專利名稱：一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備及方法，用于制造多頭膜式螺旋 盤管換熱器，屬于多頭螺旋盤管換熱器制造方法及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前石油化工設(shè)備中，多頭膜式螺旋盤管換熱器采用下面方法制作首先將 單根或兩根管子在專用的單獨(dú)連續(xù)螺旋彎管設(shè)備中彎制，然后再由人工把幾個(gè)單 根或兩根組的螺旋彎管旋合在一起，再將扁鋼單獨(dú)彎曲與旋合的螺旋彎管裝配并 焊接一。
在原有的工藝中并沒有一種可以直接彎制多頭膜式螺旋盤管的設(shè)備，而且原 有的工藝存在下列缺陷
第一、單根螺旋盤管自重有60多千克，彎制后盤管的剛性極差，要把多根 這樣的螺旋盤管按要求相互鑲套在一起，在裝配過程中盤管的直徑和螺旋角極易 發(fā)生變化而很難保證盤管原來的尺寸和形狀；第二、大量的扁鋼需要單獨(dú)彎曲、 裝配和手工焊接，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在保證盤管原來的尺寸和形狀的情況下完成 多頭螺旋膜式管屏連續(xù)彎曲成形的膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備及方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的產(chǎn)品技術(shù)方案是提供了一種膜式管屏連續(xù)螺旋 彎管設(shè)備，其特征在于，包括底座，主軸通過軸承座置于底座上，主軸通過聯(lián)軸 器與主電機(jī)傳動(dòng)裝置相鏈接，在主軸外包裹有胎模，托輥置于主軸的前下方，在 底座的前下方設(shè)有工件橫移裝置。
本發(fā)明的方法技術(shù)方案是提供了一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管制造方法，其特 征在于，步驟為
步驟1、將所要彎制的至少三根管子和扁鋼在機(jī)器上拼焊成膜式壁； 步驟2、根據(jù)所要彎制的膜式管屏連續(xù)螺旋彎管的設(shè)計(jì)螺距a，調(diào)整所述主電機(jī)傳動(dòng)裝置中的主電機(jī)及所述工件橫移裝置中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得主電機(jī) 每轉(zhuǎn)動(dòng)一周工件橫移裝置便前進(jìn)一個(gè)設(shè)計(jì)螺距a，并根據(jù)該設(shè)計(jì)螺距a在步驟1 所述的膜式壁上劃出管屏彎制夾頭線；
步驟3、將步驟1得到的膜式管屏移動(dòng)至所述托輥和第一支承料架及第二支 承料架上，使步驟2所述的管屏彎制夾頭線和胎模邊緣對(duì)平齊，并把膜式管屏緊 固在胎模和工件橫移裝置上；
步驟4、啟動(dòng)所述主電機(jī)傳動(dòng)裝置中的主電機(jī)及所述工件橫移裝置中的伺服 電機(jī)，通過所述胎模的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及所述工件橫移裝置的橫移運(yùn)動(dòng)將膜式壁彎制成 膜式管屏連續(xù)螺旋彎管。
由于本發(fā)明先將管子和扁鋼在專門的機(jī)器上拼焊成膜式管屏，因此管子與扁 鋼(鰭片)之間以及管子與管子之間的焊縫都采用機(jī)械焊接，省去了人工焊接造 成的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的麻煩，從而使效率得到與管子數(shù)量成正比的提高；由于是先把所 要彎的至少三根管子和扁鋼板在專門的機(jī)器上拼焊成膜式壁，再在本設(shè)備上成排 螺旋彎，因此彎后產(chǎn)品的平直度相當(dāng)好，剛性大，不易在后續(xù)的加工過程中產(chǎn)生 有害的變形。