CN102458704A - 用于制造弯折工件部分特别是交换器管的弯折机 - Google Patents

Abstract

一种用于制造弯折工件部分的弯折机，具体说用于热交换器的管，包括框架(1)，在该框架上安装关节连接的臂(19)，其包括旋转固定的臂和旋转臂，该选抓尼古丁的比能沿横向运动轴线(y)延伸，且旋转臂被旋转轴(4)支撑并具有用于附接夹紧爪(M)的器件，还包括用于安装自由旋转辊子(1)或夹紧结构的器件，该夹紧结构可旋转地绕关节连接比(19)的旋转轴(40)上的所述旋转轴固定，驱动辊子(G1-G5，G’1-G’5)分成定位为在纵向轴线(x)任一侧上的两组，且包括用于同步地旋转驱动辊子的以用于促动所述驱动辊子的器件。

Description

用于制造弯折工件部分特别是交换器管的弯折机

技术领域

本发明涉及一种弯折机(bending machine)，用于制造弯折工件部分(profile section)，具体说用于交换器管，该弯折机包括框架，在框架上安装用于沿纵向运动轴线(x)保持工件部分的器件，和用于使得所述工件部分弯折的器件。

背景技术

热交换器的制造(具体说是工业用热交换器，且特别是在能量部门中且特别是在核工业中的热交换器)需要制造大量大致U形的管，其弯折半径(bend radii)覆盖大的范围值，该范围通常包括50mm到2500mm。常规的核交换器由此包括300到500根管，存在约50中不同的弯折半径。

目前，在给定该范围的弯折半径情况下且为了满足具体用于核工业的精确和最终加工质量的需求，管的弯折需要应用两种不同的弯折技术，每一种专用于不同的给定范围的弯折半径值。

由此，对于小的弯折半径(半径小于管的直径的10倍)，所用的技术是通过卷绕(winding)进行弯折，其涉及使用一种弯折机，其中弯折头绕弯折轴线可旋转且包括夹紧结构和夹紧爪，该夹紧结构中心定位在弯折轴线上，且夹紧爪设置有承载表面，需要弯折的工件部分在所述表面之间经过、被夹紧并被卷绕。

对于更大值的弯折半径(半径大于管的直径的10倍)，所用的技术是通过滚压和推挤(rolling and pushing)进行的弯折，涉及到使用一种弯折机，该弯折机中弯折头包括自由旋转的辊子，管通过驱动辊子被供送到自由旋转的辊子，该驱动辊子设置成在纵向运动轴线(x)任一侧上定位的两组。

因此，目前，核热交换器管的弯折不仅需要两个单独的弯折机而且需要两套完整的弯折配套设备，具体说包括装载和供送系统以及卸载系统。

给定要被弯折的管的长度的情况下(该长度测量值大约为4m到30m)，这些配套设备每一个需要占据大的区域(大于1000m²)且需要大量的成本(装备加上基础设施)。而且，该技术方案导致运行成本加倍(生产，维护等。)。

发明内容

本发明需求克服这些确定，且本发明的主要目的是提供一种弯折机，其能产生更大范围的弯曲直径且具体说能生产工业热交换器所需的全范围的U形工件热交换器，特别是核工业。

本发明的进一步目的是提供一种弯折机，其能提供与弯折过程中工件的确切位置有关的信息。

为此，本发明提出一种用于制造弯折工件部分(具体说是热交换器管)的弯折机，其中弯折器件包括：

关节连接的臂，其包括两个臂：可旋转地固定的臂和转动臂，该转动臂关相对于所述可旋转地固定的臂绕转动轴关节连接，所述转动轴沿垂直于运动轴线(x)的旋转轴线(z)延伸：

可旋转地固定的臂经由用于让关节连接的臂沿垂直于平面(x，z)的横向运动轴线(y)运动的器件而安装在框架(1)上，适于调整旋转轴线(z)的相对于纵向轴线(x)的位置的位置，

