專利名稱：水下焊接送絲裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接設(shè)備，具體的說是一種能夠在200m深的水下環(huán)境實現(xiàn)焊接的水下焊接送絲裝置及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
水下焊接作為海洋鋼結(jié)構(gòu)重要施工技術(shù)，已經(jīng)成為海洋能源開發(fā)工程、艦船維修、水上救助和海洋工程建設(shè)、維護(hù)與修理不可缺少的工藝手段。水下焊接不但危險性高、勞動強(qiáng)度大，且對焊接質(zhì)量的要求更高。為此，焊接工作者不斷研究各種水下焊接方法，如水下 電弧焊、水下電子束焊、水下等離子弧焊、水下激光焊、水下摩擦疊焊、水下攪拌摩擦焊等，共計有20余種。但綜合各種焊接方法，濕法水下焊接具有設(shè)備簡單、成本低廉、操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，最常用的是焊條電弧焊和藥芯焊絲電弧焊。而采用焊條電弧焊，焊接過程中需要頻繁的換焊條，不僅操作繁瑣，降低了工作效率，并導(dǎo)致焊縫不連續(xù)，嚴(yán)重影響了焊接接頭質(zhì)量。故而采用水下藥芯焊絲焊接是目前水下焊接的主要發(fā)展方向。為了實現(xiàn)藥芯焊絲半自動焊接的優(yōu)點(diǎn)，必須采用獨(dú)特設(shè)計的專門設(shè)備，顯然，半自動化水下焊接系統(tǒng)要在水下作業(yè)很長時間，現(xiàn)有技術(shù)中送絲機(jī)放置在甲板之上，一方面藥芯焊絲不能長距離送出，焊接只能在水線附近進(jìn)行；再者，在焊絲輸送阻斷的情況下，潛水焊工不能打開玻璃鋼殼體進(jìn)行故障消除、拔出焊絲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出一種作業(yè)時可以盡量地靠近潛水焊工，控制柜與送絲裝置之間通過焊接電纜和控制電纜連接、能夠?qū)崿F(xiàn)水下200m、水溫0-30 0C的條件下穩(wěn)定焊接的水下焊接送絲裝置及其應(yīng)用。本發(fā)明可以通過以下措施達(dá)到
一種水下焊接送絲裝置，設(shè)有玻璃鋼殼體，位于殼體內(nèi)的用于纏繞焊絲的焊絲盤，用于輸送焊絲的齒輪送絲機(jī)構(gòu)以及用于驅(qū)動齒輪送絲機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的動力機(jī)構(gòu)，其特征在于殼體前部設(shè)有電機(jī)保護(hù)外殼，動力機(jī)構(gòu)安裝在充滿航空煤油或電氣絕緣油的電機(jī)保護(hù)外殼內(nèi)，動力機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)和與電動機(jī)相連接的減速器，減速器為行星齒輪減速器，減速比為5-6. 5，其中動力機(jī)構(gòu)的輸出軸經(jīng)密封裝置伸出電機(jī)保護(hù)外殼的一端且與齒輪送絲機(jī)構(gòu)相連接，電機(jī)保護(hù)外殼的另一端經(jīng)法蘭和法蘭端蓋密封，其中法蘭焊接在電機(jī)保護(hù)外殼的端口，法蘭與法蘭端蓋之間設(shè)有板狀橡膠墊，法蘭端蓋上設(shè)有至少兩個橡膠墊變形通孔，焊絲盤經(jīng)定位軸固定在殼體后部，玻璃鋼殼體上設(shè)有注水嘴、電纜輸出孔以及焊槍接口，殼體內(nèi)經(jīng)注水嘴充滿淡水并密封，電纜輸出孔以及焊槍接口與殼體之間經(jīng)橡膠墊密封，所述電動機(jī)為直流永磁電動機(jī)，直流永磁電動機(jī)經(jīng)穿過殼體以及電機(jī)保護(hù)外殼上的電纜輸出孔的線纜與送絲裝置外的控制器和電源相連接，電纜輸出孔上設(shè)有填料函。本發(fā)明中動力機(jī)構(gòu)的輸出軸與電機(jī)保護(hù)殼體之間的密封裝置為油封，為了進(jìn)一步增強(qiáng)電機(jī)保護(hù)外殼的密封性，在實施時可以使用一對油封密封。
