RU2664382C1 - Устройство для улавливания сварочного аэрозоля - Google Patents

Устройство для улавливания сварочного аэрозоля Download PDF

Info

Publication number
RU2664382C1
RU2664382C1 RU2017132053A RU2017132053A RU2664382C1 RU 2664382 C1 RU2664382 C1 RU 2664382C1 RU 2017132053 A RU2017132053 A RU 2017132053A RU 2017132053 A RU2017132053 A RU 2017132053A RU 2664382 C1 RU2664382 C1 RU 2664382C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tube
electrode
aerosol
welding
metal
Prior art date
Application number
RU2017132053A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Николаевич Игнатов
Яна Николаевна Чудинова
Анна Михайловна Игнатова
Юрий Владимирович Раков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2017132053A priority Critical patent/RU2664382C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2664382C1 publication Critical patent/RU2664382C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00Ventilation
    • F24F7/04Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24Suction devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам по аспирации сухого аэрозоля и предназначено для использования в вентиляционной технике электросварочных работ. Устройство для улавливания сварочного аэрозоля при ручной электросварке металла содержит пылегазовый приемник, выполненный в виде трубки, закрепленной совместно с электродом в электрододержателе с рабочей рукояткой, через которую полость держателя соединена с гибким шлангом. Новым является то, что трубка выполнена несгораемой и изготовлена из металла с высокой температурой плавления. На конце трубки закреплен перфорированный двухсторонний углеродный скотч, используемый в качестве материала для отбора проб. Трубка разнесена от электрода на расстояние 10-20 мм, а длина трубки меньше длины электрода на 30-40 мм. Изобретение обеспечивает возможность эффективного отбора образцов аэрозоля различных электродных покрытий при зажигании дуги с минимальными продолжительностью отбора и энергозатратами, что значительно расширяет технологические возможности устройства. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам по аспирации сухого аэрозоля и предназначено для использования в вентиляционной технике электросварочных работ. Более конкретно - в отборе образцов сварочного аэрозоля различных электродных покрытий при зажигании дуги для последующего анализа их морфологии и физических свойств, с использованием электронных микроскопов.
Одной из основных задач при проектировании подобных устройств является снижение воздухообмена и организация эффективного отбора проб сварочного аэрозоля.
Известен местный отсос, содержащий вытяжную камеру с перфорированными стенками и размещенное в ней технологическое сопло (авт.свид. СССР 547593, кл. F24F 7/06, 1977).
Указанное устройство имеет различного вида оголовки воздухоприемника и предполагает существенное усложнение конструкции сварочной горелки. Кроме того, устройство рассчитано на стационарный сварочный пост для сварки в защитных газах с использованием сварочной проволоки, автоматически подаваемой к сварному шву. Это исключает использование подобного вида отсосов при отборе аэрозоля различных электродных покрытий.
Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для улавливания сварочного аэрозоля (патент РФ на изобретение №2185575 от 20.07.2002 г.), содержащее пылегазовый приемник в виде трубки, в верхней части которой вмонтирован металлический насадок (оголовок), закрепленный совместно с электродом в электрододержатель с рабочей рукояткой, через которую полость держателя соединяется с гибким шлангом. Трубка прикреплена к обмазке электрода и выполнена сгорающей в процессе испарения электрода с обмазкой, обеспечивая минимальное расстояние от очага выделения вредностей. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - устройство для улавливания сварочного аэрозоля при ручной электросварке металла, содержащее пылегазовый приемник, выполненный в виде трубки, закрепленной совместно с электродом в электрододержателе с рабочей рукояткой, через которую полость держателя соединена с гибким шлангом.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является то, что оно предполагает сгорание трубки-отсоса в процессе плавления электрода. В результате сгорания трубки-приемника повышаются энергозатраты системы аспирации, аэрозоля и газов при ручной рассеянной электросварке из-за необходимости всасывания дополнительных газов от плавящегося газового приемника. Кроме того, отсутствие у прототипа средства улавливания аэрозоля для его последующего анализа, не позволяет использовать его для отбора образцов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение технологических возможностей устройства, а именно обеспечение возможности эффективного отбора образцов аэрозоля различных электродных покрытий при зажигании дуги при снижении энергоемкости системы аспирации, аэрозоля и газов при ручной рассеянной электросварке, снижение затрат на расходные материалы.