液体池侧壁焊接装置及焊接方法与流程

1.本技术涉及液体池内焊接设备技术领域，具体而言，涉及一种液体池侧壁焊接装置及焊接方法。


背景技术：

2.在工业领域，存在很多用于存储液体的金属结构水池，由于长期在复杂的工况和环境中使用，水池的金属侧壁容易出现开裂、点蚀和应力腐蚀等缺陷。这些缺陷会导致结构承载能力降低，发生存液泄漏，甚至引发灾难性破裂等严重后果。因此，当发现液体池刚结构的侧壁存在缺陷时，需对侧壁的缺陷进行焊接维修。
3.传统的维修方法通常排空池内全部液体，在完全干式的环境下实施焊接修补。然而，一些液体池存储的液体性质特殊，无法直接排空，进行液体转存也会产生巨大的经济成本，如核电站乏燃料水池，为了保证冷却等功能的正常发挥，最好的办法是不排空乏燃料水池的情况下进行侧壁的焊接修复。
4.因此，如何设计出一种能够在液体池存液的状态下进行池内侧壁焊接的焊接装置，成为业内研究的热点。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种液体池侧壁焊接装置，其能够在液体池存液的状态下，在侧壁构建出局部干式环境，以便于进行池内侧壁焊接和修复。
6.本技术实施例的第二目的还在于提供一种使用上述液体池侧壁焊接装置的液体池侧壁焊接方法。
7.第一方面，提供了一种液体池侧壁焊接装置，其特征在于，包括舱体结构、密封板、位置保持结构和排液结构。舱体结构包括水平排列的准备舱和排液舱，准备舱与排液舱通过操作窗口连通，准备舱内设置有焊接设备，排液舱配置有用于与液体池侧壁密封接触的敞口。密封板可自动关闭操作窗口以隔开准备舱和排液舱，或可自动打开操作窗口以连通准备舱和排液舱。位置保持结构与舱体结构相连，并用于使舱体结构在液体池中保持预定深度，且使敞口密封贴设在液体池侧壁。排液结构包括排液口和供气装置，排液口设置在排液舱的底部，供气装置用于在敞口密封贴设在液体池侧壁且密封板关闭操作窗口时向排液舱内输送气体并将排液舱的液体排空。焊接设备的焊接工具在排液舱的液体排空后由操作窗口进入排液舱内并对侧壁的预定位置进行焊接和/或修复。
8.在一种可实施的方案中，位置保持结构包括：牵引组件，其与舱体结构的上部相连，用于调整舱体结构在液体池内的空间位置；吸附件，其设置在排液舱的敞口的周围，吸附件用于吸附侧壁并使排液舱的敞口密封贴设在液体池侧壁上。
9.在一种可实施的方案中，位置保持结构还包括推进组件，推进组件设置在舱体结构的外围，用于使吸附件与液体池侧壁贴附。
10.在一种可实施的方案中，位置保持结构包括机械臂模组，机械臂模组设置有夹持
部和底座，底座设置在液体池外，夹持部与舱体结构相连，机械臂模组用于使排液舱的敞口密封贴设在侧壁上。
11.在一种可实施的方案中，排液口设置有只允许液体由排液舱内侧向外侧输送的单向阀。
12.在一种可实施的方案中，还包括热风装置，热风装置与排液舱连通，用于向排液舱内吹入热风。
13.在一种可实施的方案中，还包括配重块，配重块设置在舱体结构的底部、侧面或上部。
14.在一种可实施的方案中，密封板包括第一密封板和第二密封板，第一密封板和第二密封板分别与操作窗口的两侧边可旋转连接；第一密封板和第二密封板朝向操作窗口的中心旋转并相互接触贴合时，关闭操作窗口。
15.在一种可实施的方案中，焊接设备包括第一姿态调整组件和第二姿态调整组件，第一姿态调整组件上安装有可切换的打磨工具和固定工具，第二姿态调整组件上安装有焊枪，打磨工具、固定工具和焊枪在排液舱排空后通过操作窗口进入排液舱内对侧壁的预定位置进行焊接和/或修复。
16.根据本技术的第二方面，还提供了一种液体池侧壁焊接方法，使用上述方案中的液体池侧壁焊接装置，包括以下步骤：
17.s1：在焊接装置进入液体池前，密封板处于关闭操作窗口的状态，将准备舱和排液舱完全隔离，使准备舱处于密封状态；
18.s2：位置保持结构将排液舱的敞口对准液体池侧壁需焊接的位置后，将排液舱的敞口与侧壁密封贴合；
19.s3：排液结构的供气装置将气体不断输送至排液舱中，将排液舱中的液体通过排液口逐渐排出到排液舱外侧；
20.s4：排液舱内液体排空后，密封板打开操作窗口；
21.s5：焊接设备通过操作窗口对液体池侧壁需焊接的位置进行焊接和/或修复作业；
22.s6：焊接和/或修复作业完成后，焊接设备退出操作窗口，密封板关闭操作窗口，整体装置从水池撤离。
23.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
