CN103408218A - 碳纤维石英玻璃管的加工设备及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造公开了一种碳纤维石英玻璃管的加工设备及加工方法，包括机座(11)、固定在机座(11)上的固定支架(4)、升降电机(3)、转动电机(13)、控制箱(20)，所述的固定支架(4)上固定有轴座(12)，轴座(12)上设有转轴(6)，转轴(6)内设有芯轴(8)，固定支架(4)上设有与芯轴(8)连接的丝杆(1)，机座(11)上设有水平行走机构(19)，水平行走机构(19)上设有水平行走拖板(10)，升降电机(3)带动丝杆(1)转动，丝杆(1)带动芯轴(8)上下移动，转动电机(13)转轴(6)旋转，水平行走机构(19)带动水平行走拖板(10)左右移动。采用本结构及方法后，具有结构简单合理、生产效率高、产品一致性好、体积小、功率大、生产安装方便、寿命长、杀菌消毒效果好等优点。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种电热水壶的碳纤维石英玻璃管，特别是一种加工碳纤维石英玻璃管的加工设备及加工方法。
背景技术
随着社会发展和科技进步，人们对节能和保健意识不断增强，现在以电阻丝作为加热元件的电热管已远远不能满足社会发展的需求。由于目前电阻丝电热管外部设有金属护套保护电阻丝，电阻丝表面温度高、黒度小，并且加热时发出可风光，电热管表面负荷率高、寿命短、热效率低。
随着碳纤维材料的不断创新，生产成本不断下降，碳纤维自身接近绝对黑体、热转化效率和远红外辐射效率高，同时还具有功率余量大、耐高温、高热能力强、使用寿命长、且功率可随意调节等优点不断显现，为此许多大公司、科研机构和院校投入大量的人力物力对碳纤维的应用进行开发，许多新型碳纤维产品不断面世，如碳纤维远红外石英电热管就是一种替代性的加热产品，广泛应用于医疗保健、取暖器、干燥设备、烤漆设备、蔬菜大棚种植加温、铁路除雪、电热水器等产品上。
但现有的碳纤维远红外石英电热管由于石英玻璃管加工上的问题，只能加工简单形状，如直管、圆形管、C形管、U形管、梨形管，上述形状的石英玻璃管加工时，先将弯制成型的石英玻璃管按尺寸要求将多余部分管子切除；再将两端固定有金属电极的碳纤维加热体穿入管内；接着加热压封电热管两端的金属电极；然后对电热管进行抽真空处理，并在电热管内加入惰性气体；最后检验入库。存在的主要问题：一是所占空间体积大，加热功率小，只能使用在对体积和功率要求不高的产品上，对功率大、空间小的产品，如电热水壶就不能使用。针对上述问题，许多生产厂家和有识之士投入了大量的人力和物力进行开发和研制，但至今尚未有较理想的解决办法。
发明内容
为克服现有碳纤维石英玻璃管制造过程中存在的上述缺陷，本发明创造的目的是提供一种结构简单合理、生产效率高、产品一致性好、产品体积小、成品率高、加热功率大、生产安装方便、使用寿命长、热效率高、杀菌消毒效果好的碳纤维石英玻璃管的加工设备及加工方法。
本发明创造解决上述技术问题所采用的技术方案，一种碳纤维石英玻璃管的加工设备，包括机座、固定在机座上的固定支架、升降电机、转动电机、控制箱，所述的固定支架上固定有轴座，轴座上设有可转动的转轴，转轴内设有同步旋转的芯轴，固定支架上设有与芯轴连接的丝杆，机座上设有水平行走机构，水平行走机构上设有水平行走拖板，升降电机通过升降传动机构带动丝杆转动，丝杆带动芯轴上下移动，转动电机通过转动传动机构带动转轴旋转，水平行走机构带动水平行走拖板左右移动。
所述芯轴的头部设有固定石英玻璃管的固定夹。
所述的水平行走拖板上固定有管座，管座上固定有枪架，枪架上设有加热石英玻璃管的左右加热枪。
所述的水平行走拖板上设有弯管靠山，弯管靠山位于管座前方，左右加热枪的枪头设置在弯管靠山前方。
