CN204035769U - 一种水下螺柱焊枪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于水下焊接的焊枪，尤其是一种水下螺柱焊枪。其包括：焊枪主体、焊接电缆转接装置、供气排水装置、提升下落装置和防水磁性开关，供气排水装置主要由供气排水罩、密封吸盘和供气管组成，供气管与供气排水罩的内腔相连通；焊接电缆转接装置包括：密封罩体、焊接电缆和导电轴，密封罩体右端与焊枪主体连接，密封罩体上具有可供焊接电缆插拔的插孔，焊接电缆插入插孔后与导电轴电连接。它可使螺柱缓慢插入熔池中，供气排水罩内气流呈流束状运动，可以减少气流对电弧的扰动，又有利于罩内积水和焊接烟雾的外排，提高焊接质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于水下焊接的焊枪，尤其是一种水下螺柱焊枪。
背景技术
所谓水下修补技术是针对船舶水下破损部件进行维修的关键技术，采用水下修补技术，可以使船舶等无需进坞排水便可进行水下修补，从而大大节约了维修资源和经费，提高维修效率和船舶的在航率。
以往船舶在出现破损或沉没时，所采用的修补方法基本是以前传统的损管堵漏等方法，如使用木塞、木板、堵漏箱、速干水泥、修补胶水下粘接等方法。借助于这些方法进行水下堵漏仅是暂时的，且破损部位的强度没得到加强甚至会变差，影响到船舶的整体性能；使用修补胶进行水下修补可以解决一些小型漏洞或裂缝，对于较大面积的破损或裂纹却无能为力，同时该方法水下实施相对繁琐，其应用受到很大的限制。
水下焊接相于陆上焊接，其特点有：一、可见度差，水对光的吸收、反射和折射等作用比空气强很多，因此，光在水中传播时减弱得很快。另外，焊接时电弧周围产生大量气泡和烟雾，使水下电弧的可见度非常低。在淤泥的海底和夹带泥沙的海域中进行水下焊，水中可见度更差。长期以来，水下电弧焊基本属于盲焊，严重地影响了潜水焊工操作技术的发挥，这也是造成水下焊接容易出现缺陷，焊接接头质量不高的重要原因之一。二、焊缝含氢量高。如果焊接中氢含量超过允许值，很容易引起裂纹，甚至导致结构的破坏。水下电弧会使其周围水产生热分解，导致溶解到焊缝中的氢增加，为陆地酸性焊条焊接时的好几倍。三、冷却速度快。水下焊接时，海水的热传导系数较高，是空气的20倍左右。若采用湿法焊接，被焊工件直接处于水中，水对焊缝的急冷效果明显，容易产生高硬度的淬硬组织。四、压力的影响。随着压力增加，电弧弧柱变细，同时导电介质密度增加，从而增加了电离难度，电弧电压随之升高，电弧稳定性降低，飞溅和烟尘也增多
近几年，随着水下工程技术的发展，出现了水下电弧焊、水下爆炸焊、水下摩擦焊等水下修补技术，但这些修补技术由于操控性差等特点，很难适应船舶损伤部位的快速修补。
实用新型内容
本实用新型旨在解决上述问题，提供了一种水下螺柱焊枪，它可使螺柱缓慢插入熔池中减少接头发生未熔合缺陷或熔池溶液飞溅等问题，可以减少气流对电弧的扰动，同时利于罩内积水和焊接烟雾的下压、外排，可防止水下电弧对水产生热分解造成氢增加影响焊缝的质量的问题同时避免了电弧周围产生大量气泡和烟雾造成水下电弧的可见度低影响潜水焊工操作等问题，可方便潜水员在水下进行焊接作业时，使其能够掌握提升下落装置的运动情况，并且观察水下螺柱焊枪内部是否进水或柔性线缆是否烧坏等，其采用的技术方案如下：
一种水下螺柱焊枪，其特征在于，包括：
焊枪主体，
焊接电缆转接装置，
供气排水装置，其主要由供气排水罩、密封吸盘和供气管组成，所述供气管与供气排水罩的内腔相连通；
所述焊接电缆转接装置包括：密封罩体、焊接电缆和导电轴，所述密封罩体右端与焊枪主体连接，所述密封罩体上具有可供焊接电缆插拔的插孔，所述焊接电缆插入插孔后与导电轴电连接；
可使导电轴左右移动的提升下落装置；
和防水磁性开关。
在上述技术方案基础上，所述提升下落装置包括：