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是避免了單根螺旋盤管彎制后再一根一根相互套裝工作所帶 來的很多制造難題，生產(chǎn)效率大大提高，并且可確保換熱器盤管本體成形質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明提供的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備的正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖1的A-A剖視圖4為本發(fā)明提供的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備的工作狀態(tài)圖5為主電機(jī)傳動(dòng)裝置的俯視圖6為主電機(jī)傳動(dòng)裝置的側(cè)視圖7為工件橫移裝置的主視圖8為工件橫移裝置的側(cè)視圖9A為拼焊后管子和鋼板的排列正視5圖9B為拼焊后管子和鋼板的排列側(cè)視圖； 圖IO為膜式壁劃出管屏彎制夾頭線的示意圖； 圖11為初始螺旋角a的計(jì)算模型圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。
實(shí)施例
如圖1至圖4所示，為本發(fā)明提供的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備的結(jié)構(gòu) 示意圖，由主電機(jī)傳動(dòng)裝置l、聯(lián)軸器2、主軸3、胎模4、底座5、軸承座6、 托輥7及工件橫移裝置8組成。
主軸3通過軸承座6置于底座5上，主軸3通過聯(lián)軸器2與主電機(jī)傳動(dòng)裝置 l相鏈接，在主軸3外包裹有胎模4，托輥7置于主軸3的前下方，在底座5的 前方設(shè)有工件橫移裝置8。在工件橫移裝置8與底座5之間設(shè)有第一支承料架9， 在工件橫移裝置8的前方設(shè)有第二支承料架11?！?br> 如圖5及圖6所示，為主電機(jī)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括主電機(jī)15，主 電機(jī)15與一級(jí)減速器16相鏈接， 一級(jí)減速器16聯(lián)結(jié)二級(jí)減速器17， 二級(jí)減速 器17聯(lián)結(jié)三級(jí)減速器12，所述聯(lián)軸器2設(shè)于三級(jí)減速器12上，三級(jí)減速器12、 主電機(jī)15、 一級(jí)減速器16及二級(jí)減速器17置于主電機(jī)傳動(dòng)底座14上。
如圖7及圖8所示，為工件橫移裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括底座24，升降機(jī) 構(gòu)25的底部設(shè)于底座24內(nèi)，在升降機(jī)構(gòu)25的頂部設(shè)有可升降橫梁23，固定在 底座24上的定位滑槽26設(shè)于可升降橫梁23的側(cè)邊，在可升降橫梁23的前部設(shè) 有減速器21，伺服電機(jī)22連接減速器21，減速器21上的鏈輪與設(shè)于可升降橫 梁23后部的鏈輪通過鏈條20相連，拖板19設(shè)于可升降橫梁23的頂部，鏈條 20兩端分別與拖板19相連接，固定在可升降橫梁23頂部的導(dǎo)軌18置于拖板19 的側(cè)邊。
本發(fā)明提供的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管制造方法，步驟為 步驟1、將所要彎制的至少三根管子27和扁鋼28在機(jī)器上拼焊成膜式壁10， 管子27與扁鋼板28的排列為如圖9A及圖9B所示的間隔排列；步驟2、根據(jù)所要彎制的膜式管屏連續(xù)螺旋彎管的設(shè)計(jì)螺距a，調(diào)整所述主 電機(jī)傳動(dòng)裝置1中的主電機(jī)15及所述工件橫移裝置8中的伺服電機(jī)22的轉(zhuǎn)速， 使得主電機(jī)15每轉(zhuǎn)動(dòng)一周工件橫移裝置8便前進(jìn)一個(gè)設(shè)計(jì)螺距a，并如圖10所 示，根據(jù)該設(shè)計(jì)螺距a在步驟1所述的膜式壁10上劃出管屏彎制夾頭線AB;
主電機(jī)15輸出速度『nl/il，其中nl為主電機(jī)15的原始速度，il為一級(jí) 減速器16、 二級(jí)減速器17及三級(jí)減速器12的減速系數(shù)；伺服電機(jī)22使得工件 橫移裝置8的直線運(yùn)動(dòng)速度v=2 it rn2/i2，其中，r為鏈輪半徑，n2為伺服電機(jī) 22的初始速度，i2為減速器21的減速系數(shù)。在彎制過程中，隨著彎制輥的轉(zhuǎn)動(dòng)， 拖板19必須夾住管排并控制管排的移動(dòng)距離，這樣才能保證所彎制的螺旋形管 排既不重疊又沒有空隙。
