CN101312796B - 用于对卷材连续穿孔和形成管材的设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于延展金属和形成管材(图1)的设备(图2)将两种金属成形操作结合与单个过程中。将管材(图1)，例如用于过滤器的管材，按照需要进行延展以使空气或液体可穿过管材中形成的“菱形”(25、26、27)。在单个连续的过程中，通过首先对金属开缝(123)和延展(125)，然后将其接缝锁定(134)以形成螺旋形管材，而完成延展金属和形成管材。这避免了对销售商以波动价格交付板网的依赖，排除了处理卷材的中间步骤，并排除了延展钢卷在等待形成管材时生锈。使用板网制作的管材可用于空气过滤器，油过滤器，水过滤器，分离器和其他类型的过滤器。双壁HVAC管道系统或消音器也可使用延展材料以减少热传递和噪音。

Description

用于对卷材连续穿孔和形成管材的设备及方法

本申请要求2005年9月20日提交的美国临时专利申请序号No.60/718,974的优先权，其全文结合于此以作参考。 

技术领域

本发明的技术领域涉及使用典型为钢的延展(expanded)卷材制造管材和形成管材。本发明的技术领域也包括首先形成延展卷材，然后直接螺旋地形成管材，这种管材可用于所有类型的过滤器，空气过滤器、油过滤器和水过滤器以及分离器。这种管材也可用于供暖、通风和空调(HVAC)系统以及消音器。 

背景技术

在例如车用油和气过滤器的过滤材料市场，以及例如绝热管道系统和消音器的HVAC市场，存在小直径螺旋管的巨大的潜力。这些产品典型地具有至少一英寸直径的穿孔的内金属筒，和主要用于支撑通常为纸的过滤介质的外筒。因为需要对类似这样的管材进行大量精确而洁净的切割，所以成形和切割装置是必需的。有几种用于成形和切割管材的公知方法。通过螺线形、或螺旋形地缠绕连续的金属带，并连接所缠绕带的邻近的边缘以在管中形成螺旋卷边接缝，可使管材成形，如美国专利No.4,567,742中所示。在一些管材成形和切割机中，通过将管子外部的刀具移动到与管子内部的刀具重叠的位置而对螺旋成形管材进行切割。其他类型的螺旋管成形和切割机使用多个刀具或环绕管子旋转刀具以将管子切割成段，如美国专利No.4,706,481中所示。 

过滤器的性能取决于螺旋管的性能，典型地是位于过滤器中心的出口，其中施加强气流或液流。过滤器必须保持可靠而坚固以抵抗压力并确保过滤器的功能。空气过滤器包括穿孔的内管和外管及其间的介质。端盖封闭过滤器的一端，而另一端盖仅封闭介质的表面，而允 许中心区域用于流入/流出。通过向端部开放的端盖施加吸力，将空气抽过过滤介质以将碎屑留下，而使过滤器进行清洁。 

典型地，油过滤器或液体过滤器和分离器具有实心的外管和穿孔的内管。将要进行过滤或分离的液体流入外管和过滤介质之间的一端。在压力作用下，液体流经过滤介质，过滤介质将碎屑留下，然后液体流经穿孔的内管并离开过滤器。典型地，过滤器元件或过滤介质是纸，但不限于此，而可由多种其他材料中的任意一种制成。 

在双壁HVAC系统中，外管是实心的而内管通常是穿孔的。绝热介质插入外管和内管之间。绝热介质的用途在于减少噪音以及被输送空气与外部环境之间的热传递。以类似的双壁方式制成的消音器，策略性地放置在HAC管道系统中以减少噪音。使过滤器起作用所必需的中心管中的穿孔可以数种方法来完成。 

用于中心管的带材或卷材可离线地，即，在分开的操作中进行穿孔。当然，这需要对金属进行穿孔的分开的操作。离线穿孔的一些优势在于可累积并储存穿孔的金属板原料以备后用。然而，这种技术也具有一些劣势。一种劣势在于延展卷材通常要从拥有昂贵的延展机械的销售商那里购买，因此板网与卷材相比价格昂贵。另一劣势在于穿孔卷材的存货可能会增加，导致库存量上升，因此增加了额外的生产成本。另一劣势在于穿孔钢材易于生锈。存货保存的越久，这个问题可能变得越严重。所需要的是一种以“及时制生产”方式将卷材穿孔的方法。这样的技术将避免卷材存货的累积，将防止存货变质，将有助于保持低的生产成本，并将消除对其供货和价格可能变化的板网供应商的依赖。 

发明内容

一个实施例是一种对卷材连续穿孔和形成管材的设备。该设备包括用于接收卷材和对其进行穿孔的第一和第二切割器台，用于接收穿孔卷材和对其进行延展的延辗机，和用于接收经延展的穿孔卷材并将该卷材形成管材的制管机。第一和第二切割器台各自包括用于将卷材进行穿孔的工具。 

另一实施例是一种对卷材连续穿孔和形成管材的设备。该设备包 括辊轧成形单元，至少一个用于对成形卷材进行穿孔的切割器台，接收穿孔卷材并使该卷材伸展的延辗机，用于再成形伸展卷材的带导向板组件，用于拉动卷材经过该设备的驱动辊台，和用于将伸展卷材形成管材并将管材切割成所需长度的管材成形机。 

另一实施例是一种对卷材连续穿孔和形成管材的设备。该设备包括用于形成卷材的侧边的辊轧成形单元，用于对成形的卷材穿孔的第一切割器台，用于对穿孔的卷材再次穿孔的第二切割器台，从第二切割器台接收穿孔的卷材并使该卷材伸展的延辗机，用于将伸展的卷材压平的带导向板组件，用于拉动卷材经过该设备的驱动辊台，和用于将伸展的卷材形成管材并将管材切割成所需长度的管材成形机。 

