CN103764526B - 用于螺旋叶片成形的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将叶片毛坯成形螺旋叶片的设备。该设备包括基座和接合装置。该接合装置可移动地安装于基座上并设置为成形接合于毛坯，以便于在叶片毛坯中的至少一个部分形成与叶片预先设定的螺距相对应的扭转。

Description

用于螺旋叶片成形的设备和方法

技术领域

本发明一般涉及物料输送设备领域。更具体地，本发明涉及螺旋或搅龙叶片(特别是组合式的叶片)和用于使这样的叶片成形的设备和方法。

背景技术

贯穿于说明书的任何公知技术的论述不应被认为这样的公知技术是在该领域中是众所周知的或是成为了该领域中一般的常识。

螺旋或搅龙叶片通常用在快速搬移液体的、颗粒的或半固体材料的散货运输行业。叶片旋转使得材料沿着螺旋线部分的表面运输。

制造传统组合式螺旋叶片的设备和方法包括将叶片的每一部分压至一组形状适合的模具之间。然后，叶片的每个部分通常依次焊接到轴上以形成完整的输送螺旋。

传统的模压方法具有一些固有的缺点。这些缺点包括，根据所用毛坯材料的厚度，通常需要重复多次模压操作从而使环形的形状与毛坯所压在的模具形状吻合。重复该加压循环的需求通常会增加由该方法制造的螺旋叶片的生产成本。

更进一步，在加压过程中毛坯通常受到塑性变形，导致了叶片轮廓的误差超出了期望的制造公差。偏离于期望制造公差的这样的差异必然会导致次品并相应地导致产品性能的下降和使用寿命的降低。

此外，对于叶片的各个特定尺寸和螺距，如果左旋和右旋的叶片都要生产，需要两组模具，进一步增加了使用模具成形螺旋叶片的成本。

生产出能生产特定尺寸和螺距的叶片的精准模具也很困难。因此，通常需要不断尝试的循环过程，并以此生产、测试和改进几组模具直到由该模具组可以获得叶片所期望的性能。

本发明的目的是克服或改善现有技术中的一个或更多的缺点，或至少是提供了另一种有益的选择。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将叶片毛坯成形为螺旋叶片的设备，该设备包括：

基座；以及

可移动地安装至基座的接合装置，接合装置设置为成形接合于毛坯以便于使叶片毛坯中的至少一部分大体上依照叶片预先设定的螺距形成扭转。

较佳地，叶片毛坯为环形的形式，更佳地，端部开口的环形(比如不封闭的环形)，其中环形毛坯具有内径和外径。该接合装置较佳地适用于将环形的一部分绕着环形的平均半径线扭转。本领域的技术人员了解的是，通过将毛坯绕着其平均半径线扭转，大体上避免了贯穿毛坯横截面的不良的变圆或起伏。

接合装置较佳地与毛坯的两对面接合，从而使接合装置的成形移动形成叶片毛坯的至少一部分的扭转。

在一些实施例中，接合装置包括用于与毛坯的至少两个隔开位置接合的初级接合装置，初级接合装置以此被设置为以引起至少两个接合位置之间进行相对移动，从而形成毛坯中的扭转。

在某些优选的实施例中，初级接合装置包括两对(初级)侧板。每个侧板较佳地为模压成形的板，其具有接合部分例如，举例来说，用于与毛坯接合的接合边缘或表面。较佳地，每个侧板设置成以大体上垂直于毛坯的平均半径线的方向延伸。

较佳地，每对侧板具有第一个固定的板和第二个可移动的板，第二个可移动的板相对于固定的板为可移动的。

在一些优选的实施例中，接合装置包括用于与毛坯在初级接合装置之间的至少一个位置接合的次级接合装置。次级接合装置较佳地在初级接合装置之间的中间或中点与毛坯接合。较佳地，次级接合装置包括一对中间板。中间板较佳地包括固定的中间板和可移动的中间板，可移动的中间板相对于固定的中间板为可移动的。

初级和次级接合装置的固定的板较佳地都安装至例如连接于基座的安装框架的安装装置。较佳地，安装装置包括用于容纳每个固定的板的容纳结构。容纳结构较佳地包括一对隔开的槽道、凹槽、狭槽、脊线或其他适合的用于容纳固定的侧板的结构，以及用于容纳固定的中间板的中间容纳结构(比如槽道)。

较佳地，每个固定板具有安装结构，用于将板安装到容纳结构内、上或其它。每个板的安装结构较佳地与容纳结构在形状上互补。比如说，安装结构和容纳结构可以设置为企口缝的布置。

在某些实施例中，设置固定装置用于将每个固定的侧板相对于安装装置固定在适当的位置。固定装置较佳地包括一个或更多用于在相关联的槽道内支撑安装结构(比如舌部)的锁紧螺钉。较佳地，每个容纳结构设置成能够使相关联的固定的板选择性地沿着容纳结构长度方向安装在所期望的或预先设定的位置。比如说，固定的板可以沿着相关联的槽道滑动并在所需的位置锁住。

较佳地，锁紧装置比如，举例来说是锁紧螺钉，设置其用于将固定的中间板相对于安装装置锁紧在适当的位置。

初级接合装置和次级接合装置的可移动的板较佳地安装至可移动框架，该框架可移动地安装至基座从而使固定的板和可移动的板之间进行相对的移动。

可移动框架较佳地具有用于安装可移动的板的安装结构。较佳地，可移动框架的安装结构对应于(比如为镜像)固定的安装框架的安装结构，这样每对固定的和可移动的板的接合部分大体上对准。就是说，该对侧板和该对中间板优选是接合地互相对准的。

容纳结构较佳地设置为该对侧板相对于另一个是成角度的。较佳地，侧板设置为之间相互的角小于180度。在某些优选的实施例中，侧板设置为其间的角度大约为60度。应了解的是初级接合部件不限于具有60度的角度，而在其它的实施例中，可以具有小于180度的任何合适的角度。比如说，侧板彼此之间可以具有大约30、45、65、75、90、105、120、135或145度的角度。

较佳地，在使用中，与侧板相关联的支撑装置用于支撑叶片毛坯。支撑装置较佳地设置为支撑毛坯的外径。较佳地，支撑装置包括可与第一对初级接合侧板的固定的侧板安装的第一支撑托架，以及可与第二对初级接合侧板的可移动的侧板安装的第二支撑托架。每个支撑托架较佳地相对于相关联的侧板是可选择地进行位置调整的，并且在该位置以例如一个或更多的锁紧元件(比如螺钉)的锁紧装置来锁紧。应了解的是，基于该设备所成形的螺旋叶片是右旋的或左旋的，支撑托架可以选择性地安装到所期望的侧板上。

可移动框架较佳的由驱动装置移动。驱动装置较佳地包括液压驱动缸，液压缸选择性地在伸长的位置和缩回的位置之间移动以用于移动可移动框架，从而移动初级和次级接合装置的可移动的板。较佳地，液压缸具有活塞杆，其设置为在活塞杆在伸长或缩回时引起可移动框架的线性移动。

为了便于可移动框架向前和向后的线性移动，可移动框架和基座较佳地装有导引装置。较佳地，导引装置包括由可移动框架延伸出的至少一个前导引条和至少一个后导引条。该至少一个前导引条设置成穿过前导引板的孔内，该至少一个后导引条设置成穿过后导引板的孔内。在一特别优选的实施例中，设置了两个前导引条和两个后导引条。

较佳地，第一对侧板设置成用于使毛坯位于该对侧板和中间板(也就是次级接合装置)之间的部分顺时针进行旋转，第二对侧板设置成用于使毛坯位于该对侧板和中间之间的部分逆时针旋转，反之亦然。再一次，应了解的是侧板可以安装成获得旋转所期望的位置，用以产生毛坯中的右旋或左旋的扭转。

每个侧板(固定的和可移动的)通常是梯形的，其中其接合边缘相对于其安装结构是锥形的。为了获得毛坯在侧板之间位置所期望的旋转，第一对侧板设置成该第一对固定的和可移动的板的锥形边缘大体上平行并以负角度延伸(或相反旋向的结构为正角度)。类似地，第二对侧板设置成该第二对中固定的和可移动的板的锥形边缘大体上平行并以正角度延伸(或相反旋向的结构为负角度)。

应了解的是，由于侧板的锥形边缘，固定的和可移动的侧板之间的相对线性移动导致了毛坯位于板之间的部分绕着平均半径线旋转以产生毛坯中所期望的扭转。

在至少一个优选的实施例中，驱动装置设置为该设备以成形力为以0～60吨的范围在200巴(2900磅/平方英寸)运行，成形速度在0到80mm/s之间的范围。在这些参数范围内运作的实施例可以适合于将厚度范围在1mm至300mm的毛坯成形为螺旋叶片。

根据本发明的第二个方面，提供了一种螺旋叶片的成形方法，该方法包括：

提供预先设定尺寸的螺旋叶片；并且

成形接合毛坯以便于在叶片毛坯中的至少一个部分形成扭转，该扭转大体上对应于叶片预先设定的螺距。

较佳地，该方法包括使毛坯的至少一部分关于毛坯的平均半径线扭转。

较佳地，该方法包括使毛坯与初级接合装置在至少两个隔开的位置接合，初级接合装置以此设置以引起至少两个接合位置之间的相对移动，从而形成叶片中的扭转。

该方法优选包括使用次级接合装置，用于在初级接合装置之间的至少一个位置与毛坯接合，以此次级接合装置一侧的毛坯的接合部分沿着第一个方向扭转，次级接合装置的另一侧毛坯的接合部分沿着第二个相反的方向扭转。

较佳地，该方法包括由成形的螺旋叶片的所期望的螺距、外径、内径和厚度中的至少一个判定毛坯的尺寸。

根据该发明的第三个方面，提供了一种依照该发明的第二个方面的方法制造的螺旋(或搅龙)叶片。

根据该发明的第四个方面，提供了一种调整用于将叶片毛坯成形为螺旋叶片的设备的方法，该方法包括：

将中间接合装置固定于该设备；

将调整装置与中间接合装置校准；

将调整装置在校准位置固定于中间接合装置；

通过调整装置判定侧接合装置相对于中间接合装置的安装的位置；并且

在已确定的位置将侧接合装置固定于该设备。

在一些优选的实施例中，调整该设备的方法还包括判定支撑托架相对于侧接合装置固定的位置；以及在使用中，将支撑托架固定在确定的位置以支撑叶片毛坯。

附图说明

本发明优选的实施例现在将进行描述，仅通过实施例的方式，参阅附图，其中：

图1为根据本发明的螺旋叶片成形的设备的立体图。

图2为图1中的叶片成形设备的俯视图。

图3为该设备的左视图。

图4为该设备的主视图。

图5为该设备移开金属薄板面板后的俯视图。

图6示出了环形叶片毛坯。

图7为已成形的螺旋叶片的侧视图。

图8为图7中的已成形的叶片另一侧的图。

图9示出了中间板固定于适当的位置、调整标尺组件安装于中间板上时该设备固定的安装框架。

图10为图9的中间板的放大图，示出了标尺组件的校准。

图11示出了每个固定的侧板和中间板之间的基础偏移，以及安装于侧板的支撑托架的支撑偏移。

图12为与用于设定基础偏移的标尺组件一起使用的标尺导件的放大图。

图13为图12中的标尺导件的立体图。

图14示出了固定的侧板进行调整的示意图。

图15为图14的放大侧视图。

图16为示出支撑托架进行调整的立体图。

图17为图16中的支撑托架进行调整的放大图。

图18为接合装置示出了初级和次级连接板与毛坯形成接合的侧视图。

图19为液压缸处于部分伸长位置使得固定的和可移动的板之间存在辊缝从而使毛坯能够进行处理的接合装置的侧视图。

图20为液压缸处于缩回的位置以使毛坯能够插入且成形叶片可以取出的接合装置的侧视图；以及

图21是接合板的侧视图。

具体实施方式

参阅附图，该发明提供一种将端部开口的环形叶片毛坯3成形为螺旋叶片2的设备1。图6中最清楚地示出了环形毛坯3具有内径ID和外径OD。

毛坯3的尺寸由螺旋叶片2所期望的性能的值计算而来，包括叶片2的内外径，叶片(图7)的螺距“PT”和用于使毛坯/叶片(图8)成形的材料厚度“TH”。本领域的技术人员了解，毛坯3的内外径必然比成形的叶片2的大。

叶片成形设备1具有基座4，其用于将设备1搁置于例如车间地面(未示出)的支撑表面。

设备1包括固定连接于基座4的安装框架5形式的安装装置。设置了固定的安装框架5用于安装以两个隔开的侧板6和一个中间的、或固定的中间板7为形式的固定的接合装置。如同后文将进行详述的，设置固定的侧板6和固定的中间板7用于与叶片毛坯3的第一侧表面8上各隔开的位置接合。

固定的安装框架5包括安装板9，其具有以三个槽道10分别地且可移出地容纳每个固定的板(6，7)为形式的容纳结构。槽道10包括用于容纳固定的侧板6的一对隔开的侧槽道和用于容纳固定的中间板7的中间槽道。

图9中最清楚地示出了，侧槽道10对称设置于中间槽道的两侧并且以相对于彼此大约60度的角度径向延伸。侧板6和中间板7可以插入并沿着各自的槽道10滑动到所期望的位置，以便适合于特定尺寸的叶片毛坯3和叶片2所期望的螺距。

为了与毛坯3相对的第二侧11接合，该设备1还包括安装于可移动框架或滑动座12的可移动的接合装置。该滑动座12适用于相对于固定的框架5进行相对的线性滑移。

滑动座12具有带有容纳结构的安装板13，容纳结构以选择性地且可移出地容纳可移动的接合装置的三条槽道14为形式。

可移动的接合装置以两个可移动的侧板15和一个可移动的中间板16为形式。可移动的安装板13的槽道14设置成与固定的安装板5的槽道10相对应(或为镜像)。

两对侧板(6，15)一起成为初级接合装置，该对中间板(7，16)形成该设备的次级接合装置。

侧板和中间接合板(固定的和可移动的)优选是具有与毛坯3的各表面相接合的接合边缘17的模压成型的部件。每个接合板设置成当它插进与它相关联的槽道中时，接合边缘17相对于叶片毛坯3径向延伸，从而大体上垂直于毛坯3的平均半径线。

图21中最清楚地示出了，每个侧板(固定的和可移动的)通常是梯形的，并具有阶梯式或蛇形边缘18形式的安装结构，其可容纳于固定的或可移动的安装板(5，13)相应的侧槽道(10，14)内。接合边缘17是锥形的，以便于相对于安装边缘18以预先设定的模板角度α延伸。计算模板的角度α以便适合于叶片2所期望的螺距。因此应了解的是，该套具有各种模板角度α的接合板可以方便地可互换地进行制造和使用，如同于制造具有多种螺距的螺旋叶片2所需要的。

为了使毛坯3在侧板之间的位置获得所期望的旋转(扭转)，一对侧板设置成该对固定的和可移动的板的锥形边缘17大体上平行并以负角度延伸。类似地，第二对侧板设置成该对固定的和可移动的板的锥形边缘17大体上平行并以正角度延伸。

因此应了解的是，由于侧板的接合边缘17为锥形，固定的和可移动的侧板之间的相对线性移动导致了毛坯位于侧板之间的部分绕着毛坯的平均半径线旋转，从而产生毛坯中所期望的扭转。在图中，前对侧板以负角度延伸，因此设置其用于使毛坯的该部分进行逆时针方向旋转。后对侧板以正角度延伸，因此设置其用于使毛坯的该部分绕进行顺时针方向旋转。本领域的技术人员一定了解，板片可以很容易地进行互换，因此前对和后对侧板以相反的角度延伸以产生不同旋向的叶片(比如左旋或右旋叶片)。

为了将中间板(7，16)固定在适当的位置，设置了以锁紧螺钉(图9)为形式的锁紧装置，用于将中间板相对于各安装框架(9，13)锁住。

参阅图9至17，一旦中间板(7，16)牢固地锁在适当的位置，具有安装托架19和一对方向相反的标尺的调整装置安装在中间板(7，16)上。调整装置用于判定侧板(6，15)在它们各自的侧槽道中相对于中间板为正确的定位。如同图11中所能看见的，侧板的接合边缘17定位于与中间板距离为预定的基础偏移的位置。由于侧板(6，15)的锥形方向相反，图11右边的侧板沿着它的槽道(10，14)向下滑直到它的接合边缘17以基础偏移的距离接触到标尺20。由于相反的锥形方向，图11左边的侧板沿着它的槽道(10，14)向上滑直到它的接合边缘17以基础偏移的距离接触到标尺20。

通过复数个锁紧螺钉21形式的锁紧装置，侧板(6，15)在各个槽道(10，14)中固定于适当的位置。锁紧螺钉21穿过槽道的侧壁23的孔22并牢固地与相关联的侧板(6，15)的安装舌18接合。在图示说明的实施例中，如同图11最佳所示的，七个锁紧螺钉21用于固定每个侧板(6，15)。

再次参阅图11，在使用中，设置了以一对支撑托架24为形式的支撑装置用于支撑叶片毛坯3。一支撑托架24连接于第一对初级接合板的固定的侧板，另一个支撑托架连接于第二对初级接合板的可移动的侧板。支撑托架24相对于相关联的侧板位置可选择地进行位置调整，并且在该位置以锁紧螺钉25为形式的合适的锁紧装置来锁紧。在图示说明的实施例中，三个锁紧螺钉25用于将支撑托架24与相关的侧板(6，15)锁紧。图21最清楚地示出了，侧板(6，15)具有穿过锁紧螺钉25进而相对于侧板(6，15)支撑住支撑托架24的三个孔26。

该设备1还包括以具有与滑动座12连接的活塞杆28的液压驱动缸27为形式的驱动装置。该连接设置成活塞杆28的移动引起了滑动座12相应的线性移动。活塞杆28的移动可选地控制在伸长的位置和缩回的位置之间，以便于控制在初级和二级接合装置中的固定和可移动板之间的相对间距。

为了便于可移动框架12向前和向后的线性移动，特别地，为了提高该移动的准确性，前和后导引条29安装于并由滑动座12延伸。设置前和后导引条29用于可滑动地通过固定在基座上或相对基座4固定的导引套筒30。

在使用中，设备1一开始从活塞杆28处于其收缩位置开始，从而使新的叶片毛坯3能够放置于固定的和可移动接合板(6，7，15，16)之间。接着，活塞杆28延长以使滑动座12移动至完全收缩和伸长位置之间的中间位置。在中间位置上，毛坯3可以由支撑托架24支撑。

接着活塞杆28被驱动从而以预先设定的成形速度伸长，使侧板和中间板开始与毛坯3的各表面(8，11)进入成形接合状态。板片设置成前对侧板使毛坯在该对侧板和中间板之间的部分逆时针旋转，后对侧板设置成使毛坯位于该对侧板和中间板之间的部分顺时针旋转。

由于接合板大体上垂直于环形的平均半径线延伸，接合板引起的旋转形成了环形的接合部分绕着环形的平均半径线扭转。本领域的技术人员应了解的是，毛坯通过关于其平均半径线的扭转，大体上避免了贯穿毛坯横截面的不良的变圆、变锥形或起伏。

一旦扭转成形过程完成，活塞杆28缩回至它中间的位置，毛坯3在支撑托架24上滚动从而使毛坯的下一个截面就位并且成形处理进行重复。重复这些步骤直到整个毛坯3已经扭转且螺旋叶片2已完成。

因此，具有多种实施方式的该发明这样克服了若干问题并具有若干优点。该发明的优选的实施例提供了使螺旋叶片成形的有效的设备，其由于使用了可互换的接合板，能够使多种尺寸、螺距和旋向的叶片容易地以低成本的方式成形。可互换的板还具有由于多组板可以按需要生产和使用从而减少工装成本的优点。随着进一步相关联的通过减少所需投入的人工而节省节约成本的优点，调整时间也减少了。通过毛坯以径向方式接合，在毛坯中不带有塑性操作下，该设备有利地使毛坯绕着平均半径线形成扭转。径向的接合还有利地抑制了将对于材料转移和流动速率具有不利影响的边缘的不良的起伏、变圆或变锥形。设备优选的形式很容易安装、调整和使用，并提高了设计要求的精确度。在这些和其余的方面，该发明在它优选的实施例中，表现出了超过现有技术在实用上的和商业上显著地改进。

虽然该发明根据特定的例子进行了描述，但是本领域的技术人员应了解该发明可以通过其它的形式呈现。

Claims (16)

1.一种用于将叶片毛坯成形为螺旋叶片的设备，该设备包括：

基座；以及

可移动安装至基座的接合装置，该接合装置包括具有与毛坯的各隔开位置接合的两对侧板的初级接合装置，其特征在于，每对侧板设置为成形接合于毛坯以便于引起至少两个接合位置之间的相对移动，从而使叶片毛坯中的至少一部分大体上依照叶片预先设定的螺距形成扭转。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的接合装置与毛坯相对的两对面接合，以便于接合装置的成形移动形成叶片毛坯中的扭转。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，每个侧板设置成以大体上垂直于毛坯的平均半径线的方向延伸。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，每对侧板具有第一个固定的板和第二个可移动的板，第二个可移动的板相对于固定的板为可移动的。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述的接合装置包括用于与毛坯在初级接合装置之间的至少一个位置接合的次级接合装置。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述的次级接合装置在初级接合装置之间的中点与毛坯接合。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述的次级接合装置包括一对中间板。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述的中间板包括固定的中间板和可移动的中间板，可移动的中间板相对于固定的中间板为可移动的。

9.一种螺旋叶片的成形方法，该方法包括如下步骤：

提供预先设定尺寸的叶片毛坯；

提供具有两对侧板的初级接合装置；

将初级接合装置的两对侧板在两个隔开的位置与毛坯接合，其中每对侧板成形接合于毛坯以便于引起至少两个接合位置之间的相对移动，从而使叶片毛坯中的至少一部分大体上依照叶片预先设定的螺距形成扭转。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括通过每个侧板与毛坯的两对面接合，以便使接合装置的成形移动形成叶片毛坯中的扭转的步骤。

11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，包括每个侧板设置成以大体上垂直于毛 坯的平均半径线的方向延伸的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，包括毛坯与一个次级接合装置在初级接合装置之间的至少一个位置接合。

13.一种调整权利要求5所述的设备的方法，该方法包括：

将次级接合装置固定于该设备；

将调整装置与次级接合装置校准；

将调整装置在校准位置固定于次级接合装置；

通过调整装置判定初级接合装置相对于次级接合装置的安装的位置；并且

在已确定的位置将初级接合装置固定于该设备。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，调整装置具有安装托架和安装在中间板上的一对指向相反的标尺。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括将初级接合装置在与次级接合装置为基础偏移的距离处固定，所述的基础偏移的距离由调整装置的标尺测量。

16.根据权利要求13～15中任一项所述的方法，其特征在于，包括将叶片支撑托架在由调整装置所测量的支撑偏移的距离处固定于初级接合装置。