CN100337785C - 热交换器管子的编排设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于分离热交换器的管子的编排设备，从而使保持管子分开的隔板可以插入到管子之间以便增加热效率。该编排设备包括框架装配体和包含在框架装配体内的编排机械。编排机械包括对齐管子的对齐板和管子对齐后分离它们的分离板。这样编排设备使热交换器管子分离自动化，从而可以很容易地在管子间插入隔板。

Description

热交换器管子的编排设备和方法

技术领域

本发明一般涉及热交换器，特别是涉及用于分离热交换器管子的编排设备和方法，从而使保持管子分开的隔板可以插入到管子间以便增加热效率。

背景技术

热交换器是常用于迅速和有效地冷却或者加热气体或液体(下面通称为“流体”)的装置。典型的热交换器包括一对集流管和在集流管之间许多基本平行排列并互相靠得很近的管子。在操作时流体被引入到一个集流管中。然后流体流过许多热交换管子，接着通过第二集流管排出热交换器。用热交换器冷却热的流体时将管子保持在冷却环境中。当热的流体流过热交换器时通过管子的传热使其冷却。用热交换器加热流体时，将管子保持在热的环境中通过管子的传热使流体被加热。一般来说，交换器的传热面积越大，该装置的效率越高。由于这个原因，热交换器倾向于有大量的管子。

加利福尼亚州雷德伍德市(Redwood City，California)的FAFCO公司，本申请的受让人所提供的热交换器有热塑材料制成的热交换管子，热焊到集流管上。在开始制造这些装置时，热交换管在焊接到集流管之前是临时点焊在一起的。但是这种结构不太理想。在管子之间的临时点焊降低了热交换器的整个性能，因为这些点焊阻止了外部环境(通常或者气体或者液体)围绕管子循环的自由流动。为了解决这个问题，打断管子之间的临时点焊并在管子之间插入隔板，形成多排分离的管子。物理上使管子互相分离的隔板增加了围绕管子的循环流动。若需要FAFCO的热交换器的更多信息，请参看1998年12月24日申请的美国专利申请序号09/220,639，题目为“具有带成角度的改进热交换性能的刻痕的热交换管的热交换器”，和1998年6月9日申请的美国专利申请序号09/094,187题目为“将嵌板和敷设管子装设到集流管上的方法和设备”，两者都转让给本发明的受让人并在这里用作为参考。

与上述热交换器相关的问题是打断临时点焊和插入隔板的各个步骤是人工操作的。由于每个热交换单元有大量的管子而它们的直径又相对较小，使得这个工艺方法非常耗时耗力成本很高。因此需要自动分离管子的编排机器和方法。

发明内容

本发明涉及用于自动分离和间隔热交换器的管子的编排设备，从而使保持管子分开的隔板可以插入到管子之间以增加热交换器的热效率。编排设备包括编排机械，该机械有使管子对齐的对齐板和管子已经对齐之后将管子分离的分离板。在操作时将要分离的热交换器管子插入到编排机械中。接着对齐板动作使管子对齐。对齐后通过分离板使管子分离，从而操作者可以很容易地在管子之间插入隔板使管子保持分开。因此本发明取消了前述人工分离管子的步骤，从而显著地减少了在热交换器管子之间插入隔板所需的劳力、时间和成本。

