一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩

本发明涉及水下焊接设备，尤其是涉及一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩。

背景技术：

1、对海洋资源的开发和利用离不开各种水下工程，水下工程的建设与维护需要大量的水下加工作业，其中水下焊接技术不可或缺。湿法水下焊接焊接质量差，作业效率低，仅适用于小规模对质量要求不高的场景。局部干法焊接具有作业速度快、质量高、可达性和环境适应性强的优点，得到了较多的应用。

2、排水罩是水下局部干法激光焊接的核心装备，是确保水下激光焊接作业实施的关键。

3、但是，目前排水罩内流场混乱、压缩空气与保护气混合严重的原因无法做到高效排水、排气，及对焊缝的保护。且水下局部干法激光焊接过程中会产生大量的烟尘和热、目前排水罩无法快速地将产生的烟尘排出、高温的烟尘会极大降低激光效率，影响焊接质量与焊接稳定性，同时对焊接设备造成损坏，不利于水下焊接作业的顺利进行。

4、因此，排水罩的排水效率差，无法快速形成并保持稳定的局部干区，作业稳定性差是水下激光焊接作业的核心问题之一，如何设计排水罩的排水装置，以实现高效排水，形成稳定的干区，保证作业的稳定性成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，以解决现有技术中存在的排水罩的排水效率差，无法快速形成并保持稳定的局部干区，作业稳定性差的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，包括外罩体和内罩体，所述外罩体和所述内罩体之间形成外腔体，所述外罩体上设置有环形罩体，所述环形罩体具有环形气道，所述环形气道与压缩空气管路连通，所述外罩体上设置有泄压阀，所述环形气道、所述泄压阀和所述外腔体之间形成单向的压缩空气气路。

4、优选地，所述泄压阀均匀布置在所述外罩体的内顶壁上，且所述泄压阀的定位中心与所述环形气道槽宽中心重合。

5、优选地，所述外罩体的底部可拆卸式设置有柔性密封件，所述柔性密封件能够与工作面紧密贴合形成密封连接；所述柔性密封件具有若干允许水与气体自由通过的横向孔隙。

6、优选地，所述柔性密封件的厚度h的计算公式为：

7、h＝(1.0-3.5)×r×n

8、其中，r为所述孔隙的孔径，n为所述孔隙纵向分布数量；

9、同时，所述柔性密封件的最大压缩量lmax与厚度h应满足如下公式：

10、lmax＝0.8h

11、且，在利用改变所述外罩体与作业面的相对距离进行变焦时，所述柔性密封件的最大压缩量lmax大于激光器的额定变焦范围p，保证在水下作业时激光器可实现最大程度的变焦。

12、优选地，所述内罩体包括保护镜座、保护气内筒、紧固套筒、保护气外筒和延长筒，所述保护镜座、所述紧固套筒、所述保护气外筒和所述延长筒自上至下依次设置，所述保护气内筒与所述保护镜座之间形成保护镜片的密封安装区域，所述保护气外筒上垂直连通有保护气管路，所述保护气外筒套设在所述保护气内筒的外部，且与所述保护气内筒之间形成保护气中间腔；所述保护气内筒上开设有斜向通孔，所述保护气内筒通过所述斜向通孔与所述保护气内筒的第一内腔连通；所述保护气内筒的下端部为第一锥筒段，所述第一锥筒段与所述保护气外筒的台阶之间形成环形狭缝气刀，所述保护气中间腔通过所述环形狭缝气刀与所述延长筒的第二内腔连通。。

13、优选地，所述第一锥筒段的倾斜角度为45°～60°，所述台阶具有与所述第一锥筒段的锥面平行设置的斜面，所述锥面和所述斜面之间形成环形狭缝气刀，且，所述环形狭缝气刀的内径为1.2mm-2mm。

14、优选地，所述第二内腔的压力大于所述泄压阀的开启压力，所述泄压阀的开启压力大于水下最大压力，所述水下最大压力大于所述外腔体的压力。

15、优选地，所述延长筒的下端部为第二锥筒段，所述第二锥筒段的内径沿保护气流动方向逐渐减小，且所述第二锥筒段的内径与所述延长筒的直筒段的内径之比为1:1.8-2.2，所述第二锥筒段的倾斜角度为40°-65°。