所述的转轴上设有转轴靠山。
一种利用上述加工设备加工石英玻璃管的方法，该方法包括以下步骤：
一是预制直角固定段将石英玻璃管直管两端弯成具有直角固定段的U形石英玻璃管，石英玻璃管两端的直角固定段长度留有一定的加工余量；
二是弯曲水平螺旋状盘管段：首先将U形石英玻璃管一端固定在固定夹上，其余放置在弯管靠山及管座上，用左右加热枪对石英玻璃管弯曲位置进行加热；当石英玻璃管弯曲部位软化时起动转动电机和水平行走机构，转动电机带动转轴及芯轴转动，固定在芯轴上的固定夹带动石英玻璃管旋转弯曲，水平行走机构带动水平行走拖板向右移动，水平行走拖板同时带动其上的管座、枪架、左右加热枪及弯管靠山向右平移；随着水平行走拖板移动，左右加热枪加热石英玻璃管弯曲位置逐渐远离中心，逐渐使石英玻璃管弯曲成水平螺旋状盘管段；
三是弯曲螺旋上升盘管段：当水平螺旋状盘管段完成后，水平行走拖板向右移动到位，水平行走机构带动水平行走拖板向左移动，升降电机开始工作并带动丝杆转动，丝杆带动芯轴向下移动，固定夹及石英玻璃管随之下降，水平行走拖板带动其上的管座、枪架、左右加热枪及弯管靠山向左平移；随着水平行走拖板移动，左右加热枪加热石英玻璃管弯曲位置逐渐向中心靠近，逐渐使石英玻璃管弯曲成螺旋上升盘管段；
四是弯曲水平直管段：当螺旋上升盘管段完成后，转动电机、水平行走机构和升降电机停止工作，移开弯管靠山，然后左右加热枪停止工作，用靠模推动另一端的直角固定段靠在转轴靠山上，松开固定夹，取下石英玻璃管即完成弯制工作。
所述转动电机和升降电机为调速电机并由控制箱控制，水平行走机构行走速度由控制箱控制。
采用上述加工设备及加工方法后，与现有技术相比有如下优点和效果：一是可以弯制具有直角固定段、水平螺旋状盘管段、螺旋上升盘管段及弯曲水平直管段的石英玻璃管，解决了现有技术不能弯曲复杂石英玻璃管的问题，具有工艺简单、操作方便、加工速度快、成品率高、安装尺寸准、一致性好等优点。二是石英玻璃管采用远红外碳纤维毡体和碳丝作为加热体，加热时以远红外辐射为主，波长在8微米至14微米占整体波长的80%以上，容易被水分子吸收产生共振摩擦热效应， 因此在水加热过程中有很好的杀菌消毒效果，节能效果明显，可达20%左右。
附图说明
图1为本发明创造初始状态时的结构示意图。
图2为本发明创造初始状态时另外方向的结构示意图。
图3为本发明创造弯制水平螺旋状盘管段时的结构示意图。
图4为本发明创造弯制螺旋上升盘管段时的结构示意图。
图5为本发明创造弯制水平直管段时的结构示意图。
图6为本发明创造石英玻璃管两端弯好直角固定段结构示意图。
图7为本发明创造石英玻璃管弯好水平螺旋状盘管段结构示意图。
图8为本发明创造石英玻璃管弯好螺旋上升盘管段结构示意图。
图9为本发明创造石英玻璃管完成弯制时的结构示意图。
其中1丝杆，2升降传动机构，3升降电机，4固定支架，5转动传动机构，6转轴，7转轴靠山，8芯轴，9固定夹，10水平行走拖板，11机座，12轴座，13转动电机，14左右加热枪，15枪架，16石英玻璃管，17管座，18弯管靠山，19水平行走机构，20控制箱，21直角固定段，22水平螺旋状盘管段，23螺旋上升盘管段，24水平直管段。
具体实施方式
图1至图5所示，为本发明创造一种碳纤维石英玻璃管的加工设备的具体实施方案，包括机座11、固定在机座11上的固定支架4、分别固定在固定支架4上的升降电机3和转动电机13、控制箱20，所述的固定支架4的中部固定有轴座12，轴座12上设有可转动的转轴6，转轴6内设有同步旋转的芯轴8，固定支架4的上部设有可转动的丝杆1，丝杆1的一端与芯轴8连接，芯轴8既可以随转轴6转动，又可以在丝杆1的带动下上下移动，机座11上设有水平行走机构19，水平行走机构19上设有水平行走拖板10，升降电机3通过升降传动机构2带动丝杆1转动，丝杆1带动芯轴8上下移动，转动电机13通过转动传动机构5带动转轴6旋转，水平行走机构19带动水平行走拖板10左右移动，升降传动机构2和转动传动机构5可以是皮带传动机构、同步带传动机构或齿轮传动机构。为了便于石英玻璃管16固定，所述芯轴8的头部设有固定石英玻璃管16的固定夹9。为了保证石英玻璃管16两直角固定段21之间的安装距离，所述的转轴6上设有转轴靠山7。