和转动臂(22)，设置有用于附接夹紧爪的器件，该夹紧爪被用于让所述夹紧爪相对于旋转轴线(z)、沿垂直于所述旋转轴线的轴线并在靠近旋转轴线(z)的位置和远离旋转轴线(z)的位置之间平移运动的器件所携带，所述靠近旋转轴线的位置用于夹紧和卷绕要被弯折的工件，所述远离旋转轴线的位置用于引入要被弯折的工件，

用于绕旋转轴线(z)可旋转地驱动关节连接的臂的转动轴的器件，用于在关节连接的臂的转动轴上安装辊子或夹紧结构的器件，该辊子相对于所述旋转轴可旋转，该夹紧结构相对于所述旋转轴可旋转地固定，适于与夹紧爪协作，

用于沿纵向轴线(x)平移地带入和引导工件部分的器件，包括驱动辊子，

用于安装驱动辊子的器件，适于将所述驱动辊子分成定位为在纵向轴线(x)任一侧上的两组，且包括器件，用于让所述组的驱动辊子中的一组——称为可动的一组——沿垂直于纵向轴线(x)的轴线、在用于将要被弯折的工件夹紧和带入到两组驱动辊子之间的位置和用于将要被弯折的工件引入到所述组的驱动辊子之间的位置之间平移运动，

和，整合于框架的器件，用于促动驱动辊子，适于对位于其夹紧和带入要被弯折的工件的位置中的所述驱动辊子同步地旋转促动。

本发明因此寻求将两种目前所用的两种弯折技术以创新的方式组合，以制造U形热交换器管，以便提供一种单个的弯折机，其能选择性地让通过卷绕进行的弯折技术得以实施，或让通过滚压和推挤进行的弯折技术得以实施，由此可以制造大范围的弯折半径。

还应理解弯折角度可以不同于180度，且在180度角度的情况下，弯折机也能制造“平底U形”的工件部分，其具有直型连结部，该连结部将U行得两个分支每一个以弯折90度来连接。

根据本发明的弯折机的设计，通过将旋转轴线(z)定位为与运动轴线(x)对准，使用夹紧结构，该夹紧结构可旋转地地被关节连接的臂的转动轴驱动，且与夹紧爪协作，并沿运动轴线(x)引导工件，可以实施通过卷绕进行的弯折技术。

通过安装在旋转轴上的自由转动辊子，其被定位为使得所述自由旋转的辊子变形，变形量取决于经编程的弯折半径，工件部分被机动化的驱动辊子纵向地带入，从而也可以实施通过滚压或推动实现的弯折技术。

因此总体上，这种弯折机使得与常规的目前用制造热交换器所用的U形管的弯折机相关的成本相比能让所有成本(基础设施、安装、运行等)减半。

应注意，根据本发明，当通过卷绕操作执行弯折时，通过提供用于后者的机动化驱动机构的脱开模式，或通过设定与夹紧结构的旋转速度同步的旋转速度，工件部分的引导可被驱动辊子实现。

但是，根据本发明有利的是，弯折机包括：

用用于沿纵向轴线(x)引导工件部分的器件，与被臂的转动轴携带的夹紧结构和被所述关节连接的臂的旋转部分携带的夹紧爪协作，且包括轨道，该轨道具有用于引导工件部分的纵向支撑表面，

和用于将轨道安装在框架上的器件，包括用于让所述轨道沿平行于轴线(x)的纵向轴线平移地运动的器件。

通过由此提供轨道的受控运动，可以“跟随”和引导工件部分，以便通过夹紧爪的旋转对消除进行补偿，由此减少工件部分的椭圆形状和上表面变薄的影响。

根据本发明另一有利实施例，使可动的一组辊子平移地运动的器件包括压盘，该压盘经由用于让所述压盘沿垂直于纵向轴线(x)的轴线运动的器件安装在框架上，在其上设置用于安装轨道的器件，适于将轨道定位在与驱动辊子所在平面相同的平面内。

