一种船舶焊接烟尘收集装置及其使用方法
阅读说明：本技术 一种船舶焊接烟尘收集装置及其使用方法 (Ship welding smoke dust collecting device and using method thereof ) 是由 张雄刚 唐锋 潘建伟 吴晓聪 周军凯 黄爱龙 黄雨星 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种船舶焊接烟尘收集装置和该装置的使用方法,包含焊接部、吸尘部和收集部,所述吸尘部套接在所述焊接部的外侧,所述吸尘部和所述收集部相连通,在所述焊接部进行焊接作业时,套接在所述焊机部外侧的吸尘部进行吸尘工作,烟尘输送到所述收集部进行净化处理；可保证气体保护焊缝成型后,直接将焊接作业点位置产生的烟尘吸除,不让烟尘上扬或飘离,通过管道输送到滤筒,净化焊接烟尘,吸尘效率高、净化效果好。(The invention provides a ship welding smoke dust collecting device and a using method of the device, wherein the ship welding smoke dust collecting device comprises a welding part, a dust collecting part and a collecting part, the dust collecting part is sleeved outside the welding part and is communicated with the collecting part, when the welding part is welded, the dust collecting part sleeved outside the welding part performs dust collection, and smoke dust is conveyed to the collecting part for purification treatment; the gas protection welding line can directly absorb smoke dust generated at the position of a welding operation point after forming, the smoke dust is prevented from flying or drifting away, the welding smoke dust is conveyed to the filter cylinder through the pipeline, welding smoke dust is purified, and the dust collection efficiency is high and the purification effect is good.)
技术领域
本发明涉及船舶施工技术领域，具体涉及一种应用于船舶焊接施工中的焊接烟尘收集装置及其使用方法。
背景技术
船舶工业中经常要对作业点进行焊接处理，焊接时，焊丝和钢板在电弧高温下(3000～6000℃)发生炽热的冶金反应，产生大量的金属氧化物，以气溶胶状态散发到空气中，经迅速冷凝而形成粒径很小(大多数为0.4～0.5um)的电焊烟尘，电焊烟尘是常见的危害巨大的职业危害因素之一，基于焊接方法与焊接对象的不同，可能产生包括锰、铁、铝、铜等金属及其氧化物的有害物质，焊接烟尘与电弧的紫外线辐射发生相互作用，形成臭氧、氮氧化物以及氧化过程中产生的气体，不仅使环境空气受到严重影响，而且对人员职业健康也具有严重的危害性。因此，积极解决由焊接产生的大量有害烟尘的问题，对于保护员工健康，建设环境友好型企业有着重要意义。
目前船舶工业中焊接烟尘的处理主要包括以下几种方式：
自然通风，这是船厂治理焊烟的主要手段，但由于船厂装焊车间的规模大、跨数多、长度长，车间纵深的内部自然通风效果难以保证，且自然通风又受气象条件的制约，稳定性和可控性差。
局部抽风，即在固定焊接作业点的侧面或顶部设排烟罩，利用风机将烟尘抽走，减少向车间内无组织扩散的焊烟量，但大型船厂的装焊车间工位密集、流动性极强，车间内吊车运行、工件吊装频繁，局部除尘装置的布置受到极大的限制，且车间作业中，大多数的情况是工位移动，工件不动，烟尘产生点不断变化，无法用局部排烟罩收集烟气，该方式仅适用于部分固定工位。
全面换气，即在车间3-5m高度的烟气最密聚的区域内，设置全面换气罩，达到排除烟气的目的，全面换气工艺与局部排风法工艺相比，缺点是风量大，排烟效果差，能耗大。
为了满足船厂焊接烟尘处理的需求，需设计一款能够适应船舶作业的焊接烟尘收集装置，达到能耗低、除烟除尘效果好、便捷高效，并且不影响施工质量的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶焊接烟尘收集装置，以适应船舶焊接作业，达到能耗低、除烟除尘效果好、便捷高效，并且不影响施工质量的目的。