本發(fā)明中齒輪傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有底座，與底座相連接的用于調(diào)節(jié)焊絲壓緊力的聯(lián)動臂，固定在底座上且與電動機(jī)輸出軸相連接的主動送絲齒輪，主動送絲輪通過傳動齒輪帶動從動送絲輪，主動送絲輪、從動送絲輪分別于下壓齒輪嚙合，主動送絲輪、從動送絲輪以及下壓齒輪上分別設(shè)有焊絲嚙合凹槽，在電動機(jī)的驅(qū)動下藥芯焊絲在焊絲嚙合凹槽中經(jīng)兩對嚙合齒輪推動向前運(yùn)動，并經(jīng)焊槍連接接頭輸出，實現(xiàn)送絲動作。本發(fā)明中殼體由經(jīng)鎖扣相連接的上殼體和下殼體組成，上殼體和下殼體之間設(shè)有密封橡膠條,其中上殼體和下殼體的接觸面上設(shè)有凹槽,密封橡膠條位于凹槽內(nèi)。本發(fā)明中殼體采用玻璃鋼制成，上殼體和下殼體接觸面的厚度為20mm，殼體其余部位厚度為5mm。本發(fā)明中殼體兩側(cè)還設(shè)有用于方便焊接人員攜帶的把手，在殼體外側(cè)靠近電纜輸出孔處設(shè)有防止電纜接頭在焊接過程中松動的電纜壓鐵。一種水下焊接裝置，包括水下送絲裝置、控制柜及水下焊槍，其中控制柜與送絲裝 置經(jīng)線纜相連接，水下焊槍與送絲裝置相連接，其特征在于水下送絲裝置為上述送絲裝置。本發(fā)明中所述的水下焊接裝置，當(dāng)其與電源配合使用時，焊接電源分別與送絲裝置、控制柜經(jīng)線纜相連接，可構(gòu)成適用于水深200m以內(nèi)的水下焊接系統(tǒng)。本發(fā)明中提出的送絲裝置，當(dāng)其與水下焊接電源配合使用時可構(gòu)成適用于水下200m以內(nèi)的半自動水下濕法焊接系統(tǒng)。本發(fā)明中控制柜內(nèi)設(shè)有水上控制電路，水上控制電路采用PWM控制芯片，包括焊接電壓測量電路、與焊接電壓測量電路相連接的電壓顯示電路，焊接電流測量電路、與焊接電流測量電路相連接的電流顯示電路，分別與PWM控制芯片相連接的電壓可調(diào)電源、輸出端與直流永磁稀土電機(jī)相連接的驅(qū)動電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路、轉(zhuǎn)速顯示電路，其中焊接電壓測量電路和焊接電流測量電路分別經(jīng)焊接電纜與水下焊槍相連接。本發(fā)明還設(shè)有與控制柜相連接的手控盒，方便水上工作人員根據(jù)焊接的具體情況調(diào)節(jié)電壓、電流等工作參數(shù)。本發(fā)明在使用時，控制柜、手控盒放置于甲板之上，水下專用焊槍、送絲裝置下潛至水下工作，控制柜與送絲裝置殼體內(nèi)的送絲機(jī)構(gòu)之間通過焊接電纜、控制電纜連接，送絲裝置的殼體內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動焊絲向前運(yùn)動的電動機(jī)，以及與該電動機(jī)主軸相連接的測速發(fā)電機(jī)，測速發(fā)電機(jī)實時向控制柜反饋電壓信號，控制柜接收該信號后，據(jù)此計算電動機(jī)轉(zhuǎn)速，判斷送絲速度，進(jìn)而實現(xiàn)送絲速度均勻調(diào)節(jié)、送絲結(jié)束后對焊絲反抽等功能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)絕緣等級高，可在水下200m，水溫0°C 30°C的環(huán)境中穩(wěn)定工作，下潛組件(送絲裝置、焊具、水下電纜)下潛、出水等操作過程中使用、攜帶方便，工作穩(wěn)定，送絲裝置一次攜帶焊絲可滿足水下連續(xù)焊接工作時間大于2. 5小時；通過水面上的控制柜以及手控盒，能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接過程的遠(yuǎn)距離PLC控制，操作簡便，送絲裝置的殼體由耐海水絕緣材料制造，其他配套送絲機(jī)構(gòu)由耐海水腐蝕、高強(qiáng)材料制成；在海水、淡水焊接條件下，焊接電弧燃燒穩(wěn)定(電弧連續(xù))，飛濺小，焊縫成型良好，并具有優(yōu)良的再引弧性能，焊縫質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的B級要求。


