CN109014509B - 一种焊缝背面气保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝背面气保护系统，涉及焊接技术领域。该系统包括气保护装置、定位机构以及驱动机构。其中，气保护装置包括背保气罩、水冷组件以及气保护组件，气保护组件用于为背保气罩提供保护气体；水冷组件用于为背保气罩提供冷却水，以同时实现对背保气罩和保护气体进行冷却。定位机构用于以管道的内壁为定位基准实现自动定心于管道的轴心，且用于保证背保气罩与管道的内壁的间隙在周向上一致。驱动装置用于驱动背保气罩旋转。通过驱动装置带动背保气罩旋转，同时采用气保护装置进行背保气罩、保护气体冷却及焊缝气体保护，从而达到良好的气保护效果。

Description

一种焊缝背面气保护系统

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种焊缝背面气保护系统。

背景技术

在高合金、钛及钛合金、镍及镍合金管道焊接时都需要进行背面焊缝保护。背面保护是保证焊接接头质量的关键因素。工程上常用的是传统的背面充氩保护方法，即从管子的一端向焊接处充氩；这种方法的缺点很明显：浪费气体(气体用量大)；要提前充气，需要时间比较长；在长管道施工中，要在里面焊缝处填加可溶纸等进行堵气，管道焊接完成后要进行清洗来去除。

当前也有通过背保气罩进行氩气保护，通常所用的背保气罩具有以下缺点：自动化程度低，通常需要工人手动转动背保气罩；背保气罩损坏快，在焊接过程中电弧穿过焊件整个截面而形成的尾焰及飞溅残渣滴落在气罩上而烧损气罩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊缝背面气保护系统，该系统结构紧凑、制造成本低、保护气消耗低、焊缝质量好、通用性及耐用性强，通过对管道焊接接头焊缝背面进行气保护，能达到良好的气保护效果。

本发明的实施例是这样实现的：

一种焊缝背面气保护系统，包括：

气保护装置，气保护装置包括背保气罩、水冷组件以及气保护组件，气保护组件用于为背保气罩提供保护气体；水冷组件用于为背保气罩提供冷却水，以同时实现对背保气罩和保护气体进行冷却；

定位机构，定位机构用于以管道的内壁为定位基准实现自动定心于管道的轴心，且用于保证背保气罩与管道的内壁的间隙在周向上一致；

驱动装置，驱动装置用于驱动背保气罩旋转。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，定位机构包括驱动组件、支腿以及定位胎体，定位胎体与气保护装置连接，驱动组件用于驱动支腿在定位胎体内滑动，以实现支腿与管道的固定配合与分离。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，驱动组件包括驱动轴、套设于驱动轴上的驱动轮、与驱动轴通过键链接的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮固定连接的驱动螺母以及通过左旋与右旋螺纹分别设置于驱动螺母两端的轴芯，轴芯上具有锲形部，锲形部与支腿抵接；

驱动轮被配置为在外力作用下转动带动驱动轴转动，以带动第一齿轮与第二齿轮啮合运动，以带动驱动螺母转动，从而使得轴芯在远离或靠近驱动螺母的方向上运动，进而带动支腿在靠近或远离管道的方向上运动，继而使得支腿与管道固定配合与分离。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，定位机构还包括固定连接的第一联接件和第二联接件，第一联接件分别与定位胎体固定连接，且第一联接件和第二联接件罩设于第一齿轮和第二齿轮的外侧，以保护第一齿轮和第二齿轮。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，气保护装置还包括水气固定轴、旋转轴以及中轴固定盖，水气固定轴与中轴固定盖相对设置，水气固定轴与定位胎体固定连接，水气固定轴的轴身开设有多个圆形环槽，且圆形环槽的两侧分别设置有密封圈槽，使得工作时圆形环槽之间的空间密闭，旋转轴套设于水气固定轴的外侧，且与水气固定轴转动连接，旋转轴还与背保气罩连接；