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном устройстве для улавливания сварочного аэрозоля при ручной электросварке металла, содержащем пылегазовый приемник, выполненный в виде трубки, закрепленной совместно с электродом в электрододержателе с рабочей рукояткой, через которую полость держателя соединена с гибким шлангом, согласно изобретению трубка изготовлена из металла с высокой температурой плавления, на конце которой закреплен перфорированный двухсторонний углеродный скотч, используемый в качестве материала для отбора проб, при этом трубка разнесена от электрода на расстояние 10-20 мм, а длина трубки меньше длины электрода на 30-40 мм.
В качестве металла с высокой температурой плавления могут быть использованы сталь, чугун.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - трубка изготовлена из металла с высокой температурой плавления; на конце трубки закреплен перфорированный двухсторонний углеродный скотч, используемый в качестве материала для отбора проб; трубка разнесена от электрода на расстояние 10-20 мм; длина трубки меньше длины электрода на 30-40 мм; в качестве металла с высокой температурой плавления использованы сталь, чугун.
Выполнение пылегазового приемника в виде несгораемой трубки, изготовленной из металла с высокой температурой плавления, позволит разместить перфорированный углеродистый скотч в непосредственной близости от места наплавки экспериментальных валиков, т.е. на конце трубки, что обеспечит эффективный отбор образцов аэрозоля различных электродных покрытий при зажигании дуги.
Кроме того, выполнение пылегазового приемника в виде несгораемой трубки позволит сократить энергозатраты на всасывание дополнительных газов от плавящегося газового приемника и за счет многократного использования приспособления, независимо от типа электрода снизить затраты на расходные материалы.
Наличие перфорированного углеродного скотча в качестве поверхности оседания частиц сварочного аэрозоля обеспечит возможность эффективного отбора проб сварочного аэрозоля за счет электропроводности скотча, а следовательно, возможности применения методов электронной микроскопии при исследовании физических свойств анализируемого объекта. В результате обеспечивается максимальная эффективность измерений и до минимума сокращается время отбора проб и, следовательно, снижается энергоемкость системы аспирации, аэрозоля и газов при ручной рассеянной электросварке. Выполнение побудителя тяги в виде пылесоса создаст разрежение в зоне сварки, которое позволит уловить весь объем сварочного аэрозоля, что также повысит эффективность забора проб.
Наличие зазора между трубкой пылегазового приемника и электродом в 10-20 мм в совокупности с выполнением длины трубки меньше длины электрода на 30-40 мм обеспечивает достаточное расстояние для защиты трубки приемника и углеродного скотча от оплавления и возникновения окислов на поверхности, что позволит снизить затраты на расходные материалы за счет многократного использования. Кроме того, зазор обеспечивает защиту от электрического тока при случайном прикосновении.
При зазоре между трубкой и электродом менее 10 мм и разнице их длин менее чем 30 мм происходит оплавление углеродного скотча. Наличие между трубкой и электродом зазора более 20 мм и разницы их длин более чем 40 мм нецелесообразно из-за того, что часть сварочного аэрозоля не засасывается в область воздухоприемника.
Отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают возможность эффективного отбора образцов аэрозоля различных электродных покрытий при зажигании дуги при снижении энергоемкости системы аспирации, аэрозоля и газов при ручной рассеянной электросварке. Кроме того, за счет многократного использования пылегазового приемника снижаются затраты на расходные материалы. Благодаря этому расширяются технологические возможности устройства и достигается высокая экономическая эффективность его использования.
Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков устройство для улавливания сварочного аэрозоля с получением указанного технического результата.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-5.
На фиг. 1 представлено схематическое решение заявленного устройства.
На фиг. 2 показан оригинал изображения частиц твердой составляющей сварочного аэрозоля (ТССА), использованные для оценки гранулометрического состава при сварке электродами ОК-46.
На фиг. 3 показаны обработанные изображения частиц ТССА в программе ImageJ-FiJi при сварке электродами ОК-46.
На фиг. 4 показан оригинал изображения частиц ТССА, использованных для оценки гранулометрического состава при сварке электродами 13/55.