24.本技术的液体池侧壁焊接装置工作时并不需排空液体池内的液体，而是通过在液体池侧壁的焊接位置建立局部干式的焊接空间，使液体池在存液的状态下仍能够进行侧壁的焊接或修复作业，从而基本不影响液体池的正常工作，能够大幅减少经济成本。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接装置的整体结构示意图；
27.图2为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接装置与侧壁贴合的示意图；
28.图3为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接装置中排液舱的排液示意图；
29.图4为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接装置种密封板的打开状态图；
30.图5为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接装置的打磨缺陷位置的示意图；
31.图6为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接装置进行补板点焊的示意图；
32.图7为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接装置的补板焊接的示意图；
33.图8为根据本技术实施例示出的一种液体池侧壁焊接方法的流程图。
34.图中：10、舱体结构；11、准备舱；111、第一姿态调整组件；1111、打磨工具；1112、固定工具；112、第二姿态调整组件；1121、焊枪；12、排液舱；121、敞口；20、操作窗口；30、密封板；31、第一密封板；32、第二密封板；40、位置保持结构；41、牵引组件；42、吸附件；43、推进组件；50、排液结构；51、排液口；52、进气通道；60、配重块；100、补板；s1-s6、步骤。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.根据本技术的第一方面，参见图1，首先提供一种液体池侧壁焊接装置，包括舱体结构10、密封板30、位置保持结构40和排液结构50。舱体结构10包括水平排列的准备舱11和排液舱12，准备舱11与排液舱12通过操作窗口20连通，准备舱11内设置有焊接设备，排液舱12配置有用于与液体池侧壁密封接触的敞口121。密封板30可自动关闭操作窗口20以隔开准备舱11和排液舱12，或可自动打开操作窗口20以连通准备舱11和排液舱12。位置保持结构40与舱体结构10相连，并用于使舱体结构10在液体池中保持预定深度，且使敞口121密封贴设在液体池侧壁。排液结构50包括排液口51和供气装置，排液口51设置在排液舱12的底部，供气装置用于在敞口121密封贴设在液体池侧壁且密封板30关闭操作窗口20时向排液舱12内输送气体并将排液舱12的液体排空。焊接设备的焊接工具在排液舱12的液体排空后由操作窗口20进入排液舱12内并对侧壁的预定位置进行焊接和/或修复。
38.液体池侧壁焊接装置工作时，首先，焊接装置进入液体池前，密封板30处于关闭操作窗口20的状态，将准备舱11和排液舱12完全隔离，使准备舱11处于密封状态。然后，位置保持结构40将操作窗口20对准侧壁需焊接的位置后，将排液舱12的敞口121与侧壁密封贴合，参见图2。接下来，排液结构50的供气装置将气体不断输送至排液舱12中，将排液舱12中的液体通过排液口51逐渐排出到排液舱12外侧，参见图3，直到排液舱12内液体排空为止，
排空液体的排液舱12内腔即为局部干式环境，至此，液体池侧壁处的局部干式焊接环境被建立起来，为下一步的焊接提供便利条件。最后，密封板30打开操作窗口20，参见图4，焊接设备通过操作窗口20对侧壁需焊接的位置进行焊接或焊接修复作业。由此可以看出，液体池侧壁焊接装置工作时并不需排空液体池内的液体，而是通过在液体池侧壁的焊接位置建立局部干式的焊接空间，使液体池在存液的状态下仍能够进行侧壁的焊接或修复作业，参见图5-7，从而基本不影响液体池的正常工作。
39.需要说明的是，排液舱12与准备舱11的左右分离设计，不仅有利于保护准备舱11内的焊接设备，也有利于排液舱12内的局部干式环境建立。舱体结构10在进入液体池直到排液舱12排空液体前都为密封状态，对内部的焊接设备起到较好的保护作用，排液舱12液体排空后，准备舱11内的焊接设备的焊接工具进入排液舱12进行焊接作业，准备舱11内各元件不会与水接触，保证了各设备元件水下作业可靠性。