驱动装置被配置为带动旋转轴与背保气罩转动，水气固定轴静止不动。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，水冷组件包括水管以及水连接管，水管用于输入冷却水，水管连接在中轴固定盖与水气固定轴之间，水连接管与水管连通，且设置于旋转轴与背保气罩之间；

气保护组件包括气管以及气连接管，气管用于输入保护气体，气管连接在中轴固定盖与水气固定轴之间，气连接管与气管连通，且设置于旋转轴与背保气罩之间。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，水管的数量为两个，水连接管包括第一管道和第二管道，两个水管分别与第一管道和第二管道连通，第一管道用于输入冷却水，的第二管道用于将进行热交换后的冷却水输出。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，气管的数量为一个，气连接管包括第三管道和第四管道，第三管道和第四管道均与气管连通，且第三管道和第四管道均用于输入保护气体。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，驱动装置包括气罩传动轴，气罩传动轴与旋转轴固定连接，气罩传动轴用于带动旋转轴以及背保气罩旋转。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，驱动装置还包括伺服电机，伺服电机与气罩传动轴传动连接，伺服电机用于驱动气罩传动轴转动，以带动旋转轴以及背保气罩旋转。

伺服电机与气罩传动轴之间还设置有伺服减速器以及联轴器，伺服电机通过伺服减速器减速，并通过联轴器带动气罩传动轴旋转，进而带动旋转轴以及背保气罩旋转以对焊缝进行气保护处理。

本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：

本发明的实施例提供了一种焊缝背面保护系统，该系统包括气保护装置、定位机构以及驱动机构。其中，气保护装置包括背保气罩、水冷组件以及气保护组件，气保护组件用于为背保气罩提供保护气体；水冷组件用于为背保气罩提供冷却水，以同时实现对背保气罩和保护气体进行冷却。定位机构用于以管道的内壁为定位基准实现自动定心于管道的轴心，且用于保证背保气罩与管道的内壁的间隙在周向上一致。驱动装置用于驱动背保气罩旋转。通过驱动装置带动背保气罩旋转，同时采用气保护装置进行背保气罩、保护气体冷却及焊缝气体保护，从而达到良好的气保护效果。

综上，该系统结构紧凑、制造成本低、氩气消耗低、焊缝质量好、通用性及耐用性强，通过对管道焊接接头焊缝背面进行气保护，能达到良好的气保护效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的焊缝背面气保护装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的焊缝背面气保护装置的局部结构示意图一；

图3为本发明的实施例提供的焊缝背面气保护装置的局部结构示意图二；

图4为本发明的实施例提供的焊缝背面气保护装置的局部结构示意图三。

图标：100-焊缝背面气保护系统；101-气保护装置；103-背保气罩；109-定位机构；113-驱动组件；115-支腿；117-定位胎体；119-驱动轴；121-驱动轮；123-第一齿轮；125-第二齿轮；127-轴芯；129-锲形部；131-水气固定轴；133-旋转轴；135-中轴固定盖；137-水管；139-水连接管；141-气管；143-气连接管；145-第一管道；147-第二管道；149-第三管道；151-第四管道；153-气罩传动轴；155-伺服电机；157-伺服减速器；159-联轴器；161-第一联接件；163-第二联接件；165-驱动螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1为本实施例提供的焊缝背面气保护系统100的结构示意图；图2为本实施例提供的焊缝背面气保护系统100的局部结构示意图一；图3为本实施例提供的焊缝背面气保护系统100的局部结构示意图二；图4为本实施例提供的焊缝背面气保护系统100的局部结构示意图三。请参阅图1至图4，本实施例提供了一种焊缝背面气保护系统100，包括：气保护装置101、定位机构109以及驱动机构。

详细地，在本实施例中，气保护装置101包括背保气罩103、水冷组件以及气保护组件，气保护组件用于为背保气罩103提供保护气体；水冷组件用于为背保气罩103提供冷却水，以同时实现对背保气罩103和保护气体进行冷却。通过气保护装置101的气保护组件设置可在作业进行时为焊缝提供有效地气保护作业条件，同时，水冷组件的设置还可以对背保气罩103、保护气体进行冷却，避免因焊接过程中电弧穿过焊件整个截面而形成的尾焰及飞溅残渣滴落在气罩上而烧损气罩。

