УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ Российский патент 1998 года по МПК B23K9/16 

Предлагаемое изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при сварке под водой и на воздухе.

Известно устройство для сварки в среде защитного газа, содержащее сварочную горелку и связанную с ней газовую камеру, в которой смонтировано прозрачное стекло и защитный фильтр [1].

Недостаток устройства - потеря прозрачности стекла в результате осаждения на нем копоти и продуктов сгорания электрода, а также брызг металла.

Известно также устройство для подводной сварки в среде защитного газа, из стенки корпуса которого выступает сварочная горелка. В корпусе выполнено отверстие, с помощью которого его закрепляют на свариваемой детали. Через впускное отверстие в корпусе подводят газ для вытеснения воды при работе [2] .

Недостатком известного устройства является затруднение визуального наблюдения за процессом сварки, в результате того, что в цилиндрическом корпусе при сварке скапливается дым и другие продукты, образующиеся в процессе сварки, которые затемняют смотровое пространство и сварка практически ведется вслепую.

Известно также устройство для дуговой сварки в среде защитного газа, горелка которого имеет цилиндрическую рубашку, электрододержатель с электродом, выступающим из открытого торца рубашки, а также внутреннюю систему визуального наблюдения, которая смонтирована коаксиально с электродом. Электрододержатель имеет опору, состоящую из центральной ступицы и выступающих из нее радиальных спиц, между которыми расположены каналы для визуального наблюдения за процессом сварки [3].

Известное устройство имеет с заявленным общие существенные признаки: мундштук со смотровым каналом, средство визуального наблюдения зоны сварки через мундштук, патрубок подачи защитного газа в зону сварки, а также электрододержатель, соединенный с токоподводом. По совокупности существенных признаков это устройство наиболее близко к заявленному и выбрано в качестве прототипа. Однако в нем также затруднено визуальное наблюдение за процессом сварки, так как смотровой канал мундштука перекрыт электродом, ступицей, в которой закреплен электрод и спицами, соединяющими ступицу с внутренней стенкой мундштука и наблюдение за сваркой происходит только через каналы между спицами при полном перекрытии ступицей точки сварки. Это снижает качество сварки особенно криволинейных швов. Другим существенным недостатком является то, что цилиндрический мундштук заполняется дымом сгоревших электрода и металла, паром и т.п., которые затрудняют и без того ограниченный обзор зоны сварки. Это происходит в результате того, что в цилиндрическом мундштуке происходит смешивание газа защитного с продуктами сгорания и не обеспечено отсечение продуктов сгорания от смотрового стекла и эффективное удаление их из смотрового канала. Следующим существенным недостатком известного устройства является то, что при подводной сварке или в условиях затенения, задымления или запыления очень трудно точно подвести электрод к начальной точки сварки, которая в этих условиях производится наугад. Это вызывает большие неудобства при начале сварки шва.

Технической задачей изобретения является повышение качества и удобства проведения сварочных работ.

Техническим результатом изобретения является улучшение визуального наблюдения через мундштук за началом и в процессе сварки за счет освещения зоны сварки через смотровой канал перед началом сварки и повышения эффективности отвода продуктов сгорания из смотрового канала
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для дуговой сварки в среде защитного газа, содержащем мундштук со смотровым каналом, средство визуального наблюдения зоны сварки через мундштук, патрубок подачи защитного газа и электрододержатель с электродом, соединенным с токоподводом, мундштук выполнен в виде полого усеченного конуса, направленного меньшим окном к зоне сварки, а средство визуального наблюдения зоны сварки выполнено в виде размещенных на большем окне мундштука смотрового стекла и расположенных над ним светофильтра и светильника для направления светового потока в смотровой канал перед положенным под смотровым окном и направленным вдоль его нижней поверхности щелевым соплом для создания тонкого широкого факела защитного газа вдоль поверхности смотрового стекла.

Совокупность существенных признаков обеспечивает работоспособность устройства и достижение положительного результата. Другие признаки изобретения носят частный характер и являются развитием приведенных основных признаков или характеризуют варианты устройства.

Так, согласно изобретения, светофильтр и светильник поворотно закреплены на мундштуке на вертикальной оси с возможностью отвода светильника от смотрового стекла при перекрытии его светофильтром, что повышает удобство пользованием устройством.

Для повышения универсальности устройство снабжено сменными быстросъемными рукавами, устанавливаемыми на нижней секции мундштука, при этом при подводной сварке рукав выполнен из брезента, а для сварки на воздухе из эластичного термоустойчивого материала.

Для улучшения манипулирования электродом при сварке и повышения надежности работы устройства, мундштук выполнен трехсекционным, нижняя часть которого жестко соединена со средней и изготовлена из меди, а средняя поворотно соединена с верхней посредством бандажа, который также установлен с возможностью поворота относительно средней и верхней секций, при этом на мундштуке шарнирно закреплена рукоятка с возможностью ее вертикальных перемещений относительно мундштука. Это позволяет манипулировать мундштуком в широких пределах при сварке различных швов.

