移動式焊接煙塵凈化器的發展方向

移動式焊煙凈化機的結構和特點移動式焊煙凈化機系統(以下簡稱凈化機)由吸塵罩、風管和支承臂、凈化系統和風機四部分組成，其凈化過程和原理類似于家用吸塵器。由操作人員用手工將吸塵罩定位在需要焊接凈化的位置，風管由支承臂支承，一端連接著吸塵罩，另一端連接著凈化系統。當風機工作時，風機前部的凈化系統和風管、吸塵罩內形成負壓，這個負壓將焊接產生的煙塵隨周圍空氣一起吸入凈化系統，經凈化系統的過濾器過濾后，通過風機出口排出。

2.1焊煙凈化機的優點
(1)風管和支承臂可以帶動吸塵罩懸停在其活動半徑范圍內的任意空間位置，且手工拉動吸塵罩時靈活性好。
(2)凈化系統結構簡單，就是一個過濾筒，濾材可方便地濾除直徑大于　0．5　μ　m　的塵粒，且阻力很小。并且當濾材沾滿灰塵時，可以通過壓縮空氣反吹后繼續使用。
(3)能耗少，與整體通風凈化相比可以節能　90％以上。
2．2凈化機的缺點
(1)對某一固定工況來說，吸塵罩有效吸塵空間太小，即吸塵效率太低。例如以目前市場上最常用的支承臂半徑　3　m、吸塵口徑　φ　160　mm、吸氣量2　000　m?/h、負壓　1　500　Pa　為例，采用有限元法分析吸塵口附近空氣速度場和流線分布2)應用受到極大制約。當焊縫較長時，為達到吸塵效果，需不斷地手工移動吸塵罩，操作極為不便，容易影響焊接質量。吸塵效率隨焊接點與吸塵口中心距離的變化趨勢如圖　3　所示。由圖　1～圖　3　可知，焊接點距吸塵口中心越近，吸塵效率越高。當距離　d＝0．15　m　時，即以吸塵罩中心為圓心的　φ　300　mm　的圓周上，吸塵效率為　84％，在此之外吸塵效果迅速下降。這一理論數據與現場實際情況非常吻合。

3　凈化機的發展方向

凈化機因其結構緊湊，空間尺寸小，凈化系統簡單實用、節能，使用成本低等諸多優點而被世界各國廣泛采用。這些優點在凈化機的發展中應被保留和發展，關鍵是克服上述缺點。因此，凈化機的發展方向是在減輕勞動強度的同時進一步擴大吸塵罩的有效吸塵空間。實際上，只要能將由操作者手工移動吸塵罩這一動作改由智能型機器來完成，就能從根本上解決這個問題，即焊煙凈化中需要有一款焊煙跟蹤機器人。自主研制的具備感知、決策和行動三大機器人本質特征的煙塵自動跟蹤臂(以下簡稱跟蹤臂)由焊煙識別傳感器、電腦和軟件以及執行機構等幾部分組成。當焊接開始時，焊煙識別傳感器立即將焊煙產生點的三維空間位置傳送給電腦和軟件系統，經軟件系統分析后，命令執行機構帶著吸塵罩緊跟焊接點，每隔　3　mm　自動移動一次(宏觀上可看作連續移動)，真正做到了吸塵罩與焊接點同步運動。在焊接有害物質還未擴散就被吸收凈化，使有害物質的產生與吸收、凈化同步，從而保證了工作環境的空氣質量和操作者的健康。4　跟蹤臂與凈化機的凈化性價比為了解跟蹤臂與凈化機的凈化性價比，對焊縫直線長為　5　000　mm　的焊接凈化過程分兩種情況進行實驗。(1)使用跟蹤臂。操作者焊完　5000mm　長的焊縫，用時　14．6　min；由于跟蹤臂帶著吸塵罩緊跟焊接點，每隔　3　mm　自動移動一次，使焊接點始終處在以吸塵罩中心為圓心的　φ　6　mm的圓面積上，由圖　3　可知，φ　6　mm　圓面積上的吸塵效率均在　99％以上。(2)使用凈化機。如圖　3　所示，為達到　84％以上的吸塵效果，操作者需每隔　300　mm　手工移動一次吸塵罩，焊完5　000　mm長的焊縫用時　21．2　min，在此時間內移動吸塵罩達　17　次之多。上述兩種情況相比：(1)減輕了勞動強度，提高了勞動生產率。勞動生產提高率＝(A－B)／A×100％＝(21．2min－14．6min)／21．2　min×100％＝31％式中　A　為第二種情況所用時間；B　為第一種情況所用時間。(2)提高了吸塵效率。前者吸塵效率大于　99％，后者大于　84％，前者比后者效率更高。(3)提高了自動吸塵面積。兩種情況的有效工作范圍示意如圖　4　所示。跟蹤臂能用于焊縫長度不超過5．66　m的工件焊接，兩者吸塵面積之比為S＝S2／S1＝12．56　m2／0．07　m2＝180式中　S1為前者凈化面積；S2為后者凈化面積。即前者的吸塵面積為后者的　180　倍。圖　4　凈化機與跟蹤臂的有效工作范圍(4)由于保證了局部凈化效果，從而降低了整體通風凈化的能耗。5　結論跟蹤臂在凈化機的基礎上，通過自動跟蹤焊接點位置達到焊煙產生與凈化同步，提高了工作效率和凈化效果，使吸塵效率始終保持在　99％以上，降低了整體通風凈化的能耗，是焊煙凈化領域發展的一大突破。

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