附圖I是本發(fā)明中水下焊接送絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是本發(fā)明中齒輪送絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是本發(fā)明中半自動水下焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖4是本發(fā)明中動力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖5是本發(fā)明中齒輪傳動機(jī)構(gòu)中焊絲嚙合凹槽的示意圖。附圖標(biāo)記殼體I、把手2、焊絲盤3、電機(jī)保護(hù)外殼4、減速機(jī)構(gòu)5、填料函6、注水嘴7、電纜壓鐵8、鎖扣9、聯(lián)動臂10、底座11、焊接電源12，焊槍13、主動送絲齒輪14、傳動齒輪15、下壓齒輪16、焊槍連接接頭17、控制柜18、手控盒19、法蘭20、法蘭端蓋21、氣閥22、電動機(jī)23、板狀橡膠墊24、橡膠墊變形通孔25、焊絲嚙合凹槽26。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如附圖I以及附圖4所示，本發(fā)明提出一種水下焊接送絲裝置，設(shè)有玻璃鋼殼體1， 位于玻璃鋼殼體I內(nèi)的用于纏繞焊絲的焊絲盤3，用于輸送焊絲的齒輪送絲機(jī)構(gòu)以及用于驅(qū)動齒輪送絲機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的動力機(jī)構(gòu)，動力機(jī)構(gòu)安置于充滿航空煤油或電氣絕緣油的電機(jī)保護(hù)外殼4內(nèi)，電機(jī)保護(hù)外殼4上安裝有填料函6，其中動力機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)23和與電動機(jī)23相連接的減速器5，減速機(jī)構(gòu)5為行星齒輪減速器，減速比為5-6. 5，殼體I上設(shè)有注水嘴7和電纜輸出孔，殼體I內(nèi)經(jīng)注水嘴7充滿淡水，焊絲盤3經(jīng)定位軸固定在殼體I后部，其中動力機(jī)構(gòu)的輸出軸伸出電機(jī)保護(hù)外殼4的一端且與齒輪送絲機(jī)構(gòu)相連接，電機(jī)保護(hù)外殼4的另一端經(jīng)法蘭20和法蘭端蓋21密封，其中法蘭20焊接在電機(jī)保護(hù)外殼4端口，法蘭20與法蘭端蓋21之間設(shè)有板狀橡膠墊24，法蘭端蓋21上設(shè)有至少兩個橡膠墊變形通孔25，即為壓力補(bǔ)償裝置，電機(jī)保護(hù)外殼4內(nèi)注有航空煤油，在使用過程中，利用橡膠墊形狀可變的特性平衡電機(jī)保護(hù)外殼4內(nèi)煤油與電機(jī)保護(hù)外殼4外淡水的壓力。如附圖2所示，本發(fā)明中齒輪傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有底座11，與底座11相連接的用于調(diào)節(jié)焊絲壓緊力的聯(lián)動臂10，固定在底座11上且與電動機(jī)輸出軸相連接的主動送絲齒輪14，主動送絲齒輪14通過傳動齒輪15帶動從動送絲輪，主動送絲輪14、從動送絲輪分別于下壓齒輪16嚙合，如附圖5所示，主動送絲輪、從動送絲輪以及下壓齒輪16上分別設(shè)有焊絲嚙合凹槽26，在電動機(jī)的驅(qū)動下藥芯焊絲在焊絲嚙合凹槽中經(jīng)兩對嚙合齒輪推動向前運(yùn)動，并經(jīng)焊槍連接接頭17輸出，實現(xiàn)送絲動作。本發(fā)明中所述電動機(jī)為直流永磁電動機(jī)，直流永磁電動機(jī)經(jīng)穿過殼體I以及電機(jī)保護(hù)外殼4上的電纜輸出孔的線纜與送絲裝置外的控制器和電源相連接，電機(jī)保護(hù)外殼4上電纜輸出孔上設(shè)有填料函6。本發(fā)明中殼體I由經(jīng)鎖扣9相連接的上殼體和下殼體組成，上殼體和下殼體之間設(shè)有密封橡膠條，其中上殼體和下殼體的接觸面上設(shè)有凹槽，密封橡膠條位于凹槽內(nèi)。本發(fā)明中殼體I采用玻璃鋼制成，上殼體和下殼體接觸面的厚度為20mm，殼體其余部位厚度為5mm。本發(fā)明中殼體I兩側(cè)還可以設(shè)有用于方便焊接人員攜帶的把手2，在殼體I外側(cè)靠近電纜輸出孔處設(shè)有防止電纜接頭在焊接施工過程中松動的電纜壓鐵8。如附圖3所示，本發(fā)明還提出了一種水下焊接裝置，包括送絲裝置、控制柜18，焊槍13當(dāng)其與水下焊接電源配合使用時可構(gòu)成半自動水下濕法焊接系統(tǒng)。其中控制柜18與送絲裝置經(jīng)線纜相連接，焊接電源12分別與送絲裝置、控制柜18經(jīng)線纜相連接，焊槍13與送絲裝置相連接，其中焊接電源12為IGBT逆變電源，送絲裝置為如上所述送絲裝置。