这种构造可以简化安装轨道的器件，所述轨道由此被压盘支撑，该压盘支撑一组可动的驱动辊子。进而，通过这种构造，弯折的平面无论使用何种弯折方法(即卷绕或滚压)都是相同的，从而不需要高度调整，特别是在从一种弯折方法更换到另一弯折方法过程中不需要针对供送和去除工件部分做出高度调整。

根据本发明的又一有利实施例，用于促动驱动辊子的器件包括可旋转地安装在框架上的两组齿轮，和用于同步地可旋转地驱动所述齿轮的器件。

此外，用于安装轨道的器件适于将轨道定位为使得在拆下所述可动组驱动辊子之后轨道部分地在促动可动的一组辊子的齿轮上方延伸。

进而，用于将夹紧爪附接在关节连接的臂的旋转部分上的器件包括安装板，该安装板设置有用于导引所述夹紧爪的位置的构件，用于让夹紧爪相对于旋转轴线(z)平移地运动的器件包括转换接头系统，该系统将安装板连接到关节连接的臂的旋转部分。

根据本发明的另一有利特点，弯折机包括轮盘，用于确定工件部分前进的长度，关联于传感器，该传感器用于检测所述工件部分的末端。这种轮盘可以确定在工件部分被弯折时其确切的位置，具体说用于根据所述位置信息控制所述工件部分的前进。

根据本发明的弯折机有利地还包括馈送单元，该单元设置在框架的上游且包括两个辊子以及打开器件，所述辊子用于带入工件部分，所述打开器件能让所述辊子在用于夹紧和带入要被弯折的工件部分的位置和用于将要被弯折的工件部分引入到所述辊子之间的位置之间运动。

附图说明

参照所附附图从以下的详细描述中可以理解本发明的其他特点、目的和优点，所述附图通过非示例性的方式显示了本发明的优选实施例。在附图中：

图1、1a和1b是三个示意性附图，其显示了根据本发明的弯折机的设计原理，

图2根据本发明的弯折机的前透视图，其配备有用于通过滚压进行弯折的器件，没有显示框架和馈送单元，

图3根据本发明的弯折机的完全透视图，以相对于图2的视图偏开90度的角度观察，

图4是根据本发明的弯折机的后透视图，其配备有用于通过滚压进行弯折的器件，没有显示馈送单元，

图5弯折机的俯视图，其配备有用于通过滚压进行弯折的器件，没有显示馈送单元，

图6类似于图5的俯视图，显示了在管通过滚压方法开始弯折时的弯折机，

图7是根据本发明的弯折机的透视图，其配备有用于通过卷绕进行弯折的器件，包括第一夹紧结构，没有显示馈送单元，

图8到10是图7的弯折机的俯视图，显示了在工件部分弯折过程中弯折器件的三个连续位置，

图11是根据本发明的弯折机的俯视图，其配备有用于通过卷绕进行弯折的器件，包括第二夹紧结构，未显示馈送单元，

图12和13是图11的弯折机的俯视图，显示了在弯折工件部分过程中的弯折器件的两个连续弯折位置。

具体实施方式

根据本发明的弯折机，其在附图中通过例子显示，包括用于制造U形管的弯折机，该管特别适用于热交换器的制造，例如核交换器。

应注意，通过以下的详细说明，弯折机被描述为处于其使用的常规位置，具体说，弯折轴线(z)是垂直轴线且工件部分的运动轴线(x)是水平轴线。因此，术语“垂直、水平”等指的是这种位置。

根据本发明的弯折机首先包括框架1，该框架的水平上表面上设置有固定侧板2，在该固定侧板上定位有第一组齿轮3，所述第一组齿轮沿与要被弯折的工件T的运动轴线(x)平行的轴线排布，所述齿轮被齿轮电机11促动，且适于可旋转地驱动第一组辊子G1-Gn，所述第一组辊子在该例子中数量是5个。