详细地，在本实施例中，定位机构109用于以管道的内壁为定位基准实现自动定心于管道的轴心，且用于保证背保气罩103与管道的内壁的间隙在周向上一致。定位机构109的设置可有效地保证整个焊缝背面保护系统与管道之间的连接相对位置关系满足作业需求。

详细地，在本实施例中，驱动装置用于驱动背保气罩103旋转。通过驱动装置带动背保气罩103旋转，同时采用气保护装置101进行背保气罩103、保护气体冷却及焊缝气体保护，从而达到良好的气保护效果。

请再次参阅图1至图4，在本实施例中，定位机构109包括驱动组件113、支腿115以及定位胎体117，定位胎体117与气保护装置101连接，驱动组件113用于驱动支腿115在定位胎体117内滑动，以实现支腿115与管道的固定配合与分离。通过驱动组件113的驱动作用使得支腿115能可选地与管道接触并固定。

详细地，驱动组件113包括驱动轴119、套设于驱动轴119上的驱动轮121、与驱动轴119通过键链接的第一齿轮123、与第一齿轮123啮合的第二齿轮125、与第二齿轮125固定连接的驱动螺母165以及通过左旋与右旋螺纹分别设置于驱动螺母165两端的轴芯127，轴芯127上具有锲形部129，锲形部129与支腿115抵接。当驱动轮121在外力作用下转动时，驱动轮121可带动与其键链接的驱动轴119同步转动，从而以带动第一齿轮123与第二齿轮125啮合运动，进而带动驱动螺母165转动，使得轴芯127在远离或靠近驱动螺母165的方向上运动，进而带动支腿115在靠近或远离管道的方向上运动，继而使得支腿115与管道固定配合与分离。

作为优选的方案，在本实施例中，定位机构109还包括固定连接的第一联接件161和第二联接件163，第一联接件161分别与定位胎体117固定连接，且第一联接件和第二联接件罩设于第一齿轮123和第二齿轮125的外侧，以保护第一齿轮123和第二齿轮125。需要说明的是，第一联接件161和第二联接件163可通过螺钉连接，第一联接件161、第二联接件163与定位胎体117之间也可以通过螺钉连接，从而起到稳定整个焊缝背面气保护系统100的作用。并且，通过第一联接件161和第二联接件163的设置还可有效地保护第一齿轮123和第二齿轮125，降低第一齿轮123和第二齿轮125的受损率，延长第一齿轮123和第二齿轮125的使用寿命。

请再次参阅图1至图3，在本实施例中，气保护装置101还包括水气固定轴131、旋转轴133以及中轴固定盖135，水气固定轴131与中轴固定盖135相对设置，水气固定轴131与定位胎体117固定连接，水气固定轴131的轴身开设有多个圆形环槽，且圆形环槽的两侧分别设置有密封圈槽，使得工作时圆形环槽之间的空间密闭，旋转轴133套设于水气固定轴131的外侧，且与水气固定轴131转动连接，旋转轴133还与背保气罩103连接；驱动装置被配置为带动旋转轴133与背保气罩103转动，水气固定轴131固定。通过与水气固定轴131和旋转轴133之间的转动配合，可达到背保气罩103旋转而水气固定轴131静止的目的，从而可避免水气固定轴131上连接的多个管道产生缠绕。

