CN114951931A - 一种钢结构处理用等离子焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及等离子焊接技术领域，且公开了一种钢结构处理用等离子焊接装置，包括把手，所述把手的一端固定连接有枪体，所述枪体的顶部开设有螺纹腔，所述螺纹腔内螺纹连接有压头，所述压头的低端固定连接有阀板，所述压头的低端中心固定连接有钨极棒，所述枪体内开设有水冷通道I、水冷通道II、回流通道和风冷通道，所述枪体的底部螺纹连接有陶瓷套，所述陶瓷套的底部活动套接有保护气喷嘴。本发明通过设计的电离腔、压头和钨极棒，使操作人员在面对不同厚度的钢结构时，能通过压头调节钨极棒与电离腔侧壁的相对位置，从而在进行电离产生电弧时，电弧的长度能按照需求进行调节，使电弧的能量值大小得到调整，完整不同厚度的钢结构焊接。

Description

一种钢结构处理用等离子焊接装置

技术领域

本发明涉及等离子焊接技术领域，具体为一种钢结构处理用等离子焊接装置。

背景技术

等离子焊接技术是通过等离子弧焊枪，在钨极和喷嘴间加一高压电，使周围的气体电离成自由电弧后，经过机械压缩效应、热压缩效应和电磁收缩效应形成等离子弧，使等离子弧在保护气的保护下对装置进行焊接。

现有的等离子焊接装置形成的等离子弧的能量强度在面对12mm以上的母材时，受限于电弧的穿透能力，不能实现穿透，这就限制了等离子焊接装置在处理钢结构时的应用，而且现有的等离子焊接装置输出能量固定，在面对不同厚度不同类型的母材时，容易出现输出能量过大或者过小导致焊接效果不理想的问题，很容易使母材成为失败品。

发明内容

针对背景技术中提出的现有等离子焊接枪在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种钢结构处理用等离子焊接装置，具备手动调节钨极棒和电离腔内壁的间距、改变电弧的长度而改变输出能量、同步调节冷却水流量使冷却效果达标、同步调节气流流通量、气流带动保护气喷嘴转动形成螺旋风、螺旋风压缩形成高压螺旋风、高压螺旋风作用于自由电弧加强其压缩效果、高压螺旋风作用于凹槽使动电离喷嘴小范围震荡、动电离喷嘴震荡加强电离程度的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种钢结构处理用等离子焊接装置，包括把手，所述把手的一端固定连接有枪体，所述枪体的顶部开设有螺纹腔，所述螺纹腔内螺纹连接有压头，所述压头的低端固定连接有阀板，所述压头的低端中心固定连接有钨极棒，所述枪体内开设有水冷通道I、水冷通道II、回流通道和风冷通道，所述枪体的底部螺纹连接有陶瓷套，所述陶瓷套的底部活动套接有保护气喷嘴，所述保护气喷嘴内开设有离心腔，所述保护气喷嘴的顶端固定连接有转动环，所述转动环的中部开设有均布的通风孔，所述转动环的顶部外侧固定连接有扇叶，所述枪体的底部螺纹连接有喷嘴座，所述喷嘴座的底部开设有活动腔，所述活动腔内活动套接有动电离喷嘴，所述动电离喷嘴内开设有电离腔，所述动电离喷嘴的底部外侧开设有不均匀分布的凹槽。

优选的，所述枪体经过绝缘处理，所述枪体的中心固定套接有定心套管，所述定心套管活动套接在钨极棒的外侧。

优选的，所述阀板的底部开设有阀口I和阀口II，所述枪体内开设有与阀板相适配的腔。

优选的，所述水冷通道I位于定心套管的外侧，所述水冷通道II与水冷通道I的底端连通，所述水冷通道I、风冷通道的顶端开口分别与把手内相应的管道连通，所述回流通道与把手内相应的管道连通，所述阀板贯穿水冷通道I和风冷通道的顶部直行部分，所述阀口I与水冷通道I接通，所述阀口II与风冷通道接通。

