一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统

1.本发明涉及一种环焊冷却系统，特别是涉及一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统。


背景技术：

2.焊接时，位于工件表面的金属在高温作用下融覆到工件表面，从而达到材料连接的目的，融覆后工件表面的温度通常可达到150℃，需要冷却3h以上工件表面的温度才能将至适宜工人后续操作的温度，延长了工人的等待时间，降低了工件的加工效率。
3.申请号为201710693494.x的发明专利申请，公开了一种换热管焊接冷却水循环装置，架体上挂有带喷淋头的盘管，盘管的另一端与回收冷却水的冷却水回收箱连接，在焊接时或焊接结束后，取下盘管手持喷淋头对工件表面需要冷却的位置进行冷却，由于在冷却的过程中需要工人手持喷淋头，因此容易出现烫伤工人手部的情况。
4.申请号为201711152193.2的发明专利申请，公开了一种焊接固定冷却架，在焊接工件的两侧各设置一个支架，两支架的顶部设置有用于安装喷头的横梁，横梁上设置有滑槽，喷头上设有与滑槽配合的滑块，滑槽与滑块配合带动喷头左右移动，对工件表面不同的位置进行冷却，此种设置方式虽然解决了手持喷头易烫伤手部的问题，但此装置仅采用一个位置固定的喷头对工件表面进行冷却，在焊接的过程中无法对焊枪的焊后位置持续冷却，因此焊接后工件表面的温度仍较高，不能使工件表面在短时间内降至适宜加工的温度，仍然存在工人的等待时间长，加工效率低的问题，且焊接后工件表面的温度越高，工件的变形量及内应力就会越大，而过大的变形量及残存内应力会使得工件在服役期间出现焊缝开裂等问题，影响工件的服役寿命。
5.综上可知，现有技术中对焊接后工件表面的冷却方式，仍存在冷却速度慢，工件加工效率低，工件变形量大，影响了工件服役寿命的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统，以解决现有技术存在的问题，通过将单孔水管与焊枪固定连接，在焊枪后部设置多孔水管，使得焊接时通过单孔水管对焊接区域冷却，焊接完成后通过多孔水管继续对焊接区域冷却，经过连续的两次冷却，降低焊接完成后工件表面的温度，减少工人对该工件进行下一步加工的等待时间，提高工件的加工效率；同时减少因工件焊接区域温度过高引起的变形量，提高工件的加工质量。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
8.本发明提供一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统，包括可随机械转轴旋转的圆柱形工件和焊枪，在所述圆柱形工件上方、沿所述圆柱形工件的周向间隔设置有与所述焊枪固定连接的单孔水管和位于所述焊枪后部的多孔水管，所述单孔水管的喷嘴朝向所述圆柱形工件的当前焊接位置，所述多孔水管的出水孔朝向所述圆柱形工件的前一个焊接位
置，且所述出水孔位于所述多孔水管朝向所述圆柱形工件的一面。
9.优选地，所述焊枪通过设置在其外表面的单孔水管固定装置与所述单孔水管固定连接。
10.优选地，在所述圆柱形工件的两端各设置有一个带所述单孔水管的焊枪。
11.优选地，所述多孔水管的轴线与所述圆柱形工件的轴线平行，且所述多孔水管的长度大于所述圆柱形工件的长度。
12.优选地，所述单孔水管和所述多孔水管的交接处设置有分流装置，所述分流装置的另一端连接有储水罐。
13.优选地，所述储水罐与所述分流装置之间设置有冷却水主流水管，在所述冷却水主流水管上设置有控制所述单孔水管和所述多孔水管是否工作的冷却水阀门。
14.优选地，所述圆柱形工件下方设置有横截面积大于所述圆柱形工件的接水槽，用于盛接流过所述圆柱形工件表面的冷却水。
15.优选地，所述接水槽的底部设置有沉淀池，所述沉淀池底部的一侧设置有排水阀门，远离所述排水阀门的一侧设置有与所述储水罐连接的回流水管。
16.优选地，所述沉淀池的上部设置有用于过滤熔渣的过滤网，所述回流水管上设置有用于将所述沉淀池内的水抽取到所述储水罐的水泵。
