RU198424U1

RU198424U1 - UNDERWATER WELDING NOZZLE

Info

Publication number: RU198424U1
Application number: RU2020107639U
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич Белых; Александр Григорьевич Красюков; Роман Евгеньевич Романов; Дмитрий Дмитриевич Метляев; Борис Васильевич Мартынов; Сергей Сергеевич Балабанов
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-07-07

Abstract

Полезная модель относится к области сварки материалов под водой и может быть использована для подводных работ для сооружения буровых платформ и подводных трубопроводов, а также ремонта и обслуживания элементов АЭС (атомных электростанций). Устройство содержит камеру завесы, оптический канал для подвода лазерного излучения и сварочного газа и присоединенный к камере завесы трубопровод для подачи защитной среды завесы, при этом оптический канал для подвода лазерного излучения и сварочного газа установлен соосно с продольной осью камеры завесы. Технический результат - упрощение конструкции и обеспечение стабильной локальной сухой зоны для проведения подводной сварки. Достигается тем, что трубопровод для подачи защитной среды завесы присоединен к камере завесы тангенциально, при этом ось трубопровода для подачи защитной среды завесы расположена перпендикулярно оси камеры завесы и не пересекается с осью камеры завесы. 1 ил.The utility model relates to the field of welding materials under water and can be used for underwater work for the construction of drilling platforms and subsea pipelines, as well as for the repair and maintenance of elements of nuclear power plants (nuclear power plants). The device contains a curtain chamber, an optical channel for supplying laser radiation and welding gas and a pipeline connected to the curtain chamber for supplying the curtain protective medium, while the optical channel for supplying laser radiation and welding gas is installed coaxially with the longitudinal axis of the curtain chamber. The technical result is to simplify the design and provide a stable local dry zone for underwater welding. It is achieved by the fact that the pipeline for supplying the curtain protective medium is tangentially connected to the curtain chamber, while the axis of the pipeline for supplying the curtain protective medium is located perpendicular to the axis of the curtain chamber and does not intersect with the axis of the curtain chamber. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области сварки материалов под водой и может быть использована для подводных работ для сооружения буровых платформ и подводных трубопроводов, а также ремонта и обслуживания элементов АЭС (атомных электростанций).The utility model relates to the field of welding materials under water and can be used for underwater work for the construction of drilling platforms and underwater pipelines, as well as repair and maintenance of elements of nuclear power plants (nuclear power plants).

Из существующего уровня техники известно устройство, в котором использованы нескольких газовых потоков для создания воздушной защитной зоны для подводной сварки. В устройстве применялись сопла, с лабиринтными уплотнениями, которые были способны создавать и поддерживать сухую рабочую зону с необходимым для рабочего процесса потоком газа (Habenicht, J. F. dos Santos, "Development of a nozzle for underwater laser beam weld," 1996 OMAE, Vol. III, Material Eng. ASME '96, 141-149 (1996)).A prior art device is known in which several gas flows are used to create an air protection zone for underwater welding. The device used nozzles with labyrinth seals that were able to create and maintain a dry working area with the necessary gas flow for the working process (Habenicht, JF dos Santos, "Development of a nozzle for underwater laser beam weld," 1996 OMAE, Vol. III , Material Eng. ASME '96, 141-149 (1996)).

Недостатком данного технического решения является его сложность.The disadvantage of this technical solution is its complexity.

Известен аппарат для подводной лазерной обработки, включающий в себя насадку для подводной сварки (патент US 6555779 B1). Насадка для подводной сварки содержит камеру завесы, оптический канал для подвода лазерного излучения и сварочного газа и присоединенный к камере завесы трубопровод для подачи защитной среды завесы, при этом оптический канал для подвода лазерного излучения и сварочного газа установлен соосно с продольной осью камеры завесы.A known apparatus for underwater laser processing, including a nozzle for underwater welding (patent US 6555779 B1). The nozzle for underwater welding comprises a curtain chamber, an optical channel for supplying laser radiation and welding gas, and a pipeline connected to the curtain chamber for supplying a protective medium for the curtain, while an optical channel for supplying laser radiation and welding gas is installed coaxially with the longitudinal axis of the curtain chamber.

Оптический канал для подвода лазерного излучения и сварочного газа фокусирует лазерный луч, генерируемый YAG лазерным источником в рабочую зону. Через оптический канал также подается сварочный газ.An optical channel for supplying laser radiation and welding gas focuses the laser beam generated by the YAG laser source into the working area. Welding gas is also supplied through the optical channel.

Камера завесы создает кольцевой поток защитной среды и обеспечивает формирование сухой локальной зоны для проведения подводной сварки.The curtain chamber creates an annular flow of a protective environment and provides the formation of a dry local zone for underwater welding.

Однако конструкция известного устройства сложна и не обеспечивает оптимальные показатели защиты зоны сварки, так как не позволяет менять угол подачи защитной среды.However, the design of the known device is complex and does not provide optimal protection parameters of the welding zone, since it does not allow changing the angle of supply of the protective medium.

Техническим результатом данной полезной модели является упрощение конструкции и обеспечение стабильной локальной сухой зоны для проведения подводной сварки.The technical result of this utility model is to simplify the design and provide a stable local dry zone for underwater welding.