所述的水平行走拖板10上固定有管座17，管座17上固定有枪架15，枪架15上设有加热石英玻璃管16的左右加热枪14。所述的水平行走拖板10上设有弯管靠山18，弯管靠山18位于管座17前方，左右加热枪14的枪头设置在弯管靠山18前方，弯管靠山18在弯管时是石英玻璃管16的支撑点。石英玻璃管16一端固定在固定夹9上，其余放置在弯管靠山18及管座17上。
下面结合附图对上述加工设备加工石英玻璃管的方法进行阐述，该方法包括以下步骤：
一是预制直角固定段21：将石英玻璃管16直管两端用靠模弯成具有直角固定段21的U形石英玻璃管16，石英玻璃管16两端的直角固定段21长度留有一定的加工余量，如图6所示，便于碳纤维毡体连接封装；
二是弯曲水平螺旋状盘管段22：首先将U形石英玻璃管16一端固定在固定夹9上，其余放置在弯管靠山18及管座17上，如图1和图2所示，用左右加热枪14对石英玻璃管16弯曲位置进行加热；当石英玻璃管16弯曲部位软化时起动转动电机13和水平行走机构19，转动电机13带动转轴6及芯轴8转动，固定在芯轴8上的固定夹9带动石英玻璃管16旋转弯曲，弯管靠山18是石英玻璃管16弯曲时的受力支撑点，水平行走机构19带动水平行走拖板10向右移动，水平行走拖板10同时带动其上的管座17、枪架15、左右加热枪14及弯管靠山18向右平移；随着水平行走拖板10移动，左右加热枪14加热石英玻璃管16弯曲位置逐渐远离中心，逐渐使石英玻璃管16弯曲成水平螺旋状盘管段22，如图3和图7所示；
三是弯曲螺旋上升盘管段23：当水平螺旋状盘管段22完成后，水平行走拖板10向右移动到位，水平行走机构19带动水平行走拖板10向左移动，升降电机3开始工作并带动丝杆1转动，丝杆1带动芯轴8向下移动，固定夹9及石英玻璃管16随之下降，水平行走拖板10带动其上的管座17、枪架15、左右加热枪14及弯管靠山18向左平移；随着水平行走拖板10移动，左右加热枪14加热石英玻璃管16弯曲位置逐渐向中心靠近，同时石英玻璃管16弯曲位置相对固定夹9及弯好的石英玻璃管16上升，逐渐使石英玻璃管16弯曲成螺旋上升盘管段23，如图4和图8所示；
四是弯曲水平直管段24：当螺旋上升盘管段23完成后，转动电机13、水平行走机构19和升降电机3停止工作，移开弯管靠山18，然后左右加热枪14停止工作，用靠模推动另一端的直角固定段21靠在转轴靠山7上，如务图5和图9所示，松开固定夹9，取下石英玻璃管16即完成弯制工作。
所述转动电机13和升降电机3为调速电机并由控制箱20控制，水平行走机构19行走速度由控制箱20控制，在弯制石英玻璃管16过程中，在不同的区间段其弯曲半径不同，转动电机13、水平行走机构19上的行走电机转速也有所变化。
以上所述，只是本发明创造的具体实施例，并非对本发明创造作出任何形式上的限制，在不脱离本发明创造的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本发明创造的保护范围。
Claims (7)