40.在一种实施方案中，参见图1，位置保持结构40包括牵引组件41和吸附件42。牵引组件41与舱体结构10的上部相连，用于调整舱体结构10在液体池内的空间位置。吸附件42设置在排液舱12的敞口121的周围，吸附件42用于吸附侧壁并使排液舱12的敞口121密封贴设在液体池侧壁上。牵引组件41可以牵引舱体结构10，使舱体结构10进入液体池中，并在液体池中保持一定高度，同时也能牵引舱体结构10在液体池中移动至侧壁位置，之后当敞口121与侧壁贴附后，吸附件42紧密贴合侧壁，并牢牢吸附侧壁，使得敞口121与侧壁形成密封贴合，防止排液舱12排液过程中出现液体浸入，影响排液效果，也利于后续排液舱12排水后保持干式环境。
41.在一种实施方案中，牵引组件41可采用吊机或卷扬机配合钢丝绳实现牵引。
42.在一种实施方案中，吸附件42包括多个真空吸盘，多个所述真空吸盘设置在排液舱12的外围并围绕排液舱12的敞口121均匀分布，真空吸盘的吸附面与敞口121的朝向相同.在真空吸盘工作时，真空吸盘吸附侧壁并使敞口121密封贴设在侧壁上。可以采用水环真空泵为真空吸盘提供真空吸力。
43.在一种实施方案中，吸附件42包括多个电磁吸盘，多个电磁吸盘设置在排液舱12的外围并围绕排液舱12的敞口121均匀分布，电磁吸盘的吸附面与敞口121的朝向相同.在电磁吸盘工作时，电磁吸盘吸附侧壁并使敞口121密封贴设在侧壁上。
44.在一种实施方案中，排液舱12的敞口121与侧壁贴合的舱体位置设置有密封件，密封板30与操作窗口20配合的位置也设置有密封圈。密封件可以使敞口121在侧壁具有起伏的情况下，仍能保证敞口121与液体池侧壁的紧密贴合。密封圈保证整体焊接装置入水时，密封板30对操作窗口20形成密闭贴合，保证液体不会经操作窗口20进入准备舱11而造成准备舱11内焊接设备等的腐蚀损坏。
45.在一种实施方案中，参见图1，位置保持结构40还包括推进组件43，推进组件43设置在舱体结构10的外围，用于使吸附件42与液体池侧壁贴附。推进组件43可以弥补牵引组件41的不足，在牵引组件41无法将敞口121尽可能贴近侧壁时，推进组件43工作将敞口121进一步推进侧壁，并使吸附件42贴附侧壁。推进组件43可以采用螺旋桨等水下推进装置，实现舱体结构10的横向移动。
46.在一种实施方案中，位置保持结构40包括机械臂模组，机械臂模组设置有夹持部和底座，底座设置在液体池外，夹持部与舱体结构10相连，机械臂模组用于使排液舱12的敞
口121密封贴设在侧壁上。位置保持结构40可以采用多自由度模组、多自由度机械臂等装置，实现舱体结构10在液体池中的位置变化。
47.在一种实施方案中，排液口51设置有只允许液体由排液舱12内侧向外侧输送的单向阀。单向阀保证排液舱12内的液体排空后不会产生回流。
48.在一种实施方案中，还包括热风装置，热风装置与排液舱12连通，用于向排液舱12内吹入热风。在供气装置向排液舱12内充气将排液舱12内的液体排空后，在排液舱12的底部可能会存留部分残液，热风装置可以向排液舱12内吹入热空气进行残液烘干，进一步提高水下侧壁局部干式环境的干式效果，提高焊接质量。舱体结构10可设置气体排出口，其与液体池外的空气连通，用于将舱体结构10内的多余气体排出至外界。
49.在一种实施方案中，参见图1-7，排液结构50还包括进气通道52，进气通道52用于将供气装置和热风装置的气体引导至排液舱12内。进气通道52用于连接供气装置和热风装置。进气通道52一口两用，减少接口数量，减低泄露风险。排液舱12排液时，热风装置不工作，供气装置通过进气通道52向排液舱12内输送气体，当排液舱12内液体排完后，热风装置工作通过进气通道52向排液舱12内输送热气体，对排液舱12内残留液体进行烘干。热风装置可以在供气装置至进气通道52的管路上设置加热器实现，或者使用可以单独产生热风的设备和供气装置与进气通道52并联。
50.在一种实施方案中，进气通道52设置单向阀或者电动阀，以保证气体只能由进气通道52向排液舱12内输送。进气通道52也可设置多通电磁阀，实现热风装置和供气装置的气体输送切换。
51.在一种实施方案中，参见图1，还包括配重块60，配重块60设置在舱体结构10的底部、侧面或上部。配重块60的作用有两个方面，一方面，配重块60增加焊接装置的整体重量，使焊接装置可以克服液体池的浮力沉入池中。另一方面，配重块60设置在舱体结构10上，利于维持焊接装置在液体池内的平衡。