На фиг. 5 показаны обработанные изображения частиц ТССА в программе ImageJ-FiJi при сварке электродами УОНИИ 13/55.
Устройство содержит пылегазовый приемник, выполненный в виде несгораемой трубки 1, изготовленной из металла с высокой температурой плавления. В качестве металла с высокой температурой плавления могут быть использованы сталь, чугун. Трубка 1 закреплена совместно с электродом 2 в электрододержателе 3 с рабочей рукояткой 4, через которую полость держателя соединяется с гибким шлангом 5.
На конце трубки 1 установлен перфорированный углеродный скотч 6, на который осаждаются частицы сварочного аэрозоля при всасывании воздуха в трубку 1, с помощью побудителя тяги в виде пылесоса 7. Пылесос 7 соединен со сборным коллектором 8, в который попадает поток запыленного газа по гибкому шлангу 5.
Приемник в виде трубки 1 и сварочный электрод 2 вставляются в электрододержатель 3 и фиксируются в нем зажимами. Между трубкой 1 и сварочным электродом 2 имеется зазор в 10-20 мм, причем вылет электрода 2 на 30-40 мм больше вылета несгораемой стальной трубки 1.
Электрододержатель 3 полый, разъемный из легких материалов. Полая ручка держателя 3 электрода титановая изолированная.
В способе использован двухсторонний углеродный скотч производства ООО «ТЕСКАН» (Чехия), представленный на сайте http://tescan.ru/products/bycategory/3/74/skotch-klej-kraska.
Одна сторона скотча представляет собой слой высокодисперсного углерода (0,5-1,0 μm), нанесенный на клейкую основу. Спектрометрический анализ показал наличие 91,81-94,02% углерода, остальное - кислород, натрий и сера.
Нижняя сторона скотча, а также клейкая основа углеродсодержащего слоя представляют собой липкую поверхность, которая обычно используется в разных скотчах, например марки 3М.
В двухстороннем углеродном скотче для всасывания и пропускания воздушного потока выполнена перфорация в виде отверстий диаметром 0,1-1,0 мм, расположенных от центра радиально в шахматном порядке с шагом 2,0-3,0 мм. Перфорация позволяет пропускать воздушный поток из зоны дыхания сварщика, а липкая поверхность между отверстиями перфорации улавливает частицы ТССА. Твердые частицы сварочного аэрозоля осаждаются на углеродсодержащую вскрытую липкую поверхность скотча и за счет клейкой основы удерживаются на ней.
Устройство работает следующим образом.
Твердые частицы запыленного газа, проходя через перфорированный углеродный скотч 6, оседают на нем, а остальной поток, попадая в трубку 1, поступает в полость электрододержателя 3 и по гибкому шлангу 5 попадает в сборный коллектор 8, с помощью побудителя тяги в виде пылесоса 7. После завершения процесса отбора проб скотч 6 снимают с трубки-отсоса 1 и помещают в герметичный контейнер, трубку 1 вынимают из электрододержателя 3, повышают мощность всасывания побудителя тяги 7 и продолжают процесс сварки.
Экспериментальные испытания показали, что предлагаемое устройство обеспечивает возможность эффективного отбора образцов аэрозоля различных электродных покрытий при зажигании дуги при малой продолжительности процесса отбора проб и малых энергозатратах.
Объектом исследования являлись частицы твердой составляющей сварочного аэрозоля (ТССА), осажденные на поверхность углеродного скотча при ручной дуговой сварке двумя различными сварочными электродами ОК-46 и УОНИИ-13/55. Сварка производилась на пластине из Сталь 20, толщиной 10 мм, электродами d=3 мм на сварочном токе 90 А с использованием сварочного выпрямителя ВД-306.
Время проведения отбора проб составило в среднем 15 секунд. Энергозатраты составили 0,4 кВт⋅ч.
Для анализа частиц твердых составляющих сварочного аэрозоля (ТССА), осажденных на углеродный скотч, было использовано универсальное программное обеспечение ImageJ-FiJi.
Исследования образцов частиц ТССА, осажденных на углеродный скотч, проводилось на сканирующем электронном микроскопе высокого разрешения с рентгенофлуоресцентной приставкой S3400N «НIТАСНI» (Япония).
Для оценки проведенных исследований был взят наиболее доступный для оценки параметр - это гранулометрический состав частиц ТССА. Для этого могут использоваться неограниченное число цифровых изображений, полученных на различных увеличениях (фиг. 2-5).
Опыты определили высокую эффективность отбора проб. За время (равное 15 секундам) улавливается достаточное количество образцов для использования микроскопии и последующего анализа свойств аэрозоля.
Преимущество заявляемого устройства состоит в том, что возможность эффективного отбора образцов аэрозоля различных электродных покрытий при зажигании дуги с минимальными продолжительностью отбора и энергозатратами значительно расширяет технологические возможности устройства, существенно повышает экономическую эффективность использования заявляемого устройства.

