CN112276304A - 调节用于焊接环境的空气流的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种焊接系统包括配置成将空气流(37)提供给焊接应用(18)的气体供应系统(16)。气体供应系统(16)被配置成从气体供应系统(16)周围的周围环境中抽吸空气流(37)。

Description

调节用于焊接环境的空气流的系统和方法

本申请为申请日为2014年6月10日、国际申请号为PCT/US2014/041721、国家申请号为201480039912.8、发明名称为“调节用于焊接环境的空气流的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

此申请主张于2013年6月14日提交的标题为“用于调节焊接环境中的空气的系统和方法”的美国临时申请序号61/835,323的优先权和权益，该临时申请的全部内容通过引用的方式并入本文以用于所有目的。

背景技术

本发明一般涉及弧焊系统，并且具体来说涉及具有空气流的弧焊。

弧焊系统通常包括电源，所述电源将电流应用到电极，以使得电弧通过电极与工件之间，由此加热电极和工件从而创建焊接点。在许多系统中，在焊接期间可以将保护气体引入到焊弧和焊池中及周围或者在焊弧和焊池中及周围产生保护气体。保护气体可以减少焊接对大气造成的污染，否则大气污染可能会影响焊接点。例如，氢杂质可能使得焊接点变脆和变弱。氢可以从保护气体或电极中的水分被引入到焊接点中。焊接中的一些大气污染的水平可以基于周围环境的条件。

发明内容

以下阐述符合原始主张的发明范围的某些方面。应理解，这些方面仅介绍用于为读者提供本发明可能采用的某些形式的简要概述，并且这些方面并不旨在限制本发明的范围。事实上，本发明可以涵盖以下可能未阐述的各种方面。

在一个实施例中，焊接系统包括配置成将空气流提供给焊接应用的气体供应系统。气体供应系统被配置成从气体供应系统周围的周围环境中抽吸空气流。

在另一个实施例中，用于减少焊接点中氢含量的方法包括通过气体供应系统的进口从周围环境中接收空气流，以及在焊接过程期间将空气流提供给焊接应用。

在另一个实施例中，焊接系统包括具有压缩机和盘管的气体供应系统。压缩机具有配置成从压缩机周围的周围环境中接收第一压力的空气流的进口以及配置成排出大于第一压力的第二压力的空气流的出口。盘管联接到压缩机和焊炬。盘管被配置成从出口接收第二压力的空气流，从空气流中去除水分以及将空气流排出到焊炬。

附图说明

参照附图阅读以下详细描述时将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中相同的字符在全部图中代表相同的部分，其中：

图1是具有电源、送丝器和气体供应系统的药芯焊丝电弧焊(FCAW)系统的实施例；

图2是在公共外壳中的送丝器和气体供应系统的实施例；

图3是在公共外壳中的焊接功率系统和气体供应系统的实施例；以及

图4是示出了调节提供给焊炬的气体流的步骤的流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中可能未描述实际实施方式的所有特征。应了解，在任何这些实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出若干实施方式专用决定以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，这些目标可能在各实施方式之间不同。此外，应了解，这些开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言将仍然是设计、生产和制造的例行任务。

在介绍本公开的各个实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着存在元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包括的，并且意味着除了所列出的元件之外可以存在额外的元件。

本文描述的焊接系统的实施例可以用来减少焊池中的氢的量。本文描述的焊接系统可以通过单独从提供给焊接应用(例如，通过焊炬)的气体流中去除水分，或者与从电极中去除水分相组合来减少焊池中的氢。引入到焊接应用的气体流取代焊池周围的周围环境的至少一部分，由此取代来自焊池周围的周围环境的氢。气体流可以比周围环境更干燥(例如，潮湿性更低)。应了解，虽然本发明可能具体地论述气体金属弧焊(GMAW)和药芯焊丝电弧焊(FCAW)，但是如本文论述的焊接系统可以有利于试图最小化焊接点中的氢浓度的任何弧焊过程。因此，本文论述的气体供应系统可以为其他焊接过程(诸如钨惰性气体(TIG)焊接)以及为通常可能不使用保护气体的焊接过程(例如，埋弧焊(SAW)、保护金属弧焊(SMAW))提供具有减少的氢含量的气体流。

