CN1004794B - 连接热交换器管子和管板的工具机 - Google Patents

Abstract

连接热交换器管板和管端的工具机，具有一个机架和与机架相隔一段距离的立柱，热交换器可在工具机内进行加工。热交换器装在小车上，小车可在轨道上移动。机架具有一个可移动的横臂，装在横臂上的溜板带有刀架。刀架可旋转１８０°并可带两套刀具。在连接管子与管板时，可用夹紧装置将管子的另一端固定。载有热交换器的小车可从机架中穿过去。最后将后管板与管子相连。

Description

连接热交换器管子和管板的工具机

本发明涉及一种用于连接热交换的管子和管板的工具机，这种工具机包括固定热交换器的车架，车架能在其上移动的轨道;用来装配胀管工具、焊接工具和其它工具的刀架，刀架装在机架上，可以移动;刀架和热交换器彼此之间能相对于工作位置上的工具纵轴的横向相对移动。用于固定式设备的热交换器大多由一束管子构成，通过两个筛状的中间隔板使这些管子相互间保持一定距离。两个最外端的管板通过焊接和/或滚压与管端紧密相连接。焊接前必须先进行定位、铣削以及胀管等工作。焊接后还要滚压焊在管板上的管端。管板和管子间必须保持密封可靠。这种用来滚压和焊接管子的机器已达很高的工艺水平。若按照规定的工作条件来操作，这种工作方法本身已无可挑剔。

按上述工作方法操作时，单个管端与管板之间的连接，迄今为止基本上还是靠手工来实现的，而且从根本上讲也已不在存在什么工艺上的困难。但这种热交换器经常具有数百个管子，这使得单独连接一个管端和两个管板的劳动成本明显增加。到目前为止，影响进行机械化加工的障碍是：要能够加工例如长10米的热交换器的两端，就得有很大尺寸的加工机器。而且，由于热交换器型式的不同，加工热交换器两端的工作台彼此之间的距离也各不相同。因此，象卧式镗床那样具有两个固定工作台的加工热交换器的机器，是不可能或至少是不经济的。此外，一种可供选择的在两个固定工作台之间能作横向运输的工作方式，也不适用于那种需要热交换器作轴向运输的加工过程。

鉴于此，本发明的任务在于提供这样一种工具机，它能用同一个工具机机架上的工具加工前、后管板。

本发明的任务是通过如下方法实现的，使工具机的带有工具的刀架装在横向移动路线最外侧，并靠近热交换器的侧面;使带有工具的刀架和热交换器在热交换器纵轴方向上能彼此相对移动;使工具具有两个工作位置，可加工前后管板，每个工作位置转过180°即是另一工作位置。其工作原理简述如下：管端与一个管板连接后。将刀架移开工作位置，让热交换器从刀架旁边移过去，接着再将刀架返回到位于移过去的热交换器后面的工作位置上。此时热交换器将位于刀架的另一侧。刀架也可选择旋转式或具有两套工具，这样使工具机能按顺序加工热交换器彼此相对的两个端部。刀架具有多个工具，可用来铣削，胀管，焊接和滚压，它们分别由控制系统控制，并一个接一个地投入使用。

使用两套工具的前提是管端和管板的定位具有足够的精确度;若使用两套工具则可同时加工第一个热交换器的后管板和第二个热交换器的前管板。

如刀架由计算机数字控制，则本发明解决方案的优越性更为突出;因为一块管板的孔眼可一次自动存入计算机，而不必每次由手工方式来使工具对准管子。

在一个优选实施例中，热交换器和工具机架之间的相对运动是由热交换器完成的。为了使热交换器尚未焊牢的部分定位，一般总需要用一个固定装置，例如用一个车架;热交换器的各部件可在这个车架上预定位固定住。最好的办法是把固定装置装在车架上。