另一实施例是一种用于在单个连续的过程中使用卷材形成管材的方法。该方法包括提供卷材，在卷材的相反侧边上形成边缘，将第一组穿孔引入卷材，将第二组穿孔引入第一组穿孔之间的卷材并延展卷材，和将卷材形成管材。 

除了以上所提到的优势之外，本发明还具有以这样一种方式延展卷材的优势，即在将卷材制成螺旋形缠绕的管材之前，使卷带材料的边缘保持实心状态。与具有边至边完全延展的带料的管材相比，实心的边缘使管材成形过程更加容易并使管材本身更加坚固。本发明具有许多实施例，仅在附图中示出并在以下说明书中讨论了其中几个实施例。应理解的是附图和说明书的目的是说明性的，而非包括性的，并且本发明将由以下权利要求及其等价物进行限定。 

附图说明

图1是通过本发明的实施例生产的接缝板网管材产品的前视图； 

图2是一个实施例的正视图； 

图3是一个实施例中金属板在传送经过成形设备时的俯视图； 

图4a、图4b和图4c是金属板在由成形机械加工处理时的外形的剖视图； 

图5是加工处理的第一部分，成形轧辊单元(FRU)的正视图； 

图6a、图6b和图7是用于对金属板进行穿孔的旋转模具的视图； 

图7a和图7b分别是金属板在两个连续的步骤中进行开缝时的正 视图和平面图； 

图8是旋转模具在对金属板进行开缝时的正视图； 

图9是切割器台从动侧的部分剖视图； 

图10是第一切割器台主动侧的部分剖视图； 

图11a和图11b是切割器台和可调整量规的侧视图； 

图12a、图12b和图12c是导向板组件的剖视图； 

图13是安装在切割器台的轮毂上的可调整链轮的示意图； 

图14是延辗机工具的平面图； 

图14a是保持钩的正视图； 

图14b是另一延辗机的俯视图； 

图14c是图14b中的另一延辗机关于Y-Y线的部分剖视图； 

图15是延辗机工具的前视图； 

图16是用于接收伸展成形的卷材并将其转变成螺旋形管材的机器； 

图17-18示出了形成开缝延展卷材，并直接接收成形的卷材且制造管材并将管材切割成需要的长度的加工处理过程； 

图19示出了将切割管材用于客户应用的过程； 

图20示出了由下面所说明的设备生产的一段管材所制成的过滤器；以及 

图21示出了由下面所说明的设备制造的HVAC管道。 

具体实施方式

下面说明用于生产板网的机械设备和生产过程，这种板网可直接用于生产接缝管材。所需产品在图1中示出。由已经穿孔和延展的金属板形成穿孔管材11。对金属进行延展的过程优选地包括在金属板上形成边缘的步骤，使得之后可将边缘连接以形成具有所需长度的连续筒体。该筒体包括形成圆柱形的板网12a，且金属板的边缘连接成将这种形状结合在一起的接缝12b。除了形成管材所需宽度之外，形成接缝的边缘可需要总共大约0.75英寸的宽度(大约19毫米)。 

完成此生产过程的机械设备开始于钢或铝卷材，或者其他所需金属或材料，而结束于如图1中所示的管材，然后优选地将该管材自动 切割成需要的长度。完成此生产过程的加工生产线10的一个实施例在图2中示出。该设备优选地刚性安装在基座10a上。在一个实施例中，图1中的加工处理设备的长度大约是10英尺长。在其他实施例中，该生产过程可能需要用于卷材的更长的加工处理长度。该生产过程开始于卷材14，卷材14优选地从开卷机(未示出)供给，进入成形轧辊单元(FRU)13。成形轧辊单元接受平坦的卷材并使用旋转成形模具将卷材加工处理成需要的外形(断面形状)，使得可更容易地将卷材加工成所需的最终产品。用于在整个生产过程中移动卷材的推动力由驱动辊15提供。 

具有所需外形的卷材14现在进入第一切割器台16a。第一切割器台包括用于对卷材进行第一次穿孔的旋转模具，该第一次穿孔是最终将卷材“延展”的过程的一部分。如果需要，该生产过程还可包括在进入第二切割器台17a之前的第一带导向板组件16b。该导向板组件包括模具或其他成形机械，用于在卷材进行到下一步骤之前调整或“精调”卷材的位置。第二切割器台17a包括用于对卷材进行第二次穿孔的旋转模具。 

对卷材进行一次或多次开缝以允许对金属进行水平扩展或延展。这通过延辗机18实现。延辗机包括模具，其引导经开缝的卷材在传送经过延辗机时，通过逐渐扩展的水平通道，由延辗机台中的驱动辊拉动通过。优选有两个切割器台。通常，为了实现开缝的紧密间隔需要两个切割器台，且最靠近地隔开的开缝在不同的切割器台上。这允许使用更宽和更坚固的工具。这同样避免了在工具上过于相互靠近地设置太多的特征，因此使得更容易制造用于切割器台的工具。虽然使用单个切割器台制造紧密间隔的开缝并非不可能，但使用两个切割器台比使用一个更容易避免工具上的高度压力，更容易避免卷材上的破缝和褶皱，并且更容易更经济地制造工具。 

在经过一个或多个切割器台和延辗机之后，卷材已被开缝且因为旋转模具的作用，卷材至少在垂直方向上部分地延展，除了水平伸展之外，金属还伸展至卷材平面的上方和下方。因此，优选带有驱动辊的压平台15用于在进一步加工处理之前将卷材压平。如果需要，可使用另外的带导向板组件19来调整卷材的外形，之后将已开缝和延展的 金属供给管材成形头20，在那里卷材将被卷绕形成圆柱形卷材并切割成适当长度。 

