电焊烟尘离子荷电净化方法技术

一种适用于电焊烟尘的离子荷电就地净化方法。采用离子电源为焊枪枪体上的离子发生环提供高浓度离子雾，使电焊烟尘充分饱和荷电，在静电场定向作用下，就地抑制在工件本体上，实现就地抑制净化；净化效率达８０～９０％，抑制后烟尘、ＭｎＯ－［２］、Ｏ－［３］、ＮＯｎ等浓度均低于国家劳动卫生允许最高值；解决了电焊工烟尘中毒疾苦，有效地解决了电焊烟尘污染。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本方法属于高压静电技术在电弧焊烟尘净化除尘中的应用。应用高压静电技术使电弧焊烟尘在静电场中充分荷电，被就地抑制在母体上，实现电焊烟尘的就地抑制，就地净化。在机械加工过程中有相当一部分是焊接工艺，特别是造船、汽车、自行车、锅炉等生产制造以及金属结构加工过程中都离不开焊接工艺，其中应用最多，最广泛的是电弧焊。在电弧焊接时，电弧焊接处的温度高达4000度左右。对涂有药层的焊条(丝)或者经过化学处理的金属进行焊接时，由于电弧的高温产生极细微的无定型锰、硅、铁等残渣颗粒，焊条涂层中含有锰约10～50%，电弧焊接产生大量锰烟尘，细微锰烟尘能达到肺胞最后被血液吸收。锰能引起人体的神经系统，呼吸系统，内分泌系统疾病。例如头痛、头晕、记忆力减退、失眠、四肢无力、心悸多汗等神经衰弱症及植物神经功能紊乱病症，呼吸道的炎症，内分泌功能紊乱。电弧焊接过程中锰烟尘对环境造成污染。在加工金属结构件、自行车、汽车、造船、锅炉制造生产等焊接车间内空气中二氧化锰常常超过国家劳动卫生允许最高浓度0.2mg/m3，相当一部分焊工患有锰中毒的职业病。急待解决，以便改善劳动条件。目前国内外对电焊接产生烟尘采用引风排气净化方法，对电焊部分实现局部封闭通风除尘来实现，以足够高的气流经工作台面，用吸风对准电焊点，把电焊时产生的烟尘吸入再送入除尘器净化。当前应用这些方法都要把载焊接烟尘的气流输送到袋式或者予荷电的袋滤式除尘器加以净化。这些方法净化电弧焊烟尘的作业环境效率不十分理想，通常在60%左右，虽然予荷电袋滤式除尘效率高达99%以上，但只有部分烟尘被引风机送入除尘器，所以环境净化效果差。工人们不愿意使用这些消除烟尘的传统方法，因给操作者带来麻烦，工人们认可忍受烟尘污染，也不用传统的除电焊烟尘方式。应用静电就地抑制电弧焊烟尘技术是在不增加电焊工的工作量条件下不用吸风机，吸风罩，引风管路，袋式滤尘器等。就可以把电焊烟尘抑制在焊接母体上，实现就地抑制，就地净化。只在电焊枪增加几俩重量，不增加操作者的麻烦，电焊烟尘就地抑制效率可达90%以上，电焊附近以及工人呼吸带的二氧化锰烟尘含量低于国家劳动卫生允许标准0.2mg/m3以下。该方法有效地改善了广大电焊工人的劳动条件，解除了锰中毒的疾苦，改善了周围环境它将成为国际上提供一项治理电焊烟尘的理想方法和手段。据国际联机检索和国内外资料查阅均没有发现这项技术专利和文献报导。电焊烟尘污染问题一直是科技界十分重视的研究领域，因它严重危害电焊工身体健康，不少电焊工患有锰中毒职业病。所以国内外科学技术工作者们把精力都集中到了引风除电焊烟尘方法上，例如1、局部排气通风除烟尘，把吸风罩跟随在电弧焊点，以适当风速流经电焊点，把烟尘吸入袋式滤尘器中加以净化;2、局部封闭通风除尘;3、以足够高的气流速度流经电焊工作面进行除尘净化。这些方法可以局部解决一些电焊烟尘污染，但电焊附近及电焊工呼吸带的二氧化锰难以达到国家劳动卫生允许浓度标准0.2mg/m3以下，很明显，上述几种方法都给电焊工带来操作麻烦，附加了不少工作量。所以电焊工认可接受锰的污染中毒也不肯接受上述的引风除尘方法。对于二氧化碳保护焊接，因引风破坏了二氧化碳保护气幕，所以传统的除尘净化方法难以应用。本专利技术的目的是提供一种，应用静电就地抑制电弧烟尘是使在静电场中充分荷电，在静电场定向作用下，电焊烟尘就地抑制在母体上，实现就地净化。刚刚蒸发，燃烧时浮起、扬起的焊接烟尘就地被净化在工件上。电焊操作附近以及工人呼吸带的烟尘，二氧化碳以及其它有害的金属、非金属化合物残渣含量均低于国家劳动卫生标准最高含量以下。不增加电焊工的操作麻烦，只在电焊枪上增加50～100g重量，工人几乎感觉不到重量增加。