具体地，水冷组件包括水管137以及水连接管139，水管137用于输入冷却水，水管137连接在中轴固定盖135与水气固定轴131之间，水连接管139与水管137连通，且设置于旋转轴133与背保气罩103之间；气保护组件包括气管141以及气连接管143，气管141用于输入保护气体，气管141连接在中轴固定盖135与水气固定轴131之间，气连接管143与气管141连通，且设置于旋转轴133与背保气罩103之间。通过将装有冷却水的水管137和水连接管139通入背保气罩103，可以对背保气罩103和保护气体进行冷却，避免因焊接过程中电弧穿过焊件整个截面而形成的尾焰及飞溅残渣滴落在气罩上而烧损气罩。同时，水气固定轴131还可以通过螺钉与定位胎体117固定连接，且水气固定轴131上设置有圆环槽型结构，通过与水气固定轴131与旋转轴133配合，可达到背保护气罩旋转而水管137与气管141静止的目的。

需要说明的是，为了实现水管137与水连接管139的连通以及气管141和气连接管143的连通，可在轴身的圆形环槽的底部开设第一开口，在旋转轴133上开设第二开口，从水管137或气管141输入的介质可通过第一开口和第二开口分别与水连接管139以及气连接管143连通。

作为优选的方案，在本实施例中，水管137的数量为两个，水连接管139包括第一管道145和第二管道147，两个水管137与第一管道145和第二管道147均连通，第一管道145用于输入冷却水，第二管道147用于将进行热交换后的冷却水输出。通过第一管道145和第二管道147的设置，可利于冷却水的输入与输出，从而便于热交换后的冷却水的输出，进而保证持续的冷却背保气罩103和保护气体。当然，在本发明的其他实施例中，水连接管139的种类和数量还可以根据需求进行选择，本发明的实施例不做限定。

进一步优选地，在本实施例中，气管141的数量为一个，气连接管143包括第三管道149和第四管道151，气管141与第三管道149和第四管道151均连通，且第三管道149和第四管道151均用于输入保护气体。通过间隔设置的两个管道将保护气体输入可提高输向焊缝的保护气体的量，同时使得保护气体与焊缝充分作用，进而达到良好的气保护效果。

请再次参阅图1至图3，在本实施例中，驱动装置包括气罩传动轴153，气罩传动轴153与旋转轴133固定连接，气罩传动轴153用于带动旋转轴133以及背保气罩103旋转。

详细地，驱动装置还包括伺服电机155，伺服电机155与气罩传动轴153传动连接，伺服电机155用于驱动气罩传动轴153转动，以带动旋转轴133以及背保气罩103旋转。伺服电机155与气罩传动轴153之间还设置有伺服减速器157以及联轴器159，伺服电机155通过伺服减速器157减速，并通过联轴器159带动气罩传动轴153旋转，进而带动旋转轴133以及背保气罩103旋转以对焊缝进行气保护处理。

本实施例的工作过程：在待焊管道焊前准备结束后将本实施例提供的焊缝背面气保护系统100放入管道的合适位置，通过电机旋转驱动轮121，通过驱动轴119、第一齿轮123、第二齿轮125、驱动螺母165、轴芯127的传动带动与锲形部129的上表面接触的支腿115在定位胎体117内滑动，从而将本实施例提供的焊缝背面气保护系统100与管道固定。

检查本实施例，确认无误后，开水开气，启动伺服电机155，对焊接过程进行实时气保护，焊接结束后，旋转驱动轮121使得支腿115将在弹簧的推动下缩回，并将本实施例从管道内拉拔出并进行检查与清理以便下一次使用。

综合所述，本发明的实施例提供的焊缝背面气保护系统100结构紧凑、制造成本低、氩气消耗低、焊缝质量好、通用性及耐用性强，通过对管道焊接接头焊缝背面进行气保护，能达到良好的气保护效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焊缝背面气保护系统，其特征在于，包括：

气保护装置，所述气保护装置包括背保气罩、水冷组件以及气保护组件，所述气保护组件用于为所述背保气罩提供保护气体；所述水冷组件用于为所述背保气罩提供冷却水，以同时实现对所述背保气罩和所述保护气体进行冷却；