52.在一种实施方案中，参见图1-7，密封板30包括第一密封板31和第二密封板32，第一密封板31和第二密封板32分别与操作窗口20的两侧边可旋转连接；第一密封板31和第二密封板32朝向操作窗口20的中心旋转并相互接触贴合时，关闭操作窗口20。双向开合的第一密封板31和第二密封板32能够增大操作窗口20的开合度，且减短第一密封板31和第二密封板32的长度，相对应的缩减排液舱12的厚度，较小排液舱12的体积，降低排液压力。第一密封板31和第二密封板32可采用液压拉杆驱动旋转，也可采用电机配合连杆结构，或者在旋转关节设置驱动旋转的电机等动力装置。
53.在一种实施方案中，参见图1-7，焊接设备包括第一姿态调整组件111和第二姿态调整组件112，第一姿态调整组件111上安装有可切换的打磨工具1111和固定工具1112，第二姿态调整组件112上安装有焊枪1121，打磨工具1111、固定工具1112和焊枪1121在排液舱12排空后通过操作窗口20进入排液舱12内对侧壁的预定位置进行焊接和/或修复。第一姿态调整组件111和第二姿态调整组件112用于夹持与焊接相关的工具进行焊接作业。假设只需要对侧壁进行焊接时，第二姿态调整组件112变换姿态将焊枪1121经过操作窗口20对侧壁的焊接位置进行焊接。假设需要对侧壁进行修复，一般第一姿态调整组件111工作，首先使用打磨工具1111打磨损伤处，然后切换到固定工具1112，固定工具1112夹持补板100定位至损伤处，最后第二姿态调整组件112动作，使用焊枪1121对补板100进行点焊固定，然后撤
出固定工具1112，使用焊枪1121对补板100进行整体焊接修复。第一姿态调整组件111和第二姿态调整组件112相互配合，以便于较好的完成焊接或修复等不同的作业过程。
54.需要说明的是，第一姿态调整组件111和第二姿态调整组件112可采用多自由度的机械臂，或者多自由度的丝杠、同步带模组等。补板100尺寸可根据缺陷类型、大小和深度进行定制。
55.在一种实施方案中，在排液舱12内还可以设置有水位检测传感器，水位检测传感器沿排液舱12的内侧臂周围布置，且靠进敞口121的位置，用于检测排液舱12内的液体是否排空。
56.在一种实施方案中，在排液舱12内还可以设置有湿度传感器，湿度传感器用于检测排液舱12内的湿度，可以为热风装置的提供启动和关闭信号，从而便于控制排液舱12内的湿度环境，以保证焊接质量。
57.在一种实施方案中，在准备舱11内可设置摄像头，或者在第一姿态调整组件111和第二姿态调整组件112的运动的端部安装摄像头，以便于对内部环境进行监控。
58.在一种实施方案中，还包括控制器和遥控器，遥控器可以是手机、电脑等其它可发送或接收信号的设备，通过遥控器与控制器进行信息交互，控制器根据信息指令对焊接装置内的密封板30动作、供气装置运作、热风装置运作、调整组件动作、焊枪1121的开关等进行控制。通过水下焊接远程控制，可在复杂环境的钢结构池内作业，尤其是作业人员不可达的水下环境。
59.根据本技术的第二方面，还提供了一种液体池侧壁焊接方法，使用上述技术方案中的液体池侧壁焊接装置，参见图8，包括以下步骤：
60.s1：在焊接装置进入液体池前，密封板30处于关闭操作窗口20的状态，将准备舱11和排液舱12完全隔离，使准备舱11处于密封状态。
61.步骤s1中，如果对侧壁进行焊接，需要在第二姿态调整组件112上安装焊枪1121，如果是焊接修复，还需要在第一姿态调整组件111上安装打磨工具1111和固定工具1112，固定工具1112上安装好所需要的补板100或者补料。
62.s2：位置保持结构40将排液舱12的敞口121对准液体池侧壁需焊接的位置后，将排液舱12的敞口121与侧壁密封贴合。
63.s3：排液结构50的供气装置将气体不断输送至排液舱12中，将排液舱12中的液体通过排液口51逐渐排出到排液舱12外侧。
64.s4：排液舱12内液体排空后，密封板30打开操作窗口20。
65.s5：焊接设备通过操作窗口20对液体池侧壁需焊接的位置进行焊接和/或修复作业。
66.步骤s5中，如果进行修复作业，首先，使用打磨工具1111对缺陷位置进行打磨(如图5所示)。然后，对固定工具1112将补板100就位，焊枪1121在补板100四周进行点焊(如图6所示)，实现补板100的固定。最后，打磨工具1111和固定工具1112从操作窗口20离开，退出待焊区域，移至焊接装置边沿，焊枪1121对补板100实施最后的焊接(如图7所示)。
67.s6：焊接和/或修复作业完成后，焊接设备退出操作窗口20，密封板30关闭操作窗口20，整体装置从水池撤离。
68.步骤s6中，焊接装置从水池侧壁撤离前，或者焊接完成后，整体装置需等待焊接位
置进行一定程度的冷却，然后再缓缓撤出水池。
69.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。