本發(fā)明中控制柜18內(nèi)設(shè)有水上控制電路，水上控制電路采用PWM控制芯片，包括焊接電壓測量電路、與焊接電壓測量電路相連接的電壓顯示電路，焊接電流測量電路、與焊接電流測量電路相連接的電流顯示電路，分別與PWM控制芯片相連接的電壓可調(diào)電源、輸出端與直流永磁稀土電機(jī)相連接的驅(qū)動電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路、轉(zhuǎn)速顯示電路，其中焊接電壓測量電路和焊接電流測量電路分別經(jīng)焊接電纜與水下焊槍相連接。本發(fā)明還設(shè)有與控制柜18相連接的手控盒19，方便水上工作人員根據(jù)焊接的具體情況調(diào)節(jié)電壓、電流等工作參數(shù)。本發(fā)明在使用時，控制柜18、手控盒19放置于甲板之上，焊槍13、送絲裝置下潛至水下工作，控制柜18與送絲裝置殼體內(nèi)的送絲機(jī)構(gòu)之間通過焊接電纜、控制電纜連接，送絲裝置的殼體內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動焊絲向前運(yùn)動的電動機(jī)，以及與該電動機(jī)主軸相連接的測速發(fā)電機(jī)，測速發(fā)電機(jī)實時向控制柜反饋電壓信號，控制柜接收該信號后，據(jù)此計算電動機(jī)轉(zhuǎn)速，判斷送絲速度，進(jìn)而實現(xiàn)送絲速度均勻調(diào)節(jié)、送絲結(jié)束后對焊絲反抽等功能。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)絕緣等級高，可在水下200m，水溫0°C 30°C的環(huán)境中穩(wěn)定工作，下潛組件(送絲裝置、焊具、水下電纜)下潛、出水等操作過程中使用、攜帶方便，工作穩(wěn)定，送絲裝置一次攜帶焊絲可滿足水下連續(xù)焊接工作時間大于2. 5小時；通過水面上的控制柜以及手控盒，能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接過程的遠(yuǎn)距離PLC控制，操作簡便，送絲裝置的殼體由耐海水絕緣材料制造，其他配套送絲機(jī)構(gòu)由耐海水腐蝕、高強(qiáng)材料制成；.在海水、淡水焊接條件下，焊接電弧燃燒穩(wěn)定(電弧連續(xù))，飛濺小，焊縫成型良好，并具有優(yōu)良的再引弧性能，焊縫質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的B級要求。
權(quán)利要求
1.一種水下焊接送絲裝置，設(shè)有玻璃鋼殼體，位于殼體內(nèi)的用于纏繞焊絲的焊絲盤，用于輸送焊絲的齒輪送絲機(jī)構(gòu)以及用于驅(qū)動齒輪送絲機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的動力機(jī)構(gòu)，其特征在于殼體前部設(shè)有電機(jī)保護(hù)外殼，動力機(jī)構(gòu)安裝在充滿航空煤油或電氣絕緣油的電機(jī)保護(hù)外殼內(nèi)，動力機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)和與電動機(jī)相連接的減速器，減速器為行星齒輪減速器，減速比為5-6. 5，其中動力機(jī)構(gòu)的輸出軸經(jīng)密封裝置伸出電機(jī)保護(hù)外殼的一端且與齒輪送絲機(jī)構(gòu)相連接，電機(jī)保護(hù)外殼的另一端經(jīng)法蘭和法蘭端蓋密封，其中法蘭焊接在電機(jī)保護(hù)外殼的端口，法蘭與法蘭端蓋之間設(shè)有板狀橡膠墊，法蘭端蓋上設(shè)有至少兩個橡膠墊變形通孔，焊絲盤經(jīng)定位軸固定在殼體后部，玻璃鋼殼體上設(shè)有注水嘴、電纜輸出孔以及焊槍接口，殼體內(nèi)經(jīng)注水嘴充滿淡水并密封，電纜輸出孔以及焊槍接口與殼體之間經(jīng)橡膠墊密封，所述電動機(jī)為直流永磁電動機(jī)，直流永磁電動機(jī)經(jīng)穿過殼體以及電機(jī)保護(hù)外殼上的電纜輸出孔的線纜與送絲裝置外的控制器和電源相連接，電纜輸出孔上設(shè)有填料函。