转向附图，图1是根据本公开的药芯焊丝电弧焊(FCAW)系统10的实施例的方框图，该系统使用管状焊丝12。应了解，虽然本发明可能具体集中在图1中所示的FCAW系统10，但是当前披露的氢减少系统可以有益于任何弧焊过程(例如，GMAW、GTAW、埋弧焊(SAW)或类似弧焊过程)。应了解，使用所披露的氢减少系统的某些焊接系统实施例(例如，SAW焊接系统或GTAW焊接系统)可以包括示例性FCAW系统10中未示出的部件(例如，焊剂漏斗、焊剂传递部件、条状焊接电极等)，和/或不包括示例性FCAW系统10中示出的部件(例如，气体供应系统16、电极热源17)。

焊接系统10包括焊接功率单元13、送丝器14、气体供应系统16和焊炬18。所述焊接功率单元13通常将功率供应给焊接系统10，并且可以通过电缆束20联接到送丝器14以及使用具有夹钳26的铅包电缆24联接到工件22。在所示的实施例中，送丝器14通过电缆束28联接到焊炬18，以便在焊接系统10的操作期间将可消耗的、管状焊丝12(例如，焊接电极)和功率供应到焊炬18。在另一个实施例中，焊接功率单元13可以联接到焊炬18并且将功率直接供应到焊炬18。

焊接功率单元13通常可以包括功率转换电路，该功率转换电路从交流电源30(例如，AC电网、发动机/发电机组或者其组合)接收输入功率、调节输入功率并且通过电缆20提供DC或AC输出功率。因此，根据焊接系统10的需求，焊接功率单元13可以对送丝器14供电，送丝器14又对焊炬18供电。如虚线31所示，焊接功率单元13可以对气体供应系统16供电。例如，焊接功率单元13可以通过沿电缆20提供的输出功率(例如，焊接功率)对气体供应系统16供电。额外地或者替代地，电源30可以直接对气体供应系统16供电。在夹钳26中终止的来自焊接功率单元13的铅包电缆24将焊接功率单元13联接到工件22，以便在焊接点形成期间关闭焊接功率单元13、工件22以及焊炬18之间的电路。焊接功率单元13可以包括能够将AC输入功率转换为直流电极正(DCEP)输出、直流电极负(DCEN)输出、DC可变极性或可变平衡(例如，平衡的或者不平衡的)AC输出的电路元件(例如，变压器、整流器、交换器等等)，如由焊接系统10的需求所指示。

送丝器14还包括用于在控制器36的控制下将管状焊丝12馈送到焊炬18并且由此馈送到焊接应用的部件。例如，在某些实施例中，可以将管状焊丝12的一个或多个丝源(例如，丝轴38)容纳在送丝器14中。送丝器驱动单元40可以从轴38解开管状焊丝12并且逐步地将管状焊丝12馈送到焊炬18。为此目的，送丝器驱动单元40可以包括以适于建立适当的焊丝馈送的方式配置的部件，诸如电路、电机、滚轴等。例如，在一个实施例中，送丝器驱动单元40可以包括与馈送滚轴啮合以将丝从送丝器14朝向焊炬18推动的馈送电机。额外地，来自焊接功率单元13的功率可以应用于焊丝。在一些实施例中，电极热源17可以加热管状焊丝12，以蒸发管状焊丝12内的任何水分，由此减少管状焊丝12的氢含量。电极热源17可以包括但不限于电阻加热器、感应加热器、珀尔帖装置或火焰或者其任意组合。

