CN206998009U - 带保护气体的自发电焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型创造涉及一种带保护气体的自发电焊接设备，利用现有的甲醇水重整制氢方式，将甲醇水进行重整反应生成氢气和二氧化碳，产生的氢气送入燃料电池中进行电化学反应以产电，电焊头从燃料电池取电后将电弧照射到焊接对象的焊接部分，产生的二氧化碳供给气体喷射部喷射到焊接部分，以隔绝焊接部分周围的空气，防止焊接部分氧化，在本实用新型创造中，二氧化碳即产即被喷射，无需液化存储，因而不会有使用二氧化碳气瓶而带来的相应危险，也就无需监控，从而省去了监控仪器，达到电焊接设备结构简化的目的，此外电焊接设备从自身的燃料电池取电焊接，自给自足，无需外部供电也能作业，电焊接设备的使用限制减少。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种带保护气体的自发电焊接设备。
背景技术
近年来，电焊接设备已被广泛应用于工业生产，尤其是在金属的加工方面更是应用颇多。在对金属进行电焊接的过程中，焊接部分会被周围的氧化物氧化，因此需要向焊接部分供应惰性气体——二氧化碳来防止焊接部分的氧化， 因此，目前电焊接设备一般有将电弧照射到焊接部分的电焊头，还配有将二氧化碳喷射到焊接部分的气体喷射部，其中气体喷射部通过其喷嘴喷射二氧化碳，而二氧化碳则通过二氧化碳气瓶来供给。这存在的问题是，电焊头在焊接过程中会产生大量的热量，会导致其周围温度直接上升，而二氧化碳气瓶里的二氧化碳是液态的，液态二氧化碳温度一受热就会汽化成气态二氧化碳（一般1kg的液态二氧化碳可产生约0.5立方米的气体），导致二氧化碳气瓶发生爆裂。因此在焊接过程中需要将二氧化碳气瓶远离焊接地点，并用长管使二氧化碳气瓶与气体喷射部连通起来，还需专门设置监控仪器监控二氧化碳气瓶的温度和压强，使得整台电焊接设备变得复杂而且成本十分高昂。且现有的电焊接设备还需从电网取电才能进行作业，电焊接设备的使用限制颇多。
发明内容
本发明创造的目的在于使电焊接设备结构简化且无需外部供电也能作业。
本发明创造的目的通过以下技术方案实现：
提供一种带保护气体的自发电焊接设备，包括:
电焊头，其将电弧照射到焊接对象的焊接部分；
气体喷射部，其固定安装在电焊头底侧，并设有喷嘴将二氧化碳喷射到所述焊接部分；
供气装置，其与气体喷射部连接，用于向气体喷射部输送二氧化碳；
所述供气装置是甲醇水重整制氢装置，其用于对甲醇水进行重整反应以生成氢气和二氧化碳，并设有二氧化碳出口把所生成的二氧化碳输出至气体喷射部；
还包括燃料电池，其与甲醇水重整制氢装置的氢气出口连接，用于把在甲醇水重整制氢装置中生成的氢气同氧气进行电化学反应产生电能和水，并设有供电端把所产生的电能分别供给上述电焊头、气体喷射部和甲醇水重整制氢装置。
其中，气体喷射部的底部安装有排气部，该排气部设有风扇以排出在焊接期间产生的烟及二氧化碳。
其中，喷嘴的喷嘴处设有流量计，流量计检测到喷射气体的流量不足则向外发出报警信号。
其中，甲醇水重整制氢装置与气体喷射部之间串接有加压装置，加压装置的输入端连接甲醇水重整制氢装置的二氧化碳出口，加压装置的输出端连至气体喷射部。
其中，述甲醇水重整制氢装置设有分离装置，分离装置内置有用于把氢气和二氧化碳分离开的吸附剂，吸附剂是碳分子筛。
其中，甲醇水重整制氢装置还设有用于装载甲醇水的甲醇水罐、用于加热甲醇水的汽化过热器、用于使甲醇水重整制氢的重整器、用于对由氢气和二氧化碳混合形成的混合气体中的甲醇进行净化的净化塔，甲醇水罐、汽化过热器、重整器和净化塔依序连接，其中汽化过热器内置有用于对甲醇水罐输出的甲醇水进行加热的导热油，该导热油的温度范围为200度至500度，净化塔内置有脱盐水。