1.一种碳纤维石英玻璃管的加工设备，包括机座(11)、固定在机座(11)上的固定支架(4)、升降电机(3)、转动电机(13)、控制箱(20)，其特征是：所述的固定支架(4)上固定有轴座(12)，轴座(12)上设有可转动的转轴(6)，转轴(6)内设有同步旋转的芯轴(8)，固定支架(4)上设有与芯轴(8)连接的丝杆(1)，机座(11)上设有水平行走机构(19)，水平行走机构(19)上设有水平行走拖板(10)，升降电机(3)通过升降传动机构(2)带动丝杆(1)转动，丝杆(1)带动芯轴(8)上下移动，转动电机(13)通过转动传动机构(5)带动转轴(6)旋转，水平行走机构(19)带动水平行走拖板(10)左右移动。
2.根据权利要求1所述的碳纤维石英玻璃管的加工设备，其特征是：所述芯轴(8)的头部设有固定石英玻璃管(16)的固定夹(9)。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维石英玻璃管的加工设备，其特征是：所述的水平行走拖板(10)上固定有管座(17)，管座(17)上固定有枪架(15)，枪架(15)上设有加热石英玻璃管(16)的左右加热枪(14)。
4.根据权利要求3所述的碳纤维石英玻璃管的加工设备，其特征是：所述的水平行走拖板(10)上设有弯管靠山(18)，弯管靠山(18)位于管座(17)前方，左右加热枪(14)的枪头设置在弯管靠山(18)前方。
5.根据权利要求3所述的碳纤维石英玻璃管的加工设备，其特征是：所述的转轴(6)上设有转轴靠山(7)。
6.一种利用上述加工设备加工石英玻璃管的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：
一是预制直角固定段(21)：将石英玻璃管(16)直管两端弯成具有直角固定段(21)的U形石英玻璃管(16)，石英玻璃管(16)两端的直角固定段(21)长度留有一定的加工余量；
二是弯曲水平螺旋状盘管段(22)：首先将U形石英玻璃管(16)一端固定在固定夹(9)上，其余放置在弯管靠山(18)及管座(17)上，用左右加热枪(14)对石英玻璃管(16)弯曲位置进行加热；当石英玻璃管(16)弯曲部位软化时起动转动电机(13)和水平行走机构(19)，转动电机(13)带动转轴(6)及芯轴(8)转动，固定在芯轴(8)上的固定夹(9)带动石英玻璃管(16)旋转弯曲，水平行走机构(19)带动水平行走拖板(10)向右移动，水平行走拖板(10)同时带动其上的管座(17)、枪架(15)、左右加热枪(14)及弯管靠山(18)向右平移；随着水平行走拖板(10)移动，左右加热枪(14)加热石英玻璃管(16)弯曲位置逐渐远离中心，逐渐使石英玻璃管(16)弯曲成水平螺旋状盘管段(22)；
三是弯曲螺旋上升盘管段(23)：当水平螺旋状盘管段(22)完成后，水平行走拖板(10)向右移动到位，水平行走机构(19)带动水平行走拖板(10)向左移动，升降电机(3)开始工作并带动丝杆(1)转动，丝杆(1)带动芯轴(8)向下移动，固定夹(9)及石英玻璃管(16)随之下降，水平行走拖板(10)带动其上的管座(17)、枪架(15)、左右加热枪(14)及弯管靠山(18)向左平移；随着水平行走拖板(10)移动，左右加热枪(14)加热石英玻璃管(16)弯曲位置逐渐向中心靠近，逐渐使石英玻璃管(16)弯曲成螺旋上升盘管段(23)；
四是弯曲水平直管段(24)：当螺旋上升盘管段(23)完成后，转动电机(13)、水平行走机构(19)和升降电机(3)停止工作，移开弯管靠山(18)，然后左右加热枪(14)停止工作，用靠模推动另一端的直角固定段(21)靠在转轴靠山(7)上，松开固定夹(9)，取下石英玻璃管(16)即完成弯制工作。
7.根据权利要求6所述的利用上述加工设备加工石英玻璃管的方法，其特征是：所述转动电机(13)和升降电机(3)为调速电机并由控制箱(20)控制，水平行走机构(19)行走速度由控制箱(20)控制。
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