在进一步限定本发明的另一个技术特征中，虽然门型结构机架为了能让它的刀架撤走而不可避免地使得刀具移动范围较大，但这种实施例却能使工具机结构稳定，且有可能使每个需与管板相焊的管子运送位置准确。使刀架最好是由下而上地撤走。这样做能减少机器占地面积，并使带有刀架的移动横臂变短因而更加稳定。

在一个实施例中，热交换器在其整个加工过程中能连续地沿工作方向移动。加工时热交换器象一辆火车一样沿某个方向推进。

在一个优选实施例中，使用一套工具加工两个管板、以及插入管板的管端。为了加工热交换器另一端而转动这套工具所付出的设备额外费用，将小于使用两套工具的额外费用，安装两套工具需要较大的空间和移动范围。

一个实施例进一步具体说明了本发明中上述机架的结构和安装，即热交换器能在纵向通过机架的门框。

在一个发明实施例中，即使加工两块管板也只需要一个夹紧装置，使用夹紧装置的目的，只在于把管子焊在第一块被加工的管板上，因为在焊接第二块管板时，不可能再出现管子移动或轴向串动的现象。

夹紧装置装在热交换器与加工工具相对的一侧。在热交换器的这一侧，所有管子都能在管径内部夹紧或在管子端部夹紧，也就是说夹紧装置工作起来比较方便;而且，尽管夹紧装置与加工工具一样也夹住同样的管子，但它都不会阻碍带有机架的加工部分的移动。

为了使载有尚未焊牢或只有部分地方焊牢的热交换器的车架在轴向方向通行无阻，在进一步限定本发明的技术特征中，夹紧装置本身有一立柱，当管端进入管板时，以及当热交换器车架通道上撤除障碍物时，立柱的动作与刀架的动作一样。因此立柱本身的控制费用可以忽略不计。立柱可在热交换器车道旁边的轨道上移动，它有一悬臂伸出在热交换器的上方，悬臂上还有一个与悬臂相接的溜板经过带有那些尚未焊牢的管端的管板后面，处在热交换器另一端正待胀管的管子，可夹在溜板的端面上，最好是从管子内部或从管子端部夹紧。

一个进一步限定的发明实施例的特点在于，它能加工长的工件，这种工件在其彼此相对的两个窄面上的尺寸比较特殊，可用牵引装置将热交换器从立柱的一端拉到另一端，在加工热交换器的两个工作位置上均装有止动装置和一块衔铁。

在一个进一步限定的发明实施例中，允许夹具承担一种附加任务，即使那些尚未焊牢的管子在轴向定位。首先，管子由管径内或在管端夹紧，接着被推向热交换器待加工端面的挡块上并保持在这一位置不动，直到管子焊牢在热交换器上为止。

本发明将由附图详细说明：

图1：工具机侧视图

图2：机架的一个优先实施例（比例尺已缩小）

图3：机架的另一个实施例（比例尺如图2）

图4：刀架的一个实施例，刀架上具有两套工具。

图1所示的工具机1，具有一个机架9，一个夹紧装置13和轨道6，轨道6之间是车架5，热交换器4装在车架5上。

机架9上有一横臂29，横臂29上接一溜板42。刀架7装在溜板42上，可绕垂直轴线26旋转，旋转角度为180°。旋转的两个终端各构成一个工作位置3、10。工具组8装在刀架上，可沿箭头56的方向移动。工具组8即可是胀管工具，用来滚压管板11、12上的管端，又可是铣削工具，用来焊接时切断管子2，也可是焊枪，用来将管子焊在管板上。刀架即可借助横臂按箭头50所指垂直方向移动，也可借助溜板42在横臂29上沿水平方向移动，刀架可在热交换器4总的横截面上移动，此外还可以沿热交换器车道方向15撤走。

热交换器4由管子2、管板11、12以及中间隔板27构成。加工前插入管板11、12和中间隔板27中的管子2是松动的。在热交换器4本身还未稳定的情况下，支座43、44和45能保证管子在焊接过程及其准备工作阶段所必须的定位要求。支座紧固在车架5上，车架5可在车轮51、52和轨道6上移动。此外，也可使热交换器固定不动而使工具机1如同龙门起重机那样移动而跨在热交换器4上方。

