高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置及除烟工艺的制作方法

本发明涉及一种焊烟除尘装置，特别是涉及一种高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置及除烟工艺，属于焊接烟尘过滤除尘技术领域。

背景技术：

焊接是工业上使材料相互连接的一种基本工艺，被广泛应用于土建、机械和材料加工领域，随着我国工业化程度的不断推进，焊接技术有着广阔的应用前景。

然而，焊接作业过程中产生的有害因素却制约了焊接技术的应用与发展。焊接过程中的有害因素可分为电焊烟尘、有毒气体、高频电磁场、射线、电弧辐射和噪声等。其中，电焊烟尘是焊接材料伴随电焊过程在高温作用下形成的细小颗粒物。据统计，全球每年消耗的金属焊接材料中约有0.5%的金属焊接材料转变为焊接烟尘。

广义上的焊接烟尘是一种复杂的混合物，可分为固相部分和气相部分，其固相部分包含fe2o3、mno2、sn、pb等金属颗粒物，气相部分包含nox、co和hf等气体；狭义上的焊接烟尘是指在焊接过程中形成的细微固体颗粒物，通常对焊烟进行收集并净化是指狭义上的焊接烟尘。在受限空间或密闭空间中，粒径较小的焊接烟尘悬浮在空气中，因大量聚集在作业空间内，不能自行沉降或者消除，故对焊接操作人员的身体健康和施工环境造成了极大的危害。已有研究发现，粒径小于10μm的微粒可以进入气管和支气管，小于2μm的微粒可以进入呼吸系统内部，并且不容易被排出体外。大部分的焊接烟尘都可以进入人体呼吸系统，其在肺部的沉积率高达50%以上，肺部烟尘沉积过多会引起呼吸系统的病变，如尘肺、锰中毒、金属热、肺气肿、慢性支气管炎，甚至肺癌等疾病。据调查，从事焊接工作的人员患有呼吸道疾病的比例大大高于其他行业从业人员，患肺癌的风险比其他人群约高30%。

焊接烟尘和粉尘除了会对直接从事焊接作业人员的身体健康造成伤害外，还会在受限空间内随着气流发生迁移，对整个工厂内的作业的其它人员造成威胁；且烟尘在气流流动缓慢的部位聚集，也会造成作业空间内空气品质恶化和能见度降低，给施工和生产安全带来隐患。

目前，主要采用通风的方法进行焊烟除尘，焊接烟尘颗粒物在空间内跟随气流运动，通过合理的气流组织将烟尘带离工作区间，以减少室内烟尘浓度、改善空气品质。通风净化可分为自然通风净化和机械通风净化两大类，焊接施工现场结构复杂、空间体积大，单纯依靠自然通风净化难以满足要求，因此企业厂房内主要采用机械通风净化方式。虽然市面上有较多的机械通风装置，但都存在若干缺点，如除尘效果不理想、净化不达标、设备庞大占空间、不能定点除尘、不能随动除尘等。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置及除烟工艺，特别适用于对接焊。

本发明所要解决的技术问题是在烟尘扩散之前就对焊烟进行有效的收集，并可以跟随焊枪移动进行随动收集烟尘，在什么位置焊接，就在什么位置吸尘，从而达到操作方便、简单易行、顺畅有序、除尘效率高的效果，同时采用下排式微吸除尘方式，可有效避免将保护气体吸走导致熔池氧化而影响焊缝质量的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置，包括设置在焊接机器人焊臂或焊接机焊枪上的源吸烟尘捕捉装置，与源吸烟尘捕捉装置相连的吸尘通道，以及依次设置在吸尘通道上的过滤集尘装置、循环冷却系统和真空泵；其中，源吸烟尘捕捉装置跟随焊接机器人焊臂或焊接机焊枪移动，源吸烟尘捕捉装置的安装位置与待焊焊缝铅垂线保持垂直距离为20mm~60mm；

所述源吸烟尘捕捉装置的吸烟端作用于待焊母材上方并对源吸范围仅进行烟尘收集而不破坏焊接过程所供至作业空间的保护气体，源吸烟尘捕捉装置的出烟端与吸尘通道的进烟口相连，所述吸尘通道的排烟口与外设的排气系统相连；其中，源吸范围是以源吸烟尘捕捉装置的吸烟端距离待焊母材5mm~10mm为半径的抽排空间；