17.优选地，所述回流水管插入所述沉淀槽的一端设置在远离所述沉淀槽底面的位置。
18.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
19.1.本发明通过将单孔水管与焊枪固定连接，在焊枪后部设置多孔水管，使得焊接时通过单孔水管对焊接区域冷却，焊接完成后通过多孔水管继续对焊接区域冷却，经过连续的两次冷却，降低焊接完成后工件表面的温度，减少工人对该工件进行下一步加工的等待时间，提高工件的加工效率；同时减少因工件焊接区域温度过高引起的变形量，提高工件的加工质量。
20.2.本发明通过在圆柱形工件的下部设置横截面积大于圆柱形工件的接水槽，在接水槽下部设置沉淀槽，沉淀槽的一侧设置与储水罐连接的回流水管，将从圆柱形工件表面滑落的冷却水回收至接水槽内，再通过接水槽下部的淀池槽后回流至储水罐，实现了对冷却水的循环利用，节省了水资源。
21.3.本发明通过在沉淀槽的上部设置过滤网，将回流水管设置在距离沉淀槽底部一定距离处，首先通过过滤网过滤掉一部分大颗粒的熔渣，其余未过滤掉的小颗粒熔渣在沉淀槽内经过一段时间后，沉降于沉淀槽的底部，设置在距离沉淀槽底部一定距离处的回流水管，在抽取沉淀槽内的循环水时，能最大限度的减小吸入的熔渣量，提高循环水的质量，减少因冷却水中含有较多的熔渣而影响工件的焊接质量。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统的结构示意图；
24.图2为本发明一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统的轴侧示意图；
25.图3为多孔水管的结构示意图。
26.其中，1、圆柱形工件；2、焊枪；3、机械转轴；4、单孔水管；5、多孔水管；6、喷嘴；7、出水孔；8、单孔水管固定件；9、储水罐；10、冷却水主流水管；11、冷却水阀门；12、分流装置；13、接水槽；14、沉淀槽；15、过滤网；16、排水阀门；17、回流水管；18、水泵；19、换水水管。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
28.本发明的目的是提供一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统，以解决现有技术存在的问题，通过将单孔水管与焊枪固定连接，在焊枪后部设置多孔水管，使得焊接时通过单孔水管对焊接区域冷却，焊接完成后通过多孔水管继续对焊接区域冷却，经过连续的两次冷却，降低焊接完成后工件表面的温度，减少工人对该工件进行下一步加工的等待时间，提高工件的加工效率；同时减少因工件焊接区域温度过高引起的变形量，提高工件的加工质量。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.如图1至3所示，本发明所示的一种对工件表面双向冷却的环焊冷却系统，包括圆柱形工件1和焊枪2，圆柱形工件1的内部穿设有机械转轴3，圆柱形工件1在机械转轴3的带动下进行旋转，使得焊枪2能够对圆柱形工件1的周圈进行焊接，在圆柱形工件1的上方、沿圆柱形工件1的周向间隔设置有与焊枪2固定连接的单孔水管4和位于焊枪2后部的多孔水管5，单孔水管4的喷嘴6朝向圆柱形工件1的当前焊接位置，多孔水管5的出水孔7朝向圆柱形工件1的前一个焊接位置，且出水孔7位于多孔水管5朝向圆柱形工件1的一面。
31.可以仅在圆柱形工件1的一端设置一个连接有单孔水管4的焊枪2，也可以在圆柱形工件1的两端各设置一个连接有单孔水管4的焊枪2，为提高焊接效率，本技术优选在在圆柱形工件1的两端各设置一个连接有单孔水管4的焊枪2；设置多孔水管5的长度大于圆柱形工件1的长度，使得多孔水管5能够同时对圆柱形工件1两端的焊接区域进行冷却，同时设置多孔水管5的轴线与圆柱形工件1的轴线平行，使得多孔水管5上不同位置的出水孔7距离圆柱形工件1表面的距离相等，确保了圆柱形工件1两端冷却效果的一致性，提高了对圆柱形工件1的冷却效果。