优选的，所述离心腔的竖截面呈倒圆台状，所述风冷通道的低端开口与离心腔的顶部接通。

优选的，所述转动环的顶部内侧固定连接有密封圈I和搅动棒，所述转动环活动套接在枪体内，所述枪体的底部开设有与转动环和扇叶相适配的腔，所述扇叶一部分位于风冷通道内，所述搅动棒位于水冷通道I内，所述通风孔位于风冷通道的底部。

优选的，所述动电离喷嘴的顶端固定连接有密封圈II，所述密封圈II上开设有与水冷通道III和水冷通道IV相适配的槽，所述密封圈II的顶端贴合活动腔的顶端，所述动电离喷嘴的顶部呈T字形，T字形的外侧与活动腔的侧壁间距一毫米，所述动电离喷嘴的底部与离心腔的内壁间距逐渐变小，所述动电离喷嘴内开设有水冷通道IV，所述电离腔的竖截面呈倒圆台状。

优选的，所述喷嘴座为绝缘体，所述喷嘴座内开设有对称的水冷通道III，其中一个所述水冷通道III连通水冷通道II和其中一个水冷通道IV，另一个所述水冷通道III连通另一个水冷通道IV和回流通道，所述喷嘴座的一端开设有电离气体通孔，所述电离气体通孔与相应的电离气体输送通道连通。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设计的电离腔、压头和钨极棒，使操作人员在面对不同厚度的钢结构时，能通过压头调节钨极棒与电离腔侧壁的相对位置，从而在进行电离产生电弧时，电弧的长度能按照需求进行调节，使电弧的能量值大小得到调整，完整不同厚度的钢结构焊接。

2、本发明通过设计的压头、阀板、风冷通道、水冷通道I、保护气喷嘴、扇叶，使压头在进行钨极棒的位置调节时，能同步调节阀板，使风冷通道和水冷通道的流量同步进行调整，保证电弧拉长，能量降低时，冷却效果同步减弱，电弧缩短，能量增大时，冷却效果同步增强，避免了过渡冷却导致喷出的等离子电弧能量低以及冷却不充分导致各部件烧毁的问题，同时风冷气流将通过扇叶使保护气喷嘴进行转动，从而使进入离心腔的保护气在离心力的作用下形成螺旋风，使螺旋风包裹电弧，使电弧在短时间内受到的风冷效果更强烈，使螺旋风的中心挤压电弧，进一步的对电弧进行挺度消减，使等离子电弧柱进一步压缩，提高等离子电弧柱的能量。

3、本发明通过设计的保护气喷嘴、动电离喷嘴、凹槽，使离心腔的螺旋风在受到动电离喷嘴和离心腔内壁间距的变化下而压缩时，高动能的压缩螺旋风将撞击在凹槽上，使压缩螺旋风在凹槽的坡度变化下对动电离喷嘴施加变化的挤压力，使动电离喷嘴小范围高速震荡，从而使电离腔内未电离的气体单位时间内接触电弧的量更多，使气体单位时间内产生更多的电弧，从而使后续的等离子电弧柱能量更大。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明局部结构放大示意图；