弯折机还包括，安装在框架1的上表面上的水平压盘4，该压盘能沿水平轴线(y)(其与运动轴线(x)垂直)运动，且出于该目的配备有滑动件5，该滑动件固定在所述压盘的下侧，且设计为沿整合于框架1的轨道6滑动。

该压盘4额外地提供面向板2并沿与该板相同的水平面延伸的侧板条8，在该侧板条上定位有第二组齿轮9，所述第二组齿轮对着第一齿轮3延伸、被齿轮电机10促动并适于可旋转地第二组辊子(所谓的可动辊子)G’1-G’n，所述辊子在该例子中数量也是5个。

压盘4额外地与转换接头系统(goggle joint system)7关联，该系统设计为沿轴线(y)在用于在两组驱动辊子G1-G5，-G’1G’5之间夹紧和带入要被弯折的工件部分T的位置和用于在所述组的驱动辊子之间引入要被弯折的工件部分T位置之间运动。

弯折机还包括安装板12，该安装板设置在压盘4上、能相对于所述压盘沿水平轴线(其平行于运动轴线(x))运动、并出于该目的配备有滑动件13，该滑动件整合于所述安装板的下侧并设计为沿整合于压盘4的上表面的轨道14滑动。

进而，安装板12关联于齿轮齿条系统15，该系统能产生安装板的平移运动。

安装板12定位为与压盘4的侧板条8并置，且适于载有用于引导工件T的轨道17，该轨道定位为如此延伸：

-位于与辊子G1-G5，G’1-G’5所在平面相同的平面，

-在拆卸所述可动的一组辊子之后部分地位于用于促动可动的一组辊子G’1-G’5的齿轮9上方。

根据本发明的弯折机额外地包括水平弯折臂19，其定位为沿框架1的其中一个前面延伸并包括：两个臂20、22；可旋转地固定的臂20；和转动臂22，所述转动臂相对于所述可旋转地固定的臂绕转动轴40关节连接，所述转动轴沿垂直的旋转轴线(z)延伸，整合于电机23的垂直设置的驱动轴。

此外，可旋转地固定的臂20经由滚珠丝杠系统(ball screw system)21安装在框架1，该滚珠丝杠系统能使臂20运动并因此使弯折臂19沿水平运动轴线(y)运动(该水平运动轴线平行于平面(x，z))，以便调整相对于轴线(x)的位置的旋转轴线(z)的位置。

转动臂22包括板24，该板设置有导引夹紧爪M的位置的器件29，所述板纵向地在所述转动臂上延伸，从而其可被相对于旋转轴线(z)水平地平移运动，且在以下位置之间运动：

-靠近旋转轴线(z)的位置，用于在夹紧爪M和夹紧结构F1，F2之间夹紧和卷绕要被弯折的工件T，所述夹紧结构可旋转地整合于转动轴40，

-和更远离旋转轴线(z)的位置，用于在夹紧爪M和夹紧结构F1，F2之间引入要被弯折的工件。

为了有助于进行这些平移运动，板24包括在下侧上的滑动件(如25，其能沿整合于转动臂22的轨道26滑动)。

此外，板24关联于转换接头系统27，其能被柱体28促动，该柱体设计为使该系统在该系统的分别靠近和远离旋转轴线(z)的两个位置之间.运动。

上述弯折机设计为提供两个不同的构造，用于使两种不同的方法都能实施。

第一构造如图1a和2到6所示且提供一种弯折机，其被设计为使得通过滚压和推挤进行的弯折技术能够实施，通常用于比管的直径大10倍的弯折半径。

在该构造中，弯折机一方面配备有两组辊子G1-G5和G’1-G’5(它们与齿轮3和9啮合)，且另一方面配备有自由辊子G1，该自由辊子安装为可在转动轴40上自由地旋转。

