CN103372590B - 用于钣式换热器板片压制成形的液压机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钣式换热器板片压制成形的液压机，包括承载机架、活动横梁、主工作油缸、上工作台板、下工作台板、导柱和导套，活动横梁纵向能滑动设于承载机架内，主工作油缸的缸底与承载机架上梁的底平面或活动横梁的上平面固连，活动横梁与上工作台板固连，下工作台板与机架对应处固连，导柱固定于承载机架内，导套与活动横梁固连，导套与导柱滑动配合，所述主工作油缸的缸底外轮廓在水平面的投影全面覆盖上、下工作台板的工作面，本发明使得上工作台板施加在板片上的法向压力的均匀性，保证了板片压制精度，多片板片叠压后的累计误差小，提高了板片式换热器板片数量，提高了其换热能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种大吨位液压机，特别涉及一种用于钣式换热器板片压制成形的液压机。
背景技术
钣式换热器广泛用于各种大功率的热交换系统，如冶金、机械、电力、食品和化工行业，特别是核电各回路的换热器。钣式换热器是由许多压制有波纹薄板——换热器板片，按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片热传导进行热交换，在热交换中换热器的换热能力直接取决于其板片的数量，板片数量越多，其换热能力越强，然而板片越多板片间的累计误差就越大，对板片加工精度要求就越高，如果板片的波浪深度误差大，就会很容易导致换热器漏水失效。换热器的板片尺寸大，普通的液压机在冲压成型时很难保证其精度，主要原因是压制区法向压力不均匀。钣式换热器液压机的机架分为单牌坊和双牌坊机架，每个牌坊又分为板框型牌坊和预应力钢丝缠绕型。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种用于钣式换热器板片压制成形的液压机，该用于钣式换热器板片压制成形的液压机上工作台板的法向压力均匀性高压制的板片波浪深度均匀，尺寸精度高。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于钣式换热器板片压制成形的液压机，包括至少一个牌坊组成的承载机架、活动横梁、主工作油缸、上工作台板、下工作台板、导柱和导套，活动横梁纵向能够滑动设于承载机架内，主工作油缸的缸底与承载机架上梁的底平面或活动横梁的上平面固连，活动横梁底面与上工作台板固连，下工作台板与机架对应处固连，导柱固定于承载机架内，导套与活动横梁固连，导套与导柱滑动配合，所述主工作油缸的缸底外轮廓在水平面的投影全面覆盖上、下工作台板的工作面。
作为发明的进一步改进，所述机架为预应力钢丝缠绕机架和非钢丝缠绕的框架式机架中的一种。
作为发明的进一步改进，所述主工作油缸的数量为五个，包括一个主油缸和四个副油缸，该四个副油缸均匀分布于主油缸沿上工作台板长度方向的两侧，所述副油缸直径小于主油缸直径。
作为发明的进一步改进，所述四个副油缸均与主油缸圆周外侧面相切，主油缸两侧的副油缸圆周外侧面分别相互相切。
作为发明的进一步改进，所述主油缸油压不高于副油缸的油压。
作为发明的进一步改进，所述主工作油缸的个数为四个，包括两个主缸和两个副缸，所述两个主缸沿工作台板长度方向对称分布，两个副缸沿工作台板宽度方向对称分布，所述两个副缸位于两个主缸之间并分别与两个主缸相切。
作为发明的进一步改进，所述主工作油缸为一个非圆形油缸，该非圆形油缸为椭圆形缸和跑道形缸中的一种，该非圆形油缸长轴方向与上工作台板长边方向一致。
作为发明的进一步改进，所述跑道形缸由两个半圆和一个矩形结构组成，所述半圆的直径与矩形的短边长度相等。
作为发明的进一步改进，所述主工作油缸为一个四个角倒圆角的矩形油缸。
作为发明的进一步改进，所述主工作油缸为一个圆形缸(超大型)，所述圆形缸直径小于上工作台板长边长度10～50mm。
本发明的有益技术效果是：本发明通过主工作油缸全面覆盖上工作台板的有效工作面使得上、下工作台板间的压制界面法向压力分布均匀，进而确保上工作台板施加在板片上的法向压力的均匀性，保证了板片压制精度，使得板片上每一个波浪深度尺寸在公差范围内，多片板片叠压后的累计误差小，有效的提高板片式换热器板片数量，提高其换热能力。
附图说明
图1为上、下工作台板窄边为压机正面单牌坊机架的示意图；
