CN215356636U - 一种水下全位置焊接微型送丝排水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：包括罩体；罩体设有焊接定位腔；焊接定位腔的腔口形成与工件待焊接区域平面贴合的贴合平面；焊接定位腔的腔壁分别设有送丝口、送气口和排水阀；送气口与外部供气装置连接；焊接定位腔中设有与送丝口连通的送丝导管；送丝导管末端出口与焊接定位腔的腔口位置相对应，以实现焊丝在送丝导管中穿行后从末端出口伸出，并与焊接定位腔腔口处的工件待焊接区域平面相触实现焊接；焊接定位腔中还设有用于定位的爪状定位模块；爪状定位模块形成定位空间。该装置可处理重力作用下水流回落问题，保证焊接过程气相空间稳定性。

Description

一种水下全位置焊接微型送丝排水装置

技术领域

本实用新型涉及水下电弧焊接技术领域，更具体地说，涉及一种水下全位置焊接微型送丝排水装置。

背景技术

近年来，我国在核电设备、海洋工程以及水利设施等领域发展迅速，并且随着部分设施的服役时间增长，引出了极大的水下结构物在役修复需求。熔化极惰性气体保护焊(MIG)由于其成本低廉、作业灵活以及焊接质量好等特点，已被广泛应用于水下焊接修复，其中水下局部干法焊接为电弧提供局部气相空间，兼具一定的焊接稳定性和便捷性，是水下焊接修复的重要发展方向。

排水装置是水下局部干法稳定进行的核心，主要用于提供干燥的气相空间，保证电弧的可靠燃烧。中国发明专利申请《便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩》(公开号：CN103433606A)，该排水装置能够实现焊炬沿焊缝方向往返堆焊。然而在水下结构物如海底管道、核电堆芯板以及压力容器的修复过程中，往往需要进行直线以及环形轨迹焊接，该装置存在体积过大、灵活性明显不足的缺陷，因此难以处理小型弧状、带状焊缝。此外，该排水装置在罩体移动过程，非常容易打破焊接过程的气相空间稳定性，导致电弧指向性受扰，出现引弧、重燃弧困难以及断弧等现象。

除此之外，水下结构物往往结构较为复杂，除了水平焊以外往往需要进行立向焊、横焊、仰焊等各种位置的焊接。在全位置焊接情况下，由于重力存在，往往会出现水滴回流回落现象，排水装置内部气相空间不够稳定。中国实用新型《水下局部干法仰焊专用排水罩》(公开号CN206869339U)设计了能用于仰焊的新式排水罩，但该方案没有解决环境水回流问题，并且整体结构复杂、体积过大，难以适配机器人进行焊接，仅适用于手工仰焊，在自动化程度以及焊接工艺质量方面存在严重不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种可处理重力作用下水流回落问题、保证焊接过程气相空间稳定性的水下全位置焊接微型送丝排水装置。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：包括罩体；所述罩体设有半封闭式的焊接定位腔；焊接定位腔的腔口形成与工件待焊接区域平面贴合的贴合平面，以使罩体与工件待焊接区域平面贴合时焊接定位腔相对封闭；焊接定位腔的腔壁分别设有送丝口、送气口和排水阀；所述送气口与外部供气装置连接，以向焊接定位腔中输入排水气体；焊接定位腔中设有与送丝口连通的送丝导管；送丝导管末端出口与焊接定位腔的腔口位置相对应，以实现焊丝在送丝导管中穿行后从送丝导管末端出口伸出，并与焊接定位腔腔口处的工件待焊接区域平面相触实现焊接；所述焊接定位腔中还设有用于定位的爪状定位模块；爪状定位模块形成定位空间，定位空间的中心轴线与焊接定位腔的中心轴线同轴。

本实用新型送丝排水装置的工作原理是：罩体由水下机器人机械手进行夹持；工作时，焊接定位腔的腔口与工件待焊接区域平面贴合，焊接定位腔形成相对密闭空间。送气口与外部供气装置连接，向焊接定位腔中输入排水气体；利用排水气体从排水阀排净焊接定位腔内部的水分，提供焊接定位腔内部稳定的气相空间。水下机器人机械手根据焊缝路径规划进行运动从而带动送丝排水装置运动；当环绕工件圆柱状部位进行焊接时，通过爪状定位模块卡在圆柱状部位上进行定位，确保工件准确对中；在焊接过程中，随着罩体旋转送丝导管及其里面的焊丝也进行回转，实现焊接路径的移动；焊丝通过送丝机送丝，从送丝口输入到送丝导管中并沿送丝导管延伸方向输送，之后从送丝导管末端出口伸出，与焊接定位腔腔口处的工件待焊接区域相触；由于焊丝与工件分别连接在焊接电源输出两侧(其中，焊丝通过连接送丝机的电缆进行导电，送丝机的电缆接在电源输出)，焊丝与工件相触时短路，电能转化为热能，金属瞬间熔化实现焊接；在焊接过程中，焊接定位腔的中心轴线不产生位移，保证了焊接定位腔内气流场的稳定性，解决了弧状、带状及环形焊缝在传统焊接过程中气相空间不稳定的难题；排水阀可以不断排出因重力而回落的水滴，保证气相空间和电弧燃烧稳定。