其中，甲醇水重整制氢装置设有把甲醇原液与水按1:A的比例进行配比的甲醇水配比装置，甲醇水配比装置从外部水管取水，其中A的数值范围为0.7至1。
还提供上述自发电焊接设备的使用方法，包括以下步骤：
A.用甲醇水重整制氢装置进行重整反应以生成氢气和二氧化碳,把产生的氢气送入燃料电池中进行发电，把产生的二氧化碳输送至气体喷射部；
B. 焊接时，电焊头从燃料电池取电，然后将电弧照射到焊接对象的焊接部分，气体喷射部将二氧化碳喷射到所述焊接部分。
其中在步骤A中，用导热油把甲醇水加热后送入重整器进行重整反应以生成由氢气和二氧化碳混合形成的混合气体，然后用脱盐水净化混合气体中的甲醇，然后用碳分子筛把混合气体中的氢气和二氧化碳分离开，最后把产生的气态二氧化碳加压后输送至气体喷射部。
本发明创造的有益效果：
本发明创造是利用现有的甲醇水重整制氢方式，将甲醇水进行重整反应生成氢气和二氧化碳，产生的氢气送入燃料电池中进行电化学反应以产电，电焊头从燃料电池取电后将电弧照射到焊接对象的焊接部分， 产生的二氧化碳供给气体喷射部喷射到焊接部分，以隔绝焊接部分周围的空气，防止焊接部分氧化，在本发明创造中，二氧化碳即产即被喷射，无需液化存储，因而不会有使用二氧化碳气瓶而带来的相应危险，也就无需监控，从而省去了监控仪器，达到电焊接设备结构简化的目的，此外电焊接设备从自身的燃料电池取电焊接，自给自足，无需外部供电也能作业，电焊接设备的使用限制减少。
附图说明
利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是带保护气体的自发电焊接设备的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，带保护气体的自发电焊接设备包括电焊头2、气体喷射部3、甲醇水重整制氢装置1、加压装置5和燃料电池4，甲醇水重整制氢装置1的氢气出口连接至燃料电池4，电焊头2从燃料电池4取电以进行焊接，气体喷射部3固定安装在电焊头2底侧，甲醇水重整制氢装置1的二氧化碳出口与加压装置5连接，加压装置5的出气口连接至气体喷射部3以为其供气。
由于电焊头2和气体喷射部3都为较现有的技术，这里不作赘述。甲醇水重整制氢装置1由依序连接的甲醇水配比装置11、甲醇水罐12、汽化过热器13、重整器14、净化塔15和分离装置16构成，甲醇水配比装置11的入水口与外部水管连接从而从外部水管中取水，分离装置16的气态二氧化碳出口连接加压装置5，分离装置16的氢气出口连接燃料电池4。
使用时，甲醇水配比装置11从外部水管中取水，然后把水利用电去离子技术（EDI）进行脱盐，并利用超滤技术（UF）对脱盐后的水进行过滤。过滤完成后，甲醇水配比装置11把甲醇原液与水按1：0.8的比例进行配比，配比出来的甲醇水送入甲醇水罐12中进行存储。汽化过热器13从甲醇水罐12中获取甲醇水，并通过汽化过热器13中的高温的导热油对甲醇水进行加热，加热后的甲醇水被输送到甲醇水重整制氢装置1中进行重整反应。优选地，甲醇水重整制氢装置1将其内部的温度控制在250-300℃之间，压力控制在1-5MPa之间，甲醇水被送入甲醇水重整制氢装置1后，在固定温度和固定压力的条件下通过催化剂，在催化剂的作用下发生如下反应：CH3OH+H2O=CO2+3H2，从而生成由氢气和二氧化碳混合而成的混合气体。这部分混合气体被甲醇水重整制氢装置1排出后被送入净化塔15，净化塔15用内置的脱盐水对混合气体中所含的甲醇进行洗涤从而去除混合气体中所含的甲醇。洗涤后的混合气体被送入分离装置16中，并通过内置于分离装置16中的碳分子筛把氢气和气态二氧化碳分离开。分离开后的气态二氧化碳被送入到加压装置5增压后送给气体喷射部3，以为气体喷射部3供气，分离装置16分离出的氢气被送入到燃料电池4中作为发电原料，在燃料电池4中，氢气与来自外界的氧气结合，产生电化学反应：2H2+O2=2H2O，产生出电能和水。其中产生的电能分别为电焊头2、气体喷射部3和甲醇水重整制氢装置1供电。电焊头2从燃料电池4获取得电能后，将电弧照射到焊接对象的焊接部分以进行焊接，此时，气体喷射部3也将二氧化碳喷射到焊接部分以隔绝焊接部分周围的空气，防止焊接部分氧化。焊接过程中，由甲醇水重整制氢装置1产生的二氧化碳即产即被喷射，无需液化存储，因而不会有使用二氧化碳气瓶而带来的相应危险，也就无需监控，从而省去了监控仪器，达到电焊接设备结构简化的目的，此外电焊接设备从自身的燃料电池4取电焊接，自给自足，无需外部供电也能作业，电焊接设备的使用限制减少。
