CN1038484C - 实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备。由这些设备构成的作业线，能将一根根焊接起来的钢管连续热推成螺旋钢管。其工艺流程主要包括辅助单元、送进单元、加热单元、成型单元和工艺参数监控系统。专用设备有链条送进机、钢管卡具、中频加热圈、螺旋钢管卧式成型胎具及水平托辊。其优点是连续送进钢管和连续加热，螺旋钢管可以不间歇连续匀速成型，生产效率高，产品质量好，节省电能，安全可靠。

Description

实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备

本发明涉及到金属管的弯曲成型，特别是将钢管连续热推弯曲成为螺旋管的成型方法及设备。其工艺流程主要包括辅助单元、送进单元、加热单元、成型单元，以及工艺参数监控系统。

钢制螺旋管热推成型工艺技术自八十年代开始在我国应用，大多采用液压油缸做送进动力，因受到液压油缸活塞行程的限制，每生产一只多圈螺旋钢管产品，需要几十次或上百次断续送进和间歇加热，不仅生产效率低和产品质量差，而且耗电也很多，还由于螺旋钢管在胎具中是立式状态成型，不但要受自重压力的不利影响，而且还必须有高大的厂房和复杂的吊装设备。还由于生产过程中未采用先进的监控技术，所以自动化程度不高，难以确保正常安全生产。近几年来的专利文献中出现了一些弯管专用设备，例如日本到中国申请的87107459，1和88103278A号专利。前项专利称做“盘管弯曲机”，专用来制作电动致冷器或空调之类的冷却装置所用的薄壁金属盘管，管径只有10毫米或更小，并且是矩形盘管，它不能弯制大直径钢管的圆柱形螺旋管。后项专利称做“制造弯管的设备”，主要是借助于芯子制造弯管产品，但不能弯制圆柱形螺旋钢管，并且其结构太复杂，造价很高。

本发明的目的是针对现有技术的缺点和不足之处，提供一种连续热推螺旋钢管的工艺方法及设备。使钢管被连续送进，不间歇加热，螺旋钢管在卧式状态成型，并且采用较先进有效的工艺参数监控系统，确保正常安全生产。

本发明的上述目的是通过下述技术方案实现的：

由辅助单元将一根根钢管焊接起来并进行探伤检查，钢管进入辊道并被定位器定位，使钢管与生产线轴线保持同心。钢管进入送进单元后被钢管卡具卡住，卡具与钢管一起被链条式送进机的链条带动着连续匀速前进。前一个卡具到达限定位置时，后一个卡具再将钢管卡住并且不间歇地继续向前送进，将前一个卡具卸下并返运回起始位置待用。两套卡具如此反复交替工作，钢管就能被连续送进。钢管进入加热和成型单元后，边被加热边被胎具强制弯曲以卧式状态成型。已成型的卧式螺旋钢管离开胎具后被两个水平托辊托住，并继续旋转前进，当螺旋钢管够了一定的圈数和尺寸，即可停止送进和加热，将螺旋钢管割下，用吊卸设备吊走。每个螺旋钢管只停车和停止加热一次。在连续热推螺旋钢管的过程中，由工艺参数监控系统通过中央控制台对送进机的送进速度和扭矩等主要参数进行监视和控制，并对钢管卡具推进机构和卡具返运机构的电机进行控制操作。

本发明的工艺流程中各单元的主要设备和组成部分是：辅助单元主要包括上管机构、对口焊接平台、探伤检验仪、辊道、钢管定位器和吊卸设备等。送进单元主要包括调速电机、齿轮减速器、链条送进机、钢管卡具推进机构、钢管卡具、光电控制器和中央控制台等。加热单元主要包括水冷式加热圈、中频电源、中频变压器和冷却水泵等。成型单元主要包括螺旋钢管卧式成型胎具和水平托辊。工艺参数监控系统主要包括测试仪、PC控制器、电机调速表、传感器、显示器、报警器、调速电机等。