所示焊接系统10包括将空气流37供应到焊接应用(例如，焊炬18)的气体供应系统16(例如，空气供应系统)。在所描绘的实施例中，气体供应系统16通过气体导管32直接联接到焊炬18。在其他实施例中，气体供应系统16可以替代地联接到送丝器14，并且送丝器14可以调节从气体供应系统16到焊炬18的气体的流量。额外地或替代地，气体供应系统16可以与焊接功率单元13或送丝器14集成。气体供应系统16提供给焊接应用的空气流37取代电弧34周围的至少一部分周围环境。由于电弧34周围的周围环境中可能含有水分，所以取代电弧34周围的至少一部分周围环境减少可能在电弧34和焊池附近的水分和氢。因此，空气流37至少部分地清洁电弧34和焊池周围的环境。空气流37可以用作用于否则不可能接收保护气体的焊接应用(诸如FCAW应用)的保护气体。如本文所使用的保护气体，可以指代能够提供给电弧和/或焊池以提供特定局部大气的任何气体或气体混合物(例如，保护电弧、提高电弧稳定性、限制金属氧化物的形成、改进金属表面的湿化、改变焊接沉积物的化学性质、清洁焊池等等)。在某些实施例中，保护气体流可以是保护气体或保护气体混合物(例如，氩(Ar)、氦(He)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、氮气(N2)、类似适合的保护气体或者其任意混合物)。在一些实施例中，空气流37可以用作保护气体。额外地或替代地，除了保护气体或保护气体混合物之外，还可以利用空气流37。此外，空气流37可以是提供给焊接应用的保护气体的一部分。例如，空气流37(例如，通过导管32传递)可以包括周围空气(例如，N、O、Ar、CO2)、Ar、Ar/CO2混合物、Ar/CO2/O2混合物、Ar/He混合物等。在一些实施例中，空气流37包括具有减少的水分含量和常规保护气体(例如，Ar、Ar/CO2混合物、Ar/CO2/O2混合物、Ar/He混合物等)的压缩空气流42。

因此，所示的焊炬18通常从送丝器14接收焊接电极(即，焊丝)功率，并且从气体供应系统16接收空气流37以执行工件22的FCAW。在操作期间，可以将焊炬18放在工件22附近，以使得可以在可消耗的焊接电极(例如，离开焊炬18的接触尖端的管状焊丝12)与工件22之间形成电弧34。如以下所论述的，通过控制空气流37的成分，可以调谐电弧34和/或所得焊接点的化学性质(例如，成分和物理特性)。额外地或者替代地，在将管状焊丝12提供到焊炬18之前加热管状焊丝12可能影响电弧34和/或所得焊接点的化学性质。例如，减少空气流37的水分和/或减少管状焊丝12的水分可以减少所得焊接点中的氢含量，由此增加焊接点的强度。例如，气体供应系统16可以减少空气流37中水分的含量，由此使得焊接过程能够形成具有每100克焊接金属小于7、6、5、4、3、2或1mL的氢的焊接点。此外，在将管状焊丝提供到焊炬18之前将管状焊丝12加热到约93至815摄氏度之间的温度持续约2至8小时可以将氢含量相对于未加热的管状焊丝12而言减少约15％。

气体供应系统16可以通过以下描述的一个或多个气体调节部件来减少提供给焊炬18的空气流37中的氢含量。在一些实施例中，气体供应系统16调节来自周围环境35的空气流42以提供作为空气流37。气体供应系统16可以在约20至100ft3/hr、约30至80ft3/hr或者约40至60ft3/hr之间的速率下将空气流37提供到焊炬18。压缩机44将空气流42的压力从第一压力(例如，大气压力，约101kPa)增加到约150至500kPa、约200至400kPa或者约250至350kPa之间的第二压力。压缩机44通过进口46接收空气流42，并且通过出口48排出压缩的空气流42。额外地或者替代地，气体供应系统16可以从压缩空气的储存器(例如，瓶、罐、圆筒)中接收空气流42。来自压缩空气的储存器的空气流42可以具有比周围环境35更少的水分和更低的露点。在一些实施例中，出口48直接联接到焊炬18，由此将压缩的空气流42作为空气流37提供到焊炬18。在一些实施例中，除了主要保护气体(例如，Ar、Ar/CO2混合物、Ar/CO2/O2混合物、Ar/He混合物等)之外，压缩的空气流42可以作为辅助保护气体提供给焊炬18。作为辅助保护气体，可以在电弧34和主要保护气体周围供应压缩的空气流42以减少焊接点的氢含量。例如，相对于在没有空气流37的周围环境35中执行焊接而言，具有相对于周围环境35而言减少的水分含量的空气流37可以减少焊接点的氢含量。