管式电磁铁，其固接于焊枪主体内且与控制电缆电连接；
导杆，其穿装于管式电磁铁中且其左端固接有铁芯；
可为铁芯提供回复力的主弹簧，其设置于管式电磁铁和铁芯之间；
滑动轴，其与铁芯相固接并通过固接于焊枪主体内的直线轴承与焊枪主体滑动连接，所述滑动轴与导电轴相连接。
在上述技术方案基础上，所述滑动轴的左端和导电轴的右端之间设置有可使滑动轴与导电轴绝缘的绝缘体。
在上述技术方案基础上，还包括可使主弹簧压缩势能释放缓慢的油压阻尼器，其固接于焊枪主体上，其活塞杆的自由端抵紧于或连接于固接于铁芯上的连接件上。
在上述技术方案基础上，所述焊接电缆转接装置还包括柔性线缆和电流分配器，所述电流分配器固接于密封罩体中，所述电流分配器的径向方向上开设有焊接电缆插入孔，所述电流分配器的轴向方向上开设有若干个电缆连接孔，所述柔性线缆装于电缆连接孔中并与导电轴柔性连接，所述焊接电缆插入密封罩体的插孔后与柔性线缆电连接。
在上述技术方案基础上，还包括观察管，所述观察管包括透明亚克力管、轴承、密封体和活塞密封环，所述透明亚克力管右端与密封罩体连接，左端与供气排水罩连接，所述密封体的周向面上具有环形槽，环形槽内设置有O形圈，所述密封体与透明亚克力管过盈配合，所述活塞密封环和轴承均与密封体过盈配合，所述导电轴穿装于轴承中。
在上述技术方案基础上，所述轴承为石墨轴承。
在上述技术方案基础上，所述供气排水罩由上罩体、连接体和下罩体组成，所述连接体中开设有与上罩体和下罩体的气道均连通的气道，所述上罩体和下罩体的气道呈环形且出气孔指向供气排水罩的轴心。
在上述技术方案基础上，所述供气排水装置还包括可使密封吸盘压紧于焊接工件上的第二弹簧，其设置于密封吸盘和供气排水罩之间。
在上述技术方案基础上，所述提升下落装置还包括可使导杆相对焊枪主体左右移动的调节装置，所述焊枪主体的右端可脱卸连接有防水帽，所述调节装置位于防水帽围成的区域中。
本实用新型具有如下优点：通过油压阻尼器可使螺柱缓慢插入熔池中减少接头发生未熔合缺陷或熔池溶液飞溅等问题，供气排水罩环形气道使气流呈流束状运动，既可以减少气流对电弧的扰动，又有利于罩内积水和焊接烟雾的下压、外排，利用供气排水装置可在螺柱与金属表局部密封并形成局部干式环境，并利用氩气进行焊接保护，防止了水下电弧对水产生热分解造成氢增加影响焊缝的质量的问题同时避免了电弧周围产生大量气泡和烟雾造成水下电弧的可见度低影响潜水焊工操作等问题，观察管可方便潜水员在水下进行焊接作业时，能够掌握提升下落装置的运动情况，并且观察水下螺柱焊枪内部是否进水或柔性线缆是否烧坏等，同时保证了提升下落装置对中性能。
附图说明
图1：本实用新型的剖面结构示意图；
图2：本实用新型所述提升下落装置的结构示意图；
图3：本实用新型所述观察管的结构示意图；
图4：本实用新型所述焊接电缆转接装置的结构示意图；
图5：本实用新型所述电流分配器的结构示意图；
图6：本实用新型所述供气排水罩的结构示意图；
图7：径向进气方式示意图；
图8：切向进气方式示意图；
图9：带缓冲气腔的环向进气方式示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明：
这里需要说明的是，文中所述方位词左和右均是以图1所示的视图为基准定义的，应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请所请求的保护范围。
螺柱焊是以焊接电弧作为热源的螺柱焊接方法，它将螺柱焊到工件上，而不是用药皮焊条或其他填充金属的电弧焊方法。螺柱及其类似的紧固件本身既是焊件又是作为一个电极，电弧在螺柱端部和板件(金属板件、管件)之间引弧燃烧，螺柱下落插入熔池加压而形成焊接接头，是一种高速度的电弧连接方法。
如图1至图6所示，一种水下螺柱焊枪，包括：
焊枪主体1，
焊接电缆转接装置2，