此外，在弯折之前，自由旋转的辊子G1的位置(通过滚珠丝杠21并通过弯折臂19的横向运动来调节)使得工件T的弯折半径得到调整。

随后，在弯折过程中，工件T的前进通过两组辊子G1-G5和G’1-G’5(它们被齿轮3，9以及齿轮电机10和11旋转驱动)实现。

第二构造如图1b所示且分别如图7-10和11-13所示，且提供一种弯折机，其被设计为使得通过卷绕进行的弯折技术能够实施，其通常用于小的弯折半径(小于管直径的10倍)或相反地用于非常大的弯折半径。

在该构造中，弯折机一方面配备有大直径的夹紧结构F1(图7到10)或小直径的夹紧结构F2(图11到13)，所述夹紧结构与转动轴40整体旋转且其直径决定了工件T的直径弯折半径，弯折机还配备有夹紧爪M，该夹紧爪定位在弯折臂19的转动臂22上，以便与夹紧结构协作，另一方面，弯折机配备有导轨17，在拆下可动的一组辊子G’1-G’5(且可选地，如图7-13所示，拆下另一组辊子G1-G5))之后该导轨17定位在安装板12上。

此外，在弯折之前，弯折臂19的横向位置被调整以对准用于夹紧和卷绕工件T的管道，该管道通过夹紧结构F1或F2和夹紧爪M沿纵向轴线(x)的相对支撑表面限定。

随后，在弯折过程中，工件T被夹紧并卷绕在夹紧结构F1或F2和夹紧爪M(通过电机23旋转驱动)之间。还有，引导滑动件17通过齿条齿轮系统15以被工件T的前进速率控制的前进速率运动。

根据本发明的弯折机还包括单元30，用于供送要被弯折的工件T，该单元定位在框架1的上游且首先包括V形引导件31。

额外地且最重要地，馈送单元30包括两个辊子32，33，其每一个被齿轮电机34，35旋转驱动且关联于打开器件，该打开器件包括柱体36，该柱体能让所述辊子在用于夹紧和带入要被弯折工件T的位置和用于将要被弯折的工件引入到所述辊子之间的位置之间运动。

这种馈送单元30构成了能装载器，其使得每个工件T前进直到其被驱动辊子G1-G5和G’1G’5或被夹紧结构F1，F2和夹紧爪M的组合所擒获。

根据本发明的弯折机额外地包括安装在框架1上的V形引导件37、轮盘38和传感器39，该轮盘适于在工件T的外侧上方行进而不滑动且被具体设计为控制工件T的前进，传感器39用于检测所述工件的末端。

根据本发明的弯折机因此具有两个不同的构造，是得其能通过单个弯折机来处理大范围的工件部分T的弯折半径，并由此能通过单个弯折配套设备(供送，弯折，卸载等)来处理用于制造热交换器所需的全范围U形管。

Claims (8)

1.一种用于制造弯折工件部分(T)的弯折机，具体说用于热交换器的管，包括框架(1)，在该框架上安装用于沿纵向运动轴线(x)保持工件部分的器件(37)和用于使所述工件部分弯折的器件，所述弯折机特征在于该弯折器件包括：

关节连接的臂(19)，其包括两个臂(20，22)：可旋转地固定的臂(20)和转动臂(22)，该转动臂关相对于所述可旋转地固定的臂绕转动轴(40)关节连接，所述转动轴沿垂直于运动轴线(x)的旋转轴线(z)延伸：

可旋转地固定的臂(20)经由用于让关节连接的臂(19)沿垂直于平面(x，z)的横向运动轴线(y)运动的器件(21)而安装在框架(1)上，适于调整旋转轴线(z)的相对于纵向轴线(x)的位置的位置，

和转动臂(22)，设置有用于附接夹紧爪(M)的器件(29)，该夹紧爪被(24-28)用于让所述夹紧爪相对于旋转轴线(z)、沿垂直于所述旋转轴线的轴线并在靠近旋转轴线(z)的位置和远离旋转轴线(z)的位置之间平移运动的器件所携带，所述靠近旋转轴线的位置用于夹紧和卷绕要被弯折的工件(T)，所述远离旋转轴线的位置用于引入要被弯折的工件，