本发明提供的这种船舶焊接烟尘收集装置，包含焊接部、吸尘部和收集部，所述吸尘部套接在所述焊接部的外侧，所述吸尘部和所述收集部相连通，在所述焊接部进行焊接作业时，套接在所述焊机部外侧的吸尘部进行吸尘工作，吸除焊接时产生的烟尘，并将烟尘输送到所述收集部进行净化处理。
所述焊接部包括焊枪喷嘴1、焊接工作管13，所述焊枪喷嘴1一端通过连接接头一16与焊接工作管13连通，且连接处设置有密封圈6。
所述吸尘部包括吸尘套管2、连通管3、连通盘4、吸尘工作管5，所述吸尘套管2套接在所述焊枪喷嘴1靠近焊接作业的一端，所述连通管3套接在所述焊枪喷嘴1的中段，所述连通盘4下部设置插孔套接在焊枪喷嘴1靠近焊接工作管13的一端；所述吸尘套管2靠近焊接作业的端部设置有吸尘口，吸尘套管2远离焊接作业的一端连通有连通管3，且吸尘套管2和连通管3密封连接，所述连通管3远离吸尘套管2的一端通过连接头二15连通有连通盘4，所述连通盘4内部空心设置，所述连通盘4的上部通过连接头三17与吸尘工作管 5一端连通。
所述吸尘套管2内侧面设置内螺纹19，所述焊枪喷嘴1外侧面设置外螺纹 18，吸尘套管2和焊枪喷嘴通过螺纹实现可拆卸连接，同时可以通过螺纹旋拧控制焊枪喷嘴1焊接作业的一端伸入吸尘套管2的长度。
所述收集部包括壳体51、进气口54、万向轮56、散热口57、滤筒52、风机53、出气口55，所述壳体51一端设置进气口54，进气口54与吸尘工作管5 远离连通盘的一端连通，进气口54贯穿壳体51并与滤筒52连通，所述滤筒 52的一端通过管道与风机53连接，风机53设置有出气口55，出气口55贯穿壳体设置；所述壳体51上端设置有控制器，所述壳体下端设置有万向轮56，所述壳体侧面设置有若干散热口57。
本申请还提供了一种上述船舶焊接烟尘收集装置的使用方法，包括如下步骤：
S1、将船舶焊接烟尘收集装置移动到船舶的待焊接工作点位置，装配焊接部、吸尘部和收集部，通过旋拧吸尘套管2，控制焊枪喷嘴1焊接作业的一端伸入吸尘套管2的长度；
S2、开始焊接作业，同时通过控制器控制收集部工作，风机运转，焊接产生的烟尘通过焊枪喷嘴1外侧的吸尘套管2的吸尘口进行吸除；
S3、烟尘通过吸尘套管2、连通管3、连通盘4、吸尘工作管5、进气口54 进入滤筒52进行净化处理；
S4、净化后的气体通过出气口55排出。
本发明提供了一种船舶焊接烟尘收集装置以及使用该装置的方法，具有如下技术效果：
1、吸尘部装配在焊接部外围形成侧开吸风设计，气体保护焊缝成型后，可直接将焊接作业点位置产生的烟尘吸除，不让烟尘上扬或飘离，通过管道输送到滤筒，净化焊接烟尘，吸尘效率高、净化效果好；
2、装置可根据焊接作业点位置进行移动，装置灵活便捷，避免了局部抽风的局限性，可以适应船舶复杂的车间环境，也可以适应烟尘产生点的变化，同时，相比于全面换气，本申请无需设置全面换气罩，只需将装置移动到需要除烟尘的工作位置进行除尘，即能够达到排除烟气的目的，风量小，排烟针对性强，效果好，能耗小；
3、装置多个部件均采取可拆卸连接，装配灵活简单，可以在选定焊接作业点后将各部件拿到焊接作业点位置后再装配，减少工作人员劳动量，且进一步适应了船舶复杂的车间环境，同时由于拆卸安装方便，当其中某个部件损坏时，可直接更换该部件即可，降低了维修成本；
4、吸尘套管和焊枪喷嘴可以通过螺纹旋拧控制焊枪喷嘴焊接作业的一端伸入吸尘套管的长度，继而对吸尘套管吸尘口的吸尘效果进行控制，根据焊接作业点位置的环境适应性改善除尘效率和效果。
附图说明
图1为本发明整体连接示意图。
图2为本发明收集部示意图。
图示序号
1—焊枪喷嘴，2—吸尘套管，3—连通管，4—连通盘，5—吸尘工作管， 6—密封圈，13—焊接工作管，15—连接头二，16—连接头一，17—连接头三，18—外螺纹，19—内螺纹，51—壳体，52—滤筒，53—风机，54—进气口，55—出气口，56—万向轮，57—散热口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
优选实施例一
如图1、2所示，本发明提供的这种船舶焊接烟尘收集装置，包含焊接部、吸尘部和收集部，所述吸尘部套接在所述焊接部的外侧，所述吸尘部和所述收集部相连通，在所述焊接部进行焊接作业时，套接在所述焊机部外侧的吸尘部进行吸尘工作，吸除焊接时产生的烟尘，并将烟尘输送到所述收集部进行净化处理。
所述焊接部包括焊枪喷嘴1、焊接工作管13，所述焊枪喷嘴1一端通过连接接头一16与焊接工作管13连通，且连接处设置有密封圈6。
所述吸尘部包括吸尘套管2、连通管3、连通盘4、吸尘工作管5，所述吸尘套管2套接在所述焊枪喷嘴1靠近焊接作业的一端，所述连通管3套接在所述焊枪喷嘴1的中段，所述连通盘4下部设置插孔套接在焊枪喷嘴1靠近焊接工作管13的一端；所述吸尘套管2靠近焊接作业的端部设置有吸尘口，吸尘套管2远离焊接作业的一端连通有连通管3，且吸尘套管2和连通管3密封连接，所述连通管3远离吸尘套管2的一端通过连接头二15连通有连通盘4，所述连通盘4内部空心设置，所述连通盘4的上部通过连接头三17与吸尘工作管 5一端连通。