为了开始此生产过程，将有必要将卷材手动送入至少一部分生产线。此外，在生产运行中如果出现阻塞或中断，则将有必要对生产线进行清理。因此，能够升高带导向板组件的上部将会很有帮助。因此，应当提供一种升高导向板组件的上部的方法，例如使用手轮16c、19b和18b，以使操作者能够升高并移除导向板组件16b、19a的上部和延辗机18的上部。 

图14示出了可用于在卷材已穿孔后对其进行延展的延辗机带导向板组件(延辗机组件)100。在卷材已被开缝后，延辗机带导向板组件100接收卷材(未示出)。驱动辊112拉动卷材经过此生产过程。在本实施例中，延辗机组件100包括两个上延辗机导向板101a和101b，及两个下延辗机导向板102a和102b。导向板安装在导向板基座108上，导向板基座108可固定于延辗机基座109或机器基座10a(图2)。 

板103通过适配器/操纵柄104、105向下推压在上导向板101a、101b上。为了向下推压该板并因而推压上导向板，设置了大的固定钩106，见图14a，该钩安装于导向板基座108并可通过槽107滑入和滑出。钩106呈大的C形夹钳形状，其一侧开放并具有带有内螺纹106b的上部。螺纹杆111装入钩106的螺纹部106b。设置有手轮113并通过螺栓114固定于螺纹杆111。为了向下推压板103以便将上导向板部分固定在适当位置，使用者只需要沿向下方向转动手轮，使螺纹杆111与钩106的内螺纹106b发生作用，从而将板103和适配器104、105推压在上导向板101a、101b上。为了升起板103，沿相反的方向转动手轮以解除板103上的压力。然后可将板103与操纵柄104、105一起移除。之后可升起上导向板以对延辗机台进行供料或清理。可调整板103上的压力以便将适当程度的压力施加于板101a、101b。板、钩和手轮也可在导向板组件16b中使用。 

金属板在传送经过生产过程时改变形状，如图3中所示。卷材14离开FRU 13时在一侧23形成凸缘而在另一侧形成沟槽24。然后卷材14进入第一切割器台16a，并由旋转模具开缝，形成所需的第一系列开缝或穿孔21。然后卷材进入第二切割器台17a，并进行再次开缝或 穿孔，且第二系列穿孔22优选地位于第一系列穿孔21之间。在进行开缝后，开缝的卷材14b进入延辗机18。模具(未示出)中的槽道引起金属延展，从而在卷材中形成不断加宽的菱形穿孔25、26和27。驱动辊(未示出)位于延辗机18的远侧部，以便更直接地拉动已经延展的卷材14c通过延辗机。 

卷材的宽度、开缝或穿孔的数目和间隔，以及穿孔卷材的延展宽度决定了板网中开口区域的形状、开口尺寸和百分比。在一个实施例中，将钣规20至27号的钢卷材首先穿孔六个开缝，从而在卷材的边缘之间形成7个区域。然后将这七个区域在其中心再次进行穿孔，因此在卷材的凸缘侧和沟槽侧之间形成13个开缝。 

在决定驱动辊能够如何容易地将卷材拉过生产过程中的几个工作台方面，卷材的形状很重要。卷材的沟槽侧和凸缘侧也很重要，因为最终将需要使用其形成所需管材或管道的接缝以得到足够的长度。卷材形状或外形的一种合乎要求的进展在图4a、4b和4c中示出。如图4a中所示，卷材的横截面27在其从成形轧辊单元出现时，优选地在凸缘侧和沟槽侧具有两个直角弯曲，从而形成与卷材27的平面成直角的长度。沟槽侧弯曲27b优选地还具有如图所示与以直角弯曲的金属形成角度的额外的长度27c。该角度可为从大约30°到大约60°的任何合适的角度。长度27a和27c优选地相等使得长度H₁与长度H₂相等。 

在进行穿孔之后，如上所述，将卷材伸展随后经过驱动辊进行压平。在此过程中，再形成如图4b中所示的外形。再形成外形28以使卷材28具有图4b中所示的形状。凸缘侧28a仍然具有直角弯曲，其最终将被插入沟槽侧形状28b中。导向辊不再需要较硬的直角弯曲来拉动金属板经过几个消耗能量的工序。最后，在经过压平台之后，卷材的外形29被调整为如图4c中所示，使得凸缘侧弯曲29a与沟槽侧的外部29b大致平行，以在管材成形头20中容易地形成所需管材的接缝。 

现在将对处理过程中的单个元件进行更加详细的说明。如图5中所示，成形轧辊单元(FRU)13接收卷材14，卷材优选地洁净无锈。为了容易进行优选为金属卷材的加工处理，设置了润滑台44。润滑剂的形式可以是脉冲、雾化润滑油，并可设置在卷材的顶部或底部，或 这两个位置上。保留在卷材上的润滑剂的量应当不引起卷材在其驱动辊中滑动，但应当使得在通过FRU或下游的多个带导向板组件之一将卷材变形的过程中产生的摩擦力减至最小。FRU 13优选地具有用于形成图4a中所示卷材外形的一个或多个工作台(成套旋转模具)。FRU中的模具的结构可根据每套模具所要求的变形量进行设计，或者可以任何其他合适的方式来决定。FRU 13优选地刚性安装在FRU基板41上，FRU基板41优选地安装于用于FRU和如图2中所示的其他加工机械的机器基板42上。 