热交换器4在其长度方向的移动范围可超过工具机1。

车架5在其长度方向两端各有一块衔铁18、19，加工前后管板时，车架可借助这两块衔铁进入工作位置，两块衔铁彼此相同，各有两个挡块20、21，运送车架时驱动器40可相对挡块21移动。

载有热交换器4的车架5的定位，是通过夹紧机构22、23来实现的。两个夹紧机构此次相同，均有一固定的后支承块31，衔铁18、19可在后支承块的上方移动，但它们与后支承块之间的距离极小。定位器30带有挡块25，装在后支承块31的前面（靠近前管板一侧），它的移动范围可超出后支承块，定位器30比衔铁18、19稍高，能阻挡车架5在图1所示的一个移动位置（此位置由汽缸36控制）上继续往前移动，只要带有衔铁的车架5撞到定位器30上，带有另一挡块24的夹紧杠杆32就会往上翻起（夹紧杠杆可绕点33转动），并朝着定位器所在的方向压在衔铁上，其结果能保证车架定位准确从而保证热交换管子和管板的连接可靠。用汽缸34可控制夹紧杠杆的运动并使衔铁的夹紧动作可靠。汽缸34固定在点35上，为了使车架5能继续向前移动，应使夹紧杠杆和定位器的位置降低，驱动器40能把车架5继续往前拖动，直至重新与定位器30相撞，或者以一种图中未表明的方式把车架5拖至工具机之外。

刀架7装在热交换器4端面的工作位置上，加工热交换器4的第一个端面时，夹紧装置13把加工的管子夹在热交换器4的另一个端面上。夹具16装在夹紧装置13上与刀架7工作时所用工具相适应。夹具16应控制得与工具组8平行。

夹紧装置13由一立柱46构成，立柱上接一可在横向移动的夹紧横臂47，横臂47上带有一个可沿垂直方向49移动的夹紧溜板48，溜板48的下端部装有夹具16。为了使工具机能适应不同长度的热交换器，立柱46在箭头58的方向可移动。

夹具16的移动情况与工具组8相同;然而夹紧机构却不能转动，这里所就的转动，是指象刀架7绕轴26所作的那种转动，因为只有在加工前管板11时才用得着夹紧机构，加工后管板时，管子的夹紧和定位就没有意义了。

如图2和图3所示，机架9可以有不同的实施例。图2所示为门型结构，图3所示则为单柱结构。门型结构具有较大的刚性，因此被优先考虑。但按本发明思想也可使单柱结构得到实施。关键在于，在所有情况下，带有刀架7和54的横臂29、53和59要能够让热交换器4通过而不与它相撞。图4所示实施例中表明了一种不能旋转的刀架54，它除了有工具组8之外还带有另一套工具55。因此若将管子精确的定位，则可以同时加工两个热交换器。在这个实施例中，所有工具也能单独、或按相同工具组的方式沿箭头56和57所指示的轴向移动。

工具机的工作方式如下：

夹具16已从热交换器4的运送通道15上撤走。热交换器4由一个未表明的运输设备送到工具机1的工作范围内。牵引设备17牵引带有热交换器的车架5，并把它送到机架9和夹紧装置13之间的工作位置上。车架5在这一工作位置上由夹紧机构23定位完后可调准工具组8和夹具16，使之与管板11、12的孔眼对准。焊接时每次可同时只焊一个、或一小组管端。工具组8和夹具16应控制在彼此平行。靠近前管板一侧的管端被胀管时，其靠近后管板一侧的管端应牢牢的夹在其一适当的位置上。各个管端的控制均可自动进入或由人工来调准。此过程不断重复进行，直到将所有管端焊牢在第一个管板，也即前管板11上为止。接着将所有工具从热交换器4和车架5的通道上撤走直到车架5和热交换器能自由来去。随后用驱动器40将车架送到机架9后面的位置上，如图1中用虚线所示。带有热交换器4的车架，此时已开到带有刀架7的机架9处。