图3为本发明保护气喷嘴结构示意图；

图4为本发明动电离喷嘴结构示意图。

图中：1、把手；2、枪体；3、螺纹腔；4、压头；5、阀板；501、阀口I；502、阀口II；6、钨极棒；7、定心套管；8、水冷通道I；801、水冷通道II；802、回流通道；9、风冷通道；10、陶瓷套；11、保护气喷嘴；111、离心腔；12、转动环；121、通风孔；122、密封圈I；13、扇叶；14、搅动棒；15、喷嘴座；151、水冷通道III；152、电离气体通孔；16、活动腔；17、动电离喷嘴；171、水冷通道IV；18、密封圈II；19、凹槽；20、电离腔。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1，一种钢结构处理用等离子焊接装置，包括把手1，把手1的一端固定连接有枪体2，枪体2经过绝缘处理，避免出现电机伤害，枪体2的顶部开设有螺纹腔3，螺纹腔3内螺纹连接有压头4，压头4的低端固定连接有阀板5，阀板5的底部开设有阀口I501和阀口II502，枪体2内开设有与阀板5相适配的腔，压头4的低端中心固定连接有钨极棒6，钨极棒6的底部位于电离腔20内，枪体2的中心固定套接有定心套管7，定心套管7活动套接在钨极棒6的外侧，使压头4在进行调节时，能带动阀板5和钨极棒6做同步运动，当压头4上抬时，阀板5和钨极棒6同步上抬，使钨极棒6与电离腔20的内壁间距增大，使其在电离腔20中电离的电弧拉长，使电弧的能量减小，使阀口I501与水冷通道I8的接口减小，阀口II502与风冷通道9的接口减小，从而减小二者的流通量，使此时电弧拉长，能量减小时的冷却效果同步降低，螺旋风的动能同步降低，避免过大导致输出的等离子弧能量低的问题，当压头4下压时，阀板5和钨极棒6同步下压，使钨极棒6与电离腔20的内壁间距减小，使其在电离腔20中电离的电弧缩短，使电弧的能量增强，使阀口I501与水冷通道I8的接口减小，阀口II502与风冷通道9的接口增大，从而增大二者的流通量，使冷却效果增强，螺旋风动能增大，使自由电弧压缩量增大，避免自由电弧压缩不够，形成的等离子弧能量低。

参阅图1-图2，枪体2内开设有水冷通道I8、水冷通道II801、回流通道802和风冷通道9，水冷通道I8位于定心套管7的外侧，使水冷通道I8对枪体2进行冷却处理，水冷通道II801与水冷通道I8的底端连通，使冷却水能通过水冷通道II801进入其它冷却通道，水冷通道I8、风冷通道9的顶端开口分别与把手1内相应的管道连通，回流通道802与把手1内相应的管道连通，阀板5贯穿水冷通道I8和风冷通道9的顶部直行部分，阀口I501与水冷通道I8接通，阀口II502与风冷通道9接通。

参阅图1-图3，枪体2的底部螺纹连接有陶瓷套10，陶瓷套10的底部活动套接有保护气喷嘴11，保护气喷嘴11内开设有离心腔111，离心腔111的竖截面呈倒圆台状，保护气喷嘴11的顶端固定连接有转动环12，转动环12的中部开设有均布的通风孔121，转动环12的顶部外侧固定连接有扇叶13，转动环12的顶部内侧固定连接有密封圈I122和搅动棒14，转动环12活动套接在枪体2内，枪体2的底部开设有与转动环12和扇叶13相适配的腔，扇叶13一部分位于风冷通道9内，搅动棒14位于水冷通道I8内，通风孔121位于风冷通道9的底部，风冷通道9的低端开口与离心腔111的顶部接通，使气流在风冷通道9内流动时，能通过扇叶13带动转动环12转动，使保护气喷嘴11同步转动，使通入离心腔111内的风在转动下形成螺旋风，使螺旋风挤压自由电弧，使自由电弧受到更强力的冷却和压缩效果，使自由电弧挺度降低，使自由电弧向弧柱压缩量更强，进一步的提高等离子弧的能量强度，同时转动环12的转动，使搅动棒14在水冷通道I8内进行同步转动，使搅动棒搅动水冷通道I8内的冷却水，使冷却水加速，增强冷却效果。