图2为上、下工作台板窄边为压机正面双牌坊机架的示意图；
图3为上、下工作台板宽边为压机正面单牌坊机架的示意图；
图4为圆形主工作油缸直径依次增大设计方案的布置示意图；
图5为五缸方案主油缸和副油缸分布示意图；
图6为椭圆形的非圆形油缸位置布置示意图；
图7为四个角倒圆角的矩形油缸位置布置示意图；
图8为跑道形非圆形油缸位置布置示意图；
图9四缸方案主缸和副缸分布示意图；
图10为采用不同方案进行压制时的压制界面法向压力分布曲线图。
具体实施方式
实施例：一种用于钣式换热器板片压制成形的液压机，包括至少一个牌坊组成的承载机架11、活动横梁、主工作油缸、上工作台板12、下工作台板、导柱和导套，活动横梁纵向能够滑动设于承载机架11内，主工作油缸的缸底与承载机架11上梁的底平面或活动横梁的上平面固连，活动横梁底面与上工作台板12固连，下工作台板与机架对应处固连，导柱固定于承载机架11内，导套与活动横梁固连，导套与导柱滑动配合，所述主工作油缸的缸底外轮廓在水平面的投影全面覆盖上、下工作台板的工作面，该种结构使得主工作油缸(一个或者多个)与上工作台板12的布置合理化，接触面积最大化，这就使得上工作台板12在有限的厚度条件下保证法向压力均匀，确保板片压制精度高，保证板片上的波浪深度均匀，多片板片叠压后的累计误差小，有效的提高换热器换热能力。采用台面完全包覆在机架内的结构(即上下工作台长边方向为机架的操作方向)，工作台板的法向压力分布更加均匀。
所述机架为预应力钢丝缠绕机架和非钢丝缠绕的框架式机架中的一种。
所述主工作油缸的数量为五个，包括一个主油缸13和四个副油缸14，该四个副油缸14均匀分布于主油缸沿上工作台板12长度方向的两侧，所述副油缸14直径小于主油缸直径，采用五缸结构，1/2的压力机吨位由中间主油缸产生，另外4个副油缸14分布在主油缸两侧的上工作台板12内，共同产生1/2的压机吨位，处于中间的主油缸两侧的4副油缸14正好弥补了上工作台板12上四角欠压区的压制力不足，能够确保油缸施加在上工作台板12上的法向压力均匀性，进而确保上工作台板12施加在板片上的法向压力的均匀性，确保板片压制精度，保证每一个波浪深度尺寸在公差范围内，这就在活动横梁厚度一定的情况下最大程度的提高了法向压力的均匀性。该方案在设计上经过有限元分析与其它方案相对较具有明显的优越性，在经过大量的试验后也证明该方案在加工制造、调节使用、加工精度等各个方面都有绝对的优越性。
所述四个副油缸14均与主油缸圆周外侧面相切，主油缸两侧的副油缸14圆周外侧面分别相互相切，最大程度的保证活动工作台面的法向压力均匀。
所述主油缸油压不高于副油缸14的油压，以1.2万吨油压机为例，主油缸油压为60Mpa，副油缸14油压为100Mpa。
所述主工作油缸的个数为四个，包括两个主缸19和两个副缸20，所述两个主缸19沿工作台板长度方向对称分布，两个副缸20沿工作台板宽度方向对称分布，所述两个副缸20位于两个主缸19之间并分别与两个主缸19相切，两个副缸20兼作快速空程向下和快速回程。
所述主工作油缸为一个非圆形油缸，该非圆形油缸为椭圆形缸15和跑道形缸16中的一种，该非圆形油缸长轴方向与上工作台板12长边方向一致，通过这种异形设计，使得主工作油缸最大程度的覆盖上工作台板12，保证上工作台板12上的法向压力均匀性高，进而提高压制精度。
所述跑道形缸16由两个半圆和一个矩形结构组成，所述半圆的直径与矩形的短边长度相等。
所述主工作油缸为一个四个角倒圆角的矩形油缸，包括长方形和正方形。
所述主工作油缸为一个圆形缸(超大型)，所述圆形缸直径小于上工作台板12长边长度10～50mm，该方案为增大主工作油缸的直径，采用直径超大的油缸，液压缸覆盖上工作台板12(活动工作台面)，油缸的外径几乎与工作台面长边相等；这样可以使得主工作油缸最大程度的覆盖上工作台板12，同时不与机架发生干涉，确保工作的安全性。
