[发明专利]双气流结构局部干法水下机器人焊接微型排水罩

说明书

本发明提供了一种双气流结构局部干法水下机器人焊接微型排水罩，其特征在于：包括从内到外依次设置的内气罩、外气罩和挡水套；所述内气罩内部形成用于设置焊炬的焊炬安装孔；外气罩与内气罩之间形成呈收敛形的收缩喷管腔体；所述收缩喷管腔体的顶部盖设有密封盖；所述外气罩连接有至少一个进气管；进气管的管腔与收缩喷管腔体连通，以实现压缩气体输入；挡水套与外气罩连接形成排渣腔体；所述焊炬安装孔的下部和收缩喷管腔体的下部分别与排渣腔体连通。该排水罩结构合理，尺寸小巧，应用灵活，对焊接区域具有良好的排水效果和保护效果，可提高水下焊接质量。

技术领域

本发明涉及水下机器人焊接设备技术领域，更具体地说，涉及一种双气流结构局部干法水下机器人焊接微型排水罩。

背景技术

随着国民经济的高速发展、能源战略的迫切需求，大量的海洋工程建设和核电站设备维护需要在水下焊接作业。水下焊接作为海洋工程的关键技术之一，其发展备受重视。从海上油气平台的安装建造到海底管线的铺设维修，从大型船舰的应急修理到核电站乏燃料池修补，水下焊接作业应用越来越广泛。

目前水下焊接方法主要有湿法水下焊接、干法水下焊接和局部干法水下焊接等三种方法；其中，湿法水下焊接的成本低，使用方便，但是质量较差；干法焊接的设备复杂，施工费用高，其适应的接头形式有限；局部干法采用微型排水设备把待焊部位一小块区域的水排开从而实现近似干法焊接效果，综合了干法焊接的高焊缝质量和湿法焊接技术简便易行的优点。综合考虑机器人焊接的特点和焊缝质量，局部干法比较适合水下机器人焊接。

局部干法焊接主要是靠排水罩通入气体把水排开进而达到保护电弧和焊缝的效果，因此排水罩的合理设计是水下局部干法焊接的关键所在。在局部干法水下焊接方面，哈尔滨焊接研究所在上世纪70年代末成功开发了排水罩式局部干法焊接系统，简称LD-CO2；华南理工大学焊接研究所也在上世纪末开展了局部干法水下焊接的研究，开发了微型排水罩局部干法水下焊接系统，并采用微型排水闸法进行了药芯焊丝水下焊接的工艺研究。近年来，北京石油化工学院也研制成功了局部干法自动水下焊接系统，取得了一些研究成果；而南昌大学也开展了水下机器人焊接系统的研究。但是，总体而言，国内外局部干法焊接排水罩的尺寸较大，不仅影响焊接机器人水下焊炬的精确定位，而且工程应用局限性很大，对不同位置的工艺适应能力较差，焊接速度较慢，生产效率低。要将局部干法焊接机器人系统成功应用于水下工程作业，需要设计一个排水效果好、结构合理、尺寸小巧、应用灵活的微型排水罩，以便焊接机器人能够精确定位以完成优质的水下焊接工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种结构合理、尺寸小巧、应用灵活、对焊接区域具有良好的排水效果和保护效果、可提高水下焊接质量的双气流结构局部干法水下机器人焊接微型排水罩。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种双气流结构局部干法水下机器人焊接微型排水罩，其特征在于：包括从内到外依次设置的内气罩、外气罩和挡水套；所述内气罩内部形成用于设置焊炬的焊炬安装孔；外气罩与内气罩之间形成呈收敛形的收缩喷管腔体；所述收缩喷管腔体的顶部盖设有密封盖；所述外气罩连接有至少一个进气管；进气管的管腔与收缩喷管腔体连通，以实现压缩气体输入；挡水套与外气罩连接形成排渣腔体；所述焊炬安装孔的下部和收缩喷管腔体的下部分别与排渣腔体连通。

本发明排水罩结构合理，有利于制成小尺寸小体积产品，应用灵活；通过进气管输入压缩气体，压缩气体在截面积逐渐缩小的收缩喷管腔体内不断加速，形成高压气流，从收缩喷管腔体出口各方向喷射；一方面在焊接区域周围形成一个高挺度的高压气幕，将焊接区域的水排出，另一方面阻止排气罩外的水进入。此外，内气罩内流出保护气体实现对焊接区域的进一步保护。通过这一巧妙设计的双气流结构，确保了对焊接区域排水以及保护的效果，有利于提高水下焊接质量。挡水套安装在外气罩外侧，使收缩喷管腔体与水不直接接触，进一步增强排水罩的排水性能，提高对焊接区域的保护能力。挡水套与外气罩之间留有排渣腔体，为从焊接区域排出的各种焊渣、杂质等提供停留空间，进一步提高了水下焊接的质量。