参阅图1-图4，枪体2的底部螺纹连接有喷嘴座15，喷嘴座15为绝缘体，避免电击伤害，喷嘴座15内开设有对称的水冷通道III151，其中一个水冷通道III151连通水冷通道II801和其中一个水冷通道IV171，另一个水冷通道III151连通另一个水冷通道IV171和回流通道802，使冷却水在通道中流通进行冷却，喷嘴座15的一端开设有电离气体通孔152，电离气体通孔152与相应的电离气体输送通道连通，使电离气体通过电离气体通孔152直接通入电离腔20内进行电离，喷嘴座15的底部开设有活动腔16，活动腔16内活动套接有动电离喷嘴17，动电离喷嘴17的顶端固定连接有密封圈II18，密封圈II18上开设有与水冷通道III151和水冷通道IV171相适配的槽，密封圈II18的顶端贴合活动腔16的顶端，使动电离喷嘴17在进行震荡时，不会出现水泄漏的情况，动电离喷嘴17的顶部呈T字形，T字形的外侧与活动腔16的侧壁间距一毫米，使动电离喷嘴17能在小范围进行震荡，避免震荡范围过大导致电弧拉长，使得能量减弱的问题。

参阅图1-图4，动电离喷嘴17的底部与离心腔111的内壁间距逐渐变小，使螺旋风在下行时受到内壁间距的影响而不断压缩形成高压螺旋风，进一步的提高自由电弧的压缩程度，动电离喷嘴17内开设有水冷通道IV171，动电离喷嘴17内开设有电离腔20，电离腔20的竖截面呈倒圆台状，使钨极棒6的上下移动可以改变其与电离腔20内壁的间距，动电离喷嘴17的底部外侧开设有不均匀分布的凹槽19，使压缩螺旋风在接触凹槽19时，受到凹槽19的坡度变化影响，对动电离喷嘴17的挤压力变化大，使动电离喷嘴17能进行小范围震荡。

本发明的使用方法（工作原理）如下：

首先，手持把手1，使保护气喷嘴11对准待焊接部位，然后根据待焊接部位的厚度，旋转压头4，当待焊接部位厚度较厚时，向下旋转压头4，使钨极棒6向下压，使钨极棒6和电离腔20的间距变小，使阀板5下压，使阀口I501与水冷通道I8的接口变大，使阀口II502与风冷通道9的接口变大，接着开启开关，使钨极棒6和动电离喷嘴17之间通高压电，使电离气体从电离气体通孔152进入电离腔20内，使冷却风和冷却水分别进入风冷通道9和水冷通道I8内，使钨极棒6和动电离喷嘴17间的电离气体发生电离产生自由电弧，同时，冷却水将通过水冷通道I8、水冷通道II801、水冷通道III151、水冷通道IV171、回流通道802进行腔体的冷却，此时自由电弧向动电离喷嘴17的底部水冷喷口喷出，使自由电弧受到喷口大小的限制而无法自由扩展；

然后，风冷通道9内的冷却风将带动扇叶13转动，使扇叶13通过转动环12使保护气喷嘴11转动，且转动环12将带动搅动棒14搅动水冷通道I8内的冷却水，增强冷却效果，同时冷却风通过通风孔121、风冷通道9进入离心腔111内，使离心腔111内的气体在转动中形成螺旋风，并向下前进，通过动电离喷嘴17和离心腔111的间距更变后形成压缩的螺旋风，使压缩的螺旋风接触凹槽19，使压缩的螺旋风在凹槽19坡度的变化下对动电离喷嘴17施压大小变化的挤压力，使动电离喷嘴17在活动腔16的限制下做小范围的震荡，使电离腔20内还未电离或还未完全电离的气体在单位时间内接触更多的电弧，使单位时间内的气体电离量增大，使自由电弧的能量进一步增强，接着压缩的螺旋风将接触自由电弧，使自由电弧受到螺旋风的挤压与强制冷却，使自由电弧进一步形成弧柱，此时弧柱电流受到本身的电磁收缩效应进一步压缩，形成等离子弧；