所述过滤集尘装置用于对吸尘通道进烟口输入的烟尘进行过滤，并收集过滤后尘埃，再输出已过滤烟尘；

所述循环冷却系统用于对吸尘通道输送的已过滤烟尘进行冷却降温，再输出已冷却的已过滤烟尘；

所述真空泵用于通过吸尘通道和源吸烟尘捕捉装置对源吸范围进行抽气，并使得源吸范围形成负压。

本发明的装置进一步设置为：所述源吸烟尘捕捉装置包括依次相连的吸尘套嘴、吸尘支撑管和吸尘软管，所述吸尘套嘴套装于吸尘支撑管的管头，吸尘套嘴的吸烟端作用于待焊母材上方，吸尘套嘴的出烟端通过吸尘支撑管与吸尘软管的进烟端相连，所述吸尘支撑管连接于焊接机器人焊臂或焊接机焊枪上、并使得吸尘套嘴与待焊焊缝铅垂线保持垂直距离为20mm~60mm，所述吸尘软管的出烟端与吸尘通道的进烟口相连。

本发明的装置进一步设置为：所述吸尘套嘴为两个，两个吸尘套嘴分别位于待焊焊缝铅垂线的两侧。

本发明的装置进一步设置为：所述吸尘套嘴为直径是12mm~28mm的中空环。

本发明的装置进一步设置为：所述吸尘套嘴采用耐高温陶瓷或不锈钢材料制成。

本发明的装置进一步设置为：所述吸尘软管采用橡胶材料制成。

本发明的装置进一步设置为：所述吸尘通道采用不锈钢材料制成。

本发明的装置进一步设置为：所述源吸范围形成的负压为-5kpa~-18kpa。

本发明还提供一种高负压随动下抽排的除烟工艺，包括以下步骤：

1）采用前述的高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置，将源吸烟尘捕捉装置安装在焊接机器人焊臂或焊接机焊枪上；

2）将待焊母材进行对接装配，调整源吸烟尘捕捉装置的安装位置，使其与待焊焊缝铅垂线保持垂直距离为20mm~60mm，并使源吸烟尘捕捉装置的吸烟端距离待焊母材5mm~10mm；

3）使用熔化极电弧焊或非熔化极电弧焊实施对接焊之前，先将真空泵打开，再开通焊接用保护气体，根据设定值调节真空泵的抽真空压力，使得源吸范围形成负压用于仅进行烟尘收集而不破坏焊接过程所供至作业空间的保护气体；

4）实施对接焊，焊接作业过程中产生的烟尘由源吸烟尘捕捉装置进行收集，并排入吸尘通道；

5）通过过滤集尘装置对排入吸尘通道的烟尘进行过滤并收集过滤后尘埃，继而输出已过滤烟尘；通过循环冷却系统对已过滤烟尘进行冷却降温，继而输出已冷却的已过滤烟尘，最后通过真空泵将已冷却的已过滤烟尘排至外设的排气系统。

本发明的工艺进一步设置为：所述步骤3）中的实施对接焊之前为焊接前5-10s。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

利用微吸原理，在焊接作业点附近20mm~60mm范围内形成局部真空，并且从焊枪底部进行烟尘的收集作业，避免了保护气体的流失，从而在保证熔池良好保护的前提下，在烟尘扩散前将焊接烟尘快速而有效的收集起来，烟尘收集效率高，可以明显减少车间焊接烟尘，达到室内排放标准；而且，可以跟随焊枪一起移动，避免烟尘漏吸，在焊接过程中可以保持作业空间的洁净度；以及，采用冷却装置对烟尘进行冷却，之后通过真空泵，可保证真空泵的工作效能，还可延长真空泵的使用寿命。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明提供一种高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置，如图1所示，包括设置在焊接机焊枪14上的源吸烟尘捕捉装置，与源吸烟尘捕捉装置相连的吸尘通道13，以及依次设置在吸尘通道13上的过滤集尘装置2、循环冷却系统3和真空泵4；所述源吸烟尘捕捉装置包括依次相连的吸尘套嘴1、吸尘支撑管11和吸尘软管12，所述吸尘套嘴1套装于吸尘支撑管11的管头，可采用直径是12mm~28mm的中空环，吸尘套嘴1的吸烟端作用于待焊母材上方并对源吸范围仅进行烟尘收集而不破坏焊接过程所供至作业空间的保护气体，吸尘套嘴1的出烟端通过吸尘支撑管11与吸尘软管12的进烟端相连，所述吸尘支撑管11连接于焊接机焊枪14上、并使得吸尘套嘴1与待焊焊缝铅垂线保持垂直距离为20mm~60mm，所述吸尘软管12的出烟端与吸尘通道13的进烟口相连；所述吸尘通道13的排烟口与外设的排气系统相连；其中，源吸烟尘捕捉装置跟随焊接机焊枪14移动，源吸范围是以吸尘套嘴1的吸烟端距离待焊母材5mm~10mm为半径的抽排空间。