32.焊枪2的外表面设置有单孔水管固定件8，单孔水管固定件8的另一侧与单孔水管4连接，单孔水管固定件8可以是中间为卡接单孔水管4的圆柱型结构，两边为与焊枪2连接的凸耳结构，也可以是类似于钳子的结构，本技术对单孔水管固定件8的结构形式不做限制，只要其能够将单孔水管4固定在焊枪2的外表面即可。
33.在距离底面3m处设置用于储存冷却水的储水罐9，储水罐9的侧壁上分别设置有高水位警示线和低水位警示线，储水罐9中设置有水位监测装置(图中未示出)，当水位监测装
置监测到的水位低于低水位警示线时，表明储水罐9中的水量不足，需要及时向储水罐9补充冷却水，当水位监测装置监测到的水位高于高水位警示线时，表明储水罐9中的水量充足，需要停止对储水罐9补充冷却水；储水罐9的底部通过冷却水主流水管10与单孔水管4和多孔水管5连通，在冷却水主流水管10上设置有控制是否对圆柱形工件1的表面进行冷却的冷却水阀门11，冷却水阀门11远离储水罐9的一端设置有分流装置12，分流装置12的另一端分别与单孔水管4和多孔水管5连接，通过分流装置12分别控制进入单孔水管4和多孔水管5的水流大小，以达到节约用水的目的，储水罐9上还设置有与干净冷却水源连接的换水水管19。
34.在圆柱形工件1的下部设置有接水槽13，接水槽13的长度大于圆柱形工件1的长度，宽度大于圆柱形工件1的直径，从圆柱形工件1的表面滑落的冷却水能够全部落入到接水槽13中，接水槽13通过管道连接有沉淀槽14，沉淀槽14的上部设置有过滤网15，沉淀槽14底部的一侧设置有排水阀门16，远离排水阀门16的一侧设置有回流水管17，回流水管17的另一侧连接储水罐9，为了减少进入回流水管17中的熔渣含量，将回流水管17插入沉淀槽14的一端设置在距离沉淀槽14底部一定距离处，使得沉降到沉淀槽14底部的熔渣不会进入到回流水管17中，回流水管17上还设置有水泵18，水位监测装置、冷却水阀门11、排水阀门16和水泵18分别与控制装置连接。
35.冷却水循环过程：从圆柱形工件1的表面滑落的冷却水落入接水槽13后，接水槽13中混合有熔渣的冷却水通过管道进入到沉淀槽14中，首先通过设置在沉淀槽14上部的过滤网15过滤掉混合在冷却水中的大颗粒熔渣，小颗粒的熔渣则随冷却水一起进入到沉淀槽14中，沉降至沉淀槽14的底部；当储水罐9中的水量不足，且冷却水中混合的小颗粒熔渣数量较少时，控制装置控制水泵18开启，将沉淀槽14中的冷却水抽回到储水罐9中，实现冷却水的反复利用；当冷却水重复利用一段时间后，通过肉眼能观察到沉淀池水面漂浮的细小熔渣时，一般为两周左右，此时打开排水阀门16、关闭水泵18，排出沉淀槽14中的冷却水，并打开换水水管19向储水罐9中补充干净的冷却水，以达到持续向单孔水管4和多孔水管5供水的目的。
36.对圆柱形工件1冷却的工作过程：首先将圆柱形工件1固定在机械转轴3上，调整好圆柱形工件1的位置后，开启焊枪2和冷却水阀门11，在焊接的过程中，利用单孔水管4对圆柱形工件1的焊接位置进行冷却，焊接完成后，转动机械转轴3，使圆柱形工件1转动到下一个焊接位置，焊枪2开始对下一个焊接位置进行焊接，此时由于多孔水管5的出水孔7正对圆柱形工件1的上一个焊接位置，因此多孔水管5能够继续对该圆柱形工件1的上一个焊接位置进行冷却，依次类推，直至焊接完成。
37.本技术通过在焊枪2上固定设置单孔水管4，使得该装置能够在对圆柱形工件1焊接的过程中对其进行冷却，在焊枪2后部设置多孔水管5，使得在单孔水管4移动到下一个焊接区域时，该装置能仍通过多孔水管5对上一个焊接区域再次进行冷却，以此对每一个焊接区域均进行两次冷却，降低了焊接完成后圆柱形工件1表面的温度，缩短了圆柱形工件1冷却到适宜进行下一步加工所用的时间，提高了加工效率；同时降低了焊接区域的温度，能够使得焊接区域在冷却阶段受到周围金属的拉伸作用产生拉伸变形，抵消原焊接过程中的压缩变形，从而减小焊接残余应力和工件的变形量，提高圆柱形工件1的加工质量，延长其服役时间。
38.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。