Для достижения указанного технического результата в известном устройстве, содержащем камеру завесы, оптический канал для подвода лазерного излучения и сварочного газа и присоединенный к камере завесы трубопровод для подачи защитной среды завесы, при этом оптический канал для подвода лазерного излучения и сварочного газа установлен соосно с продольной осью камеры завесы, предложено трубопровод для подачи защитной среды завесы присоединять к камере завесы тангенциально, при этом ось трубопровода для подачи защитной среды завесы расположена перпендикулярно оси камеры завесы и не пересекается с осью камеры завесы.To achieve the specified technical result, in the known device containing the curtain chamber, an optical channel for supplying laser radiation and welding gas and a pipeline connected to the curtain chamber for supplying a protective environment of the curtain, the optical channel for supplying laser radiation and welding gas is installed coaxially with the longitudinal axis air curtain chamber, it is proposed that the pipeline for supplying the curtain air environment be connected tangentially to the air curtain chamber, while the axis of the air curtain supply pipeline is perpendicular to the axis of the air curtain chamber and does not intersect with the axis of the air curtain chamber.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером ее реализации и чертежом, на котором показаны основные элементы насадки для подводной сварки и принцип работы (фиг. 1).The essence of the claimed utility model is illustrated by an example of its implementation and a drawing, which shows the main elements of the nozzle for underwater welding and the principle of operation (Fig. 1).

Насадка для подводной сварки содержит камеру завесы 1, оптический канал 2 для подвода лазерного излучения 3 и сварочного газа 4 и присоединенный к камере завесы 1 трубопровод 5 для подачи защитной среды завесы 6, оптический канал 2 для подвода лазерного излучения 3 и сварочного газа 4 установлен соосно с продольной осью 7 камеры завесы 1. Трубопровод 5 для подачи защитной среды завесы 6 присоединен к камере завесы 1 тангенциально при этом ось 8 трубопровода 5 для подачи защитной среды завесы 6 расположена перпендикулярно оси 7 камеры завесы 1 и не пересекается с осью 7 камеры завесы 1.The nozzle for underwater welding comprises a curtain chamber 1, an optical channel 2 for supplying laser radiation 3 and welding gas 4 and a pipe 5 connected to the curtain chamber 1 for supplying a protective medium for curtain 6, an optical channel 2 for supplying laser radiation 3 and welding gas 4 is mounted coaxially with the longitudinal axis 7 of the curtain chamber 1. The pipeline 5 for supplying the protective medium of the curtain 6 is connected to the curtain chamber 1 tangentially, while the axis 8 of the pipeline 5 for supplying the protective medium of the curtain 6 is perpendicular to the axis 7 of the curtain chamber 1 and does not intersect with the axis 7 of the curtain chamber 1 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Лазерное излучение 3 и сварочный газ 4 подаются и выходят через оптический канал 2. В процессе лазерной сварки сварочный газ 4 обеспечивает защиту сварного шва детали 9. Сварочный газ 4 выбирают в зависимости от вида обрабатываемого материала, например для металла, чаще всего применяют аргон. В качестве защитной среды завесы 6 используют воду. Защитную среду завесы (воду) 6 подают через трубопровод 5 в камеру завесы 1, формируя ее спиралеобразное движение 10 за счет тангенциального ввода в камеру завесы 1 и за счет последующего движения в полости, образованной наружной поверхностью оптического канала 2 для подвода лазерного излучения 3 и сварочного газа 4 и внутренней цилиндрической поверхностью камеры завесы 1.Laser radiation 3 and welding gas 4 are supplied and exited through the optical channel 2. In the process of laser welding, welding gas 4 provides protection for the weld of part 9. Welding gas 4 is selected depending on the type of material being processed, for example, for metal, argon is most often used. As a protective environment of the curtain 6 use water. The protective environment of the curtain (water) 6 is fed through the pipeline 5 into the chamber of the curtain 1, forming its spiral motion 10 due to the tangential entry of the curtain 1 into the chamber and due to subsequent movement in the cavity formed by the outer surface of the optical channel 2 for supplying laser radiation 3 and welding gas 4 and the inner cylindrical surface of the chamber of the curtain 1.

На выходе из насадки для подводной сварки струя защитной среды завесы 6 образует в окружающей водной среде 11 конусообразную сухую локальную зону 12 для осуществления лазерной сварки, причем за счет изменения расхода защитной среды завесы 6 изменяют угол подачи защитной среды завесы 6 в пределах угла α от 20° до 55° (фиг. 1) и тем самым обеспечивают оптимальные условия для лазерной сварки, увеличивая диаметр зоны локальной защиты 12 до 30% по сравнению с прототипом и минимизируя динамическую нестабильность потока защитной среды завесы 6.At the outlet of the nozzle for underwater welding, the jet of the protective medium of the curtain 6 forms in the surrounding aqueous medium 11 a cone-shaped dry local zone 12 for laser welding, and by changing the flow rate of the protective medium of the curtain 6, the angle of supply of the protective medium of the curtain 6 is changed within the angle α from 20 ° to 55 ° (Fig. 1) and thereby provide optimal conditions for laser welding, increasing the diameter of the local protection zone 12 to 30% compared with the prototype and minimizing the dynamic instability of the flow of the protective environment of the curtain 6.

Claims

A nozzle for underwater welding, comprising a curtain chamber, an optical channel for supplying laser radiation and welding gas, and a pipeline connected to the curtain chamber for supplying a protective medium for the curtain, while an optical channel for supplying laser radiation and welding gas is installed coaxially with the longitudinal axis of the curtain chamber, characterized the fact that the pipeline for supplying the protective environment of the curtain is connected tangentially to the curtain chamber, while the axis of the pipeline for supplying the protective environment of the curtain is perpendicular to the axis of the curtain chamber and does not intersect with the axis of the curtain chamber.