一种利用保护气储能的自能动焊机系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用保护气储能的自能动焊机系统及其使用方法，包括压力容器，压力容器中存储有高压液态的保护气，压力容器输出端连接至换热器一的入口一，换热器一中与入口一相通的出口一后方连通至焊枪出气口；换热器一的出口二后方连接有泵，泵的输出端连接至被焊件、焊枪后与换热器一入口二连通，构成有机工质的流动循环；换热器一出口一与焊枪之间还串联有膨胀机一，膨胀机一动力输出端连接发电机，发电机输出端与焊机电性连接；从而依赖于压力容器中的保护气储能，实现了焊接过程中所必须的冷却、气体保护和焊接供电，大大简化了焊接保障条件需求，节能优化了焊接作业，实现了焊接过程的自能动，尤其适用于野外就地焊接作业。作业。作业。

【技术实现步骤摘要】
一种利用保护气储能的自能动焊机系统及其使用方法


[0001]本专利技术涉及焊机
，尤其是一种利用保护气储能的自能动焊机系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]在开展钛合金等金属焊接过程中，需要不间断的使用焊接保护气体，保证金属在焊接高温下不受氧化，保障其焊接质量。保护气通常以液相形式储存在杜瓦罐中，在使用时从杜瓦罐引入汽化器升温并经减压阀降压后，获得用于焊接气体保护。由于液相保护气具有大量冷能，在气化此过程中，以液氩为代表的液相保护气将从空气中大量吸热，导致大量冷能并未有效利用，造成大量能源浪费。
[0003]另一方面，在焊接过程中，焊通常机将利用高压电弧产生高温熔接工件，焊缝位置的最高温度可达1000℃以上，存在大量未有效利用的热能。特别在多层焊接过程中，对于焊接工件来说更需及时冷却以防止层间温度过高而造成焊缝组织粗大，影响焊缝力学性能。此外，焊枪枪头也需要进行焊接冷却，现有技术中的焊接过程，主要采用冷却水循环的方式进行冷却。
[0004]在整个焊接过程中，包括焊机启动、焊枪冷却、保护气供应等均需提供额外的能源、水源、气源，涉及到水、气、电多个方面，现有焊接作业的保障条件需求复杂。