旋转切割或开缝模具示于图6a、图6b和图7中。在每个切割台中使用一套模具。这些模具用于以所需式样在金属板中设置开缝或切口。仅需一套开缝模具或其他刀具(例如穿孔刀)，但是可以使用多于一套模具。可使用任何需要的穿孔结构。在一个实施例中，使用两个旋转模具50在金属板中形成第一组开缝。每个旋转模具50包括六个槽脊51和五个凹槽52，及中心孔49。槽脊包括离隙或切口51a，如图8中所示。当模具50在切割器台中垂直对准时，一个模具的槽脊与另一模具的凹槽对齐。这允许对齐的槽脊穿透金属板，并具有最小的侧向变形。 

另一旋转模具45可与旋转模具50一起使用以形成第二组开缝。在此情况下，旋转模具45包括七个槽脊46和六个凹槽47。模具45和50优选地具有相同直径。旋转模具45的槽脊46可包括上述用于旋转模具50的相同的半圆形离隙。在此实施例中，模具45设计为使得由模具45和50所产生的开缝或切口位于由模具50先前所形成的开缝的中心。图7是带有中心孔49和对准孔51的旋转模具50的等轴视图。 

图7a和图7b中示出了所需的式样53。图7a示出了在已形成第一和第二切口之后金属板14的横截面，而图7b示出了横跨金属板网的宽度形成开缝的俯视图。第二套模具在边行54b中形成开缝且之后每隔一行形成开缝。第一套模具在第二行55b中形成开缝且之后每隔一行形成开缝。每一行中的开缝优选地偏移开缝节距的一半，该节距是从一个开缝的起点到同一行中下一开缝的起点之间的距离。在此情况下，指定节距为距离J。每一行开缝与每另一行开缝优选地隔开相同的距离，在图7b中指定为K。 

板网的外形示于图7a中。如图7b中所示，第一套模具形成行55b，在形成开缝时被移动的金属的外形在图7a中示作行55a。请注意行55a的顶点与行55b中每一个开缝的中心相重合。以同样的方法，行54a的高点与行54b中开缝的中心相重合。优选地开缝过程所引起的金属的移动，从卷材14的中心沿上下两个方向相等，如图7a中所示，沿上下两个方向移动的距离均为L/2。实际的移动量由卷材的厚度和所需的延展量决定。在一个实施例中，对27ga的金属板(0.016英寸厚)使用了将金属移动至板网平面之上和之下约0.096″的模具。该模具还形成了隔开大约0.060英寸的13行开缝。 

形成这些切口的模具的结构在图8中示出。成套的旋转开缝模具60包括相同的上模62和下模61。在半圆形离隙64之间的模具的外径63为将在金属板中形成的切口或开缝的形状，如上模62的前侧(实)线和下模61的后侧(虚)线之间的重叠部分所示。上模和下模的离隙64每节距或每段重合一次，其中这两个离隙瞬时形成圆形离隙65。这与图7a和图7b中的开缝之间的间隔相对应。 

在每个切割台中可能需要调整或对准，以相对于下模适当地定位上模。调整机构在图9中示出。通过以螺栓78紧固于从动齿轮75的锥形拼合衬套76，来提供对齿轮75因而从动(上)辊或轴77的调整。通过松开上轴77的锥形拼合衬套并转动驱动(下)轴71直至下轴在TDC(上止点)具有其空腔为止，如图8中所示，来实现调整。然后旋转上辊以与下部空腔相匹配，直至销可滑入离隙65中为止，如图8中所示。然后将锥形拼合衬套锁定就位。 

当上侧和下侧切割模具对位时，在槽脊的外表面上的半圆形切口将在旋转中对准以形成整圆，如图8中所示。为检查这一点，操作者可轻推机器以检查是否可将止通规插入如以离隙65所示的相匹配的切口64中。 

通过在生产线的一侧的链传动装置向在开缝和延展过程中使用的工作台提供动力。因此可使用传动齿轮72将动力提供给下辊或驱动轴71。通过螺栓73和锁紧垫圈73a将传动齿轮72与驱动轴固定。通过用于驱动从动轴77的拼合衬套72，传动齿轮72与从动齿轮75啮合。 

通过双链轮系统提供用于切割台的动力，该双链轮系统使用与驱 动轴71串联安装并使驱动轴71旋转的相同的链轮或齿轮80。一个链轮80接收来自于直接从驱动台延伸或者经过一个或多个加工台延伸的链条的动力。另一链轮80可将动力传递给生产线上更下游的另一加工台。链轮和链传动装置是优选的，因为如果使用不止一个切割台，则在保持切割台协调方面定时很重要。这对于保持第一组开缝与第二组开缝对准很重要。如果定时不重要，则可使用另一种方法，例如可使用皮带轮和皮带。 

确保上模的槽脊不会延伸过低或者下模的槽脊不会延伸过高也很重要。为了确保这一点，可在模具之间使用切割器限深规。如图11a和11b中所示，安装在基座10a上的切割器台16a可包括上模组件82和下模组件83。将切割器限深规或间隔器81放置于上模和下模的外壳之间，以防止上模轴承箱的调整延伸过低从而引起模具之间不合需要的干扰。下辊83垂直固定，并仅对上辊82提供模具的垂直调整。将间隔器81放置于上辊82和下辊83的轴承箱之间。通过手动调整螺纹杆84和螺母85提供了对上辊82的调整。螺母85安装在切割器台16a的顶部。图11b是间隔器81的俯视图，示出了间隔器81设有螺栓孔用以安装在轴承箱82、83之间。 

如上所述，可在图2中所示的生产线中的一个或多个加工台之后使用导向板组件。导向板和上下导向板的组件不具有活动部件，而是与挤压模具类似。可将带有足够润滑油的金属板网或卷材拉动通过模具以对板网的外形进行轻微调整。在图12a中示出了典型的导向板组件86。该组件包括上导向板87和下导向板88。上导向板87可放置在下导向板88上，而下导向板88放置在导向板支座89上。导向板87、88保持卷材外形87a、88a。 