Для повышения удобства работы сварщика, смотрового стекло установлено эксцентрично относительно оси мундштука в сторону рукоятки (маски сварщика) и уплотнено относительно мундштука воротниковым уплотнителем. Это предотвращает выброс защитного газа из верхней секции мундштука и отвод продуктов сгорания электрода и металла к маске сварщика.

В варианте исполнения устройства верхняя секция мундштука имеет горизонтальные направляющие, а смотровое стекло выполнено съемным.

Отличительные признаки заявленного технического решения не известны из уровня техники и они прямо из него не следуют. Это позволяет считать, что устройство имеет " изобретательский уровень" и удовлетворяет критериям, предъявляемым к изобретениям.

Причинно-следственная связь совокупности существенных признаков с достигаемым техническим результатом состоит в том, что выполнение мундштука в виде полого усеченного конуса, направленного меньшим окном к зоне сварки создает увеличение скорости потока защитного газа в нижней секции мундштука, что предотвращает проникновение продуктов сгорания в смотровой канал, а сообщение патрубка подачи защитного газа со щелевым соплом и расположение его выходного окна под смотровым стеклом и направление вдоль его нижней поверхности, обеспечивает обдув его тонким и широким факелом, который прижимается к поверхности стекла и надежно отводит по смотровому каналу в зону сварки все даже случайно попавшие частицы продуктов сгорания электрода и металла, при этом в зоне смотрового канала не создается завихрений или турбулентности движения защитного газа. Это обеспечивает поддержание смотрового стекла и смотрового канала чистыми от продуктов сгорания и улучшает качество обзора.

На фиг. 1 - показано устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - место I на фиг. 1, показано расположение светильника перед началом сварки; на фиг. 4 - место II по фиг. 1, показано средство подачи защитного газа в смотровой канал; на фиг. 5 - то же, вид по стр. А; на фиг. 6 - место III фиг. 1, показан уплотнитель рукава; на фиг. 7 - место IV по фиг. 1, показано соединение секций мундштука; вид в двух проекциях; на фиг. 8 - показан вариант установки съемного смотрового стекла.

Устройство для сварки в среде защитных газов (фиг. 1-2) состоит из мундштука 1, камеры 2 для изоляции сварочной дуги от окружающей среды, рукоятки 3 для манипулированием устройством при сварке, шлангов 4 и 5 подачи защитного газа и сварочной проволоки 6, а также токоподающего кабеля 7.

Мундштук выполнен в виде полого усеченного конуса со смотровым каналом 8, направленного меньшим окном 9 к сварочной зоне 10, и состоит из трех секций: верхней 11, средней 12 и нижней 13. Мундштук может быть выполнен в сечении круглой, овальной, треугольной или иной формы. На верхней II части мундштука 1 над большим его окном 14 установлено смотровое стекло 15, закрепленное концентрично продольной оси мундштука 1 в сторону рукоятки 3 (в сторону положения сварщика при проведении сварочных работ) для отвода от маски сварщика пузырьков газа при подводной сварке или дыма при сварке на воздухе, а на торце верхней 11 секции установлен воротниковый уплотнитель 16, рабочий элемент которого контактирует с нижней поверхностью смотрового стекла 15. На секции 11 образованы приливы 17 и 18, на первом из которых на вертикальной оси 19 закреплены с возможностью поворота вокруг этой оси, расположенные над смотровым стеклом 15, светофильтр 20, снабженный шариковым фиксатором 21 и герметичный светильник 22, направленный фарой в сторону смотрового стекла 15. Светильник снабжен пружиной 23 и размещен с возможностью контактирования со светофильтром 20 для автоматического вывода его из зоны смотрового стекла 15 светофильтром при перекрытии им упомянутого смотрового стекла. Светильник соединен кабелем 24 с питанием устройства.

В приливе 18 образована камера 25, сообщенная каналом 26 с патрубком 27 присоединения шланга 4 подачи защитного газа. Сверху прилива образована выборка 28, сообщенная с камерой 25 и смотровым каналом 8 и образующая вместе поверхностью смотрового стекла 15 щелевое сопло 29 размером по высоте в 0,2-0,3 мм и шириной в 1/3 диаметра большего окна мундштука для подачи защитного газа тонким и широким факелом вдоль нижней поверхности смотрового стекла 15 и далее в смотровой канал 8. Патрубок 27 сообщен со шлангом 4 через регулируемый игольчатый клапан 30.