通过采用以下不同的解决方案后对压制界面法向压力进行有限元分析：主工作油缸为五个油缸分布的五缸方案、主工作油缸为为单个半径为380mm的圆形油缸的小缸18方案、主工作油缸为单个半径为600mm的圆形油缸的中缸19方案、主工作油缸为单个半径为800mm的圆形油缸的大缸20方案和主工作油缸为椭圆形缸15的非圆形油缸方案；压制界面法向压力经过有限元分析，得到一个压制界面法向压力分布曲线，图中曲线1表示采用小缸(半径为380mm圆形的主工作油缸)进行压制时工作台面上的压力分布情况；曲线2表示采用中缸(半径为600mm圆形的主工作油缸)进行压制时工作台面上的压力分布情况；曲线3表示采用大缸(半径为800mm圆形的主工作油缸)进行压制时压制界面上的压力分布情况；曲线4表示采用椭圆形缸15进行压制工作台面上的压力分布情况；曲线5表示采用五缸方案进行进行压制工作台面上的压力分布情况；曲线7表示采用四缸进行压制工作台面上的压力分布情况；曲线5表示采用五缸方案进行进行压制工作台面上的压力分布情况；曲线6表示理想状态的均匀分布的法向压力分布情况，从该压制界面法向压力分布曲线图上可以清楚的看到：小缸方案中间法向压力很高，两侧很低；中缸方案中间法向压力相对小缸下降一些，两侧相对小缸要高一些；大缸方案法向压力相对小缸和中缸进一步均匀化；椭圆缸方案压制界面上的压力不均匀性大于大缸的情况，但是好于中缸的情况；四缸方案压制界面上的压力不均匀性好于大缸的情况好，五缸方案压制界面上的压力均匀性最接近理想的均匀压制力分布曲线，由上可见圆形缸方案中，油缸的直径越大压制界面上的法向压力分布越均匀；而五缸方案的制界面上的法向压力分布最接近理想值，也就是该方案的法向压力分布最为均匀。
Claims (10)
1.一种用于钣式换热器板片压制成形的液压机，包括至少一个牌坊组成的承载机架(11)、活动横梁、主工作油缸、上工作台板(12)、下工作台板、导柱和导套，活动横梁纵向能够滑动设于承载机架(11)内，主工作油缸的缸底与承载机架(11)上梁的底平面或活动横梁的上平面固连，活动横梁底面与上工作台板(12)固连，下工作台板与机架对应处固连，导柱固定于承载机架(11)内，导套与活动横梁固连，导套与导柱滑动配合，其特征是：所述主工作油缸的缸底外轮廓在水平面的投影全面覆盖上、下工作台板的工作面。
2.如权利要求1所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述机架为预应力钢丝缠绕机架和非钢丝缠绕的框架式机架中的一种。
3.如权利要求1所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述主工作油缸的数量为五个，包括一个主油缸(13)和四个副油缸(14)，该四个副油缸(14)均匀分布于主油缸沿上工作台板(12)长度方向的两侧，所述副油缸(14)直径小于主油缸直径。
4.如权利要求3所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述四个副油缸(14)均与主油缸圆周外侧面相切，主油缸两侧的副油缸(14)圆周外侧面分别相互相切。
5.如权利要求4所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述主油缸油压不高于副油缸(14)的油压。
6.如权利要求1所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述主工作油缸的个数为四个，包括两个主缸(19)和两个副缸(20)，所述两个主缸(19)沿工作台板长度方向对称分布，两个副缸(20)沿工作台板宽度方向对称分布，所述两个副缸(20)位于两个主缸(19)之间并分别与两个主缸(19)相切。
7.如权利要求1所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述主工作油缸为一个非圆形油缸，该非圆形油缸为椭圆形缸(15)和跑道形缸(16)中的一种，该非圆形油缸长轴方向与上工作台板(12)长边方向一致。
8.如权利要求7所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述跑道形缸(16)由两个半圆和一个矩形结构组成，所述半圆的直径与矩形的短边长度相等。
9.如权利要求1所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述主工作油缸为一个四个角倒圆角的矩形油缸(17)。
10.如权利要求1所述的用于钣式换热器板片压制成形的液压机，其特征是：所述主工作油缸为一个圆形缸，所述圆形缸直径小于上工作台板(12)长边长度10～50mm。
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