在导向板组件中再形成卷材时，为了使卷材的撕裂或起皱减至最小，希望在上下导向板之间存有间隙。在导向板边缘处(那里只有未开缝的卷材运行)的间隙应当足够宽以允许对外形进行调整，但不应太宽而使开缝所产生的上升和下降的部分不能朝向卷材的平面稍微压回，而且也不应太宽松而放松对板网的控制。上下导向板之间的间隙必须至少是金属的厚度加上一些额外的公差。所期望的间隙约等于上升和下降的金属的厚度加上从大约0.005英寸至大约0.020英寸的附加 厚度。 

尽管所说明的导向板将对大部分卷材再成形，然而可能需要附加的步骤以保持卷材外形的凸缘部和沟槽部的有角度的结构。图12b示出了具有导向板支座93和上、下导向板91、92的导向板组件90。(图12b的视图与下面说明的延辗机100中的剖视图类似)。下导向板92包括附加导向元件94、95，以在卷材经过导向板组件时，帮助保持卷材的沟槽部和凸缘部的形状。板网的外形没有实质地发生变化，继续保持外形台阶91a、91b、93a和93b。下导向板92具有附加导向部94、95。导向部94帮助保持凸缘96中所需的直角弯曲，而导向部95帮助保持沟槽所需要的外部结构97。通过使用更接近地匹配沟槽外形的导向器，还可使导向部95形成保持直角弯曲和外部结构的形状。图12c示出了一种可能的情形“提离”，其中如果在导向板组件的设计中没有提供足够的导向，则卷材的外部边缘可变形。如果弯曲或“提离”十分严重，则卷材在加工处理过程中可最终失去轨道位置，或者可在导向板中或下游撕裂或堵塞，引起生产停止并需要清理导向板组件或处理过程中的其他机器设备。 

以如上所述的复杂方式延展金属的处理过程可能需要对第一或第二切割器台模具之一的角度位置进行调整或精调，以使每个开缝操作均与另一开缝操作精确对位。实现此目的的一个方法是在切割器台中的一个或两个(优选仅一个)切割器辊上设置可调节链轮。图13示出了辊轴的轮毂134，该轮毂具有三个键槽137用于接合链轮130。如果键槽137由角度D、E和F分开，则通过为链轮的角度位置选择所需要的键槽可调整链轮的角度位置。使用穿过链轮槽132的四个螺栓133将链轮130安装于轮毂134。通过转动靠着链轮驱动唇135的轮毂调节螺钉136，来调节链轮130相对于轮毂134的角度位置。 

当键槽处于相互成120°以外的位置上时，使用者可调节角度位置以及模具开始和结束切割卷材时的定时。重要的是两个切割器台不在同一时间对卷材进行切割，因为那可导致在传动系上产生不期望的应力。在一个实施例中，角度D、E和F可以是132°、114°和114°。在其他实施例中，可使用其他角度，例如110°、120°和130°。可通过所提供的调节螺钉136来完成微调。 

延辗机组件示于图14和图15中。延辗机与上述导向板组件在某些方面相似。延辗机100成直线放置在一个或多个开缝器辊组件之后。在图14中，卷材在第二开缝器组件110之后从左侧进入，并由驱动组件112拉动至右侧。延辗机可以制造为单个上侧工具和单个下侧工具，或者可以制造成如图14中所示，具有两个上侧工具101a、101b和两个下侧工具102a、102b。导向支撑组件基座115由螺栓固定于基座108，基座108可由螺栓固定于延辗机基座109，或机器基座10a(图2)，以使延辗机工具牢固地固定于适当位置。 

延辗机上侧工具101a、101b通过适配器或柄104、105承载板103。为了调节延辗机工具101a、101b上的压力，组件包括钩106，如图14a中所示，钩106通过横向部106a与基座108相连接，以达到机械稳定性和支撑。钩可移入和移出槽107。钩106的上部包括内螺纹部106b，其螺纹与连接于调节手轮113的螺纹杆111的外螺纹相匹配。当使用者希望调节上侧延辗机工具101a、101b时，使用者沿需要的方向旋转手轮。随着手轮和固定的螺纹杆106的转动，板103和工具101a、101b上的压力根据手轮旋转的方向而增加或降低。当螺纹杆111上升并且压力从板103和工具101a、101b上释放时，可按需要将其去除、移动或调整。同样应当注意，通过使用钩和板防止上侧延辗机工具在运行中向上移动。因此，如果来自移动卷材的压力在上侧延辗机工具上施加向上的力，则钩106和板103可防止向上移动。这有助于保持在卷材和在工具上的压力，从而确保卷材在从延辗机组件中出现并进入驱动辊112时具有期望的形状。 

图15中示出了延辗机工具的左侧部分的横截面端视图。延辗机组件基座115可通过插入埋头孔118a、118b的螺栓固定于基座108。可使用117a、117b进行水平调节。通过紧固件117、119将下模102a固定于合适的位置，紧固件优选为旋入延辗机组件基座115中的螺纹孔中的螺栓或杆。下模102a的外形优选地包括附加部分102c和102d，分别用于引导卷材的凸缘部和沟槽部。在上模和下模的最高部分之间的间隙116优选为金属外形的厚度，如图7a中所示。 