压缩机44，除了其他以外，可以包括但不限于隔膜式压缩机、往复式压缩机、螺杆式压缩机、涡旋式压缩机、鼠笼式压缩机、涡轮、鼓风机、泵和风扇。如可以了解，压缩空气流42能提高温度并且可以增加空气流42的相对湿度。在一些实施例中，压缩机44将空气流42压缩到第二压力，该第二压力使得空气流42中的至少一部分水分凝聚，由此使得凝聚的水分能够通过压缩机44下游的气体调节部件(例如，止回阀、排水管、过滤器、分离器)从空气流42中去除。出口48可以具有配置成从压缩的空气流42去除凝聚的水分51的止回阀49或排水管。增加第二压力可以增加来自压缩的空气流42的凝聚水分51的量，由此促进额外水分从空气流42去除。

盘管50可以联接到出口48以调节压缩的空气流42。例如，盘管50可以冷却压缩的空气流42。在一些实施例中，盘管50是将热量从压缩的空气流42传递到周围环境35中的换热器盘管。在一些实施例中，盘管50包括配置成冷却压缩的空气流42的珀尔帖装置或热泵。额外地或替代地，盘管50可以是空气冷却的。盘管50可以促进将压缩的空气流42冷却到约周围环境的温度。冷却压缩的空气流42使得压缩的空气流42中的额外水分能够凝聚，由此使得凝聚的水分51能够从空气流42中去除。盘管50的材料可以包括但不限于铜、铝、钢、黄铜或者其任意组合。盘管50可以具有联接到盘管50的下游端52的排水管和/或止回阀49，其中排水管和/或止回阀49被配置成从压缩的空气流42中去除凝聚的水分51。

盘管50的下游端52可以将压缩的空气流42直接引导至焊炬18，或者引导至一个或多个额外的气体调节部件，诸如储存器54(例如，罐)、分离器56(例如，离心水分分离器)、过滤器58或者其任意组合。储存器54可以储存具有相对于周围环境35而言减少的水分含量且因此具有减少的氢含量的一定体积的压缩的空气流42。的储存器54的容积可以使得压缩机44能够将压缩的空气流42提供到盘管50，而与气体供应系统16何时将空气流37提供到焊炬18无关。也就是说，储存器54使得压缩机44的操作能够与焊炬18的操作分开，从而使得不需要压缩机44根据需要提供空气流37。然而，在一些实施例中，压缩机44被配置成根据需要将压缩的空气流42提供到焊炬18作为空气流37。止回阀49和/或排水管可以促进凝聚的水分51从储存器54中移除。

具有分离器56的气体供应系统16的实施例可以引导涡旋中压缩的空气流42，由此将压缩的空气流42的至少一部分水分分开。涡旋将压缩的空气流42的至少一部分水分径向向外朝向第一端口60(例如，排水管)驱动，同时压缩的空气流42的剩余的较不密集、较干燥的部分被引导至第二端口62。因此，压缩的空气流42的潮湿的空气部分通过第一端口60离开分离器56，并且压缩的空气流42的干燥的空气部分通过第二端口62离开分离器56，由此减少压缩的空气流42的水分。