进一步地，通过把导热油的温度控制在270度，使得被导热油加热后的甲醇水的温度接近甲醇水重整制氢装置1的温度，甲醇水在送入甲醇水重整制氢装置1的过程中实现温度的平滑变化。
进一步地，在喷射头的喷嘴处设有用于测量二氧化碳喷射量的电子流量计，该电子流量计与外界的控制设备电连接，在电子流量计检测到喷射气体的流量小于预设值时，电子流量向控制设备发出报警信号，控制设备将喷射气体的流量不足的信息通过声光报警的形式反馈给工作人员以示警。
进一步地，在气体喷射部3的底部安装有排气部，该排气部内置有风扇，焊接过程中，风扇被启动，以将焊接期间产生的烟及从焊接部分反弹回来的二氧化碳抽离排出，防止焊接部分和工作环境的污染。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.带保护气体的自发电焊接设备，包括:
电焊头，其将电弧照射到焊接对象的焊接部分；
气体喷射部，其固定安装在电焊头底侧，并设有喷嘴将二氧化碳喷射到所述焊接部分；
供气装置，其与气体喷射部连接，用于向气体喷射部输送二氧化碳；
其特征是：
所述供气装置是甲醇水重整制氢装置，其用于对甲醇水进行重整反应以生成氢气和二氧化碳，并设有二氧化碳出口把所生成的二氧化碳输出至气体喷射部；
还包括燃料电池，其与甲醇水重整制氢装置的氢气出口连接，用于把在甲醇水重整制氢装置中生成的氢气同氧气进行电化学反应产生电能和水，并设有供电端把所产生的电能分别供给上述电焊头、气体喷射部和甲醇水重整制氢装置。
2.根据权利要求1所述的带保护气体的自发电焊接设备，其特征是所述气体喷射部的底部安装有排气部，该排气部设有风扇以排出在焊接期间产生的烟及二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的带保护气体的自发电焊接设备，其特征所述喷嘴的喷嘴处设有流量计，流量计检测到喷射气体的流量不足则向外发出报警信号。
4.根据权利要求1所述的带保护气体的自发电焊接设备，其特征：甲醇水重整制氢装置与气体喷射部之间串接有加压装置，加压装置的输入端连接甲醇水重整制氢装置的二氧化碳出口，加压装置的输出端连至气体喷射部。
5.根据权利要求1所述的带保护气体的自发电焊接设备，其特征是所述甲醇水重整制氢装置设有分离装置，分离装置内置有用于把氢气和二氧化碳分离开的吸附剂。
6.根据权利要求5所述的带保护气体的自发电焊接设备，其特征是所述吸附剂是碳分子筛。
7.根据权利要求5所述的带保护气体的自发电焊接设备，其特征是所述甲醇水重整制氢装置还设有用于装载甲醇水的甲醇水罐、用于加热甲醇水的汽化过热器、用于使甲醇水重整制氢的重整器、用于对由氢气和二氧化碳混合形成的混合气体中的甲醇进行净化的净化塔，甲醇水罐、汽化过热器、重整器和净化塔依序连接，其中汽化过热器内置有用于对甲醇水罐输出的甲醇水进行加热的导热油，该导热油的温度范围为200度至500度，净化塔内置有脱盐水。
8.根据权利要求1所述的带保护气体的自发电焊接设备，其特征是所述甲醇水重整制氢装置设有把甲醇原液与水按1:A的比例进行配比的甲醇水配比装置，甲醇水配比装置从外部水管取水，其中A的数值范围为0.7至1。
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