上述主要设备中的链条送进机，主要由支架、主动链轮、从动链轮、导向滚轮、张紧链轮、链条和链条滑槽等部分组成。主动链轮安装在齿轮减速器的输出轴上，其余各轮系的轴均安装在送进机支架上。该送进机以调速电机做动力，并经过齿轮减速器减速，由主动链轮带动链条运行，其余各轮起张紧和导向等作用，使链条能够连续、匀速、平稳地运行。与链条送进机配套的钢管卡具共有两套，每一套卡具由上下两个半圆形卡瓦合成。卡具两侧的平板部分底部向下伸出几个能与链条啮合的齿，在卡具推进机构的推动下，卡具从起始位置的导向滚轮上部逐渐与链条啮合，当所有的齿都啮合上，将钢管卡住。加热单元中的水冷式加热圈，采用空心铜管煨成，其内侧有若干小孔，安装在成型胎具中并套在钢管上。加热圈通电的同时，在其空心内通冷水，一方面自身冷却，一方面从小孔喷出水来对已弯曲成型的螺旋钢管冷却，使其尽快冷却定型。冷却水泵同时还向中频变压器和中频电源的水电缆供水冷却。成型单元中的螺旋钢管成型装置，主要包括支座、立板、定位辊、起弧辊、导程辊等组成的特制胎具及水平托辊。立板安装在支座上，其余各部分均安装在立板上，起弧辊和导程辊沿螺旋钢管节圆圆周分布，其位置可适当调整。与该胎具配套并紧靠在一起的是两个水平托辊，长度相当于螺旋钢管，能将卧式螺旋管托住，并随其转动。

本发明与现有技术对比，其主要优点是：由于采用了电动链条式送进机，并且使用两套钢管卡具交替工作，实现了钢管连续送进。由于采用了特殊的螺旋钢管卧式成型装置，实现了螺旋钢管卧式状态一次成型。这些都是最基本的技术特征，也是最重要的优点，因此生产效率可以提高40％以上，还由于不间歇加热，所以电能可节省20％以上，产品质量明显提高，合格率可达100％，优良率可达90％以上，而且不需高大的厂房，厂房建筑投资可减少15％以上。由于采用了较先进和实用的工艺参数监控系统，自动化程度较高，正常安全生产有了保证。

附图1是本发明的工艺流程方框图。

附图2是图1中的链条送进机与钢管卡具组成的连续送进机构示意图。

附图3是图2的横剖左视图。

附图4是螺旋钢管卧式成型装置示意图。

附图5是图4的右视示意图。

附图6是工艺参数监控系统方框图。

下面结合各附图进一步详述本发明的最佳实施方案。

在图1所示的工艺流程方框图中，1是钢管对口焊接平台，2是探伤仪，3是钢管定位器，15是螺旋钢管吊卸设备，以上各部分组成了本发明的辅助单元。送进单元主要由卡具推进机构4，钢管卡具5，链条送进机6，光电控制器7和中央控制台8组成。加热单元包括加热圈9，中频变压器10，中频电源11和冷却水泵12等。成型单元主要包括由螺旋钢管成型胎具13和水平托辊14组成的螺旋钢管卧式成型装置。钢管首先在平台1上焊接好，再经过探伤仪2探伤检验，由辊道送入送进单元。第一个钢管定位器3先把钢管夹持定位，防止径向摆动。由卡具推进机构4的推杆推动卡具5使其各齿与送进机6的链条逐渐啮合在一起，然后用卡具卡住钢管，使卡具与钢管一起被链条带动向前送进。前一个卡具到达限定位置时，光电控制器7发出信号给中央控制台8，中央控制台立即控制卡具推进机构再推动后一个卡具就位与链条啮合，并投入工作，然后卸下前一个卡具，由返运机构将卡具运回起始位置待用。钢管过了第二个定位器3就进入加热单元的加热圈9，加热圈与中频变压器10之间用螺栓连接，中频变压器与中频电源11之间用水电缆连接。由冷却水泵12同时向加热圈、中频变压器和中频电源供水冷却。加热圈安装在成型单元的胎具中。钢管从螺旋钢管成型胎具13经过，卧式成型的螺旋钢管离开胎具后立即被水平托辊14托住，并带动托辊一同旋转。已推制成型的螺旋钢管，用吊卸设备15吊走。

图2和图3所示的电动链条式送进机中，17是送进机的支架，18是调速电机，19是齿轮减速器，20是主动链轮，21是从动链轮，22是导向滚轮，23是张紧链轮，24是链条，25是链条滑槽，5是钢管卡具。该送进机以调速电机18做动力，主动链轮20安装在齿轮减速器19的输出轴上，其余各轮系的轴都安装在送进机的支架17上。其中的钢管卡具5，由上下两个半圆形卡瓦合成，既能卡住钢管，又有齿与链条啮合，所以链条能带动卡具和钢管一起向前送进。

图4和图5所示的螺旋钢管卧式成型装置中，26是其支座，27是立板，28是定位辊，29是起弧辊，30是导程辊，31是托辊支架，14是水平托辊，9是加热圈，32是推制成型的螺旋钢管产品。支座26上安装着具有足够强度和刚度的立板27，立板左下角安装成对的V型定位辊28，其高度和位置可适当调整。立板右下角安装着第一个起弧辊29和第一个导程辊30，共有若干个起弧辊和导程辊，沿螺旋钢管节圆圆周按一定的角度和高度分布安装在立板27上，并可适当调整。起弧辊的圆弧与钢管外缘相配，导程辊是圆柱形滚子。加热圈9安装在立板正下方，处于定位辊28和第一个起弧辊29中间位置。两个水平托辊14互相平行，高度一致，长度相当于卧式螺旋钢管长度，分别安装在支架31上。

图6所示的本发明的工艺参数监控系统中，33是测试仪，34是PC控制器，18是调速电机，35是传感器，36是显示器，37是报警器，38是电机的电源，39是电机调速表，19是齿轮减速器。以上各部分构成了一个半自动闭环控制系统，并由中央控制台集中监视，实行自动和手动调节控制。首先根据某种螺旋钢管所要求的送进速度和送进推力等主要参数折算成电机输出轴的转速和扭矩，再折算成测试仪的标准输入电信号er。传感器35直接安装在调速电机18的输出轴上，传感器可以随时测得电机的转速和扭矩，并转换成电信号ec负反馈到测试仪的输入端，与标准信号er进行比较，并由测试仪转换成数字在显示器36上显示出来，同时将比较结果变成信号e送给PC控制器34。当ec等于er时，e为零，说明工作很正常；当ec小于er时，e大于零，显示器36上显示出电机转速偏低，扭矩偏小，就要去调节电机调速表39，使电机提高转速和扭矩，当ec略大于er时，e略小于零，就要去调节电机调速表39，使电机降低转速和扭矩，当ec比er大较多时，e更小于零，说明设备运行出现故障，PC控制器34立即切断电机电源38，使电机停转，同时使报警器37发出报警信号，并立即切断中频加热电源。从而确保正常生产和避免发生事故。此外，PC控制器34还能接收光电控制器7送来的信号，去监视钢管卡具5何时到达限定位置，并及时控制卡具推进机构和返运机构的电机工作。

上述实施例目前已能将直径为89到159毫米的钢管推制成直径为0.8至2.1米的螺旋钢管，其长度不限。

Claims (5)

1.一种实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备，主要包括辅助单元、送进单元、加热单元、成型单元，以及工艺参数监控系统，其特征是：辅助单元主要包括上管机构、对口焊接平台、探伤检验仪、辊道、钢管定位器和吊卸设备；送进单元主要包括调速电机、齿轮减速器、链条送进机、钢管卡具推进机构、钢管卡具、光电控制器和中央控制台；加热单元主要包括水冷式加热圈、中频电源、中频变压器和冷却水泵；成型单元主要包括螺旋钢管卧式成型胎具和水平托辊；工艺参数监控系统主要包括测试仪、PC控制器、电机调速表、传感器、显示器、报警器和调速电机。

2.根据权利要求1所述的实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备，其特征是：送进单元中的链条送进机主要由支架、主动链轮、从动链轮、导向滚轮、张紧链轮、链条和链条滑槽组成，主动链轮安装在齿轮减速器的输出轴上，其余各轮系的轴均安装在送进机的支架上，该送进机以调速电机做动力，并经过齿轮减速器减速，由主动链轮带动链条运行，其余各轮起张紧和导向作用。

3.根据权利要求1所述的实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备，其特征是：与链条送进机配套的钢管卡具共有两套，每一套卡具由上下两个半圆形卡瓦合成，卡具两侧的平板部分底部向下伸出几个能与链条啮合的齿，在卡具推进机构的推动下，卡具从起始位置的导向滚轮上部逐渐与链条啮合，当所有的齿都啮合上，将钢管卡住。

4.根据权利要求1所述的实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备，其特征是：加热单元中的水冷式加热圈，采用空心铜管煨成，其内侧有若干小孔，安装在成型胎具中并套在钢管上，加热圈通电的同时，在其空心内通冷却水，一方面自身冷却，一方面从小孔喷出水来对已弯曲成型的螺旋钢管冷却，使其尽快冷却定型。

5.根据权利要求1所述的实施连续热推螺旋钢管成型方法的成套设备，其特征是：成型单元中的螺旋钢管成型装置，主要包括支座、立板、定位辊、起弧辊、导程辊等组成的特制胎具及水平托辊，立板安装在支座上，其余各部分均安装在立板上，起弧辊和导程辊沿螺旋钢管节圆圆周分布，其位置可适当调整，与该胎具配套并紧靠在一起的是两个水平托辊，长度相当干螺旋钢管，能将卧式螺旋钢管托住，并随其转动。

Images