主体顶部设有冷却水进水口1b、一次保护气体进气口1c和冷却水出水口1d；其中，一次保护气体进气口1c分别通过进气管1i连通至一次保护气体气室1e；所述进气管与一次保护气体气室均位于主体外壳内部；主体外壳底部开设有与一次保护气体气室相连通的一次保护气体出气口1f，出气口底部安装有一次保护气体透镜4；本发明中优选的设置两个一次保护气体进气口1c、两根进气管1i和一个或两个一次保护气体气室1e。

一次保护气体进气口1c、进气管1i、一次保护气体气室1e、一次保护气体出气口1f和一次保护气体透镜4共同构成了一次气体保护系统，外部的一次保护气体依次通过一次保护气体进气口1c、进气管1i、一次保护气体气室1e、一次保护气体出气口1f和一次保护气体透镜4流动至熔池表面，对焊接的熔池进行保护。

冷却水进水口1b、冷却水出水口1d、主体外壳1a、主体外壳1a和其内部的水冷导电管3c构成了强制水冷系统，冷却水从冷却水进水口1b进入由主体外壳1a和水冷导电管3c组成的冷却水腔体，再经过冷却水出水口1d留出，从而实现了对机头主体和钨极系统的冷却。本发明中，水冷导电管3c包括水冷导电管进水管3c1和水冷导电管出水管3c2。

在一个优选的实施方式中，如图5中所示，该焊接机头还包括设置于焊接机头主体的主体外壳1a两侧的两个二次气体保护罩，二次气体保护罩为中空的壳体结构，二次气体保护罩顶部设有二次保护气体进气口2a，底部设有与二次保护气体进气口2a相连通的二次保护气体出气口，在二次保护气体出气口处安装有二次保护气体透镜5；该二次气体保护罩可沿着主体外壳上下移动，使得二次保护气体对于焊接熔池的保护更为充分。

在进一步的优选的实施方式中，如图6中所示，二次气体保护罩与主体外壳1a相接触的面的中间位置开设有向内凹陷的凹槽2c，该凹槽2c沿着竖直方向设置，贯穿整个二次气体保护罩，图6为二次气体保护罩的一个横截面；

在一个优选的实施方式中，如图7、9所示，主体外壳1a一侧的外表面与凹槽2c的内表面完全接触，在两个二次气体保护罩2与主体外壳1a相接触的一面上，位于凹槽两侧的部分分别相接，两个二次气体保护罩通过螺栓2b连接为一个整体，且两个二次气体保护罩之间留有供焊接机头主体的主体外壳穿过的通孔，通过该通孔二次气体保护罩与主体外壳之间可以相对滑动；旋紧螺栓2b则通孔缩小，两个二次气体保护罩夹紧主体外壳，从而完成二次气体保护罩的固定；松开螺栓则通孔扩大，两个二次气体保护罩可沿主体外壳上下滑动，可以调节二次气体保护罩的位置，还可以拆卸或安装二次气体保护罩。

在一个优选的实施方式中，如图8所示，主体外壳1a一侧的外表面与凹槽2c的内表面完全接触，在两个二次气体保护罩2与主体外壳1a相接触的一面上，位于凹槽两侧的部分相对应，但不接触，通过螺栓连接为一个整体，旋紧螺栓2b则两个二次气体保护罩夹紧主体外壳，从而完成二次气体保护罩的固定；松开螺栓则两个二次气体保护罩可沿主体外壳上下滑动，可以调节二次气体保护罩的位置，还可以拆卸或安装二次气体保护罩；主体外壳1a一侧的外表面与凹槽2c的内表面部分接触，凹槽2c包括一个底面和底面两边的侧面，部分接触即为只与底面接触或与底面和一个侧面接触，可以有多种位置关系。

在一个优选的实施方式中，两个二次气体保护罩之间也可以采用其他的连接方式，并使用与之对应的其他方式将两个二次气体保护罩固定于主体外壳上，如将两个二次气体保护罩焊接在一起或制成一体结构，使其可以沿着主体外壳上下滑动，设置一个顶固螺栓，该顶固螺栓旋入并穿过二次气体保护罩，顶在主体外壳上，继续旋紧顶固螺栓，使之紧压在主体外壳上，从而完成二次气体保护罩与主体外壳间的固接。

二次保护气体进气口2a、二次气体保护罩内腔、二次保护气体出气口和二次保护气体透镜5共同构成了二次气体保护系统，外部的二次保护气体依次通过二次保护气体进气口2a、二次气体保护罩内腔、二次保护气体出气口和二次保护气体透镜5流动至熔池表面，对焊接的熔池进行保护，一次气体保护系统和二次气体保护系统构成复合气体保护系统，使得对于焊接熔池的保护更为充分。

在一个优选的实施方式中，如图10中所示，该焊接机头还包括钨极系统，钨极系统包括钨极3a、钨极固定装置3b、陶瓷绝缘罩3f和水冷导电管3c，钨极系统3从焊接机头主体1底部中间位置穿入，从顶部中间位置穿出，并且穿出部分底端暴露在焊接机头主体1外部，钨极系统3位于焊接机头内部陶瓷绝缘罩3f将钨极3a与焊接机头主体1隔开，使之相互绝缘，钨极3a通过钨极固定装置3b固定于焊接机头主体1的底部。焊接时通过焊接电源，钨极与工件之间产生焊接电流，形成熔池，熔化焊丝和母材，完成焊接，通过强制水冷系统降低钨极温度，钨极更加稳定的用于焊接工作。本发明中的钨极固定装置优选的采用夹板和螺丝制成，通过夹板和螺栓把钨极固定在焊接机头主体底部，完成固定钨极的功能。