最后，等离子弧从保护气喷嘴11的喷口喷出，对待焊接部位进行焊接即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种钢结构处理用等离子焊接装置，包括把手（1），其特征在于：所述把手（1）的一端固定连接有枪体（2），所述枪体（2）的顶部开设有螺纹腔（3），所述螺纹腔（3）内螺纹连接有压头（4），所述压头（4）的低端固定连接有阀板（5），所述压头（4）的低端中心固定连接有钨极棒（6），所述枪体（2）内开设有水冷通道I（8）、水冷通道II（801）、回流通道（802）和风冷通道（9），所述枪体（2）的底部螺纹连接有陶瓷套（10），所述陶瓷套（10）的底部活动套接有保护气喷嘴（11），所述保护气喷嘴（11）内开设有离心腔（111），所述保护气喷嘴（11）的顶端固定连接有转动环（12），所述转动环（12）的中部开设有均布的通风孔（121），所述转动环（12）的顶部外侧固定连接有扇叶（13），所述枪体（2）的底部螺纹连接有喷嘴座（15），所述喷嘴座（15）的底部开设有活动腔（16），所述活动腔（16）内活动套接有动电离喷嘴（17），所述动电离喷嘴（17）内开设有电离腔（20），所述动电离喷嘴（17）的底部外侧开设有不均匀分布的凹槽（19）。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构处理用等离子焊接装置，其特征在于：所述枪体（2）经过绝缘处理，所述枪体（2）的中心固定套接有定心套管（7），所述定心套管（7）活动套接在钨极棒（6）的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构处理用等离子焊接装置，其特征在于：所述阀板（5）的底部开设有阀口I（501）和阀口II（502），所述枪体（2）内开设有与阀板（5）相适配的腔。

4.根据权利要求1所述的一种钢结构处理用等离子焊接装置，其特征在于：所述水冷通道I（8）位于定心套管（7）的外侧，所述水冷通道II（801）与水冷通道I（8）的底端连通，所述水冷通道I（8）、风冷通道（9）的顶端开口分别与把手（1）内相应的管道连通，所述回流通道（802）与把手（1）内相应的管道连通，所述阀板（5）贯穿水冷通道I（8）和风冷通道（9）的顶部直行部分，所述阀口I（501）与水冷通道I（8）接通，所述阀口II（502）与风冷通道（9）接通。

5.根据权利要求1所述的一种钢结构处理用等离子焊接装置，其特征在于：所述离心腔（111）的竖截面呈倒圆台状，所述风冷通道（9）的低端开口与离心腔（111）的顶部接通。

6.根据权利要求1所述的一种钢结构处理用等离子焊接装置，其特征在于：所述转动环（12）的顶部内侧固定连接有密封圈I（122）和搅动棒（14），所述转动环（12）活动套接在枪体（2）内，所述枪体（2）的底部开设有与转动环（12）和扇叶（13）相适配的腔，所述扇叶（13）一部分位于风冷通道（9）内，所述搅动棒（14）位于水冷通道I（8）内，所述通风孔（121）位于风冷通道（9）的底部。

7.根据权利要求1所述的一种钢结构处理用等离子焊接装置，其特征在于：所述动电离喷嘴（17）的顶端固定连接有密封圈II（18），所述密封圈II（18）上开设有与水冷通道III（151）和水冷通道IV（171）相适配的槽，所述密封圈II（18）的顶端贴合活动腔（16）的顶端，所述动电离喷嘴（17）的顶部呈T字形，T字形的外侧与活动腔（16）的侧壁间距一毫米，所述动电离喷嘴（17）的底部与离心腔（111）的内壁间距逐渐变小，所述动电离喷嘴（17）内开设有水冷通道IV（171），所述电离腔（20）的竖截面呈倒圆台状。

8.根据权利要求1所述的一种钢结构处理用等离子焊接装置，其特征在于：所述喷嘴座（15）为绝缘体，所述喷嘴座（15）内开设有对称的水冷通道III（151），其中一个所述水冷通道III（151）连通水冷通道II（801）和其中一个水冷通道IV（171），另一个所述水冷通道III（151）连通另一个水冷通道IV（171）和回流通道（802），所述喷嘴座（15）的一端开设有电离气体通孔（152），所述电离气体通孔（152）与相应的电离气体输送通道连通.。

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