附图说明

结合附图作以下说明将能最好地理解本发明，附图有：

图1A是本发明编排设备的正面透视图。

图1B是本发明编排设备的背面透视图。

图2是用于本发明编排设备中的对齐板的正视图。

图3是用于本发明编排设备的第一分离板的正视图。

图4是用于本发明编排设备的第二分离板的正视图。

图5是在编排设备中对齐热交换器管子的对齐板的分解透视图。

图6是在本发明的编排设备中分离热交换器管子的第一分离板和第二分离板的分解透视图。

图7是通过本发明的编排设备将管子分离之后用于保持使热交换器管子分开的隔板。

图8是几种隔板正视图，在通过本发明的编排设备将管子分离之后可以用这几种隔板保持使热交换器管子分开。

具体实施方式

参考图1，图中所示为对热交换装置16的管子14实行编排操作的编排设备10。该编排设备10包括框架装配体20，它有顶横向部件22，底横向部件24，第一侧边部件26和第二侧边部件28。第一侧边部件26包括第一支持结构30，第一基底结构32，第一引导机构34。第二侧边部件28包括第二支持结构36，第二基底结构38和第二引导机构机构40。在框架装配体20内装设第一管子分离板42和第二管子分离板44。使用定位在框架装配体20相对两侧上的引导机构34和40将使第一分离板42和第二分离板44保持在框架装配体20之内。对齐板45也装设在框架装配体20内和在引导机构34和40内(注意：由于对齐板45在第一分离板42和第二分离板44之后，所以它在图1A中只有部分可见)。使用操作机构46控制第一分离板42、第二分离板44和对齐板45在引导机构34和40内的运动。操作机构46包括三个气缸48，50，52和开关54a，54b，54c分别与第二分离板42，第一分离板44和对齐板45机械连接。使用第一和第二支持结构30和36支持框架装配体20。使用第一和第二基底结构32和38进行螺栓或其他方法固定将编排设备10紧固在静止位置，例如固定在制造或装配设施的地板上。操作机构46在开关54b和54a的控制之下构造成使第一分离板42和第二分离板44分别选择性地定位在框架装配体20的引导机构34和40内的分离位置和复原位置之间。

参考图1B，图中所示为本发明编排设备的背面透视图。(为清楚起见，在图1B中表示的编排设备10没有热交换装置16)。背面透视图示出了许多如图1A中所示的编排设备10相同的元件。因此用相同的参考数字标记，在这里不再详细讨论，编排设备10的背面透视图表示结构横向部件59机械地连接在第一和第二引导机构34和40之间，支架62和64安装在底横向部件24上，用于将编排设备10固定到工作台上，板66将三个气缸48，50，52安装在底横向部件24上。还表示出对齐板45在框架装配体20中第一管子分离板42和第二分离板44后面的位置。气缸52与对齐板45机械连接，其构造是使对齐板45选择性地定位在框架装配体20的引导机构34和40内的管子对齐位置和复原位置之间。

参考图2，图中所示为用于本发明编排设备中的对齐板45的正视图。对齐板45的形状成矩形，它包括许多用于减轻板45整个重量的圆形凹槽区60和矩形凹槽区62。凹槽区62的顶缘64确定包括许多圆形或V形对各切口66的管子对齐平面，对齐切口的构形成分别接纳热交换器16的各个管子14。(注意：所示的对齐切口66为了说明的目的以相对对齐板45的其他部件较大的比例表示)。在一个实施方案中，对齐切口66的数目等于或大于插入到编排设备10中的热交换器16的管子14的数目，而对齐切口66的尺寸是足够大，以便容纳管子14的直径。在本发明的各个实施方案中，对齐板45的宽度范围为从48英寸到60英寸，高度范围为从12英寸到24英寸，顶缘64包括200到400个对齐切口66，每个切口的半径在0.63到0.5英寸范围内。叶片状部件45a从对齐板45的底部向下伸展，如图1A中清楚地说明的那样，它用于将对齐板45与气52机械连接。如前面解释的那样，气缸52在开关54c的控制下，使对齐板45，并因此使对齐切口66在框架装配体20的引导机构34和40内向下运动到对齐位置和向上运动到复原位置。

参考图3，图中表示本发明编排设备10中使用的第一分离板42的正视图。第一分离板42形状为矩形，它包括许多用于减轻板重的圆形凹槽区80和矩形的凹槽区82。凹槽区82的顶缘84包括一系列的向下突出的管子分离部件86。每个管子分离部件86包括一组N个管座88a-88n，每个管座的构形用于接纳热交换管。在图4所示的实施方案中，管座88的数目是4个(N＝4)。组织管座88在每个分离部件86上成交错排列形式。在本发明的不同实施方案中，顶板42的宽度范围为48英寸到60英寸，高度范围为12英寸到24英寸，顶缘84包括50到100个管子分离部件86，每个管子分离部件86有2到8个管座88。从分离板42伸出的叶片状部件42a用于将分离板42与气缸50机械连接，如图1A中清楚地说明的那样。气缸50在开关54b的控制下使第一分离板42向下运动到管子分离位置，从而使管子分离部件86的管座88可以与热交换器的管子14啮合，或者在框架装配体20的引导机构34和40内向上运动到复原位置。

参考图4，图中表示本发明编排设备10中使用的第二分离板44的正视图。第二分离板44的形状为矩形，它包括许多用于减轻板重的圆形凹槽区90和矩形凹槽区92。凹槽区92的底缘94包括许多向上突出的管子分离部件96。每个管子分离部件96包括一组N个管座98a-98n。在图4表示的实施方案中，组织各分离部件96上的管座98成第二交错形式，该形式与第一分离板42的管子分离部件86上的管座88的第一交错形式互补。在本发明的各个实施方案中，第二分离板44的宽度范围为48到60英寸，高度范围为12到24英寸，底缘94包括50到100个管子分离部件96，各管子分离部件96有2到8个管座98。从第二分离板伸出的叶片状部件44a与气缸48机械连接，如图1A中清楚表示的那样。如前面解释的那样，气缸48使第二分离板44，并因此使管子分离部分96的管座98在框架装配体20的引导机构34和40内向上定位在管子分离位置，或者向下定位在复原位置。