技术实现思路

[0005]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的利用保护气储能的自能动焊机系统及其使用方法，从而依赖于压力容器中的保护气储能，实现了焊接过程中所必须的冷却、气体保护和焊接供电，大大简化了焊接保障条件需求，节能优化了焊接作业，实现了焊接过程的自能动，尤其适用于野外就地焊接作业。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种利用保护气储能的自能动焊机系统，包括压力容器，所述压力容器中存储有高压液态的保护气，压力容器输出端连接至换热器一的入口一，换热器一中与入口一相通的出口一后方连通至焊枪出气口；所述换热器一的出口二后方连接有泵，泵的输出端连接至被焊件、焊枪后与换热器一入口二连通，构成有机工质的流动循环；所述换热器一出口一与焊枪之间还串联有膨胀机一，膨胀机一动力输出端连接发电机，发电机输出端与焊机电性连接。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进：
[0009]所述膨胀机一动力输出端经由联轴器连接至泵，带动泵工作。
[0010]所述发电机输出端连接至蓄电池，由蓄电池进行蓄电；蓄电池与焊机和/或泵电性连接，由蓄电池为其供电。
[0011]位于换热器一出口一与膨胀机一之间还串联连接有换热器二，保护气在换热器二中与空气换热至室温。
[0012]位于焊枪与换热器一入口二之间还串联连接有膨胀机二，膨胀机二与发电机连接。
[0013]所述被焊件焊接位置处设置有供有机工质流通的流道，由有机工质流经被焊件中流道时直接吸收焊接产生的热能而换热；或者，被焊件焊接位置处设置有换热防护罩，换热防护罩内开设有供有机工质流通的流道，有机工质流经换热防护罩时进行辐射换热来吸收焊接产生的热能。
[0014]所述换热防护罩为外凸壳体结构，其罩合于被焊件焊接位置处；所述换热防护罩一端开设有进液口，换热防护罩另一端开设有出液口，进液口和出液口之间通过设置于换热防护罩壁面上的流道连通；所述流道覆盖换热防护罩整个壳体。
[0015]所述换热防护罩的结构为：包括顶板，顶板三向边缘处分别同向弯折延伸共同构成周向的围板；所述进液口和出液口分别设置于相背的两个围板上，位于进液口、出液口之间的流道于顶板和各个围板上连续弯折延伸。
[0016]一种所述的利用保护气储能的自能动焊机系统的使用方法，包括如下步骤：
[0017]打开压力容器的阀门，控制高压液态保护气的流速使其流向换热器一；
[0018]有机工质与高压液态保护气在换热器一处换热；
[0019]高压液态保护气得热流出换热器一，流向膨胀机一；高压液体保护气在膨胀机一内消耗内能对外做功，由膨胀机一带动发电机发电；发电机的输出电能为焊机供电，焊机带动焊枪工作，进行焊接；高压液体保护气流经膨胀机一后压力降低，并转化为气态，继续输送至焊枪用于焊接气体保护；
[0020]有机工质于换热器一内被冷却，在泵的作用下，冷却的有机工质依次流经被焊件、焊枪进行焊接吸热，吸热后的有机工质又流回换热器一构成循环。
[0021]作为上述技术方案的进一步改进：
[0022]所述泵由外部电池供电，或者泵由膨胀机一的动力输出带动工作。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术结构紧凑、合理，操作、使用方便，通过有机工质的循环设置，由有机工质吸收焊接产生的热能，并在压力容器出口处与高压液态保护气换热，实现保护气冷能与焊接热能的相互补充利用；并通过膨胀机一进一步利用高压液态保护气本身的内能，经发电机后转化成为焊机供应的电能；从而仅仅依赖于压力容器中的保护气储能，实施焊接过程中所必须的冷却、气体保护和焊接供电，实现焊接过程的能源自给，大大简化了焊接保障条件需求，节能优化了焊接作业，实现了焊接过程的自能动，尤其适用于野外就地焊接作业；
[0025]本专利技术中，基于有机工质的有机朗肯循环，充分利用了保护气本身的冷能、压力能以及焊接产生的热能，经由膨胀机的转换，提供焊接所需的电能；
[0026]本专利技术中，焊接过程的实现仅需在压力容器中一次性补充足量高压液态保护气，比如液氩，就能够进行焊接操作，使得焊接作业所需的能源条件大为简化，尤其适用于户外的焊接作业。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的系统结构图。
[0028]图2为本专利技术换热防护罩的结构示意图。
[0029]其中：1、压力容器；2、换热器一；3、换热器二；4、膨胀机一；41、发电机；42、蓄电池；5、焊枪；51、焊机；6、被焊件；7、换热防护罩；8、膨胀机二；9、泵；
[0030]71、顶板；72、围板；73、进液口；74、把手；75、出液口。
具体实施方式
[0031]下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。
[0032]如图1所示，本实施例的一种利用保护气储能的自能动焊机系统，包括压力容器1，压力容器1中存储有高压液态的保护气，压力容器1输出端连接至换热器一2的入口一，换热器一2中与入口一相通的出口一后方连通至焊枪5出气口；换热器一2的出口二后方连接有泵9，泵9的输出端连接至被焊件6、焊枪5后与换热器一2入口二连通，构成有机工质的流动循环；换热器一2出口一与焊枪5之间还串联有膨胀机一4，膨胀机一4动力输出端连接发电机41，发电机41输出端与焊机51电性连接。
[0033]通过有机工质的循环设置，由有机工质吸收焊接产生的热能，并在压力容器1出口处与高压液态保护气换热，实现保护气冷能与焊接热能的相互补充利用；并通过膨胀机一4进一步利用高压液态保护气本身的内能，经发电机41后转化成为焊机51供应的电能；从而仅仅依赖于压力容器1中的保护气储能，实施焊接过程中所必须的冷却、气体保护和焊接供电，实现焊接过程的能源自给。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用保护气储能的自能动焊机系统，包括压力容器(1)，其特征在于：所述压力容器(1)中存储有高压液态的保护气，压力容器(1)输出端连接至换热器一(2)的入口一，换热器一(2)中与入口一相通的出口一后方连通至焊枪(5)出气口；所述换热器一(2)的出口二后方连接有泵(9)，泵(9)的输出端连接至被焊件(6)、焊枪(5)后与换热器一(2)入口二连通，构成有机工质的流动循环；所述换热器一(2)出口一与焊枪(5)之间还串联有膨胀机一(4)，膨胀机一(4)动力输出端连接发电机(41)，发电机(41)输出端与焊机(51)电性连接。2.如权利要求1所述的一种利用保护气储能的自能动焊机系统，其特征在于：所述膨胀机一(4)动力输出端经由联轴器连接至泵(9)，带动泵(9)工作。3.如权利要求1所述的一种利用保护气储能的自能动焊机系统，其特征在于：所述发电机(41)输出端连接至蓄电池(42)，由蓄电池(42)进行蓄电；蓄电池(42)与焊机(51)和/或泵(9)电性连接，由蓄电池(42)为其供电。4.如权利要求1所述的一种利用保护气储能的自能动焊机系统，其特征在于：位于换热器一(2)出口一与膨胀机一(4)之间还串联连接有换热器二(3)，保护气在换热器二(3)中与空气换热至室温。5.如权利要求1所述的一种利用保护气储能的自能动焊机系统，其特征在于：位于焊枪(5)与换热器一(2)入口二之间还串联连接有膨胀机二(8)，膨胀机二(8)与发电机(41)连接。6.如权利要求1所述的一种利用保护气储能的自能动焊机系统，其特征在于：所述被焊件(6)焊接位置处设置有供有机工质流通的流道，由有机工质流经被焊件(6)中流道时直接吸收焊接产生的热能而换热；或者，被焊件(6)焊接位置处设置有换热防护罩(7)，换热防护罩(7)内开设有供有机工质流通的流道，有机工质流经换热防护罩(7)时进行辐射换热来吸收焊接产...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹文天，葛可可，仝潘，羿琦，陈伟华，张万良，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：