定位机构，所述定位机构用于以管道的内壁为定位基准实现自动定心于所述管道的轴心，且用于保证所述背保气罩与所述管道的内壁的间隙在周向上一致；

驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述背保气罩旋转；

所述定位机构包括驱动组件、支腿以及定位胎体，所述定位胎体与所述气保护装置连接，所述驱动组件用于驱动所述支腿在所述定位胎体内滑动，以实现所述支腿与所述管道的固定配合与分离；

所述驱动组件包括驱动轴、套设于所述驱动轴上的驱动轮、与所述驱动轴通过键链接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的第二齿轮、与所述第二齿轮固定连接的驱动螺母以及通过左旋与右旋螺纹分别设置于所述驱动螺母两端的轴芯，所述轴芯上具有锲形部，所述锲形部与所述支腿抵接；

所述驱动轮被配置为在外力作用下转动带动所述驱动轴转动，以带动所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合运动，以带动所述驱动螺母转动，从而使得所述轴芯在远离或靠近所述驱动螺母的方向上运动，进而带动支腿在靠近或远离所述管道的方向上运动，继而使得所述支腿与管道固定配合与分离；

所述定位机构还包括通过螺钉固定连接的第一联接件和第二联接件，所述第一联接件与所述第二联接件分别通过螺钉与所述定位胎体固定连接，且所述第一联接件和所述第二联接件罩设于所述第一齿轮和所述第二齿轮的外侧，以保护所述第一齿轮和所述第二齿轮。

2.根据权利要求1所述的焊缝背面气保护系统，其特征在于：

所述气保护装置还包括水气固定轴、旋转轴以及中轴固定盖，所述水气固定轴与所述中轴固定盖相对设置，所述水气固定轴与所述定位胎体固定连接，所述水气固定轴的轴身开设有多个圆形环槽，且所述圆形环槽的两侧分别设置有密封圈槽，使得工作时所述圆形环槽之间的空间密闭，所述旋转轴套设于所述水气固定轴的外侧，且与所述水气固定轴转动连接，所述旋转轴还与所述背保气罩连接；

所述驱动装置被配置为带动所述旋转轴与所述背保气罩转动，所述水气固定轴静止不动。

3.根据权利要求2所述的焊缝背面气保护系统，其特征在于：

所述水冷组件包括水管以及水连接管，所述水管用于输入冷却水，所述水管连接在所述中轴固定盖与所述水气固定轴之间，所述水连接管与所述水管连通，且设置于所述旋转轴与所述背保气罩之间；

所述气保护组件包括气管以及气连接管，所述气管用于输入保护气体，所述气管连接在所述中轴固定盖与所述水气固定轴之间，所述气连接管与所述气管连通，且设置于所述旋转轴与所述背保气罩之间。

4.根据权利要求3所述的焊缝背面气保护系统，其特征在于：

所述水管的数量为两个，所述水连接管包括第一管道和第二管道，两个所述水管分别与所述第一管道和所述第二管道连通，且所述第一管道用于输入冷却水，所述的第二管道用于将进行热交换后的所述冷却水输出。

5.根据权利要求3所述的焊缝背面气保护系统，其特征在于：

所述气管的数量为一个，所述气连接管包括第三管道和第四管道，所述第三管道和所述第四管道均与所述气管连通，且所述第三管道和所述第四管道均用于输入保护气体。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的焊缝背面气保护系统，其特征在于：

所述驱动装置包括气罩传动轴，所述气罩传动轴与所述旋转轴固定连接，所述气罩传动轴用于带动所述旋转轴以及所述背保气罩旋转。

7.根据权利要求6所述的焊缝背面气保护系统，其特征在于：

所述驱动装置还包括伺服电机，所述伺服电机与所述气罩传动轴传动连接，所述伺服电机用于驱动所述气罩传动轴转动，以带动所述旋转轴以及所述背保气罩旋转；

所述伺服电机与所述气罩传动轴之间还设置有伺服减速器以及联轴器，所述伺服电机通过所述伺服减速器减速，并通过所述联轴器带动所述气罩传动轴旋转，进而带动所述旋转轴以及所述背保气罩旋转以对焊缝进行气保护处理。