劃出管屏彎制夾頭線AB包括下列步驟
步驟2. 1、計(jì)算得到初始螺旋角a ， a =arcsin(b/2 n R)，其中b為管排寬 度，R為螺旋管排中心半徑；
如圖11所示，為初始螺旋角a的計(jì)算模型圖，圖11所示是一塊要彎制的管 排，其中a為初始螺旋角，b是管排寬度，a是與彎制輥平行方向的長(zhǎng)度值，即 螺距。a和b有如下關(guān)系b=a cosa 。 A點(diǎn)是管排上的某一個(gè)點(diǎn)，如果要保證管 排在繞制一圈后既不重疊又不有空隙，則管排上的B點(diǎn)必須與A點(diǎn)重合。顯然 AB=2jiR， R為螺旋管排中心半徑。在直角三角形BAC中，AC=a， AB=2 n R， tg a =AC/AB=a/2 it R，用a=b/ cos a代入得到sin a =b/2 n R。所以初始螺旋角a =arcsin(b/2 R)
步驟2.2、在管屏上劃出垂直於管屏中心線的基準(zhǔn)線OA;
步驟2.3、根據(jù)公式HAXtgci計(jì)算得到B點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離，據(jù)此劃出 B點(diǎn)，其中，b為管屏寬度，a為通過步驟2.1計(jì)算得到的初始螺旋角；
步驟2.4、連接A點(diǎn)及B點(diǎn)，即得到管屏彎制夾頭線(AB)。
為了實(shí)現(xiàn)步驟2所述的控制規(guī)律，即主電機(jī)15每轉(zhuǎn)動(dòng)一周工件橫移裝置8 便前進(jìn)一個(gè)設(shè)計(jì)螺距a，使用了類似數(shù)控技術(shù)中的兩軸插補(bǔ)控制技術(shù)。將實(shí)現(xiàn)彎 制軸旋轉(zhuǎn)和拖板移動(dòng)的主電機(jī)15及伺服電機(jī)22連接主控制器，主控制器采用具有兩軸插補(bǔ)功能的PLC控制系統(tǒng)。通過適當(dāng)?shù)某绦蚓幹坪退欧到y(tǒng)設(shè)置調(diào)整實(shí)現(xiàn)
了該功能。
步驟3、將步驟1得到的膜式管屏10移動(dòng)至所述托輥7和第一支承料架9 及第二支承料架11上，使步驟2所述的管屏彎制夾頭線和胎模4邊緣對(duì)平齊， 并把膜式管屏緊固在胎模4和工件橫移裝置8上；
步驟4、啟動(dòng)所述主電機(jī)傳動(dòng)裝置1中的主電機(jī)及所述工件橫移裝置8中的 伺服電機(jī)，通過所述胎模4的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及所述工件橫移裝置8的橫移運(yùn)動(dòng)將膜式 壁10彎制成膜式管屏連續(xù)螺旋彎管。
權(quán)利要求
1.一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備，其特征在于，包括底座(5)，主軸(3)通過軸承座(6)置于底座(5)上，主軸(3)通過聯(lián)軸器(2)與主電機(jī)傳動(dòng)裝置(1)相鏈接，在主軸(3)外包裹有胎模(4)，托輥(7)置于主軸(3)的前下方，在底座(5)的前方設(shè)有工件橫移裝置(8)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備，其特征在于，在所述 工件橫移裝置(8)與所述底座(5)之間設(shè)有第一支承料架(9)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備，其特征在于，在所述 工件橫移裝置(8)的前方設(shè)有至少一個(gè)第二支承料架(11)。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備，其特征在于，所述主 電機(jī)傳動(dòng)裝置(1)包括主電機(jī)(15)，主電機(jī)(15)與一級(jí)減速器(16)相 鏈接， 一級(jí)減速器(16)聯(lián)結(jié)二級(jí)減速器(17)， 二級(jí)減速器(17)聯(lián)結(jié)三 級(jí)減速器(12)，所述聯(lián)軸器(2)設(shè)于三級(jí)減速器(12)上，三級(jí)減速器(12)、 主電機(jī)(15)、 一級(jí)減速器(16)及二級(jí)減速器(17)置于主電機(jī)傳動(dòng)底座(14)上。