参考图5，图中表示在编排操作之前对齐板45，第一分离板42和第二分离板44的分解透视图。在准备编排操作时，操作者起动开关54b和54a将第一分离板42和第二分离板44分别放到它们的复原位置。特别是在框架装配体20的引导机构34和40内提升第一分离板42和下降第二分离板44。然后插入热交换器的管子14分别通过三块板45，42，44凹槽区62，82，92。为简单起见，只示出了热交换器的4根管子14。接着操作者将对齐板45从其复原位置下降到对齐位置，从而使对齐边缘64的对齐切口66与热交换器的管子14啮合。如果需要，可以要求操作者将更多的管子14插入到对齐切口66中。一旦完成这些步骤，编排设备10已作好执行编排操作的准备。

参考图6，图中表示在编排操作之后第一分离板42和第二分离板44的分解透视图。为了开始进行编排操作，要求操作者起动开关54b将第一分离板42下降到管子分离位置中。当第一分离板42在管子分离位置时，大多数的各管子分离部件86的最下面管座88a与定位在对齐板45的相应对齐切口66中管子14啮合。然后通过起动开关54c将对齐板45(图6中见不到)提升到其复原位置，从而使它不再影响其余的编排操作。接着操作者用开关54a将第二板44抬起。当第二分离板44在引导机构34和40内向上运动时，每个管子分离部件96的N个管座98将接连地与热交换器的管子14啮合，并将这些管子定位在第一分离板42的管子分离部件86的互补的管座88内。为清楚起见，图6只表示已经分离的12根管子14。在的编排操作中所有热交换器管子14都以相同的方式分离。应该注意，在一个实施方案中在热交换器被插入到编排设备10之前打断了管子14之间的临时点焊。在另一个实施方案中临时点焊保持完好，而是通过第一分离板42和第二分离板44的管子分离动作将其打断。在分离操作完成之后管子14被排列在N个平行平面中。每个平行平面分别被管子分离部件86和96的一对相应管座88a-98a到88n-98n确定。

参考图7，图中表示在通过编排设备10将管子14分离之后，可以用来保持热交换器管子分开的隔板的侧视图。隔板110是细长结构的部件，由相对硬但柔性的材料制成，如塑料或金属。隔板110包括许多隔板部件112。每个隔板部件112包括许多隔板管座114a-114n，管座的构形便于接纳和固定热交换器16的管子14。将管子14分离之后，操作者把隔板110插入到编排设备10的编排位置12中，然后迅速将分离的管子14分别放入到隔板110的隔板管座114中。从而将管子14“锁住”并由隔板110在N个平行平面中保持分开。一旦完成这个操作，编排设备10已作好准备在热交换器管子14的第二个位置上执行另一个编排操作，通过将管子经过编排设备10拉到第二位置或者新的热交换器上进行。在一个实施方案中沿着热交换器管子14的长度在不同的位置上使用多个隔板。

参考图8，图中表示另一种隔板110的许多实施方案。这些隔板120到128，每个也都包括N个隔板管座114a-114n，其构形便于接纳和固定热交换器的管子14。这些隔板120到128的操作与隔板110相同并有相似的机械特性，所以将不在这里详细描述。

在还有一个实施方案中，在每个编排位置可以用两个隔板110分离热交换器的管子14。用这个实施方案第二个隔板是这样定位，使它的隔板部件112和管座114与第一个隔板110的正好是直径上对置的。如果是这样，两个隔板的管座114从相对的两侧与热交换器的管子14啮合。

虽然本发明已经对这里描述和表示的各实施方案进行了说明，但是对熟悉先有技术的人们来说很清楚将有其他代替的各实施方案和修改。本说明书只是示范性的，本发明的真实的范畴和宗旨由下述的权利要求书确定。

Claims (23)

1.一种热交换器管子的编排设备，包括：

编排机械，其构造用于分离热交换器的连接的管子，从而使得隔板可以插入到热交换器的管子之间，其中热交换器的管子并排连接；

用于编排机械的对齐板，靠近编排机械设置，并构造成用于对齐热交换器的管子。

2.如权利要求1所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，对齐板包括许多对齐切口，切口构形为便于将热交换器的管子对齐在编排机械内预先确定的位置，其中在对齐板上对齐切口的形状便于与热交换器的管子啮合。

3.如权利要求1所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，还包括框架装配体，其中对齐板保持在框架装配体内的引导机构里。

4.如权利要求3所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，对齐板的构造是这样，采取在引导机构内第一对齐位置时有利于热交换器管子的对齐，而采取在引导机构内第二复原位置时对齐板不在对齐热交换器管子的位置。