夹紧机构22把车架送到一个预先确定好的位置上。刀架7转过180°后将位置降低。为了加工热交换器的后端面，工具组8又被送回到它的工作位置上，然后以前面已描述过的方式将管端胀大，再将管子与管板相焊。

在加工热交换器4的后端面的同时，可将下一个待加工的热交换器4送到机架9和立柱46之间已经腾空的位置上。在加工第一个热交换器的后端面的同时，可调准夹具，使它和第二个热交换器孔眼的位置相配，若加工过程是自动化的，且由计算机数字控制的，则孔眼及其位置的数据均可贮存起来。

第一个热交换器的后管板12加工完毕后，刀架7又重新转回来，并按照事先存贮的下一个热交换器管板孔眼的排列情况立即开始新的工作。

图4所示为使用两套工具组8和55的情况。在这种情况下，必须保证孔眼的定位是恒定不变的。这样才能在不调整刀架7和夹具16的条件下，也能对第二个热交换器4的前管板和第一个热交换器4的后管板同时进行加工。

Claims (32)

1、连接热交换器（4）的管子（2）和管板（11）、（12）的工具机（1），由以下构件组成：

（a）固定热交换器（4）的车架（5）;

（b）轨道（6），车架（5）能在轨道（6）上移动;

（c）刀架（7），它用来装配胀管工具，焊接工具和其它工具（8），它装在机架（9）上，可以移动;

（d）刀架（7）和热交换器（4）彼此之间能相对于工作位置上的工具纵轴（14）的横向相对移动;

该工具机（1）的特征在于：

（e）带有工具（8）的刀架（7）装在横向移动路线最外侧，并靠近热交换器（4）的侧面;

（f）带有工具（8）的刀具（7）和热交换器（4）在热交换器纵轴方向上能彼此相对移动;

（g）工具（8）具有两个工作位置（3、10），可加工前、后管板（11、12），每个工作位置转过180°即是另一个工作位置。

2、按权利要求1的工具机，其特征在于：

（h）机架（9）是固定的。

3、按照权利要求2的工具机，其特征在于：

（i）机架（9）为门型结构，且具有一个高度可调的、带有刀架（7）的横臂（29）。

4、按权利要求1或3的工具机，其特征在于：

（k）热交换器（4）的车架（5）的轨道走向是在车架的纵向上。

5、按权利要求1的工具机，其特征在于：

（l）刀架（7）在工具的纵向平面内可旋转180°。

6、按权利要求1的工具机，其特征在于：

（m）门型机架（9）横跨在轨道（6）和热交换器（4）的车道（15）上。

7、按权利要求1的工具机，其特征在于该工具机包括：

（n）夹紧装置（13），用来夹紧加工过程中的管子（2）。

（o）夹紧装置（13）装在与车架（5）和机架（9）相对的一端。

8、按权利要求7的工具机，其特征在于：

（p）与刀架（7）一样，夹紧装置（13）可作横向移动。

（q）夹紧装置（13）的夹具（16）能作轴向移动，但不能转动。

9、按权利要求1或5的工具机，其特征在于该工具机包括：

（r）牵引装置（17），用来牵引载有热交换器（4）的车架（5）;

（s）车架（5）有两个带有挡块（20、21）的衔铁（18、19）它们位于车架（5）的纵向两端;

（t）用来夹紧衔铁（18、19）的夹紧装置（22、23）各具有两个制动器（24、25），它们位于横向加工面的两侧，横向加工面是与刀架（7）的旋转轴（26）相交的;

（u）衔铁（18、19）和夹紧装置（22、23）上的两个制动器（24、25）彼此之间能在热交换器（4）的一个横向平面内作相对运动。

10、按权利要求1的工具机，其特征在于：

（v）刀架（7）具有2-10个工具（8），它们中的每一个工具或每一组相同的工具均分别由控制系统控制。

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