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下焊接送絲裝置，其特征在于齒輪傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有底座，與底座相連接的用于調(diào)節(jié)焊絲壓緊力的聯(lián)動臂，固定在底座上且與電動機(jī)輸出軸相連接的主動送絲齒輪，主動送絲輪通過傳動齒輪帶動從動送絲輪，主動送絲輪、從動送絲輪分別于下壓齒輪嚙合，主動送絲輪、從動送絲輪以及下壓齒輪上分別設(shè)有焊絲嚙合凹槽，在電動機(jī)的驅(qū)動下藥芯焊絲在焊絲嚙合凹槽中經(jīng)兩對嚙合齒輪推動向前運(yùn)動，并經(jīng)焊槍連接接頭輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種水下焊接送絲裝置，其特征在于動力機(jī)構(gòu)的輸出軸與電機(jī)保護(hù)殼體之間的密封裝置為油封。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下焊接送絲裝置，其特征在于殼體由經(jīng)鎖扣相連接的上殼體和下殼體組成，上殼體和下殼體之間設(shè)有密封橡膠條,其中上殼體和下殼體的接觸面上設(shè)有凹槽，密封橡膠條位于凹槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下焊接送絲裝置，其特征在于電機(jī)保護(hù)外殼上電纜輸出孔上設(shè)有填料函。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下焊接送絲裝置，其特征在于殼體采用玻璃鋼制成，上殼體和下殼體接觸面的厚度為20mm，殼體其余部位厚度為5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下焊接送絲裝置，其特征在于殼體兩側(cè)還設(shè)有用于方便焊接人員攜帶的把手，在殼體外側(cè)靠近電纜輸出孔處設(shè)有防止電纜接頭在焊接過程中松動的電纜壓鐵。
8.一種水下焊接裝置，包括水下送絲裝置、控制柜及水下焊槍，其中控制柜與送絲裝置經(jīng)線纜相連接，水下焊槍與送絲裝置相連接，其特征在于送絲裝置采用如權(quán)利要求I至7中任意一項所述的送絲裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水下焊接裝置，其特征在于當(dāng)其與電源配合使用時，焊接電源分別與送絲裝置、控制柜經(jīng)線纜相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種水下焊接裝置，其特征在于控制柜內(nèi)設(shè)有控制電路，控制電路采用PWM控制芯片，包括焊接電壓測量電路、與焊接電壓測量電路相連接的電壓顯示電路，焊接電流測量電路、與焊接電流測量電路相連接的電流顯示電路，分別與PWM控制芯片相連接的電壓可調(diào)電源、輸出端與直流永磁稀土電機(jī)相連接的驅(qū)動電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路、轉(zhuǎn)速顯示電路，其中焊接電壓測量電路和焊接電流測量電路分別經(jīng)焊接電纜與水下焊槍相連 接。
全文摘要
本發(fā)明涉及焊接設(shè)備，具體的說是一種能夠在200m深的水下環(huán)境實現(xiàn)焊接的水下焊接送絲裝置及其應(yīng)用，設(shè)有殼體，位于箱體內(nèi)的用于纏繞焊絲的焊絲盤，用于輸送焊絲的送絲機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)其特征在于減速齒輪和電機(jī)安裝在充滿煤油的殼體內(nèi)，另外，電機(jī)外殼配備了壓力補(bǔ)償裝置，靜水壓力可以自由地傳遞到殼體內(nèi)部，使得內(nèi)外壓力保持平衡，玻璃鋼殼體內(nèi)充滿淡水一方面使得箱體內(nèi)外壓力保持平衡，另一方面也保證箱內(nèi)部件免受海水腐蝕，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有絕緣等級高，可在水下200m，水溫0℃～30℃的環(huán)境中穩(wěn)定工作，攜帶方便，工作穩(wěn)定，送絲裝置一次攜帶焊絲可滿足水下連續(xù)焊接工作時間大于2.5小時等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K9/133GK102825366SQ201210360258
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者張洪濤, 袁新, 馮吉才, 胡樂亮, 趙占峰, 韓超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)