所述吸尘套管2内侧面设置内螺纹19，所述焊枪喷嘴1外侧面设置外螺纹 18，吸尘套管2和焊枪喷嘴通过螺纹实现可拆卸连接，同时可以通过螺纹旋拧控制焊枪喷嘴1焊接作业的一端伸入吸尘套管2的长度。
所述收集部包括壳体51、进气口54、万向轮56、散热口57、滤筒52、风机53、出气口55，所述壳体51一端设置进气口54，进气口54与吸尘工作管5 远离连通盘的一端连通，进气口54贯穿壳体51并与滤筒52连通，所述滤筒 52的一端通过管道与风机53连接，风机53设置有出气口55，出气口55贯穿壳体设置；所述壳体51上端设置有控制器，所述壳体下端设置有万向轮56，所述壳体侧面设置有若干散热口57。
优选实施例二
在实施例一的基础上，对风机进行了对比选择，风机类型为吸力鼓风机，主要性能要求为：能稳定达到既定转速、风量和吸力，体积质量小。
由于风管内的空气流速对除尘的经济性有较大的影响。流速高，风管断面小，材料耗用少，建造费用小；但是系统的阻力大，动力消耗增大，运行费用增加。对除尘系统会增加设备和管道的磨损，会增加嗓声。流速低，阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用大，风管占用的空间也增大。对除尘系统流速过低会使粉尘沉积堵塞管道。因此，必须通过全面的技术经济比较选定合理的流速。根据经险总结，风管内的空气流速可按以下粉尘风速对照表确定。
从上方表格中可以看出，要使焊接产生的烟尘完全吸收，理论上需要 20m/s的速度，在选用风机时，应该考虑到通风管道系统不严密而漏风及阻力计算的误差，为使风机运行可靠，系统的风量和风压应留余量。
送排风系统
漏风量
管网阻力附加量
一般送排风系统
5％—10％
10％—15％
除尘系统
10％—15％
15％—20％
锅炉鼓引风系统
5％—10％
10％—15％
根据表格内数据，在风机选型时最大需要有35％的余量，风量＝截面积×风速×时间。以Φ50mm的管路为例，若以20m/s的速度进行吸尘，则每小时所需要的风量为141.3m3，另外需要增加35％的余量，则所需要的风量为 190.755m3/h。经过对风量、外形尺寸、重量的对比以及后续产品的可拓展性分析，最终选择的风机参数如下表。
功率
最大吸力
最大压力
风量
最高转速
重量
1200W
28.6KPa
25.5KPa
253m3/h
20000r/min
3.0KG
优选实施例三
在实施例二的基础上，滤筒选型需要保证回收的焊接烟尘，过滤排放符合要求。选用的滤筒采用全钢结构的工业除尘滤筒，坚固耐用，配以铜焊接接口，气密性高，容垢空间大，易于清理，采用O型圈进行密封，最大真空值低于1pa，配备纸质滤芯，过滤精度达99％。滤筒更换方式为抽取式，不需要使用任何辅助工具，便可进行更换。
优选实施例四
在实施例三的基础上，为实现不影响焊接二氧化碳气体的保护效果，同时最大效率吸收烟尘，对焊枪的喷嘴形式进行了研究定形，最终设计吸尘套管2 为锥套管形式，且长度为30mm或40mm。锥套管形式的枪口吸风范围较大，效果较好。
优选实施例五
本申请还提供了一种上述船舶焊接烟尘收集装置的使用方法，包括如下步骤：
S1、将船舶焊接烟尘收集装置移动到船舶的待焊接工作点位置，装配焊接部、吸尘部和收集部，通过旋拧吸尘套管2，控制焊枪喷嘴1焊接作业的一端伸入吸尘套管2的长度；
S2、开始焊接作业，同时通过控制器控制收集部工作，风机运转，焊接产生的烟尘通过焊枪喷嘴1外侧的吸尘套管2的吸尘口进行吸除；
S3、烟尘通过吸尘套管2、连通管3、连通盘4、吸尘工作管5、进气口54 进入滤筒52进行净化处理；
S4、净化后的气体通过出气口55排出。
为了进一步验证本申请焊接烟尘收集装置的吸尘效果在实际应用时是否达到设计与环保要求，分别在打开设备和不打开设备的情况下，在焊点正上方不同距离(0.5m、1m、2m、2.5m)进行pm2.5、pm10含量的检测。测试对比结果如下表。
经过表中数据分析，有收集装置的情况下PM2.5、PM10含量的平均值为无收集装置的15％，因此在使用焊接烟尘收集装置的情况下焊接烟尘收集的效果可达到85％左右。
经过本申请焊接烟尘收集装置的试制，对其进行了相应的成本分析，下表表本申请焊接烟尘收集装置的主要材料费用。
从表中可以看出，便携式焊接烟尘收集装置的材料费用为5800左右，加上制作的人工费、涂装等相关费用，预计单台费用不超过10000元，相对购买的类似的烟尘收集装置5万元左右的购买费用，本申请的烟尘收集装置的费用仅为其20％，在大大降低企业投入成本的同时，依然能够完全实现焊接烟尘收集的预期目标。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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