它将改善广大电焊工劳动条件，解除电焊工的烟尘中毒疾苦，有效解决了电焊烟尘污染。结合附图详述本专利技术的具体内容。本专利技术是应用离子荷电就地净化技术，采用了一些技巧性很强的新技术是对尘粒控制技术的一种变革。加上交流、直流电源的焊条(丝)成为电极，与焊接母体(钢板)缝间进行弧光放电产生6000～8000°K左右高温，使工件溶在一起，电弧焊的焊条(丝)外层涂有焊药或者用惰性气体形成气幕，保护焊接过程免受氧化污染。在焊接过程中产生高温焊药中含有10～50%锰，扬浮含有无定形状的锰、硅、铬、镍、铁、大理石、钛白粉等等，产生极细微的无定型颗粒和有害气体，其中二氧化锰远超过国家卫生允许标准。电焊时，直流电焊机5的电压加到导电嘴10上，焊丝从导电嘴10上获得电压，成为电极与焊接工件缝隙间发生了弧光放电，焊条(丝)与工件同时熔化成为熔池，焊条，药皮，工件的化学镀层和污垢蒸发、燃烧，产生了极细微的无定型的金属、非金属化合物烟尘，以及O3、NOn、CO……等有害物质，它们漂扬弥漫空间。由离子发生环1产生高浓度离子雾(108个/cm3)，它是抑制烟尘的媒介物质，浮盖在熔池上空。电焊产生大量悬浮在电焊周围的烟尘颗粒与离子相碰撞，使微细的烟尘粒径增粗20～50倍，烟尘颗粒在1/100～1/10S内充分饱和荷电，荷电量Q＝K·Ec·D2(1)式中Ec为电晕电场场强的峰值，D为尘粒的直经，K为常数。在静电场中，作用于荷电尘粒的库仑力F＝K·Q·E(2)式中E为工件集尘电场强度的平均值，K为常数。由于尘粒直径的增大，荷电量增加，作用于尘粒上的库仑力将显著增大，净化效果也将明显提高，尘粒在静电场中驱向工件的驱进速度ω＝K·E·Ec·D(3)从式中可知，增加工件集尘静电场强度的平均值E可提高尘粒的驱进速度，增加电晕静电场强度的峰值Ec和尘粒的直径D也可提高尘粒的驱进速度。在抑制烟尘的静电场中。作用在尘粒上的力有五个库仑力F，离子风力Fg，尘粒自身重力P，颗粒凝聚力Fq和空气对尘粒的浮力Ff。当F+Fq+Fg+P＞Ff时，带电的尘粒就迅速抵返工件上，从而实现对溶池外溢烟尘的抑制作用。焊枪枪体11上的离子发生环1产生必要的静电场强度及高浓度离子雾，才能实现焊接烟尘就地抑制，就地净化。离子电源6为离子发生环1提供了200～700KV/m静电场强度的静电电源，同时提供了具有相当丰富谐波的5KV-80KV直流、脉冲电源，脉冲宽度是10～100毫微秒，频率是1000～5000周，使其产生高浓度离子雾。当焊丝与工件发生电弧时，电流电抗器8把电流信号变换成电压信号输入到控制器7，根据电焊工艺要求离子电源6为离子发生环1提供必要的脉冲、静电电压。当离子发生环1发生“真”“假”短路时，也就是与工件发生火花、弧光放电时，电流电感器9把信号输入到控制器7，以便消除离子环1与工件的火花放电、弧光放电，放电停止后，离子电源6立即恢复正常供电。当电焊停止时，离子电源6从电抗器8获得信号，立即停止对离子发生环1供电，从而实现焊接烟尘离子荷电就地净化，就地抑制。脉冲电源产生前沿陡峭的脉冲，在空气中发生十分激烈的电晕放电，产生的活泼原子团，使CO、NOn、O3等有害气体分解成无害物质，使有害气体浓度大大下降。优点及积极效果本专利技术离子荷电净化电焊烟尘效率最佳值为95.4%，平均值达到88.9%。净化后烟尘浓度在1.3～5mg/m3，低于国家劳动卫生最高允许车间内粉尘浓度值。操作工人呼吸带含尘量低于6mg/m3，其中二氧化锰烟尘量低于0.2mg/m3，低于国家劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解决电焊烟尘污染的电焊烟尘离子荷电就地净化方法，本专利技术的特征是利用离子电源（６）为焊枪枪体（１１）上的离子发生环（１）提供了必要电源和场强，离子发生环（１）产生的高浓度离子雾使焊接时产生的电焊烟尘在静电场中充分荷电，就地抑制在母体上，实现了电焊烟尘的就地抑制、就地净化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白希尧，邵志勇，张芝涛，依成武，姜长忠，
申请(专利权)人：鞍山静电技术研究设计院，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]