过滤器58可以从压缩的空气流42中去除水分和/或颗粒。气体供应系统16的一些实施例可以单独使用一个或多个过滤器58或者将其与其他空气流调节部件组合使用。一个或多个过滤器58可以包括各种类型的过滤器，包括干燥剂过滤器、分子筛、凝聚式过滤器或者其任意组合。一个或多个过滤器58可以具有在维护周期过程中较为容易更换的盒59。如可以了解，干燥剂过滤器吸收水分，并且分子筛吸收水分和/或颗粒。用于干燥剂过滤器的干燥剂床64的材料可以包括但不限于硫酸钙、活性氧化铝、硅胶或者其任意组合。干燥剂床64可以使得空气流37能够具有小于约0、-10、-20、-30、-40、-50或-75摄氏度的露点。在一些实施例中，干燥剂床64的材料可以通过更换盒59来更换，诸如当干燥剂床64的水分含量高于预定阈值(例如，约百分之25、50、75或90饱和)时。饱和的干燥剂盒59可以通过加热和/或暴露到相对干燥的空气源来再生。额外地或替代地，热源66(例如，电阻加热器、感应加热器、火焰)可以在干燥器床64安装在气体供应系统16中的同时加热干燥剂床64和/或盒59的至少一部分以再生干燥剂床64。从加热干燥剂床64中释放的水分可以通过止回阀释放到周围环境35中。在一些实施例中，具有干燥剂床64的过滤器58可以被加以正压以减少或消除来自直接进入过滤器58的周围环境的空气。凝聚式过滤器可以是隔膜式过滤器或者微纤维过滤器，其促进来自压缩的空气流42的水分的凝聚、油或润滑剂从压缩的空气流42的去除或者水分和/或颗粒的吸收或者其任意组合。隔膜式过滤器可以使得空气流37能够具有小于约0、-10、-20、-30或-40摄氏度的露点。在一些实施例中，凝聚式过滤器的盒59(例如，隔膜、微纤维的纤维元件)可以在约6个月、1年、2年、5年或10年或更多的操作持续时间之后进行更换。微纤维的纤维盒可以使得能够去除大于约0.01、0.05或0.1微米的颗粒和/或水滴。

气体供应系统16的实施例可以包括一个或多个止回阀49、一个或多个排水管(例如，端口60)或者其任意组合以从压缩的空气流42中去除凝聚的水分51。可以了解，以上论述的排水管和止回阀可以手动地致动或者自动地致动。例如，当压缩机44已经被操作预定持续时间时或者当已经将预定体积的空气流37供应到焊炬18时，排水管可以被配置成在提供压缩的空气流42作为空气流37之前，自动地致动以从气体调节部件(例如，压缩机44、盘管50、储存器54、分离器56、过滤器58)中去除凝聚的水分。额外地或替代地，当凝聚的水分51增加到高于预定阈值时，止回阀49可以释放凝聚的水分51。

如以上所论述的，气体供应系统16的气体调节部件促进减少来自提供给焊接应用(例如，焊炬18)的空气流37的水分含量，并且因此减少氢含量。气体供应系统16可以至少部分地基于空气流37的所需水分含量来使用气体调节部件的各种配置。例如，气体供应系统16的一些实施例可以仅具有压缩机44和一个或多个止回阀49或排水管来去除凝聚的水分51。在约32摄氏度和80％的相对湿度下将空气流从101kPa压缩到约414kPa并去除凝聚的水分可以从空气流中去除约60％的原始水分。通过盘管50和/或储存器54冷却压缩的空气流42可以促进压缩的空气流42中的水分进一步减少。

气体供应系统16可以与各种配置中的焊接系统10的其他部件(例如，焊接功率单元13、送丝器14)一起使用。例如，图1中示出了安置在气体供应外壳68中的气体供应系统16，其与焊接功率单元13和送丝器14分开。图2示出了与送丝器14一起安置在公共外壳80中的气体供应系统16的实施例。公共外壳80可以减少焊接系统10的不同部件的数量。公共外壳80可以是可安装到工作地点或车上的台式送丝器。在一些实施例中，公共外壳80可以是可由操作者携带或容易地移动的手提箱式送丝器，由此增加气体供应系统16的灵活性和移动性。控制器36可以被配置成控制送丝器14和气体供应系统16的操作。例如，控制器36可以控制将焊丝12(例如，管状焊丝)提供到焊炬18的送丝驱动器40(例如，电机)。在一些实施例中，控制器36控制热源17(例如，电阻加热器、感应加热器、火焰)以加热焊丝12。热源17可以加热焊丝的轴38、在焊丝12提供到焊炬18时加热该焊丝或者其任意组合。加热焊丝12可以促进可能已经由焊丝12凝聚或吸收的水分的蒸发。

