CN103331586A - 便携式热管封口机及其操作方法 - Google Patents

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姚勇
张权敏
朱晓琼
祁双喜
杨娟娟
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Abstract

本发明提出一种便携式热管封口机,包括热管夹紧机构、抽真空和充液机构、摩擦焊接机构,其特征在于:所述热管夹紧机构、抽真空和充液机构以及摩擦焊接机构为一体,其中摩擦焊接头同时用于抽真空、充液和摩擦焊接三个作用。本发明还提出一种使用该便携式热管封口机的操作方法。本发明提出的便携式热管封口机与现有技术相比,将抽真空、充液和焊接集中在一个工位上完成,节省劳动力和生产时间,提高了生产效率和人工成本。同时本装置体积小,能耗降低,设备轻巧,可手提,且适用性强,产品可靠性好。

Description

便携式热管封口机及其操作方法
技术领域
本发明涉及热管生产制造设备技术领域,特别地,涉及一种便携节能的热管抽真空封口焊接设备及其操作方法。 
背景技术
热管的生产加工过程中最重要的加工工序是充液、抽真空和封口焊接三个步骤,真空度的好坏决定热管的性能,充液量的多少决定了热管的启动性能和传热能力的大小,而封口的质量决定了热管的真空度维持时间,即热管的寿命长短。 
目前热管抽真空的方式有热排气法和机械抽真空法:热排气法主要用于重力热管的生产加工,是在充入工质后采用加热热管的方式使管内工质蒸发并达到一定压力和温度后瞬间排放,该方式操作简单,效率高,但可获得的真空度有限,产品质量对实践经验的依赖较高,且仅适用于水或其他廉价无害工质热管的批量生产,对工质的充入量也无法精确保证。另一种抽真空技术即机械抽真空法,通过机械真空泵对热管进行抽真空,该方法目前只用于小型烧结管的生产加工。 
一端封口另一端缩口的热管在完成充入工质和抽真空后,热管的生产的最后一个工序为封口焊接,该工序的加工方式有机械压合方式、焊料填充的方式和摩擦焊接的方式。机械压合是采用挤压变形的方式,使缩口的受压部位压溃并点焊,这种方式所形成的焊区机械强度不高,密封程度不能保证,该方法主要用于小型烧结热管的封口工艺中;而焊料填充的方法为将销钉打入缩口并焊接,该方法不能形成较大的真空度,且缩口较大,在小热管生产上受限,该方法主要用于较大型的重力热管的封口工艺;摩擦焊接的封口方式是采用摩擦产生的热使管材自熔融,所形成的焊接区晶相紧实严密,密封性好,且机械强度最高,是最可靠的重力热管封口方式。 
在现有的热管生产工艺中,不管是大型重力热管和小型烧结管的生产,一般将充液、抽真空和封口焊接放在两个或三个工位上完成,一般重力热管生产设备需预先充液,将沸腾排气抽真空和摩擦焊封口在一个工位,而小型烧结热管的封口焊接需要独立一个工位进行冷钳和点焊。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有封口设备的缺陷,提出一种重力热管的封口设备,将充液、机械抽真空和摩擦焊接工序结合一体,通过对各功能机构的精简巧妙设计,使该设备便携、节能、智能化控制、生产效率高、稳定性好。 
本发明提出一种便携式热管封口机,包括热管夹紧机构、抽真空和充液机构、摩擦焊接机构,其特征在于:所述热管夹紧机构、抽真空和充液机构以及摩擦焊接机构为一体,其中摩擦焊接头同时用于抽真空、充液和摩擦焊接三个作用。 
优选地,所述摩擦焊接头内部加工有三头通孔,其中一个孔由管道通向真空泵,一个孔由管道通向充液装置,一个孔与待加工热管开口相连。 
优选地,所述摩擦焊接头还包括一固定套筒,起到密封和固定连接真空系统管道和充液管道的作用。 
优选地,所述摩擦焊接头还包括两套机械密封装置,使摩擦焊接头和固定套筒内壁之间完全密封。 
优选地,所述固定套筒上下两端还包括轴承,使所述摩擦焊接头与套筒中心定位。 
优选地,所述热管夹紧机构包括一弹簧夹套,所述弹簧夹套为弹性材质,且可根据不同热管外径进行拆卸更换。 
优选地,所述充液机构为一个程序控制气缸驱动的活塞注射装置,所述活塞注射装置还包括一可调的行程定位销,通过调整所述定位销的位置实现不同的充液量。 
优选地,还包括可编程控制器PLC,通过对便携式热管封口机的三个气缸、两个电磁阀和伺服电机提供控制信号,来控制便携式热管封口机的操作。 
本发明还提出一种使用上述便携式热管封口机的操作方法,其特征在于使用可编程控制器PLC控制装夹热管,抽真空,充液,摩擦焊接等步骤。 
本发明提出的便携式热管封口机与现有技术相比,将抽真空、充液和焊接集中在一个工位上完成,节省劳动力和生产时间,提高了生产效率和人工成本。同时本装置体积小,能耗降低,设备轻巧,可手提,且适用性强,产品可靠性好。 
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。 