供气排水装置3，其主要由供气排水罩30、密封吸盘31和供气管32组成，所述供气管32与供气排水罩30的内腔相连通；
所述焊接电缆转接装置2包括：密封罩体20、焊接电缆21和导电轴23，所述密封罩体20右端与焊枪主体1连接，所述密封罩体20上具有可供焊接电缆21插拔的插孔，所述焊接电缆21插入插孔后与导电轴23电连接；
可使导电轴23左右移动的提升下落装置4；
和防水磁性开关6。
焊接电缆转接装置2是水下螺柱焊枪的重要组成部分，其主要目的是将螺柱焊电流通过移动的导电轴传导至螺柱夹头上，用于螺柱的焊接。密封罩体20上可设置一快速连接器，该快速连接器应保持水下密封可与焊接电缆21的接头快速接合、松脱，且该快速连接器的插孔即为密封罩体20上的插孔。
水下焊接相于陆上焊接，其特点有：一、可见度差，水对光的吸收、反射和折射等作用比空气强很多，因此，光在水中传播时减弱得很快。另外，焊接时电弧周围产生大量气泡和烟雾，使水下电弧的可见度非常低。在淤泥的海底和夹带泥沙的海域中进行水下焊，水中可见度更差。长期以来，水下电弧焊基本属于盲焊，严重地影响了潜水焊工操作技术的发挥，这也是造成水下焊接容易出现缺陷，焊接接头质量不高的重要原因之一。二、焊缝含氢量高。如果焊接中氢含量超过允许值，很容易引起裂纹，甚至导致结构的破坏。水下电弧会使其周围水产生热分解，导致溶解到焊缝中的氢增加，为陆地酸性焊条焊接时的好几倍。
利用供气排水装置3可在螺柱与金属表局部密封并形成局部干式环境，并利用氩气进行焊接保护，防止了水下电弧对水产生热分解造成氢增加影响焊缝的质量的问题同时避免了电弧周围产生大量气泡和烟雾造成水下电弧的可见度低影响潜水焊工操作等问题。
优选的，所述提升下落装置4包括：
管式电磁铁10，其固接于焊枪主体1内且与控制电缆15电连接；
导杆11，其穿装于管式电磁铁10中且其左端固接有铁芯12；
可为铁芯12提供回复力的主弹簧13，其设置于管式电磁铁10和铁芯12之间；
滑动轴14，其与铁芯12相固接并通过固接于焊枪主体1内的直线轴承18与焊枪主体1滑动连接，所述滑动轴14与导电轴23相连接。
使用时，首先利用供气排水装置3在螺柱与金属表局部密封，利用氩气等隋性气体进行排水，形成局部干式环境，并利用氩气进行焊接保护；焊接时，先在螺柱顶端与金属表面形成先导电流引弧，并清除焊接表面的涂层和汽化水层；利用管式电磁铁将螺柱34提升一定高度，接通焊接电流将螺柱34顶端和金属表面熔化形成熔池；在主弹簧恢复力的作用下将螺柱插入熔池；继续施加短暂的电流，对焊接接头加形成再结晶接头；提起水下螺柱焊枪，螺柱固定在金属表面。
优选的，所述滑动轴14的左端和导电轴23的右端之间设置有可使滑动轴14与导电轴23绝缘的绝缘体16。
优选的，还包括可使主弹簧13压缩势能释放缓慢的油压阻尼器17，其固接于焊枪主体1上，其活塞杆的自由端抵紧于或连接于固接于铁芯12上的连接件上，由于将主弹簧13作为动力源驱使螺柱下落并插入熔池的过程是不可控的，这是因为弹簧存储的势能释放过程不可控，而且螺柱通常是以加速度冲击熔池，这个冲击无论是“热侵入”还是“冷侵入”都会因为机械振动而使接头发生未熔合缺陷或导致熔池溶液飞溅等问题。理想状态的下落特性应当是螺柱下落速度为减速度，或者在插入熔池开始变为减速，螺柱端部达到熔池底部时的瞬时速度恰好为0，次理想状态也应当是插入熔池时速度减速到小于100mm/s成为“柔顺插入”或接近“柔顺插入”，通过油压阻尼器17可使主弹簧13的伸展速度降低，减少溶液飞溅等问题。
优选的，所述焊接电缆转接装置2还包括柔性线缆22和电流分配器24，所述电流分配器24固接于密封罩体20中，所述电流分配器24的径向方向上开设有焊接电缆插入孔25，所述电流分配器24的轴向方向上开设有若干个电缆连接孔26，所述柔性线缆22穿装于电缆连接孔26中并与导电轴23柔性连接，所述焊接电缆21插入密封罩体20的插孔后与柔性线缆22电连接。由于导电轴与提升下落装置4的滑动轴相连，即导电轴在焊枪主体1内会随着提升下落装置4而左右滑动，故焊接电缆21通过柔性线缆22与导电轴23柔性连接，既使保持良好的电接触同时又满足了导电轴23运动的需要。