控制器36控制气体供应系统16的压缩机44。例如，控制器36可以控制流速、压缩的空气流42的第二压力以及从气体供应系统16释放凝聚的水分51的一个或多个止回阀的致动。如以上所论述的，压缩机44将空气流42从周围环境35的第一压力压缩到第二压力。压缩空气流42可以提高温度并且可以增加空气流42的相对湿度。在出口48处可以从压缩的空气流42去除的凝聚的水分的量可以与第一压力和第二压力之间的差直接相关。例如，增加第二压力可以增加在出口48处可以从压缩的空气流42去除的凝聚的水分，并且减小第二压力可以减少在出口48处可以从压缩的空气流去除的凝聚的水分。在一些实施例中，压缩机44使得空气流42变得饱和，从而使得压缩的空气流42中的至少一部分水分凝聚。凝聚的水分可以在出口48处被去除。盘管50使得第二压力的压缩的空气流42能够冷却，诸如大约冷却到周围环境的温度。冷却压缩的空气流42增加压缩的空气流42的相对湿度，由此促进凝聚和通过止回阀49、排水管或过滤器58或者其任意组合从压缩的空气流42去除额外的凝聚的水分51除。在一些实施例中，在将压缩的空气流42提供到焊炬18作为空气流37之前，过滤器58过滤压缩的空气流42。过滤器58可以是配置成从压缩的空气流42去除额外水分的干燥剂过滤器或隔膜式过滤器。在一些实施例中，过滤器58从压缩的空气流中去除颗粒。

图3示出了与焊接功率单元13一起安置在公共外壳90内的气体供应系统16的实施例。公共外壳90可以减少焊接系统10的不同部件的数量。焊接功率单元13联接到电源30并且从其接收输入功率。焊接功率单元13的功率转换电路92将接收到的输入功率转化为适用于焊接过程的输出功率，以用于驱动送丝器14、用于驱动辅助设备(例如，灯、动力工具、加热器)，或者用于驱动气体供应系统16的压缩机44或者其任意组合。控制电路94控制功率转换电路92。例如，控制电路94可以控制来自功率转换电路92的输出功率的电压、电流、极性和频率。功率转换电路92可以包括但不限于升压转换器、降压转换器、总线电容器、变压器、整流器或者其任意组合。功率转换电路92可以被配置成提供输出功率作为恒定电压源、恒定电流源或者二者。此外，功率转换电路92可以被配置成提供用于一个或多个焊接过程(例如，FWAC、GMAW、TIG、SMAW、SAW)的输出功率。控制电路94可以至少部分地基于通过操作者界面96接收到的输入、储存在存储器中的过程控制数据或者其任意组合来控制功率转换电路92。

控制器电路94控制气体供应系统16的压缩机44。例如，控制器36可以控制流速、压缩的空气流42的第二压力以及从气体供应系统16释放凝聚的水分51的一个或多个止回阀49的致动。如以上所论述的，压缩机44将空气流42从周围环境35的第一压力压缩到第二压力。在一些实施例中，压缩机44使得空气流42变得饱和，从而使得压缩的空气流42中的至少一部分水分凝聚。凝聚的水分51可以在出口48处被去除。在凝聚的水分51从压缩的空气流去除之后，在将压缩的空气流42提供到焊炬18作为空气流37之前，过滤器58过滤压缩的空气流42。过滤器58可以具有可更换的盒59，如箭头99所示。盒59可以是配置成从压缩的空气流42去除额外水分的干燥剂过滤器。热源66可以联接到过滤器58或其附近。热源66可以加热至少一部分的盒59，由此通过去除所吸收的水分来恢复盒的干燥能力(recharing thecartridge)。也就是说，热源66可以通过使得盒59干燥来恢复盒59(例如，干燥剂介质64)的干燥能力。在一些实施例中，过滤器58从压缩的空气流去除颗粒。