图1为本发明便携式热管封口机夹紧机构结构示意图; 
图2为本发明便携式热管封口机弹簧夹套机构示意图;
图3为本发明便携式热管封口机抽真空和充液机构结构示意图;
图4为本发明便携式热管封口机摩擦焊接机构结构示意图;
图5为本发明便携式热管封口机摩擦焊接头剖视图;
图6为本发明便携式热管封口机整体装配图;
图7为本发明便携式热管封口机控制系统控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。 
如图1-6所示,本发明便携式热管封口机由热管夹紧机构、抽真空和充液机构、摩擦焊接机构三个机械机构构成,并采用可编程控制器PLC控制各机构的动作,实现自动化和智能化加工。 
如图1所示,热管夹紧机构由气缸1、滑动套2、弹簧夹套3、杠杆4和固定支座5组成。气缸1固定于支座5上,通过连杆与杠杆4的一端点连接。弹簧夹套3上端固定于固定支座5上,下端为一带倒角的管,如图2所示,管内径大小略大于待加工热管的外径,管段部分开有数条轴向槽。弹簧夹套3可选择弹性较大的材质,且可根据不同热管外径进行拆卸更换。滑动套2套接于弹簧夹套3上并能进行上下滑动,滑动套2内腔下部有一段缩口,缩口尺寸小于弹簧夹套3自由状态下的外径。杠杆4的另一端通过铰链固定于固定支座5上,杠杆4的中间某处与滑动套2外壁铰接。当气缸1接收到控制信号上下运动时,经过传动机构带动杠杆4活动端上下运动,带动滑动套2沿着弹簧夹套3上下滑动,当滑动套2上滑,则弹簧夹套3被夹紧。 
抽真空和充液机构如图3所示,由真空泵6、电控开关阀7、电控三通阀、摩擦焊接头8、储液罐9、气缸12和充液装置10等组成。真空泵6为外接的机械真空泵。电控三通阀将储液罐9、充液装置10和摩擦焊接头8连接,并由可编程控制器PLC控制其开断工作。充液装置10为一个程序控制气缸驱动的活塞注射装置,其内部装有待充装的热管液体工质,可根据不同型号产品对工质的需求在外部设置一个可调的行程定位销11,通过调整定位销11的位置改变活塞的行程,从而实现不同的充液量。 
摩擦焊接机构如图4所示,由气缸13、伺服电机14、联轴器15和摩擦焊接头8等组成。气缸13与伺服电机14连接,为伺服电机14提供启动信号,联轴器15将伺服电机14与摩擦焊接头8连接。摩擦焊接头8结构如图5所示,其下端有一半球形凹坑,装夹热管后正对于热管缩口端,焊接头8内部加工有三头通孔,其中一个孔由管道通向真空泵6,一个孔由管道通向充液装置10,一个孔通向半球凹坑中部,与待加工热管开口相连。摩擦焊接头8同时用于抽真空、充液和摩擦焊接三个作用。摩擦焊接头8外部套一固定套筒19,起到密封和固定连接真空系统管道和充液管道的作用,摩擦焊接头8的通孔处沿轴向两端分别安装两套机械密封装置18,使摩擦焊接头和固定套筒内壁之间完全密封,套筒上下两端安装轴承17,使摩擦焊接头与套筒中心定位。本发明的摩擦焊接头8可实现焊接接头圆润平滑,焊接区再熔融,金属组织结构明显、紧密,焊接区域的厚度可达1.5倍以上的热管壁厚,使热管焊接区域具有较好的机械强度和密封性。 
图6为本发明便携式热管封口机整体装配图,如图所示,滑动套2通过杠杆与气缸1连接,滑动套2套接弹簧夹套3,弹簧夹套3固定在支座5上,弹簧夹套3中心为摩擦焊接头装置8,摩擦焊接头装置8通过联轴器15与伺服电机14、气缸13连接。摩擦焊接头8的外部套筒壁上开有充液口20和抽真空口,可以通过管道分别与电控阀门7和充液装置连接。 
可编程控制器PLC通过对设备的三个气缸、两个电磁阀、伺服电机提供控制信号,来控制设备的动作,控制流程如图7所示,包括: 
装夹热管:准备待加工的一头封口,一头缩口的热管,首先将热管缩口端装入弹簧夹套内后,按动启动按钮;
抽真空:真空系统电控阀开启,热管进行初次抽真空作业,当真空度达到设定的值时,停止抽真空;
充液:三通阀动作,充液装置与摩擦焊接头导通,充液气缸下行,行至定位销后充注工质完毕,三通阀动作,充液装置与储液罐导通,气缸12带动活塞上行至上止点,工质液充入充液装置,真空系统单向阀开启;
摩擦焊接:气缸13动作,启动伺服电机,伺服电机按照设定转速带动摩擦焊接头进行旋封作业;
取下热管,焊接完成。
本发明与现有技术相比,提高生产效率和人工成本:相对于现有其他工艺,将抽真空、充液和焊接集中在一个工位上完成,节省劳动力和生产时间; 
体积小,能耗降低:相对于沸腾排气封口设备,取消了电加热块装置及其生产时的耗能,设备轻巧,可手提;
适用性强:相对于传统的沸腾排气抽真空法,该设备还可用于酒精等其他贵重或污染性强的热管的生产;
产品可靠性好:相对于传统的沸腾排气抽真空法,该设备实现真空度和充加工质量过程的可视化控制,产品稳定性高。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在本发明的范围之内。 
  

