[发明专利]一种模拟中压液体或气体环境的自动焊接实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下焊接系统，具体涉及一种模拟中压液体或气体环境的焊接实验系统。

背景技术

随着海洋资源的开发，大量钢结构用于海洋工程中，例如海底石油管道、海洋钻井平台、跨海大桥等。无论是结构的建造还是设施的维护，都需要水下焊接。无论是结构的建造还是设施的维护，水下焊接技术具有不可替代的优势。水下湿法焊接可以应用于水深不超过100米的压力环境；当水深超过100米后，一般采用水下高压干法焊接。无论水下湿法或高压干法焊接，都是在高于1个大气压的环境下施焊，而在不同压力下的焊接工艺参数的制定是水下焊接应用的瓶颈之一，需要大量的工艺实验研究才能确定。模拟压力环境焊接实验系统是陆上进行此项研究的大型实验设备。而现有的模拟压力环境焊接实验系统，传感器数量少、自动化程度低；系统交付后舱内设备一般不进行更换或很难更换，对于不同焊接实验研究适用性差；不具备真空泵和气体回收装置，实验成本较高。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的模拟压力环境焊接试验系统自动化程度低、适用性差、实验成本高的问题，而提供一种模拟中压液体或气体环境的自动焊接实验系统。

本发明的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括中压环境模拟舱、气体回收装置、气瓶束、真空泵、舱内实验设备、冷却水循环泵、液压泵站、控制柜和焊接电源、安全阀和压力表，中压环境模拟舱包括舱体、舱底、环形密封圈、两个卡箍装置和数个穿舱连接器，数个穿舱连接器均匀布置于舱底端面内，舱体设置在舱底的上方，环形密封圈设置在舱体与舱底之间，两个卡箍装置对称设置在舱体与舱底的连接处，且两个卡箍扣合成圆环，舱内实验设备包括送丝机、压力传感器、伺服电机组、焊枪、液体液位传感器、上二维运动平台、下二维运动平台、舱内烟尘过滤装置和温度传感器，下二维运动平台设置在舱体内的舱底的上端面上，上二维运动平台设置在下二维运动平台的上端面上，舱内烟尘过滤装置设置在下二维运动平台的下面且置于舱底的上端面上，焊枪安装在上二维运动平台的工作台面下面，且焊枪的头部朝向下二维运动平台的工作台面上，液体液位传感器设置在舱体的内壁处，送丝机和伺服电机组均安装在上二维运动平台工作台面上，压力传感器和温度传感器分别设置在舱体的顶部内壁处，控制柜包括工控机和PLC模组，工控机与PLC模组上下设置在控制柜内，工控机通过信号线缆分别与压力传感器、液体液位传感器、温度传感器及PLC模组连接，PLC模组通过信号线缆分别与气体回收装置、气瓶束、真空泵、焊接电源、冷却水循环泵、液压泵站、送丝机、压力传感器、伺服电机组、焊枪、液体液位传感器、上二维运动平台、下二维运动平台、舱内烟尘过滤装置和温度传感器连接，气体回收装置、气瓶束、真空泵和冷却水循环泵分别通过管路与舱体连接，液压泵站通过管路与卡箍装置上的油缸连接，焊接电源通过导线与焊枪连接，安全阀和压力表均安装在舱体的顶部，安全阀包括机械式安全阀和电磁阀，机械式安全阀与电磁阀并联设置。

本发明具有以下有益效果：

一、本发明通过压力传感器和液体液位传感器及执行机构实现了焊接实验过程的自动化，另外，采集的焊接过程数据可以通过控制柜中的工控机进行分析整理，得到最优的焊接参数，从而保证焊接质量，因此，本发明的自动化程度高。由于本发明设置了真空泵，加入压力气体前真空泵配合抽取舱内残余空气可得到纯度较高的舱内气体成分，因此，本发明的适用性好。又由于本发明设置了气体回收装置，通过气体回收装置可以回收实验结束后的压力气体，以备下次实验时使用，从而节约了气体消耗，降低了实验成本高。

二、本发明由于采用了工控机(上位机)与PLC模组(下位机)的控制形式，控制系统分工明确，既能够提供人机交互界面，系统的稳定性、实时性也得到了保证。

三、本发明的舱内二维焊接实验平台由于采用了伺服电机组驱动，可实现编程控制，能够自动完成复杂的焊接路径。

四、本发明设置了舱内烟尘过滤装置，排除了焊接烟尘对舱内气体的污染。

五、本发明的控制系统通过压力传感器获取舱内压力，形成压力闭环控制，具有较高的可靠性和舱内压力控制精度。此外，舱内安装了温度传感器，当舱内环境温度升高至警戒值即会开启循环冷却水，避免温度过度增加使舱内压力失控。

六、本发明可根据舱内设备以及实验需要进行增减，系统灵活性较好。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的I局部放大图，图3是中压环境模拟舱1和舱内实验设备5的结构剖视图，图4是卡箍装置1-4的结构示意图。