本实用新型送丝排水装置体积小，易于安装，移动灵活；极好地保证了水下焊接过程的气相空间稳定性，可以处理重力作用下的水流回落问题，适用于立向焊、横焊、仰焊等各种位置的焊接，具备全位置焊接优势。

优选地，所述爪状定位模块可拆装地设置在焊接定位腔中；可通过更换不同型号的爪状定位模块，得到不同大小的定位空间，从而匹配大小不同的圆柱状部位进行焊接。

优选地，所述爪状定位模块包括至少三个定位爪；定位爪之间形成对工件中圆柱状部位进行定位的定位空间。

优选地，所述送丝导管包括与送丝口连接的管段一，以及连接在管段一靠近焊接定位腔腔口一端的管段二；管段二与焊接定位腔的中心轴线成夹角；管段二的末端与焊接定位腔的腔口之间留有高度间距；管段二的延长线穿过焊接定位腔的腔口。

管段二与焊接定位腔的中心轴线成夹角，实现倾角送丝；焊丝沿管段一和管段二送丝后在管段二延长线与焊接定位腔腔口平面的相交点即为焊接点；管段二的末端与焊接定位腔的腔口之间留有高度间距，可避免焊接能量烧坏管段二以延长使用寿命。

优选地，管段一与管段二之间通过弧形段圆滑过渡。

优选地，管段一的长度＞管段二的长度。

优选地，所述罩体包括上罩体和下罩体；所述上罩体和下罩体之间可拆装连接；所述送丝口、送气口和排水阀分别位于上罩体的顶端。

优选地，所述下罩体从靠近上罩体一侧向远离下罩体一侧延伸时逐渐变小。该设计的罩体有利于排水效果的进一步提升。

优选地，所述罩体设有用于供水下机器人机械手夹持的焊接夹持部。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本发明送丝排水装置在焊接过程中其罩体中心轴线不产生位移，保证了内部气流场的稳定性，解决了弧状、带状及环形焊缝在传统焊接过程中气相空间不稳定的难题，并且通过强排水降低了潜流涌动、水膜湿润以及水强冷却所带来的重燃弧难及断弧风险，保证了水下局部干法焊接过程的稳定性和焊接质量；

2、本发明送丝排水装置设有排水阀，可以不断排出因重力而回落的水滴，保证气相空间和电弧燃烧稳定，因此该装置具备全位置焊接功能，可用于立向焊、横焊以及仰焊等不同位置的焊接，具备宽工艺适应性；

3.本发明送丝排水装置易于实现水下全位置焊接的自动化，装置体积小巧、移动灵活、形状规则易于夹持，此外还设有爪状定位模块，其定位精度高、定位方便、重复性较好，能很好地兼容水下焊接机器人的运动，适用于大批量、自动化焊接生产和修复；

4.本发明送丝排水装置体积小巧，不会影响工业相机的水下视觉定位，利于水下工况的实时检测，保证焊接作业的安全性的同时，方便即时性焊后质量分析，从而保证所有焊接工位的焊接质量可靠稳定。

附图说明

图1是本实用新型送丝排水装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型送丝排水装置的俯视结构示意图；

图3是图2中A-A剖面图；

图4是本实用新型送丝排水装置的仰视结构示意图；

其中，1为罩体、1.1为焊接定位腔、2为送丝口、3为连接件、4为送气口、5为排水阀、6为爪状定位模块、7为送丝导管、8为焊丝。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例

如图1至图4所示，一种水下全位置焊接微型送丝排水装置，包括罩体1；罩体1包括上罩体和下罩体；上罩体和下罩体之间可拆装连接；下罩体从靠近上罩体一侧向远离下罩体一侧延伸时逐渐变小。罩体1的外侧设有用于供水下机器人机械手夹持的焊接夹持部。

罩体1设有半封闭式的焊接定位腔1.1；焊接定位腔1.1的腔口形成与工件待焊接区域平面贴合的贴合平面，以使罩体1与工件待焊接区域平面贴合时焊接定位腔1.1相对封闭；在上罩体的顶端，焊接定位腔1.1的腔壁分别设有送丝口2、送气口4和排水阀5；送气口4与外部供气装置连接，以向焊接定位腔1.1中输入排水气体。

焊接定位腔1.1中设有与送丝口2连通的送丝导管7。送丝导管7包括与送丝口2连接的管段一，以及连接在管段一靠近焊接定位腔1.1腔口一端的管段二；管段二与焊接定位腔1.1的中心轴线成夹角；管段二的末端与焊接定位腔1.1的腔口之间留有高度间距；管段二的延长线穿过焊接定位腔1.1的腔口，以实现末端出口与焊接定位腔1.1的腔口位置相对应，从而实现焊丝8在送丝导管7中穿行后从末端出口伸出，并与焊接定位腔1.1腔口处的工件待焊接区域平面相触实现焊接。