所述过滤集尘装置2用于对吸尘通道13进烟口输入的烟尘进行过滤，并收集过滤后尘埃，再输出已过滤烟尘；所述循环冷却系统3用于对吸尘通道13输送的已过滤烟尘进行冷却降温，再输出已冷却的已过滤烟尘；所述真空泵4用于通过吸尘通道13和源吸烟尘捕捉装置对源吸范围进行抽气，并使得源吸范围形成-5kpa~-18kpa负压。

优选为，所述吸尘套嘴1为两个，两个吸尘套嘴1分别位于待焊焊缝铅垂线的两侧，实现从两侧进行更全方位的集烟。

优选为，所述吸尘套嘴1采用耐高温陶瓷或不锈钢材料制成，耐高温性能更好；所述吸尘软管12采用橡胶材料制成，实现弯曲导烟，更适合绑设于焊接机器人焊臂或焊接机焊枪上；所述吸尘通道13采用不锈钢材料制成，制作容易，牢固实用。

其中，吸尘套嘴1、吸尘支撑管11和吸尘软管12可制作成一体式的，便于整体安装与拆卸；从安装空间和抽排效果角度出发，可根据不用焊枪设计更匹配的吸尘套嘴1；过滤集尘装置2、循环冷却系统3和真空泵4均采用现有技术产品即可。

本发明还提供一种高负压随动下抽排的除烟工艺，包括以下步骤：

1）采用如图1所示的高负压随动下抽排的高效烟尘净化过滤装置，将源吸烟尘捕捉装置的吸尘支撑管11安装在焊接机焊枪14上；

2）将待焊母材进行对接装配，调整源吸烟尘捕捉装置的吸尘套嘴1安装位置，使吸尘套嘴1与待焊焊缝铅垂线保持垂直距离为20mm~60mm，并使吸尘套嘴1的吸烟端距离待焊母材5mm~10mm；

3）使用熔化极电弧焊或非熔化极电弧焊实施对接焊之前，即焊接前5-10s，先将真空泵4打开，再开通焊接用保护气体，根据设定值调节真空泵4的抽真空压力，使得源吸范围形成负压用于仅进行烟尘收集而不破坏焊接过程所供至作业空间的保护气体；

4）实施对接焊，焊接作业过程中产生的烟尘由源吸烟尘捕捉装置进行收集，并排入吸尘通道；

5）通过过滤集尘装置2对排入吸尘通道13的烟尘进行过滤并收集过滤后尘埃，继而输出已过滤烟尘；通过循环冷却系统3对已过滤烟尘进行冷却降温，继而输出已冷却的已过滤烟尘，最后通过真空泵4将已冷却的已过滤烟尘排至外设的排气系统。

本发明的创新点在于，利用高负压原理，在焊枪处形成高负压进行局部抽排，不再采取目前焊接烟尘的抽排大多是通过整个工厂的整体上方抽排，而是在焊接烟尘的源头，也就是焊缝附近处进行抽排，基于局部小范围实现烟尘扩散前的源头抽排；同时吸烟端跟随焊枪移动，实现在焊接过程中随动局部微吸，从而避免烟尘漏吸；更是，可以在高效收集烟尘的前提下，避免保护气体受到破坏，从而有效保护焊接熔池。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。