用于绕旋转轴线(z)可旋转地驱动关节连接的臂(19)的转动轴(40)的器件(21)，

用于在关节连接的臂(19)的转动轴(40)上安装辊子(G1)或夹紧结构(F1，F2)的器件，该辊子相对于所述旋转轴可旋转，该夹紧结构(F1，F2)相对于所述旋转轴可旋转地固定，适于与夹紧爪(M)协作，

用于沿纵向轴线(x)平移地带入和引导工件部分(T)的器件，包括驱动辊子(G1-G5，G’1-G’5)，

用于安装驱动辊子(G1-G5，G’1-G’5)的器件(2，8)，适于将所述驱动辊子分成定位为在纵向轴线(x)任一侧上的两组，且包括器件(4-7)，用于让所述组的驱动辊子(G’1-G’5)中的一组——称为可动的一组——沿垂直于纵向轴线(x)的轴线、在用于将要被弯折的工件(T)夹紧和带入到两组驱动辊子(G1-G5，G’1-G’5)之间的位置和用于将要被弯折的工件引入到所述组的驱动辊子之间的位置之间平移运动，

和，整合于框架(1)的器件(3，9，10，11)，用于促动驱动辊子(G1-G5，G’1-G’5)，适于对位于其夹紧和带入要被弯折的工件(T)的位置中的所述驱动辊子同步地旋转促动。

2.如权利要求1所述的弯折机，其特征在于，其包括：

用于沿纵向轴线(x)引导工件部分(T)的器件，与被臂(19)的转动轴(40)携带的夹紧结构(F1，F2)和被所述关节连接的臂的旋转部分(22)携带的夹紧爪(M)协作，且包括轨道(17)，该轨道具有用于引导工件部分的纵向支撑表面，

和用于将轨道(17)安装在框架(1)上的器件(12)，包括用于让所述轨道沿平行于轴线(x)的纵向轴线平移地运动的器件(13-15)。

3.如权利要求2所述的弯折机，其特征在于，使可动的一组辊子(G’1-G’5)平移地运动的器件包括压盘(4)，该压盘经由用于让所述压盘沿垂直于纵向轴线(x)的轴线运动的器件(5-7)安装在框架(1)上，在其上设置用于安装轨道(17)的器件(12)，适于将轨道定位在与驱动辊子(G1-G5，G’1-G’5)所在平面相同的平面内。

4.如前述任意权利要求所述的弯折机，其特征在于，用于促动驱动辊子(G1-G5，G’1-G’5)的器件包括可旋转地安装在框架(1)上的两组齿轮(3，9)，和用于同步地可旋转地驱动所述齿轮的器件(10，11)。

5.如权利要求3和4合在一起所述的弯折机，其特征在于，用于安装轨道(17)的器件适于将轨道定位为使得在拆下所述可动组驱动辊子之后轨道部分地在促动可动的一组辊子(G’1-G’5)的齿轮(9)上方延伸。

6.如前述任意权利要求所述的弯折机，其特征在于，用于将夹紧爪(M)附接在关节连接的臂(19)的旋转部分(22)上的器件包括安装板(24)，该安装板设置有用于导引所述夹紧爪的位置的构件(29)，用于让夹紧爪(M)相对于旋转轴线(z)平移地运动的器件包括转换接头系统(27，28)，该系统将安装板(24)连接到关节连接的臂(19)的旋转部分(22)。

7.如前述任意权利要求所述的弯折机，其特征在于，其包括轮盘(38)，用于确定工件部分(T)前进的长度，关联于传感器(39)，该传感器用于检测所述工件部分的末端。

8.如前述任意权利要求所述的弯折机，其特征在于，其包括馈送单元(30)，该单元设置在框架(1)的上游且包括两个辊子(32，33)以及打开器件(36)，所述辊子用于带入工件部分(T)，所述打开器件能让所述辊子在用于夹紧和带入要被弯折的工件部分(T)的位置和用于将要被弯折的工件部分引入到所述辊子之间的位置之间运动。

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