Claims (2)

1. Устройство для улавливания сварочного аэрозоля при ручной электросварке металла, содержащее пылегазовый приемник, выполненный в виде трубки, закрепленной совместно с электродом в электрододержателе с рабочей рукояткой, через которую полость держателя соединена с гибким шлангом, отличающееся тем, что трубка изготовлена из металла с высокой температурой плавления, на конце трубки закреплен перфорированный двухсторонний углеродный скотч, используемый в качестве материала для отбора проб, при этом трубка разнесена от электрода на расстояние 10-20 мм, а длина трубки меньше длины электрода на 30-40 мм.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве металла с высокой температурой плавления использованы сталь, чугун.
RU2017132053A 2017-09-12 2017-09-12 Устройство для улавливания сварочного аэрозоля RU2664382C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132053A RU2664382C1 (ru) 2017-09-12 2017-09-12 Устройство для улавливания сварочного аэрозоля

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132053A RU2664382C1 (ru) 2017-09-12 2017-09-12 Устройство для улавливания сварочного аэрозоля

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664382C1 true RU2664382C1 (ru) 2018-08-16

Family

ID=63177348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132053A RU2664382C1 (ru) 2017-09-12 2017-09-12 Устройство для улавливания сварочного аэрозоля

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664382C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2787158C1 (ru) * 2021-04-29 2022-12-29 Цзянсуская корпорация по ядерной энергетике Способ определения эффективности отбора проб аэрозоля в линии для отбора проб

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1673353A1 (ru) * 1989-09-27 1991-08-30 Предприятие П/Я В-2573 Состав покрыти дл защиты поверхности от налипани брызг расплавленного металла
CN101367146A (zh) * 2007-08-14 2009-02-18 比亚迪股份有限公司 一种金属焊盘焊接方法
WO2009046432A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Diamond Innovations, Inc. Braze-metal coated articles and process for making same
WO2014045099A2 (en) * 2012-09-19 2014-03-27 Glattstein Amichai Sampling device
RU2597763C1 (ru) * 2015-10-27 2016-09-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ отбора пробы для последующего анализа твердой составляющей сварочного аэрозоля

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1673353A1 (ru) * 1989-09-27 1991-08-30 Предприятие П/Я В-2573 Состав покрыти дл защиты поверхности от налипани брызг расплавленного металла
CN101367146A (zh) * 2007-08-14 2009-02-18 比亚迪股份有限公司 一种金属焊盘焊接方法
WO2009046432A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Diamond Innovations, Inc. Braze-metal coated articles and process for making same
WO2014045099A2 (en) * 2012-09-19 2014-03-27 Glattstein Amichai Sampling device
RU2597763C1 (ru) * 2015-10-27 2016-09-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ отбора пробы для последующего анализа твердой составляющей сварочного аэрозоля

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2787158C1 (ru) * 2021-04-29 2022-12-29 Цзянсуская корпорация по ядерной энергетике Способ определения эффективности отбора проб аэрозоля в линии для отбора проб

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5098079B2 (ja) イオン化分析方法および装置
KR102021646B1 (ko) 연소 가스, 배기 가스 등의 미립자용 여과 장치, 및 관련 출력회로
EP1193445A3 (de) Vorrichtung zur Rauchgasreinigung an Kleinfeuerungen
KR101946025B1 (ko) 포터블 흄 여과집진장치
RU2664382C1 (ru) Устройство для улавливания сварочного аэрозоля
JP2012518186A (ja) 小領域静電エアロゾルコレクタ
JP2009518166A (ja) 塗装機の廃塗料処理構造
US20170203304A1 (en) Electrostatic collector
Wang et al. Electrical characteristics of electrostatic precipitator with a wet membrane-based collecting electrode
CN86106357A (zh) 用于电弧切割金属的带芯管式电极和方法
JP2006505397A (ja) 静電集塵器
US9925547B2 (en) Electrospray with soft X-ray neutralizer
JP2008006371A (ja) 集塵装置
US20150014291A1 (en) Flexible welding fume collector
RU2597763C1 (ru) Способ отбора пробы для последующего анализа твердой составляющей сварочного аэрозоля
KR20080030187A (ko) 용접로봇 부착용 집진헤더장치
JP2009050792A (ja) 除塵装置
JP6540064B2 (ja) 微粒子サンプリング方法および微粒子分析方法
JP2019098219A (ja) ディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極
Wang et al. How critical is geometrical confinement? Analysis of spatially and temporally resolved particulate matter removal with an electrostatic precipitator
JP2023069636A (ja) 粉塵回収装置
US2593251A (en) Material collecting apparatus
KR101975833B1 (ko) 용접기용 스패터 포집 커버
CN208155087U (zh) 行车通过式顶置电炉吸尘装置
RU2358847C1 (ru) Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов