CN103648940B - 用于卷绕管的卷绕设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卷绕设备(1)和利用该卷绕设备卷绕管的方法。该设备构造成卷绕管(5)，并且包括：连接到的主轴(3)的主卷筒(2)，其构造成围绕中心轴线(C)旋转；管保持环(4)，其构造成与主卷筒一起旋转，并用于收集管的初始部分；引导元件(6)，其与主卷筒相距一距离(d2)，并用于将管引导到卷绕设备。管保持环相对于中心轴线位于主卷筒外部，并且与主卷筒相距一径向距离(d1)，引导元件能够在用于将待卷绕的管引导到管保持环上的外部位置(A)和用于将待卷绕的管引导到主卷筒上的内部位置(B)之间运动。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的特征部分的卷绕设备。本发明还涉及一种根据权利要求9的特征部分的用于卷绕管的方法以及使用该方法用于清洁管的用途。
背景技术和现有技术
线缆、线材与管的制造优选地以连续处理完成，其中线缆、线材或管可以在卷绕之前或者在卷绕期间被处理。处理操作可以利用塑料套覆盖线缆或者对管进行退火，等等。重要的是能够以不中断的方式进行处理操作，以便保持质量并避免缺陷。此外，如果用于处理操作的正常运行条件可以在线缆、线材或者管的第一初始长度从处理设备并入(merge)之内的较短时间内实现，则每米管的制造成本将会更低。线缆、线材或者管的第一初始长度常常是不完美的，并且可能需要在运送被卷绕的管之前去除。
很多时候，在线缆、线材或者管(下文中称为管)的处理操作之后进行卷绕处理或者缠绕处理。通过围绕转动的主卷筒或者线轴卷绕管，能够将管卷绕在卷绕设备中。可以用不同的方式将管引导到卷绕设备。例如，通过使用引导臂或引导元件，所述引导臂或引导元件定位在生产线的末端处，位于卷绕设备附近，但是与主卷筒相距一定距离。引导元件用于将管从生产线朝向主卷筒引导。
管的初始部分通常由不完美的管组成，需要从将被运送给用户的主管或者成品管上除去不完美的管。通过在将不完美的初始部分卷绕在主卷筒上之后在卷筒或线轴上引入凸缘来实现管的初始部分的分离。管优选地围绕凸缘卷绕，使得卷绕可以继续而不中断制造处理。最后，或者甚至在卷绕处理期间，管的初始部分可以例如通过切割而去除。
对于某些应用，需要在操作处理结束时清洁管。某些国家要求用在例如空调系统中的中空管的内部基本上没有油类残留物。管的这个清洁可以通过在管的处理和／或卷绕期间用气体(优选为热的气体，例如氮气)清洗管来实现。这这可以通过将气体导管附接到已经被处理的管的端部来实现。然后，气体可以在管被处理和卷绕的同时流过管。
被卷绕的管可以具有若干千米的长度和数百千克的重量。为了清洗气体通过这样长的管，气体必须具有较高的压力。相对高的气体压力可以用于直径不太小的管。但是，当管的直径变得太小时，管壁在气体压力变得过高时可能破裂。这个问题通过减小管的长度来解决。例如，可以制造两个或更多个线材卷，其中每个线材圈的长度和重量均为原始管的例如一半或三分之一。
在被运送给客户之前，两个卷可以被卷绕和堆叠在彼此之上。第一管的卷绕可以用常规的方法进行，其中通过将管的有缺陷的部分卷绕在位于卷绕设备的主卷筒上的凸缘之下而分离管的不完美或有缺陷的初始部分。然后，可以将管的其余部分卷绕在凸缘之上。压缩气体可以通过连接构件附接到第一管。在第一卷绕处理的结尾，可以通过将第二管放在第一线材卷之上来处理第二管。第二线材卷的不完美的初始部分将到达卷绕设备，并且需要被集中并与线材卷的其余部分分离。然后，气体导管可以附接到该第二管，并且此后，可以在卷绕好的第一管之上卷绕线材卷。第二管的初始部分位于第一线材卷和第二线材卷之间。需要在运送前除去不完美的初始部分。无法使用凸缘，因为在运送前也需要去除或者分离这些凸缘。提升沉重的卷绕好的第二管以便去除初始部分和／或凸缘不是一个现实的选择。需要在第二管的主体部分卷绕到第一线材卷之上前分离第二管的初始部分。这个分离需要在第二管的连续操作处理期间完成。
现有技术
现有技术描述了可以用于在管的卷绕期间分离管的初始部分的一些设备。
US3,625,448描述了一种用于卷绕线缆的方法，其中线缆的初始部分通过在与主卷筒同轴的独立卷筒上引导不完美的部分而从线缆的主体部分分离。线缆首先通过槽附接在主卷筒内，然后被卷绕在独立卷筒上，直到无缺陷的线缆从操作处理到达。然后，引导设备通过弯曲线缆而将线缆引导到主卷筒上，其中该引导设备包括位于独立卷筒上的孔眼，线缆穿过该孔眼。这个处理要求线缆是足够柔性的，以便能够被弯曲将近180度。卷绕好的线缆通过首先移除主卷筒而移除。然后，可以从独立卷筒移除线缆的初始部分。
GB902712也描述了一种用于卷绕线材的方法和设备，其中通过将线材的初始部分卷绕在独立的同轴卷筒上将线材的初始部分从主线材分离。线材附接到独立卷筒。当良好的线材到达时，使用引导部件将线材引导到凸缘上方的主卷筒上，该引导部件位于设备外部，并且使线材从独立卷筒轴向地运动至主卷筒。分离凸缘上的销用于将线材“捕获”在凸缘上，之后线材被卷绕在主卷筒上。同样，通过移除主卷筒，首先移除线材。然后，可以从独立卷筒移除线材的初始部分。
US3,620,482描述了一种设备，该设备具有同轴地安装在主卷筒上的独立卷筒，其中这些卷筒通过凸缘分开。线材通过附接到往返机器(traversemachine)的带附接到独立卷筒并且被引导。该设备同样使用凸缘。在将线材卷绕到卷筒上之前，引导部件使线材成环回到往返机器。线材必须足够柔性，以便以将近180度的角度成环。
这些设备不适合在操作处理期间分离第二管的初始部分，其中管被卷绕并堆叠在首先被卷绕的管上。如上所述，优选地避免使用凸缘。在这些构造中，几乎不可能将气体导管附接到管。此外，现有技术的设备是水平定向的，而本发明的管的卷绕和堆叠优选地使用竖直定向的设备来完成。弯曲管并不是总是可能的。
发明内容
本发明的目的是开发这样的卷绕设备和卷绕方法，其中，在操作处理期间，能够通过以下方式将管的初始部分从管的其余部分分离：卷绕管的有缺陷的初始部分，使得能够容易地从管的其余部分分离管的初始部分，并且同时也允许另一种操作，例如清洗。
另一个目的是提供一个相对易于构造的技术方案，优选地通过调整已有的卷绕设备。
另一个目的是提供一种设备，其中，在卷绕之前，不需要将管附接到卷筒上，并且其中不需要使用槽、销和往返机器将管卷绕在卷筒上。
另一个目的是提供一种设备，其中可以容易分离和移除管的初始部分。
又一个目的是提供一种设备，其中，连接构件可以附接到管，以便在管的处理和卷绕期间，使气体通过管以进行清洗。
上述目的通过一开始限定的设备实现，所述设备的特征在于管保持环位于主卷筒外部并相对于中心轴线与主卷筒相距一径向距离，并且引导元件能够在用于将待卷绕的管引导到管保持环上的外部位置和用于将待卷绕的管引导到主卷筒上的内部位置之间运动。管保持环可以安装在现有的卷绕设备上。环的结构也可以相对简单。
当管到达管保持环时，连接构件可以附接到管的端部。然后，开始卷绕，当无缺陷的管到达时，引导元件简单地将管移动到内部位置，使得可以在主卷筒上卷绕管。
在一个实施例中，在主卷筒和管保持环之间具有环形空间。这个环形空间有助于将管从管保持环运送到主卷筒。
在另一个实施例中，运动构件用来使引导元件在外部位置和内部位置之间运动。这个运动构件可以位于卷绕设备的外部。运动构件将促进引导元件的运动。运动甚至可以通过使用计算机控制的处理或者可编程控制器来自动化。
在另一个实施例中，该设备包括构造成附接到待卷绕的管的端部的连接构件。在一个实施例中，连接构件附接到气体储存器。连接构件提供了用于将压缩气体储存器连接到所述管的柔性部件。在另一个实施例中，连接构件附接到管的端部，使得气体能够从储存器清洗通过管。在卷绕管期间，连接构件可以旋转或可以不旋转。在另一个实施例中，连接构件能够旋转地连接到管的端部。
在可选择的实施例中，中心轴线竖直地延伸。
上述目的也通过一开始限定的方法实现，所述方法的特征在于该方法包括以下步骤：-围绕中心轴线旋转主卷筒和管保持环；-将来自引导元件的管接收到管保持环；-将管的初始部分卷绕在管保持环中；-当无缺陷的管从引导元件到达时，使引导元件相对于中心轴线的位置从外部位置运动到内部位置；以及，-将管卷绕到主卷筒上。该方法可以用在连续处理中。不需要中断处理。管不必附接到槽或者销上，也不必被弯曲以从管的其余部分分离管的初始部分。
在一个实施例中，在将管的初始部分卷绕在管保持环中之前，连接构件被附接到管的端部。可以中断处理或者降低处理的速度，以便在卷绕管的主要部分之前分离管的有缺陷的或者初始的部分。
在另一个实施例中，在卷绕第二管(5)之后，切割管的初始部分。包括两个或者更多个堆叠在彼此之上的线材圈的包可以被运送给客户。
在另一个实施例中，气体清洗通过管。
在又一个实施例中，在整个卷绕处理期间，气体清洗通过管。可以清洁管，以便使用不同的气体从管的内表面去除油类残留物。通过使用氮气，能够有效地去除油类残留物。在可选择的实施例中，气体是氮气。
类似铜管的管可以在被卷绕之前进行退火。这种管的初始部分是硬的，并且需要与管的柔软的经过退火的其余部分分离。在一个实施例中，未经过退火的管卷绕在管保持环上，而经过退火的管卷绕在主卷筒上。
本发明的方法尤其适用于处理和卷绕直径在15mm以下的管。通过缩短线材圈的长度和使用本发明的方法，能够防止这样的管破裂。
在另一个实施例中，管的直径在15mm以下。
该新的方法适合于将两个或更多个线材卷卷绕到彼此之上，这是因为管的有缺陷的初始部分不会位于在堆叠的线材卷之间。
在又一个实施例中，管卷绕在已经卷绕好的第一管之上。
本发明也涉及一种上述方法用于清洁管的用途。
附图说明
通过描述各种实施例并且参照附图来进一步解释本发明。
图1示出了卷绕设备和管保持环。
图2示出了管保持环的俯视图、侧视图和三维(3D)视图。
图3示出了将管卷绕在管保持环期间的卷绕设备和引导元件。
图4示出了卷绕设备，其中引导元件被从位置A移动到位置B。
图5示出了卷绕设备，其中引导元件位于位置B，并且开始在主卷筒上进行卷绕。
具体实施方式
图1和3示出了设备1，其中中心轴线C竖直延伸。主卷筒2连接到设备1的主轴3。主卷筒2通过附接部件(未示出)附接到主轴3，并且被构造成围绕中心轴线C旋转。中心轴线C可以在不同的方向上延伸。
如图3所示，管保持环4位于外部，并且相对于中心轴线C与主卷筒2相距径向距离d1。管保持环4被构造成与主卷筒2一起旋转。图2示出了管保持环4的上部视图(A)、侧视图(B)和三维视图(C)。管保持环4可以在管保持环4上方的敞开空间中收集管5的初始部分。图3中示出的卷筒2和管保持环4之间的环形空间P提供了将管5从管保持环4移动到主卷筒2所需的空间。可以提供内环10，以将管5保持在管保持环4中。卷绕设备1上的顶部上的半圆13(其为设备1的结构12的一部分)可以协助将管5从图5所示的外部位置A移动到图5所示的内部位置B。管保持环4可以构造成使得它可以沿着中心轴线C上下运动。液压升降装置11可用于这个功能。这样，管保持环4可以在卷绕期间在被卷绕的管5的高度沿中心轴线C延伸时沿着中心轴线C运动。
引导元件6相对于中心轴线C定位成与主卷筒2相距距离d2。引导元件6被构造成用于将所述管5引导到设备1。引导元件6能够在用于引导将被卷绕到管保持环4上的所述管5的外部位置A和用于引导将被卷绕到主卷筒2上的所述管5的内部位置B之间运动。
引导元件6包括运动构件7(象征性地在图3中示出)，其用于使引导元件6在外部位置A和内部位置B之间运动。运动构件7可以是用于移动引导元件6的任何部件，例如液压缸或气压缸。
如果气体(例如氮气)将被清洗通过管5，则需要在管5和压缩气体储存器8之间建立连接。这个连接可以使用连接构件9建立。该连接构件9可以是将管5的端部连接到储存器8的任何部件，例如附着于导管的夹持件。优选地，连接构件9是柔性的，使得它可以在卷绕管5期间与管5一起旋转。
本发明也涉及一种用于卷绕管5的方法。用于使管5退火的操作处理(未示出)可以从将管5放置在篮内开始。从所述篮开始，在管5进入退火炉之前，管5首先通过作为校直单元的一部分的压轮。在退火炉内，借助于感应线圈加热管5，以使管5变软。在退火后，管5通过停留区，在停留区内，利用水冷却管5，并用空气(air-wiped)吹干管5。在通过张紧器之后，利用引导元件6将管5供给到卷绕设备1。
当用气体清洗管5时，管5的端部可以使用连接构件9连接到气体储存器8。气体储存器8优选为固定的，并且定位成与卷绕设备1相距一距离。连接构件9可以在卷绕管5的初始部分之前附接到管5的端部。气体将沿着与操作处理相反的方向流动，并且污染物(例如油类残留物)在管5的另一个端部处蒸发。气体可以在整个卷绕处理期间清洗通过管5。
第一管(线材卷)5的初始部分包括硬的未退火的管5，并且能够通过将这个初始部分卷绕在凸缘(未示出)之下将该初始部分分开。当软的管5到达卷绕设备1时，管5卷绕在凸缘上。在卷绕第一管5之后，第二硬的未退火的管5到达卷绕设备。连接构件9可以附接到管5。引导元件6首先被定位在外部位置A，以便引导管5进入管保持环4中。然后，管5的初始部分被卷绕在管保持环4中。管5的这个初始部分的长度可以为约20到30米。一旦柔软的经过退火的管5到达卷绕设备1，引导元件6从外部位置A运动到内部位置B。为此，可以使用计算机程序，该计算机程序启动例如将引导元件6推到内部位置B的气压缸。启动时刻可以是预先确定的，例如启动时刻取决于主轴3的旋转的圈数。同样，可以预先确定引导元件6相对于中心轴线C运动的角度。
然后，可以将软的经过退火的管5卷绕到第一线材圈之上。在卷绕第二管5后，可以移除连接构件9，并且可以从卷绕设备1移除堆叠的卷绕好的管5，并且将其运送给客户。
使用如上所述的卷绕设备1，所述方法可以包括以下步骤：
围绕中心轴线C旋转主卷筒2和管保持环4；
将管5从引导元件6接收到管保持环4中；
将管5的初始部分卷绕在管保持环4中；
当无缺陷(unflawed)的管5从引导元件6到达时，相对于中心轴线C将引导元件6的位置从外部位置A移动到内部位置B；
将管5卷绕到主卷筒2上。
好的或者无缺陷的管5被定义为没有管5的初始部分的缺陷的管5的主体部分。换句话说，无缺陷的管5是将被运送给客户的管5的那部分。
尽管不是必须的，在将管5的初始部分卷绕在管保持环4中之后，可以从管5断开连接构件9。可以停止生产线，然后将管5的初始部分从管5的其余部分分离，例如通过切割管5。然后，在将经过退火的(好的)管5卷绕在主卷筒2上之前，可以将连接构件9再次附接到管5。
本发明的方法特别适用于小型的管5，例如直径在20毫米以下或在15毫米以下或在10毫米以下或在8毫米以下的铜管5。管5的直径可以在2到20毫米之间。管5的壁厚可以约为0.10到1.0毫米，或在0.7毫米以下或在0.5毫米以下，或在0.3毫米以下。
管5的长度和重量将取决于管的材料和待卷绕的管5的直径和壁厚。仅作为示例，对于直径在2到20毫米之间或者在15毫米之下的管5，铜管5的长度可以在2和50千米(km)之间、或在10千米以下、或在7千米，并且重量在100到1000千克(kg)之间、或在500千克以下、或在400千克以下。
本方法可以有利地用于清洁管5，特别是从管5清洁油类残留物。已经按照上述方式卷绕和清洗的管5可以在管5内包括少于每米0.2或者0.1毫克(mg)的油类残留物。
Claims (18)
1.一种卷绕设备(1)，所述卷绕设备构造成将管(5)卷绕到卷筒(2)上，所述卷绕设备(1)包括：主卷筒(2)，所述主卷筒连接到所述卷绕设备(1)的主轴(3)，并且构造成能够围绕中心轴线(C)旋转；管保持环(4)，所述管保持环构造成与主卷筒(2)一起旋转并收集所述管(5)的初始部分；和引导元件(6)，所述引导元件相对于中心轴线(C)定位成与主卷筒(2)相距一距离(d2)，并且构造成将管(5)引导到所述卷绕设备(1)，其特征在于，所述管保持环(4)相对于中心轴线(C)位于所述主卷筒(2)外部并且与所述主卷筒相距一径向距离(d1)，并且所述引导元件(6)能够在用于将待卷绕的管(5)的初始的有缺陷的部分引导到管保持环(4)上的外部位置(A)和用于将待卷绕的管(5)的无缺陷的部分引导到主卷筒(2)上的内部位置(B)之间运动。
2.如权利要求1的卷绕设备(1)，其特征在于，在所述主卷筒(2)和所述管保持环(4)之间存在环形空间(P)。
3.如权利要求1或2的卷绕设备(1)，其特征在于，运动构件(7)用于使所述引导元件(6)在所述外部位置和内部位置(A，B)之间运动。
4.如权利要求1或2的卷绕设备(1)，其特征在于，所述卷绕设备(1)还包括连接构件(9)，所述连接构件构造成附接到待卷绕的管(5)的端部。
5.如权利要求4的卷绕设备(1)，其特征在于，所述连接构件(9)附接到气体储存器(8)。
6.如权利要求5的卷绕设备(1)，其特征在于，所述连接构件(9)附接到所述管(5)的端部，使得气体能够从储存器(8)清洗通过所述管(5)。
7.如权利要求4的卷绕设备(1)，其特征在于，所述连接构件(9)能够旋转地连接到所述管(5)的端部。
8.如权利要求1或2的卷绕设备(1)，其特征在于，所述中心轴线(C)竖直地延伸。
9.一种用于使用按照权利要求1到8中的任一项的卷绕设备(1)来卷绕管(5)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-围绕中心轴线(C)旋转主卷筒(2)和管保持环(4)；
-将管(5)从引导元件(6)接收到管保持环(4)中；
-将管(5)的初始部分卷绕在管保持环(4)中；
-当无缺陷的管(5)从引导元件(6)到达时，使引导元件(6)的位置相对于中心轴线(C)从外部位置(A)运动到内部位置(B)；以及
-将管(5)卷绕到主卷筒(2)上。
10.如权利要求9的方法，其特征在于，在将管(5)的初始部分卷绕在管保持环(4)中之前，连接构件(9)被附接到管(5)的端部。
11.如权利要求9或10的方法，其特征在于，在卷绕第二管(5)之后，管(5)的初始部分被切割。
12.如权利要求10的方法，其特征在于，气体清洗通过管(5)。
13.如权利要求10的方法，其特征在于，在整个卷绕处理期间，气体清洗通过管(5)。
14.如权利要求12或13的方法，其特征在于，气体是氮气。
15.如权利要求9或10的方法，其特征在于，未退火的管(5)被卷绕在管保持环中，并且经过退火的管(5)被卷绕在主卷筒(2)上。
16.如权利要求9或10的方法，其特征在于，管(5)的直径在15毫米以下。
17.如权利要求9或10的方法，其特征在于，管(5)被卷绕在被卷绕的第一管(5)之上。
18.权利要求9到17中的任一项的方法用于清洁管(5)的用途。
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