优选的，还包括观察管5，所述观察管5包括透明亚克力管50、轴承51、密封体52和活塞密封环53，所述透明亚克力管50右端与密封罩体20连接，左端与供气排水罩30连接，所述密封体52的周向面上具有环形槽，环形槽内设置有O形圈54，所述密封体52与透明亚克力管50过盈配合，所述活塞密封环53和轴承51均与密封体52过盈配合，所述导电轴23穿装于轴承51中。
观察管是水下螺柱焊枪的重要组成部分，其目的是让潜水员在水下进行焊接作业时，能够掌握提升下落装置的运动情况，并且观察水下螺柱焊枪内部是否进水或柔性线缆22是否烧坏等，同时保证了提升下落装置对中性能，由于该部分是唯一需进行动密封的部位，故为了保护导电轴的轴部密封，采用活塞密封组件(活塞密封环53和轴承51)。
进一步，所述轴承51为石墨轴承，它能很好地降低摩擦阻力，并保持其密封性。
进一步，所述供气排水罩30由上罩体300、连接体301和下罩体302组成，所述连接体301中开设有与上罩体300和下罩体302的气道均连通的气道，所述上罩体300和下罩体302的气道呈环形且出气孔指向供气排水罩30的轴心。供气排水罩30具有局部排水和气体保护两个功能，本申请经过大量实验发现供气排水罩30的进气方式对罩内气流的稳定性以及排水效果影响很大，当罩内气体为层状或流束状运动时，既可以减少气流对电弧的扰动，又有利于罩内积水和焊接烟雾的下压、外排。排水气罩的进气方式主要有径向进气、切向进气和带缓冲气腔的环向进气三种。
通过对三种进气方式进行试验表明：切向进气的罩内气流最为紊乱，气体的压力和速度分布很不均匀，对焊接电弧有较大影响，造成引弧困难、电弧紊乱(见图7)。
径向进气的罩内气流较切向进气的排水气罩有所改善，但速度分布仍然存在不稳定性，且罩内上部气流较为紊乱，不利于焊接烟雾的下压和外排(见图8)。
环向进气的罩内的速度和压力分布相对均匀，特别环向进气且有缓冲气腔最为理想(见图9)。这是由于罩内气体在缓冲气腔内得到了充分的缓冲，保证了罩内气流的稳定；同时罩内上部气流的速度大于下部，能够将罩内积水和焊接烟雾下压和排出，本申请采用此方案。
再进一步，所述供气排水装置3还包括可使密封吸盘31压紧于焊接工件上的第二弹簧33，其设置于密封吸盘31和供气排水罩30之间。
再进一步，，所述提升下落装置4还包括可使导杆11相对焊枪主体1左右移动的调节装置7，所述焊枪主体1的右端可脱卸连接有防水帽8，所述调节装置7位于防水帽8围成的区域中，打开防水帽8即可使用调节装置7对导杆11进行预调节。
本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种水下螺柱焊枪，其特征在于，包括：
焊枪主体(1)，
焊接电缆转接装置(2)，
供气排水装置(3)，其主要由供气排水罩(30)、密封吸盘(31)和供气管(32)组成，所述供气管(32)与供气排水罩(30)的内腔相连通；
所述焊接电缆转接装置(2)包括：密封罩体(20)、焊接电缆(21)和导电轴(23)，所述密封罩体(20)右端与焊枪主体(1)连接，所述密封罩体(20)上具有可供焊接电缆(21)插拔的插孔，所述焊接电缆(21)插入插孔后与导电轴(23)电连接；
可使导电轴(23)左右移动的提升下落装置(4)；
和防水磁性开关(6)。
2.根据权利要求1所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：所述提升下落装置(4)包括：
管式电磁铁(10)，其固接于焊枪主体(1)内且与控制电缆(15)电连接；