现在转至图14b和14c并继续参照图14，延辗机组件的另一实施例包括延辗机100a。延辗机100a成直线放置在一个或多个开缝器辊组 件之后，与上述延辗机100相似。具体地，如图14中所示，卷材在经过第二开缝器组件110后进入延辗机100a，并由驱动组件112向右拉动。延辗机100a包括下导向板，其可形成为单个导向板(未示出)，或一连串的两个下导向板102a、102b，如图14中所示。下导向板支撑于导向支撑组件基座115上，基座115由螺栓或类似方法固定于基座108，而基座108可由螺栓固定于延辗机基座109或机器基座10a以将延辗机组件相对于机器的剩余部分固定。延辗机100a不需要图14和图14a中所示的上导向板(工具)101a、101b，板103，或钩106。因此，包括延辗机100a的加工生产线10包括较少部件，这减少了加工生产线10的总成本、重量和复杂性。 

延辗机100a包括第一和第二转向板140a、140b，在卷材14移动经过延辗机100a时支撑卷材的顶面的一部分。每个转向板140a、140b分别通过紧固件146可移除地连接于支撑块142a、142b。通过多个对准螺栓144将支撑块142a、142b与下导向板102a、102b(或单个下导向板(未示出))相连接，这些对准螺栓可通过手柄145旋紧或放松。在其他实施例中，支撑块142a、142b可与导向支撑组件基座115而不是下导向板102a、102b可移除地相连接。 

转向板140a、140b可由青铜或另一种将转向板140a、140b与平移的卷材14之间的摩擦力减至最小的材料制成。更具体地，转向板可由磷青铜或另一种适合的青铜合金制成。在其他实施例中，转向板140a、140b可由涂覆有镍或另一种将转向板140a、140b和卷材14上的摩擦和磨损减至最小的适合的涂料的钢材制成。在另外的实施例中，转向板140a、140b可由带有或没有将转向板140a、140b和卷材14上的摩擦和磨损减至最小的涂料的其他材料制成。 

转向板140a和140b可基本相互垂直定向，如图14c中所示，或者在其他实施例中，可以不同方式布置以在卷材14移动经过延辗机100a时对其进行限制。具体地，第一转向板140a可连接于支撑块142a的顶面，使得第一转向板140a基本平行于卷材14经过延辗机100a的移动方向Z(图14b)安装。如图14c中所示，第一转向板140a被设置成使得第一转向板140a的下表面在凸缘部14a的上面或其附近接触卷材14。腔150a设置于下导向板102a和第一支撑块之间，以接收凸 缘部14a的向下伸展部。第一转向板140a与下导向板102a(102b)隔开一间隙，该间隙仅稍厚于卷材14的原始厚度，以允许延辗机100a紧紧地抓牢卷材14的凸缘部14a。 

第二转向板140b可基本垂直于卷材14经过延辗机100a的移动方向Z安装于第二支撑块142b。如图14c中所示，第二转向板140b安装于第二支撑块142b的向内侧，且第二转向板140b的一部分延伸到卷材14的中部14d的下面。第二转向板的底部边缘141b定向为容纳在卷材14的沟槽部14b中的顶点14c内。因此，随着卷材14平移经过延辗机100a，第二转向板140b的底部边缘141b支撑沟槽部的顶点14c，以使沟槽部保持在下导向板102a(102b)和第二支撑块142b之间的腔150b中。 

如图14b中所示，下导向板102a(102b)及第一和第二转向板140a、140b的外形沿着延辗机100a的长度进行延展。因此，随着这种外形的延展，将卷材14置于水平张力中(由于第一和第二转向板140a、140b及下导向板102a(102b)施加于凸缘部14a和沟槽部14b的力)，该水平张力在卷材14沿Z方向移动经过延辗机100a时，通过拉伸穿孔25、26和27(另参照图3)而延展卷材14的宽度。第一和第二转向板140a、140b及下导向板102a(102b)的外形设计为使卷材14逐渐加宽至管材或管道成形所使用的宽度，以使施加在卷材14上的应力的量减至最小，同时也限制了延辗机100a的长度。 

一旦金属已经开缝、延展和压平，具有在一侧的合适的凸缘和在另一侧的沟槽，则可将卷材优选地立即供给用于形成卷边接缝的机器，通过扭转卷材，将凸缘放置在沟槽中从而形成接缝，并通过向如此形成的接缝施加巨大的机械压力而形成封口，来形成卷边接缝。优选地由作用于接缝两侧的内辊和外辊施加该压力。在此也说明了一种接受穿孔、延展金属并由该金属形成管材或管道的机器的实例。其说明见于美国专利申请公开号2003/0230127，其已转让给本申请的受让人，且其全文结合于此以供参考。 

经开缝、延展和成形的金属带11a传送进入用于从卷材形成管材或管道的机器。这样的机器公开于美国专利4,706,481号和4,924,684号中。包含于这些专利中的管道成形装置的说明及其全文公开内容结 合于此以供参考。也可使用其他机器将板网转变成管材，包括但不限于在美国专利No.4,706,481；4,711,110；5,105,639；5,193,374；5,257,521；5,421,185和5,636,541中所说明的机械设备，所有这些专利全文结合于此以供参考。 

用于接收经开缝和延展的卷材14并将其转变成螺旋管材的机器的一个实施例在图16中示出。用于形成螺旋管材的管材成形头或机器200包括成形头241。通过夹杆249、251和螺栓253将成形头241安装于成形头基座242。在优选实施例中，成形头基座固定在机器基座242上。轨道255用于移动切割器的两个切割刀具(未示出)，用以将成形的螺旋管材切割成所需要的长度。一个刀具理想地安装在悬臂(未示出)的前端，刀具和悬臂在成形管材的内部。另一刀具安装在悬臂和成形管材的外部。当管材移动时，悬臂和刀具与管材一起移动以切割管材。通过这种技术，成形过程不需要停下来对管材进行切割，而管材现在被自动切割并从成形机械中排出。 