在一个优选的实施方式中，二次保护气体透镜5和一次保护气体透镜4都由不锈钢过滤网制成，多层过滤网重叠布置，滤掉保护气中的微小颗粒状杂质；保护气体通过透镜即过滤网后呈稳定均匀状喷出，使得对于熔池的保护更为充分。

在一个优选的实施方式中，如图1、2、4所示，焊接机头主体1底部的中间位置开设有用以放置钨极固定装置的钨极槽1g，钨极槽1g左右两侧均为一次保护气体出气口1f及其外接的一次保护气体透镜4，该结构使得一次保护气体对于熔池的保护更为充分，一次保护气体透镜上的出气口距离熔池更近。

在一个优选的实施方式中，如图1所示，焊接机头主体还包括带有螺纹的连接杆1h，连接杆设置于主体外壳的顶部，用以连接后续的焊接小车进而形成一套完整的焊接系统，本发明中的焊接小车为现有的常规设备。

在一个优选的实施方式中，冷却水进水口通过快速接头外接冷却水、一次保护气体进气口通过快速接头外接保护气体、二次保护气体进气口通过快速接头外接保护气体，当然通过其他方式连接外界的保护气体或冷却水也是可以的，本发明中优选的选用快速接头连接，本发明中所述的快速接头都是现有的常规设备。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提供的焊接机头主体外形呈板状，很薄，便于伸入到深坡口内部，进而使得焊接更为充分；

（2）本发明提供的焊接机头设有两个保护气体系统，使得焊接过程中保护气体更为充分，焊接过程中对熔池表面的保护效果更好，以确保焊接质量足够，满足核电产品对焊接质量的要求；

（3）本发明提供的焊接机头设有的二次气体保护罩可以沿着焊接机头主体上下滑动，使得其出气口外接的二次保护气体透镜的出气口保持在距离熔池表面最近的位置，以确保气体保护更加灵活充分；

（4）本发明提供的焊接机头一次保护气体出气口和二次保护气体出气口都外接有保护气体透镜，使得保护气体经过滤后以稳定均匀状喷出，对于焊接的保护更为充分；

（5）本发明提供的焊接机头设有强制水冷系统，使得受热的钨极得以及时的冷却，可以更加稳定的用于焊接系统工作。

以上接合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，该焊接机头包括：

焊接机头主体（1），其包括：主体外壳（1a），其为中空结构，其顶部设有冷却水进水口（1b）、一次保护气体进气口（1c）和冷却水出水口（1d），一次保护气体进气口（1c）通过进气管（1i）连通至一次保护气体气室（1e），所述进气管与一次保护气体气室均处于主体外壳内部，主体外壳底部开设有与一次保护气体气室相连通的一次保护气体出气口（1f），在一次保护气体出气口处安装一次保护气体透镜（4），

两个二次气体保护罩（2），设置于主体外壳（1a）外壁上，二次气体保护罩（2）为开设有二次保护气体进气口（2a）和二次保护气体出气口的中空壳体，在二次保护气体出气口处安装二次保护气体透镜（5），

钨极系统（3），其包括钨极（3a）、钨极固定装置（3b）和水冷导电管（3c），钨极系统（3）从焊接机头主体（1）底部中间穿入，并从顶部中间穿出，穿出部分底端暴露在焊接机头主体（1）外部，钨极系统（3）处于焊接机头内部的陶瓷绝缘罩（3f）将钨极（3a）与焊接机头主体（1）隔开，使之相互绝缘，钨极（3a）通过钨极固定装置（3b）固定于主体外壳（1a）的外部底部。

2.根据权利要求1所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，两个二次气体保护罩（2）分别设置于主体外壳（1a）两侧，二次气体保护罩（2）与主体外壳（1a）相接触的一面上的中间部分向内凹陷形成沿着竖直方向的凹槽（2c），主体外壳（1a）一侧的外表面与凹槽的内表面完全接触或部分接触，

其中，在两个二次气体保护罩（2）与主体外壳（1a）相接触的一面上，位于凹槽两侧的部分分别固定连接。

3.根据权利要求2所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，在两个二次气体保护罩（2）与主体外壳（1a）相接触的一面上，位于凹槽两侧的部分分别通过螺栓（2b）固定连接。

4.根据权利要求3所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，旋紧所述螺栓（2b）则两个二次气体保护罩夹紧主体外壳，完成二次气体保护罩的固定，松开所述螺栓则两个二次气体保护罩可沿主体外壳上下滑动。

5.根据权利要求1所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，二次保护气体透镜（5）和一次保护气体透镜（4）都由不锈钢过滤网制成。

6.根据权利要求1所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，主体外壳（1a）与其内部的水冷导电管（3c）构成冷却水腔体，冷却水从冷却水进水口（1b）进入冷却水腔体，并与钨极系统（3）的水冷导电管（3c）串联，对机头主体1和钨极系统（3）进行冷却，并从冷却水出水口（1d）流出该机头。

7.根据权利要求1所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，焊接机头主体（1）底部中间位置开设有用以放置钨极固定装置的钨极槽（1g）。

8.根据权利要求1所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，焊接机头主体（1）还包括带有螺纹的连接杆（1h），其设置于主体外壳（1a）的顶部。

9.根据权利要求1所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，冷却水进水口（1b）通过快速接头外接冷却水、一次保护气体进气口（1c）通过快速接头外接保护气体、二次保护气体进气口（2a）通过快速接头外接保护气体。

10.根据权利要求1所述的窄间隙深坡口焊接机头，其特征在于，一次保护气体进气口（1c）个数为两个。

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