管段二与焊接定位腔1.1的中心轴线成夹角，实现倾角送丝；焊丝8沿管段一和管段二送丝后在管段二延长线与焊接定位腔1.1腔口平面的相交点即为焊接点；管段二的末端与焊接定位腔1.1的腔口之间留有高度间距，可避免焊接能量烧坏管段二以延长使用寿命。管段一与管段二之间优选通过弧形段圆滑过渡；管段一的长度＞管段二的长度。

焊接定位腔1.1中还设有用于定位的爪状定位模块6。爪状定位模块6包括至少三个定位爪；定位爪之间形成对工件中圆柱状部位进行定位的定位空间；定位空间的中心轴线与焊接定位腔1.1的中心轴线同轴。

本实用新型送丝排水装置的工作原理是：罩体1由水下机器人机械手进行夹持；工作时，焊接定位腔1.1的腔口与工件待焊接区域平面贴合，焊接定位腔1.1形成相对密闭空间。当环绕工件圆柱状部位进行焊接时，通过爪状定位模块6卡在圆柱状部位上进行定位，确保工件准确对中。送气口4与外部供气装置连接，向焊接定位腔1.1中输入排水气体；利用排水气体从排水阀5排净焊接定位腔1.1内部的水分，提供焊接定位腔1.1内部稳定的气相空间；水下机器人机械手根据焊缝路径规划进行运动从而带动送丝排水装置运动；焊丝8通过送丝机送丝，从送丝口2输入到送丝导管7中并沿送丝导管7延伸方向输送，之后从送丝导管7末端出口伸出，与焊接定位腔1.1腔口处的工件待焊接区域相触。在焊接过程中，随着罩体1旋转送丝导管7及其里面的焊丝8也进行回转，实现焊接路径的移动；焊接定位腔1.1的中心轴线不产生位移，保证了焊接定位腔1.1内气流场的稳定性，解决了弧状、带状及环形焊缝在传统焊接过程中气相空间不稳定的难题。此外，本实用新型送丝排水装置也可用于直线、曲线焊缝等焊接应用中。

焊丝8与工件接触时，由于焊丝8与工件分别连接在焊接电源输出两侧(其中，焊丝8通过连接送丝机的电缆进行导电，送丝机的电缆接在电源输出)，焊丝8与工件相触时短路，电能转化为热能，金属瞬间熔化实现焊接。在焊接过程中，排水阀5可以不断排出因重力而回落的水滴，保证气相空间和电弧燃烧稳定。

本实用新型送丝排水装置体积小，易于安装，移动灵活；极好地保证了水下焊接过程的气相空间稳定性，可以处理重力作用下的水流回落问题，适用于立向焊、横焊、仰焊等各种位置的焊接，具备全位置焊接优势。

爪状定位模块6通过连接件3可拆装地设置在焊接定位腔1.1中；可通过更换不同型号的爪状定位模块6，得到不同大小的定位空间，从而匹配大小不同的圆柱状部位进行焊接。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：包括罩体；所述罩体设有半封闭式的焊接定位腔；焊接定位腔的腔口形成与工件待焊接区域平面贴合的贴合平面，以使罩体与工件待焊接区域平面贴合时焊接定位腔相对封闭；焊接定位腔的腔壁分别设有送丝口、送气口和排水阀；所述送气口与外部供气装置连接，以向焊接定位腔中输入排水气体；焊接定位腔中设有与送丝口连通的送丝导管；送丝导管末端出口与焊接定位腔的腔口位置相对应，以实现焊丝在送丝导管中穿行后从送丝导管末端出口伸出，并与焊接定位腔腔口处的工件待焊接区域平面相触实现焊接；所述焊接定位腔中还设有用于定位的爪状定位模块；爪状定位模块形成定位空间，定位空间的中心轴线与焊接定位腔的中心轴线同轴。

2.根据权利要求1所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：所述爪状定位模块可拆装地设置在焊接定位腔中。

3.根据权利要求1所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：所述爪状定位模块包括至少三个定位爪；定位爪之间形成定位空间。

4.根据权利要求1所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：所述送丝导管包括与送丝口连接的管段一，以及连接在管段一靠近焊接定位腔腔口一端的管段二；管段二与焊接定位腔的中心轴线成夹角；管段二的末端与焊接定位腔的腔口之间留有高度间距；管段二的延长线穿过焊接定位腔的腔口。

5.根据权利要求4所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：管段一与管段二之间通过弧形段圆滑过渡。

6.根据权利要求4所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：管段一的长度＞管段二的长度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：所述罩体包括上罩体和下罩体；所述上罩体和下罩体之间可拆装连接；所述送丝口、送气口和排水阀分别位于上罩体的顶端。

8.根据权利要求7所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：所述下罩体从靠近上罩体一侧向远离下罩体一侧延伸时逐渐变小。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的水下全位置焊接微型送丝排水装置，其特征在于：所述罩体设有用于供水下机器人机械手夹持的焊接夹持部。

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