导杆(11)，其穿装于管式电磁铁(10)中且其左端固接有铁芯(12)；
可为铁芯(12)提供回复力的主弹簧(13)，其设置于管式电磁铁(10)和铁芯(12)之间；
滑动轴(14)，其与铁芯(12)相固接并通过固接于焊枪主体(1)内的直线轴承(18)与焊枪主体(1)滑动连接，所述滑动轴(14)与导电轴(23)相连接。
3.根据权利要求2所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：所述滑动轴(14)的左端和导电轴(23)的右端之间设置有可使滑动轴(14)与导电轴(23)绝缘的绝缘体(16)。
4.根据权利要求2所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：还包括可使主弹簧(13)压缩势能释放缓慢的油压阻尼器(17)，其固接于焊枪主体(1)上，其活塞杆的自由端抵紧于或连接于固接于铁芯(12)上的连接件上。
5.根据权利要求2所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：所述焊接电缆转接装置(2)还包括柔性线缆(22)和电流分配器(24)，所述电流分配器(24)固接于密封罩体(20)中，所述电流分配器(24)的径向方向上开设有焊接电缆插入孔(25)，所述电流分配器(24)的轴向方向上开设有若干个电缆连接孔(26)，所述柔性线缆(22)穿装于电缆连接孔(26)中并与导电轴(23)柔性连接，所述焊接电缆(21)插入密封罩体(20)的插孔后与柔性线缆(22)电连接。
6.根据权利要求2所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：还包括观察管(5)，所述观察管(5)包括透明亚克力管(50)、轴承(51)、密封体(52)和活塞密封环(53)，所述透明亚克力管(50)右端与密封罩体(20)连接，左端与供气排水罩(30)连接，所述密封体(52)的周向面上具有环形槽，环形槽内设置有O形圈(54)，所述密封体(52)与透明亚克力管(50)过盈配合，所述活塞密封环(53)和轴承(51)均与密封体(52)过盈配合，所述导电轴(23)穿装于轴承(51)中。
7.根据权利要求6所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：所述轴承(51)为石墨轴承。
8.根据权利要求6所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：所述供气排水罩(30)由上罩体(300)、连接体(301)和下罩体(302)组成，所述连接体(301)中开设有与上罩体(300)和下罩体(302)的气道均连通的气道，所述上罩体(300)和下罩体(302)的气道呈环形且出气孔指向供气排水罩(30)的轴心。
9.根据权利要求1所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：所述供气排水装置(3)还包括可使密封吸盘(31)压紧于焊接工件上的第二弹簧(33)，其设置于密封吸盘(31)和供气排水罩(30)之间。
10.根据权利要求2所述一种水下螺柱焊枪，其特征在于：所述提升下落装置(4)还包括可使导杆(11)相对焊枪主体(1)左右移动的调节装置(7)，所述焊枪主体(1)的右端可脱卸连接有防水帽(8)，所述调节装置(7)位于防水帽(8)围成的区域中。
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|---|---|---|---|---|
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