Верхняя 11 и средняя 12 секции мундштука 1 соединены посредством бандажа 31, выполненного в виде шарнирно соединенных полуколец 32, имеющих в сечении форму швелера, охватывающего буртики 33 и 34 на соединяемых секциях мундштука 1. Полукольца 32 соединяются регулируемым винтом 35. Для уплотнения и поворотов с некоторым усилием соединяемых секций 11 и 12 на верхнем буртике 33 установлено резиновое кольцо 36. На одном из полуколец 32 закреплена с возможностью фиксированных перемещений в вертикальной плоскости рукоятка 3 с кнопкой 37 управления устройством (включения тока и подачи сварочной проволоки).

Нижняя 13 мундштука 1 изготовлена медной для улучшения отвода тепла из сварочной зоны и исключения приваривания брызг металла при сварке и на ней установлен наклоненный вниз под острым углом патрубок 38 для соединения со шлангом 5 подачи сварочной проволоки 6. Внутри патрубка 38 установлена керамическая втулка 39 для изоляции проволоки 6 от патрубка 38 и исключения замыкания тока на мундштук.

Устройство имеет универсальное назначение и может быть использовано как при подводной сварке, так и сварке на воздухе, с использованием как сварочной проволоки, так и электродов.

При использовании устройства для сварки под водой, на нижней 13 секции мундштука 1 устанавливают, достаточно большого размера, брезентовый рукав 40 на фиксаторе 41 байонетного типа, размещенного на верхней суженной стороне, а на нижней расширенной стороне закреплена металлическая обечайка 42, выполненная по форме поверхности свариваемого участка детали, на второй закреплен уплотнитель 43 в виде слоя поролона или губчатой резины. Сверху обечайка 42 имеет зацепы 44 для фиксации рукава на детали посредством поясов (не показаны).

Брезентовый рукав относительно большого размера дает возможность сварщику манипулировать мундштуком в широких пределах и больших длинах сварочного шва без перестановок рукава на новый участок.

При использовании устройства для сварки на воздухе в условиях ограниченной видимости (пыльные бури, задымленность и т.п.) на нижней 13 секции мундштука 1 устанавливают рукав 40 небольшого размера, выполненный из эластичного термоустойчивого материала для изоляции сварочной зоны 10 от окружающего пространства.

В варианте исполнения устройства смотровое стекло 15 может быть выполнено съемным и устанавливается на мундштуке 1 в направляющих 45.

Устройством пользуются следующим образом. Сварщик перед началом работы соединяет шланги 4 и 5 и токоподводящие кабели 7 и 24 с источниками подачи защитного газа и сварочного тока, а также со средством (не показано) подачи сварочной проволоки 6. Затем, удерживая рукой устройство за рукоятку 3, устанавливает рукав 40, присоединенный байонетным фиксатором 41 к нижней секции 13 мундштука 1, на свариваемом участке детали и герметизирует камеру 2 со сварочной зоной 10 посредством уплотнителя 43, фиксируя рукав 40 поясом (не показан) за зацепы 44 на обечайке 42. В это время сварщик находится под водой в маске. После этого включает светильник 22 и открывает игольчатый клапан 30 на необходимый расход защитного газа, который из шланга 4 через патрубок 27 и его канал 26 поступает в камеру 25 и из нее через щелевое сопло 29 выбрасывается тонким и широким факелом вдоль смотрового стекла 15 в смотровой канал 8, вытесняя из него воду, которая удаляется в окружающее пространство под уплотнитель 43. При этом воротниковое уплотнение 16 препятствует выбросу газа через большее окно 14 мундштука 1. Произведя обзор участка сварки через смотровое стекло 15, большее окно 14, смотровой канал 8 и меньшее окно 9 мундштука 1, при освещении этого участка светильником 22, сварщик подводит мундштук 1 со сварочной проволокой 6 к началу образования сварочного шва и закрывает смотровое стекло 15 светофильтром 20, который одновременно выводит светильник 22, преодолевая сопротивление пружины 23, из зоны смотрового стекла 15 и фиксируется в таком положении шариковым фиксатором 21. После этого сварщик включает кнопкой 37 ток и подачу сварочной проволоки 6 и производит сварку.

В результате того, что мундштук 1 выполнен в виде полого усеченного конуса, направленного меньшим окном 9 к сварочной зоне 10, в нижней секции 13 мундштука 1 происходит увеличение скорости потока защитного газа, который интенсивно выводит в окружающее пространство продукты сгорания проволоки 6 и свариваемого металла и предотвращает попадание их в смотровой канал 8, а тонкий и широкий факел защитного газа, выбрасываемый из сопла 29 вдоль нижней поверхности смотрового стекла 15 в силу свойства тонких и широких потоков, параллельных плоской поверхности прижиматься к последней, гарантировано предотвращает попадание дыма, пара и других продуктов сгорания на смотровое стекло 15, сохраняя чистоту и прозрачность его в процессе сварки.