成形头241将金属带材14卷曲成圆柱螺旋形，由此带材14的相对的预成型的边缘啮合在一起。然后啮合的边缘在支撑辊243和压接辊245之间受到挤压以形成卷边接缝。金属带材被上述驱动辊如上所述不断地推动，从而不断地产生带有螺旋形卷边接缝的中空的、穿孔的和延展的圆柱形金属管材。通过常规的液压缸组件247将压接辊245移入和移出其压接位置。液压缸组件247包括夹持压接辊245的轭257。轭附接于滑入和滑出缸盖261的活塞杆263上。缸盖261通过螺栓265连接于缸筒259。液压缸组件247在压接辊245上提供压力以封闭过滤管上的卷边接缝。然后刀具(未示出)将管材切割成需要的长度。 

说明这些处理过程的流程图在图17-18中示出。图17示出了形成延展卷材和立即使用该卷材形成管材的过程120。卷材从开卷机送入对优选为金属(钢或铝)卷材进行开缝和延展的机器(121)。成形轧辊单元或类似的成形机械在卷材的相反侧形成凸缘和沟槽边缘(122)，使得下游的机械设备能够夹住卷材。然后卷材送入一个或多个切割器台，在该处旋转“刀具”或“凹凸模”旋转工具在金属中形成开缝(123)。在开缝操作之后，可将卷材再形成或“引导”成后续过程所需要的形状(124)。如果存在第二次开缝操作，则第二组切口优选地位于第一 组切口的中心，使得当卷材在后续步骤中进行延展(125)时将对称。 

在进行延展之后，金属可能需要另一再成形或引导步骤126。然后卷材或板网经过驱动辊(127)，驱动辊拉动卷材经过处理过程，并且当卷材经过时将其压平(128)。然后经成形、开缝和延展的卷材立即传送到处理过程的下一步骤，将卷材形成管材并将管材切割成所需长度的机器(129)。因此，卷材经过数个步骤，在其中形成板网，然后成形的金属立即传送进入管材成形机，其中成形卷材立即形成具有所需长度的接缝管材。 

图18是处理过程的第二部分的流程图，其中将延展卷材形成螺旋形管材，然后切割成所需长度。将卷材推入或拉入卷材成形机(131)，其中将边缘连接成接缝(132)。使卷材形成螺旋形状(133)并将边缘锁定且形成边缘封口(134)。然后摆动刀具或两个刀具将管材切割成所需长度(135)。更详细的说明可见于美国专利申请公开第2003-0230127A1号。 

一旦将管材切割成适当长度，其可用于多种过滤器，或者甚至用作噪音过滤器或消音器。如流程图19中所示，已切割成适当长度的管材，现在可为特定目的进行改装(141)，例如用于油、水、空气或噪音过滤器。可通过围绕管材设置用于安装外壳(142)的周向槽或其他特征，并在外壳内和中心过滤管周围添加过滤介质，而对管材进行改造。过滤介质可以是玻璃纤维、棉花或其他用于过滤出期望的不需要微粒或污染物的适合的介质。通常还设置带有一系列孔口或孔的出口(143)，使得过滤出的油、水或空气能够离开过滤器。因此可从油、空气或水中去除微粒。另外，通过使用适当的介质以消散声音可减少空气中的噪音。图20中示出了由根据以上装置和过程的管材制造的过滤器的实例，例如油类过滤器。过滤器190是由上述装置和过程制造的一段管材191所制成的。根据图20的过程，通过在管材的内部加工螺纹195，对管材191进行改造。过滤器190还包括圆柱形外壳192，该外壳包括带有孔194的端部193，使得过滤出的油或其他流体能够离开过滤器190。过滤器还可包括位于过滤器内部的过滤介质196，例如棉花、玻璃纤维或其他过滤介质或媒介。 

如上所述，通过上述过程制造的管材可用于HVAC管道以吸收噪 音。正如空气或油过滤器可具有两个侧面一样，双壁通风管道系统200也可具有两个侧面。如图21中所示，双壁通风管道可具有由板网形成并由卷边接缝202连接的内侧201，和带有螺旋形卷边接缝206的外侧205，外侧205也是通过螺旋接缝锁定过程形成的，但其在此实例中是实心的而不是经过延展的。正如空气或油过滤器使用过滤介质一样，管道系统200也可具有在内侧201和外侧205之间的介质203。介质203可以是矿物棉或其他期望的吸声材料，并且还可减少流经管道系统长度的空气的热量损失。矿物棉是指合成玻璃纤维(SVF)，公知为岩棉或矿渣棉，典型地基于非晶态硅酸盐。可使用其他吸声材料或绝热体，例如预制的或松散的陶瓷绝热体或玻璃纤维毯或其他适合的材料。管道系统的绝热/吸声部分可包括所有管道系统或仅包括所选部分以根据需要来减少噪音。 

制造管道系统200可以通过使用上述板网和螺旋形卷边接缝过程首先形成内侧201。然后可将介质203缠绕在内侧201的外部。然后可将由外侧205制成的覆盖物装配在介质周围。外侧覆盖物205可由带有接缝206的螺旋形缠绕的管材或管道制成。然而，外侧覆盖物205也可以是不带有接缝的实体塑料或金属板管材或管道，装配在绝热体203和内侧201上。外部边缘208可彼此对接、可不密封、或者按需要进行密封以获得更好的性能。 

本领域技术人员将认识到并非过程的所有步骤必须按照文中所说明的顺序来完成。例如，可以平坦的方式将卷材开缝、延展和再成形，而无需将边缘形成沟槽和凸缘的形状。例如，凸缘和沟槽可在管材成形机中成形，亦如美国专利申请公开20030230127号中所述，其已转让给本发明的受让人，且其全文结合于此以供参考。然而申请人已经发现优选地应形成沟槽和凸缘部分，以便于上述过程对卷材进行开缝和穿孔。 