Claims (9)

1. 一种便携式热管封口机,包括热管夹紧机构、抽真空和充液机构、摩擦焊接机构,其特征在于:所述热管夹紧机构、抽真空和充液机构以及摩擦焊接机构为一体,其中摩擦焊接头同时用于抽真空、充液和摩擦焊接三个作用。
2.如权利要求1所述的便携式热管封口机,其特征在于所述摩擦焊接头内部加工有三头通孔,其中一个孔由管道通向真空泵,一个孔由管道通向充液装置,一个孔与待加工热管开口相连。
3.如权利要求2所述的便携式热管封口机,其特征在于所述摩擦焊接头还包括一固定套筒,起到密封和固定连接真空系统管道和充液管道的作用。
4.如权利要求2所述的便携式热管封口机,其特征在于所述摩擦焊接头还包括两套机械密封装置,使摩擦焊接头和固定套筒内壁之间完全密封。
5.如权利要求3所述的便携式热管封口机,其特征在于所述固定套筒上下两端还包括轴承,使所述摩擦焊接头与套筒中心定位。
6.如权利要求1所述的便携式热管封口机,其特征在于所述热管夹紧机构包括一弹簧夹套,所述弹簧夹套为弹性材质,且可根据不同热管外径进行拆卸更换。
7.如权利要求1所述的便携式热管封口机,其特征在于所述充液机构为一个程序控制气缸驱动的活塞注射装置,所述活塞注射装置还包括一可调的行程定位销,通过调整所述定位销的位置实现不同的充液量。
8.如权利要求1所述的便携式热管封口机,其特征在于还包括可编程控制器PLC,通过对便携式热管封口机的三个气缸、两个电磁阀和伺服电机提供控制信号,来控制便携式热管封口机的操作。
9.使用如权利要求1-8之一所述的便携式热管封口机的操作方法,其特征在于使用可编程控制器PLC控制装夹热管,抽真空,充液,摩擦焊接等步骤。
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