Благодаря подвижному соединению верхней 11 и средней 12 секций мундштука 1 и бандажа 31 относительно этих секций, а также шарнирного закрепления на бандаже 31 рукоятки 3, а нижней 13 секции на рукаве 40, сварщик имеет возможность свободно манипулировать мундштуком в широких пределах и поворачивать его вокруг оси и в сторону от нее при подводной сварке. Поскольку сварочная проволока поступает в сварочную зону 10 через керамическую втулку 39, несколько входящую в смотровой канал, это обеспечивает безопасность проведения сварочных работ, так как исключает замыкание сварочного тока на мундштук 1, а выполнение нижней секции 13 мундштука 1 из меди, предотвращает приваривание к ней брызг металла.

Заявленное устройство предпочтительнее применять при подводной сварке, в этом случае используют сменный рукав 40, выполненный из брезента, ткань которого промокая в морской или речной воде становится термостойкой, а его изготовление не требует больших затрат и допускает выполнение в различных типоразмерах в зависимости от условий проведения сварочных работ.

При проведении работ на воздухе сварщик легко заменяет брезентовый рукав 40 на выполненный из эластичного термостойкого материала простым поворотом вокруг вертикальной оси байонетного фиксатора 41.

Устройство изготовлено и прошло опытную проверку при подводной сварке, показав высокие технические показатели по качеству сварки, производительности труда и удобство пользованием, которые значительно превышают аналогичные показатели достигнутые на известных устройствах.

Изобретение относится к сварочной технике и предназначено для сварки, главным образом, под водой в среде защитного газа. Сущность изобретения состоит в том, что: устройство содержит мундштук 1, выполненный в виде полого усеченного конуса со смотровым каналом 8, направленного меньшим окном 9 в сторону сварочной зоны. На большем окне мундштука 1 установлено смотровое стекло 15, а над ним светофильтр и светильник 22 для подачи светового потока через смотровой канал в сварочную зону. Светильник 22 расположен с возможностью отвода его из зоны смотрового стекла. Смотровой канал 8 сообщен с патрубком подачи защитного газа посредством щелевого сопла подачи тонкого и широкого факела газа вдоль нижней поверхности смотрового стекла. Положительный результат состоит в том, что повышается качество, производительность и удобство пользованием устройством при проведении сварочных работ за счет улучшения визуального обзора сварочной зоны до и в процессе сварки через мундштук в результате полного отвода продуктов сгорания электрода и свариваемого металла из сварочной зоны, надежного предотвращения попадания их в смотровой канал и освещения канала источником света и сварочной зоны перед началом сварки. 9 з .п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для дуговой сварки в среде защитных газов, содержащее мундштук со смотровым каналом, средство визуального наблюдения зоны сварки через мундштук, патрубок подачи защитного газа в зону сварки, а также электрододержатель с электродом, соединенным с токоподводом, отличающееся тем, что мундштук выполнен в виде полого усеченного конуса, направленного меньшим окном к зоне сварки, а средство визуального наблюдения зоны сварки в виде размещенных на большем окне мундштука смотрового стекла и расположенных над ним светофильтра и светильника для направления светового потока в смотровой канал перед началом сварки, при этом патрубок подачи защитного газа сообщен с щелевым каналом, выполненным в мундштуке под смотровым стеклом и направленным вдоль его поверхности. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что светофильтр и светильник поворотно закреплены на мундштуке на вертикальной оси, при этом светофильтр размещен с возможностью взаимодействия со светофильтром для автоматического отвода светильника из зоны смотрового стекла при перекрытии его светофильтром. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на меньшем окне мундштука закреплен быстросъемный расширяющийся к сварочной зоне рукав, выполненный из брезента для образования сухой камеры в зоне сварочной дуги при подводной сварке, на котором закреплены выполненные по форме поверхности свариваемого участка, обечайка и уплотнительная прокладка из эластичного материала, при этом обечайка снабжена зацепами в виде пояса для фиксации устройства, на свариваемом участке. 4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что уплотнительная прокладка выполнена из поролона. 5. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что уплотнительная прокладка выполнена из зубчатой резины. 6. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что рукав выполнен из эластичного термоустойчивого материала. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мундштук состоит из трех секций, нижняя из которых жестко соединена со средней и выполнена из меди, а средняя соединена с верхней с возможностью относительных поворотов вокруг вертикальной оси мундштука и соединена с нею посредством бандажа, на котором на горизонтальном шарнире закреплена рукоятка, при этом бандаж установлен с возможностью поворота относительно нижней и верхней секций мундштука. 8. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что смотровое стекло закреплено на мундштуке эксцентрично его вертикальной оси в сторону рукоятки. 9. Устройство по пп.1, 2 и 7, отличающееся тем, что на большем окне мундштука установлено с возможностью взаимодействия со смотровым стеклом воротниковое уплотнение. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мундштук со стороны большего окна снабжен направляющими, а смотровое стекло выполнено съемным.