16、优选地，所述外罩体的至少一侧壁上设置有活动窗，用于铺设管路与零部件的安装与维护。

17、本发明优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

18、本发明有效避免了现有技术中存在的排水罩的排水效率差，无法快速形成并保持稳定的局部干区，作业稳定性差的技术问题。本发明提供了一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，包括外罩体和内罩体，外罩体和内罩体之间形成外腔体，外罩体上设置有环形罩体，环形罩体具有环形气道，环形气道与压缩空气管路连通，外罩体上设置有泄压阀，环形气道、泄压阀和外腔体之间形成单向的压缩空气气路。本发明通过在环形气道、泄压阀和外腔体之间形成单向的压缩空气气路，压缩空气经过压缩空气管路进入环形气道后被压缩储存，然后，待升压至泄压阀的开启压力后，多个泄压阀同时开启，保证压缩空气能够均匀地喷射到外腔体内，形成均匀稳定的排水气场，防止外部的水进入焊接区域，以使焊接工作区域处于相对干燥的干区环境，提高焊接质量和作业稳定性。

技术特征：

1.一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，包括外罩体和内罩体，所述外罩体和所述内罩体之间形成外腔体，所述外罩体上设置有环形罩体，所述环形罩体具有环形气道，所述环形气道与压缩空气管路连通，所述外罩体上设置有泄压阀，所述环形气道、所述泄压阀和所述外腔体之间形成单向的压缩空气气路。

2.根据权利要求1所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述泄压阀均匀布置在所述外罩体的内顶壁上，且所述泄压阀的定位中心与所述环形气道槽宽中心重合。

3.根据权利要求1所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述外罩体的底部可拆卸式设置有柔性密封件，所述柔性密封件能够与工作面紧密贴合形成密封连接；所述柔性密封件具有若干允许水与气体自由通过的横向孔隙。

4.根据权利要求3所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述柔性密封件的厚度h的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述内罩体包括保护镜座、保护气内筒、紧固套筒、保护气外筒和延长筒，所述保护镜座、所述紧固套筒、所述保护气外筒和所述延长筒自上至下依次设置，所述保护气内筒与所述保护镜座之间形成保护镜片的密封安装区域，所述保护气外筒上垂直连通有保护气管路，所述保护气外筒套设在所述保护气内筒的外部，且与所述保护气内筒之间形成保护气中间腔；所述保护气内筒上开设有斜向通孔，所述保护气内筒通过所述斜向通孔与所述保护气内筒的第一内腔连通；所述保护气内筒的下端部为第一锥筒段，所述第一锥筒段与所述保护气外筒的台阶之间形成环形狭缝气刀，所述保护气中间腔通过所述环形狭缝气刀与所述延长筒的第二内腔连通。

6.根据权利要求5所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述第一锥筒段的倾斜角度为45°～60°，所述台阶具有与所述第一锥筒段的锥面平行设置的斜面，所述锥面和所述斜面之间形成环形狭缝气刀，且，所述环形狭缝气刀的内径为1.2mm-2mm。

7.根据权利要求5所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述第二内腔的压力大于所述泄压阀的开启压力，所述泄压阀的开启压力大于水下最大压力，所述水下最大压力大于所述外腔体的压力。

8.根据权利要求5所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述延长筒的下端部为第二锥筒段，所述第二锥筒段的内径沿保护气流动方向逐渐减小，且所述第二锥筒段的内径与所述延长筒的直筒段的内径之比为1:1.8-2.2，所述第二锥筒段的倾斜角度为40°-65°。

9.根据权利要求1所述的一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，其特征在于，所述外罩体的至少一侧壁上设置有活动窗，用于铺设管路与零部件的安装与维护。

技术总结本发明提供了一种适用于水下激光局部干法焊接的排水罩，涉及水下焊接设备技术领域，包括外罩体和内罩体，外罩体和内罩体之间形成外腔体，外罩体上设置有环形罩体，环形罩体具有环形气道，环形气道与压缩空气管路连通，外罩体上设置有泄压阀，环形气道、泄压阀和外腔体之间形成单向的压缩空气气路。通过在环形气道、泄压阀和外腔体之间形成单向的压缩空气气路，压缩空气经过压缩空气管路进入环形气道后被压缩储存，然后，待升压至泄压阀的开启压力后，多个泄压阀同时开启，保证压缩空气能够均匀地喷射到外腔体内，形成均匀稳定的排水气场，以使焊接工作区域处于相对干燥的环境，提高焊接质量和作业稳定性。技术研发人员：薛龙,刘秉钧,黄继强,毛雪松,张瑞英,黄军芬,郭力玮受保护的技术使用者：北京石油化工学院技术研发日：技术公布日：2024/9/9