如上所述用于在连续的过程中使卷材成形并制造管材的方法具有许多实施例，上面所说明的只是这些实施例中的几个。例如，将用于许多操作台的调节机构描述为螺纹杆或螺栓。这些机构中的每一个均可被认为是用于进行微调的螺旋机构。因此，意图在于将前面的详细说明看作是说明性的而不是限制性的，并且应理解的是下面的权利要 求，包括所有等价物，旨在限定本发明的精神和范围。 

Claims (23)

1.一种用于对卷材连续穿孔和形成管材的设备，该设备包括：

用于接收卷材和对卷材穿孔的第一和第二切割器台，所述第一和第二切割器台各自包括用于对卷材穿孔的工具；

用于接收和延展经穿孔的卷材的延辗机，其中所述延辗机包括在卷材移动通过所述延辗机时支撑所述卷材上表面的一部分的第一转向板(140a)和第二转向板(140b)，以及所述卷材通过的下导向板(102a)，其中卷材的第一侧边保持在所述第一转向板和所述下导向板之间，而卷材的第二相反侧边保持在所述第二转向板和所述下导向板之间；以及

用于接收经延展和穿孔的卷材，并使卷材形成管材的制管机。

2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括用于将卷材对准的带导向板组件，所述带导向板组件设置于所述设备中所述第一切割器台或所述第二切割器台之后。

3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括用于在所述第一切割器台之前将卷材的侧边形成轮廓的辊轧成形单元。

4.根据权利要求3所述的设备，进一步包括用于在卷材的相反侧边形成沟槽和凸缘的辊轧成形单元。

5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括设置成接收卷材，且配置成在卷材的边缘上形成侧边并将带有边缘的卷材供应给第一切割器台的辊轧成形单元。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二切割器台之一包括：用于对卷材穿孔的凸切割器辊和凹切割器辊；支撑所述凸切割器辊和凹切割器辊的机座框架；以及连接于所述机座框架并保持所述凸切割器辊和凹切割器辊之间的分离的可调整量规。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二切割器台被安装成使得由所述第二切割器台在卷材中产生的穿孔位于由所述第一切割器台产生的穿孔之间。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一切割器台或所述第二切割器台进一步包括链轮和轴，所述链轮和工具的一部分安装在所述轴上，所述链轮适合用于调整所述工具的位置。

9.根据权利要求1所述的设备，其中在卷材形成管材之前，经延展和穿孔的卷材的边缘是实心的，在边缘上没有金属的穿孔和延展。

10.根据权利要求1所述的设备，其中第一和第二转向板的位置基本相互垂直。

11.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一转向板和所述下导向板在所述凸缘附近与卷材接合，并且所述第二转向板和所述下导向板在所述沟槽附近与卷材接合。

12.一种用于对卷材连续穿孔和形成管材的设备，该设备包括：

用于在卷材的相反侧边形成沟槽和凸缘的辊轧成形单元；

用于对成形的卷材穿孔的第一切割器台；

用于对穿孔的卷材再次穿孔的第二切割器台；

从所述第二切割器台接收穿孔的卷材并使该卷材伸展的延辗机，所述延辗机包括在卷材移动通过所述延辗机时支撑所述卷材上表面的一部分的第一转向板(140a)和第二转向板(140b)，以及所述卷材通过的下导向板(102a)，其中卷材的第一侧边保持在所述第一转向板和所述下导向板之间，而卷材的第二相反侧边保持在所述第二转向板和所述下导向板之间，并且其中所述第一转向板和第二转向板被定位成基本相互垂直；

用于将伸展的卷材压平的带导向板组件；

用于拉动卷材经过所述设备的驱动辊台；以及

用于将伸展的卷材形成管材并将该管材切割成所需长度的管材成形机。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述设备进一步包括至少一个位于所述第一切割器台和所述第二切割器台之间的附加带导向板组件。

14.根据权利要求12所述的设备，其中所述设备进一步包括至少一个润滑台。

15.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一或第二切割器台包括旋转刀具或成套旋转凸模和旋转凹模。

16.根据权利要求12所述的设备，其中所述设备进一步包括运转地连接于所述驱动辊台用于传递动力的链传动装置。

17.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一切割器台或所述第二切割器台进一步包括用于切割卷材的工具、链轮和下轴，所述链轮和工具的一部分安装在所述下轴上，所述链轮适合用于调整所述工具的一部分相对于所述工具的另一部分的位置。

18.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一和第二切割器台、所述延辗机和所述带导向板组件中的至少一个进一步包括至少一个用于进行调整的手动调节螺钉。

19.一种用于在单个连续的过程中使用卷材形成管材的方法，该方法包括：

提供卷材；

在卷材的相反侧边上形成沟槽和凸缘；

将第一组穿孔引入卷材；

将第二组穿孔引入所述第一组穿孔之间并利用延辗机延展卷材，所述延辗机包括在卷材移动通过所述延辗机时支撑所述卷材上表面的一部分的第一转向板(140a)和第二转向板(140b)，以及所述卷材通过的下导向板(102a)，其中卷材的凸缘保持在所述第一转向板和所述下导向板之间，而卷材的沟槽保持在所述第二转向板和所述下导向板之间；以及

将卷材形成管材。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将卷材切割成所需长度，作为所述连续过程的一部分。

21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将卷材形成切割管材并加入介质以将所述切割管材形成过滤器。

22.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在引入所述第二组穿孔之后将卷材压平。

23.根据权利要求19所述的方法，其中在卷材形成管材之前，卷材的边缘是实心的，在边缘上没有金属的穿孔和延展。

Images