图4示出了用于通过用气体供应系统调节气体流来减少焊接点的氢含量的方法100。气体供应系统接收(方框102)气体流。气体流可以是来自气体供应系统周围的周围环境的空气流或者来自储存器(例如，罐、圆筒或瓶)的空气流。在一些实施例中，气体流包括保护气体或保护气体混合物，诸如Ar、Ar/CO2混合物、Ar/CO2/O2混合物、Ar/He混合物等。气体供应系统将气体流增压(方框104)，由此促进气体流中的水分的凝聚。气体供应系统从气体流中去除(方框106)水分，如以上描述的，诸如通过止回阀、排水管、分离器或凝聚式过滤器或者其任意组合。气体供应系统可以冷却(方框108)压缩的气体流，由此增加压缩的气体流的相对湿度，并且使得额外水分能够从压缩的气体流中较为容易地去除。气体供应系统可以再次从气体流中去除(方框110)水分，诸如通过止回阀、排水管、分离器或凝聚式过滤器或者其任意组合。气体供应系统随后将气体流提供(方框112)到焊炬。

减少提供到焊炬的空气流的水分能减少在焊接点形成期间存在于电弧中的氢，由此减少焊接点中的氢含量。因此，具有减少的水分含量的气体流可以促进具有每100克焊接金属小于约7、6、5、4、3、2或1mL的氢的焊接点形成。焊接金属中这种减少的氢含量减少氢脆化并增加焊接点的强度。此外，空气流可以取代电弧和焊池周围的环境中的其他气体或颗粒。

虽然本文仅示出并描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员将会想到许多修改和改变。因此，应理解，随附的权利要求旨在涵盖落入本发明的原理内的所有这些修改和改变。

Claims (23)

1.一种焊接系统，包括：

焊炬，所述焊炬被配置用于将焊弧传递到工件以产生焊池；和

气体供应系统，其中所述气体供应系统被配置成从所述气体供应系统周围的第一周围环境接收空气流，以及提供所述空气流以取代所述焊池周围的第二周围环境的至少一部分，其中，所述气体供应系统包括：

压缩机，所述压缩机被配置用于从所述第一周围环境接收所述空气流；

盘管，所述盘管联接到所述压缩机，其中，所述盘管被配置通过从所述空气流去除水分以减少所述空气流的水分含量，并且其中所述盘管包括换热器，所述换热器被配置成将所述空气流冷却到小于或等于所述第一周围环境的第一温度的第二温度，

储存器，所述储存器被配置成从所述盘管接收所述空气流，；

其中，所述压缩机中的空气流被连接到所述盘管，所述盘管中的空气流被连接到所述储存器，其中，所述储存器中的空气流被连接到焊炬。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述压缩机包括配置成接收所述第一周围环境的第一压力的所述空气流的进口，以及配置成排出大于所述第一压力的第二压力的所述空气流的出口。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述盘管被配置成从所述出口接收所述第二压力的所述空气流，以及将所述空气流排出到焊炬。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述盘管被配置成通过凝聚式过滤器或分子筛中的至少一个从所述空气流中去除水分。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述换热器被配置成将所述第二压力的所述空气流冷却到小于或等于所述第一周围环境的温度的温度。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体供应系统减少所述空气流的氢含量，从而使得被提供以取代所述焊池周围的所述第二周围环境的所述至少一部分的所述空气流的第一氢含量等于或小于所述第一周围环境的第二氢含量。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体供应系统包括联接到所述干燥剂介质的加热器，其中所述加热器被配置成恢复所述干燥剂介质的干燥能力。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体供应系统包括离心水分分离器，所述离心水分分离器配置成从所述储存器中接收所述空气流并且进一步减少所述空气流的所述水分含量。