5.如权利要求4所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，还包括与对齐板机械连接的第一操作机构，其构造便于选择性地将对齐板定位在框架装配体的引导机构内第一对齐位置和第二复原位置之间。

6.如权利要求5所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，第一操作机构是与对齐板机械连接的气缸和开关，该开关的构造便于选择性地起动该气缸，使对齐板在引导机构内运动到或者第一对齐位置或者第二复原位置。

7.如前面任何一项权利要求所述的热交换器管子的编排设备，其中：

编排机械，它包括有许多第一管子定位部件的第一分离板；以及

许多第一管子定位部件中的每一个包括第一组N个管座，每个管座的构形便于接纳一根热交换器管子。

8.如权利要求7所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，许多第一管子定位部件的第一组N个管座以第一交错形式排列。

9.如权利要求8所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，

编排机械还包括第二分离板；以及

第二分离板包括许多第二管子定位部件，许多第二管子定位部件中的每一个有排列成第二交错形式的第二组N个管座，第二交错形式与第一分离板的第一交错形式互补。

10.如权利要求9所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，当第一分离板和第二分离板两者都在管子分离位置时，许多第一管子定位部件的第一组N个管座和许多第二管子定位部件的第二组N个管座互相靠得很近定位在N个平行的平面中。

11.如权利要求9所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，编排机械包括有引导机构的框架装配体，其中第一分离板固定在框架装配体的引导机构内。

12.如权利要求11所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，第一分离板和第二分离板都固定在框架装配体的引导机构内，使得第一组N个管座和第二组管座分别布置在互补位置上。

13.如权利要求12所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，还包括与第一板和第二分离板机械连接的操作机构，其构造便于选择性地将第一分离板和第二分离板定位在框架装配体的引导机构内或者管子分离位置或者复原位置。

14.如权利要求13所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，操作机构包括与第一分离板机械连接的第一气缸和第一开关，开关的构形为可选择地起动第一气缸将第一分离板定位在框架装配体的引导机构内或者分离位置或者复原位置。

15.如权利要求13所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，操作机构包括与第二分离板机械连接的第二气缸和第二开关，开关的构形为可选择地起动第二气缸将第二分离板定位在框架装配体的引导机构内或者分离位置或者复原位置。

16.如权利要求11所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，在第一分离板上管座的形状便于与热交换器的管子啮合。

17.一种热交换器管子的编排设备，包括：

框架装配体；以及

编排机械，它包含在框架装配体内和其构造便于分离并排连接的热交换器的连接的管子，从而使隔板可以插入到热交换器管子之间，框架装配体包括：

对齐板的构形便于，当采取在引导机构内第一对齐位置时有利于热交换器管子的对齐，而采取在引导机构内第二复原位置时对齐板不在对齐热交换器管子的位置；以及

有许多第一管子定位部件的第一分离板，许多第一管子定位部件包括第一组N个管座，每个管座的构形便于接纳热交换器的管子，许多第一管子定位部件的第一组N个管座的第一交错形式排列。

18.如权利要求17所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，编排机械还包括有许多第二管子定位部件的第二分离板，许多第二管子定位部件中的每一个有以第二交错形式排列的第二组N个管座，第二交错形式与第一分离板的第一交错形式互补。

19.如权利要求18所述的热交换器管子的编排设备，其特征在于，框架装配体还包括第一操作机构，其构造便于将对齐板定位在框架装配体的引导机构内或者第一对齐位置或者第一复原位置，第二操作机构，其构造便于将第一分离板定位在框架装配体的引导机构内或者管子分离位置或者第二复原位置，和第三操作机构，其构造便于将第二分离板定位在框架装配体的引导机构内或者管子分离位置或者第三复原位置。

20.一种操作编排机械以便将隔板插入到热交换器管子中的方法，该方法包括如下各步骤：

将热交换器插入到编排机械中；热交换器具有多个并排连接的管子；

将热交换器的连接的管子对齐；

以交错图案，分离热交换器的连接的管子使得交错形状的隔板可以插入到管子之间。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，对齐的步骤还包括操作在编排机械内有对齐切口的对齐板，从而使对齐板在基本平行的平面内将热交换器的管子对齐并与其啮合。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，分离管子的步骤还包括：

在编排机械内操作有许多第一管子定位部件的第一分离板，每个管子定位部件有第一组排列的管座以便与热交换器的管子啮合；以及

在编排机械内操作有许多第二管子定位部件的第二分离板，每个管子定位部件有第二组排列的管座，以及与热交换器的管子啮合。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，操作第一分离板和第二分离板的各步合成为使热交换器管子分离的步骤，从而使隔板可以插入到管子之间，以将它们保持在一组平行的平面中。

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