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備，其特征在于，所述工 件橫移裝置(8)包括底座(24)，升降機(jī)構(gòu)(25)的底部設(shè)于底座(24)內(nèi)， 在升降機(jī)構(gòu)(25)的頂部設(shè)有可升降橫梁(23)，固定在底座(24)上的定 位滑槽(26)設(shè)于可升降橫梁(23)的側(cè)邊，在可升降橫梁(23)的前部設(shè) 有減速器(21)，伺服電機(jī)(22)連接減速器(21)，減速器(21)上的鏈輪 與設(shè)于可升降橫梁(23)后部的鏈輪通過鏈條(20)相連，拖板(19)設(shè)于 可升降橫梁(23)的頂部，鏈條(20)兩端分別與拖板19相連接，固定在 可升降橫梁(23)頂部的導(dǎo)軌(18)置于拖板(19)的側(cè)邊。
6. —種利用如權(quán)利要求5所述設(shè)備的膜式管屏連續(xù)螺旋彎管制造方法，其特征 在于，步驟為步驟1、將所要彎制的至少三根管子(27)和扁鋼(28)在機(jī)器上拼焊 成膜式壁(10);步驟2、根據(jù)所要彎制的膜式管屏連續(xù)螺旋彎管的設(shè)計(jì)螺距a，調(diào)整所 述主電機(jī)傳動(dòng)裝置(1)中的主電機(jī)(15)及所述工件橫移裝置(8)中的伺 服電機(jī)(22)的轉(zhuǎn)速，使得主電機(jī)(15)每轉(zhuǎn)動(dòng)一周工件橫移裝置(8)便 前進(jìn)一個(gè)設(shè)計(jì)螺距a，并根據(jù)該設(shè)計(jì)螺距a在步驟1所述的膜式壁(10)上 劃出管屏彎制夾頭線(AB);步驟3、將步驟l得到的膜式管屏(10)移動(dòng)至所述托輥(7)和第一支 承料架(9)及第二支承料架(11)上，使步驟2所述的管屏彎制夾頭線和 胎模(4)邊緣對(duì)平齊，并把膜式管屏緊固在胎模(4)和工件橫移裝置(8) 上；步驟4、啟動(dòng)所述主電機(jī)傳動(dòng)裝置(1)中的主電機(jī)及所述工件橫移裝置 (8)中的伺服電機(jī)，通過所述胎模(4)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及所述工件橫移裝置(8) 的橫移運(yùn)動(dòng)將膜式壁(10)彎制成膜式管屏連續(xù)螺旋彎管。
7.如權(quán)利要求6所述的一種方法，其特征在于，所述步驟2中劃出管屏彎制夾 頭線(AB)包括下列步驟步驟2. 1、計(jì)算得到初始螺旋角a ， a =arCSin(b/2 n R)，其中b為管排 寬度，R為螺旋管排中心半徑；步驟2.2、在管屏上劃出垂直於管屏中心線的基準(zhǔn)線OA;步驟2.3、根據(jù)公式I^bXtgci計(jì)算得到B點(diǎn)與0點(diǎn)之間的距離，據(jù)此 劃出B點(diǎn)，其中，b為管屏寬度，a為通過步驟2. l計(jì)算得到的初始螺旋角；步驟2.4、連接A點(diǎn)及B點(diǎn)，即得到管屏彎制夾頭線(AB)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備及方法，本發(fā)明的產(chǎn)品技術(shù)方案是提供了一種膜式管屏連續(xù)螺旋彎管設(shè)備，其特征在于，包括底座，主軸通過軸承座置于底座上，主軸通過聯(lián)軸器與主電機(jī)傳動(dòng)裝置相鏈接，在主軸外包裹有胎模，托輥置于主軸的下方，在底座的下方設(shè)有工件橫移裝置。本發(fā)明的方法技術(shù)方案先把所要彎的至少三根管子和鋼板在機(jī)器上拼焊成膜式壁，再在本設(shè)備上成排螺旋彎。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是避免了單根螺旋盤管彎制后再一根一根相互套裝工作所帶來的很多制造難題，生產(chǎn)效率大大提高，并且可確保換熱器盤管本體成形質(zhì)量。
文檔編號(hào)B21D11/06GK101559453SQ20091005231
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者華炳增, 徐國(guó)忠, 徐永興, 金德華 申請(qǐng)人:上海鍋爐廠有限公司