9.根据权利要求1所述的系统，包括：

配置成将焊丝提供给所述焊炬的送丝器；以及

配置成容纳所述送丝器和所述气体供应系统的外壳。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述送丝器包括配置成加热所述焊丝的加热器。

11.根据权利要求9所述的系统，包括：

联接到所述送丝器和所述气体供应系统的焊接电源，其中所述焊接电源被配置成将输出电能提供给所述送丝器和所述气体供应系统，并且将焊接输出提供给所述焊炬；以及

配置成接收所述焊接输出、所述焊丝、保护气体流和所述空气流的所述焊炬，其中所述焊丝包括管状焊丝。

12.一种焊接系统，包括：

焊炬，所述焊炬被配置用于将焊弧传递到工件以产生焊池；和

气体供应系统，所述气体供应系统包括：

压缩机，所述压缩机包括进口和出口，其中所述进口被配置成从所述压缩机周围的周围环境中接收第一压力的空气流，并且所述出口配置成排出大于所述第一压力的第二压力的所述空气流；

其特征在于

联接到所述压缩机和所述焊炬的盘管，其中所述盘管被配置成从所述出口接收所述第二压力的所述空气流，从所述空气流中去除水分以及将所述空气流排出到所述焊炬，其中所述空气流取代所述焊池和所述焊弧周围的所述周围环境的至少一部分；以及

储存器，所述储存器被配置成从所述盘管中接收所述空气流；以及

其中，所述压缩机中的空气流被连接到所述盘管，所述盘管中的空气流被连接到所述储存器，其中，所述储存器中的空气流被连接到所述焊炬配置成将焊丝提供给所述焊炬的送丝器；以及

进一步包括配置成加热所述焊丝的热源，其中加热所述焊丝减少了所述焊丝的氢含量。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述盘管包括配置成冷却所述空气流的换热器。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述盘管被配置成通过凝聚式过滤器和排水管中的至少一个从所述空气流中去除水分。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述盘管包括换热器，所述换热器被配置成将第二压力的所述空气流冷却到第一温度，所述第一温度小于或等于所述周围环境的第二温度。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述空气流的第一氢含量等于或小于所述周围环境的第二氢含量。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述气体供应系统包括配置成从所述空气流中吸收水分的干燥剂介质。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述气体供应系统包括联接到所述干燥剂介质的热源，其中所述热源被配置成恢复所述干燥剂介质的干燥能力。

19.根据权利要求12所述的系统，其中所述气体供应系统包括配置成减少所述空气流的水分含量的离心水分分离器。

20.根据权利要求12所述的系统，包括：

联接到所述送丝器和所述气体供应系统的焊接电源，其中所述焊接电源被配置成将输出电能提供给所述送丝器和所述气体供应系统，并且将焊接输出提供给所述焊炬；以及

配置成接收所述焊接输出、所述焊丝和所述空气流的所述焊炬，其中所述焊丝包括管状焊丝。

21.根据权利要求12所述的系统，其中外壳被配置成容纳所述送丝器、所述压缩机和所述盘管。

22.一种用于减少焊接点的氢含量的方法，包括：

通过气体供应系统的进口从周围环境中接收空气流；

在焊接过程期间将所述空气流提供给焊接应用；

减少所述空气流的氢含量，其中减少所述空气流的所述氢含量包括将所述空气流压缩到大于所述周围环境的第二压力的第一压力，并从所述空气流中去除水分，并且将压缩的所述空气流从盘管引导到储存器中,其中，压缩机中的空气流被连接到所述盘管，所述盘管中的空气流被连接到所述储存器，并且其中，所述储存器中的空气流被连接到焊炬；

其特征在于

通过所述空气流取代焊池和焊弧周围的所述周围环境的至少一部分；以及

在将焊丝供应给所述焊接应用之前加热所述焊丝。

23.根据权利要求22所述的方法，包括在将所述空气流提供给所述焊接应用之前冷却所述空气流。

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